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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <<W.x)#:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ip7FD9 ^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, {!{7zM%u0C  
$!l2=^\3  
\yX !P1  
_r?;lnWx@  
  class filler yhkQFB%gv  
  { rs 1*H  
public : H/@M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B0oY]r6  
} ; ![P(B0Ct/  
\xO2WD  
vN%j-'D\A4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,~j$rs`Z  
Y="&|c=w#L  
0w[0%:R^  
R !%m5Q?5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~4~Tcn  
@Z=|$*9  
|b-Zy~6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SAll9W4  
o4[2`mT  
4gv XJK-  
2gD{Fgf@N  
二. 战前分析 Kf?{GNE7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w[A3;]la  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _6-/S!7Y\  
^qus `6  
$W_o$'crW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )p^jsv.  
  /* --------------------------------------------- */ /XW0`FF  
vector < int *> vp( 10 ); W];6u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !VJa$>,  
/* --------------------------------------------- */ x"wM_hl5L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \lbiz4^>  
/* --------------------------------------------- */ \IZ4( Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vYt:}$AE  
  /* --------------------------------------------- */ {5tEsv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g1*H|n h2  
/* --------------------------------------------- */ W &wDH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7}1Kafs  
+heS\I_Mp  
])wMUJWg2  
/qq&'}TZP  
看了之后,我们可以思考一些问题: j5Wx*~@(  
1._1, _2是什么? YlcF-a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v3JIUdU=P  
2._1 = 1是在做什么? +@)$l+kk9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8}#Lo9:,d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |p4OlUq  
_}D?+x,C8  
:kx#];2i  
三. 动工 4b(irDT3F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mjvso0zj  
iCSM1W3  
YTPmS\ H _  
B*iz+"H  
template < typename T > Isgk  
class assignment *pC -`k  
  { XK/@!ud"`  
T value; g~H? l3v  
public : KP7RrgOan&  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?ZV0   
template < typename T2 > i|,A1c"*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _>m*`:Wb  
} ; |ShRxE3@'  
fG$.DvJuK  
RHAr[$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JHZo:Ad -&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mh.eAM8_  
g)D}p@>m  
ZznWs+  
7%}3Ghc%  
  class holder DJ [#H  
  { U(]5U^  
public : ,$qs9b~  
template < typename T > H.[&gm}p>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M)pi)$&c  
  { BBJ]>lQ  
  return assignment < T > (t); :::f,aCAu  
} o4f9EJY   
} ; lKwT5ma7  
n rB27  
RF2XJJ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <T/L.>p4  
-*l[:5m  
  static holder _1; : 8<^rP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X/7_mU>aKT  
3M*[a~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wP1VQUL  
而不用手动写一个函数对象。 CgKSK0/a  
RWQW/Gw x  
vm^# aoDB  
"K!BJQ  
四. 问题分析 . mrRv8>$  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 P1>X5:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;1k0o.3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c]R![sa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3&Rqz9W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s(.-bjR  
ZxPAu%Y  
五. 问题1:一致性 ~ A|*]0,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1O7ss_E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~MQf($]  
Q%1;{5   
struct holder >t }D5ah  
  { esFL<T  
  // D?F5o^e"h<  
  template < typename T > m8^2k2  
T &   operator ()( const T & r) const H=RV M  
  { &D w~Jq|  
  return (T & )r; ]~Qkg+>'&  
} 6lAo`S\)eX  
} ; )9Ojvp=#r:  
:uDB3jN[  
这样的话assignment也必须相应改动: N,Bs% p#1  
9cj-v}5j  
template < typename Left, typename Right > F|Ihq^q  
class assignment deY<+!  
  { 2A ,36,  
Left l; BVp.A]  
Right r; K3D $ hb  
public : G_mu7w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2`m_"y  
template < typename T2 > @il}0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CWYJ<27v{  
} ; /k"P4\P`+Q  
^v|!(h\ZC  
同时,holder的operator=也需要改动: 3*JybMo"  
(Fd4Gw<sq  
template < typename T > W)hby`k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Sd6^%YB  
  { [KJL%u|8/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :C6r N}_k  
}  Z5-'|h$|  
t O>qd#I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LXV6Ew5E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k>hZ  
dD<kNa}2  
return l(rhs) = r; rP4@K%F9jB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^ s4|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9 <m j@bI$  
+]vl8, 4@  
template < typename Tp > qJj5J;k  
class constant_t P[i/o#  
  { ~A4WuA  
  const Tp t; 7S Zs/wWh%  
public : }2oJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v4aGL<SO  
template < typename T > a$8?0` (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R&xd ic!  
  { yQ50f~9  
  return t; 8:NHPHxB  
} kzXW<V9  
} ; 4*X$Jle|  
92Iv'(1ba  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IA `  
下面就可以修改holder的operator=了 ApB0)N  
Z9I./s9  
template < typename T > 9k&$bC+Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l !v#6#iq  
  { UUq9UV-h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1| DI'e[X  
} Q2JjBV<  
{o`5&EoM  
同时也要修改assignment的operator() W9~datIh>  
I|H mbTXa  
template < typename T2 > e>.xXg6Zn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dM$S|, H  
现在代码看起来就很一致了。 ps{(UYM=b  
9qA_5x%"%u  
六. 问题2:链式操作 B#yyO>0k]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U"]i.J1  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 04t_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Nfh(2g K+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 C2v7(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \ PqV|  
3Y8 V?* 1|  
template < typename T > ):@B1 yR  
struct result_1 O"Q=66.CR  
  { l-rnDl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VrK5a9*^  
} ; I_rVeMw=  
i747( ^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9^tyjX2  
\!3='~2:=o  
template < typename T > \+\h<D-5  
struct   ref @[Th{HTc.G  
  { "oQ@.]-#  
typedef T & reference; <#-ERQw  
} ; P$bo8*  
template < typename T > 7Fp2=j  
struct   ref < T &> 8 _J:Yg  
  { )r~Oj3TH  
typedef T & reference; ;z68`P-  
} ; `t -3(>P  
[g? NU]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sIpK@BQ'  
|8B[yr.b  
template < typename T > oaHBz_pg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cQny)2k*x  
  { fCKcv |  
  return l(t) = r(t); yWuq/J:  
} .1@5*xQ5O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z& %61jGK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5>HI/QG  
Dz?F,g_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aF:I]]TfK~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M@8(h=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]O[f#lG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]mp.KvB  
最后的布局是: mXr)lA  
                Add .f}I$ "2  
              /   \ w3*JVIQC  
            Divide   5 Q_dFZ  
            /   \ #E#70vWp\O  
          _1     3 g%Z;rDfi  
似乎一切都解决了?不。 L{42?d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8wBns)wy@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "Xm'(c(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: * .e^s3q$  
NM4 n  
template < typename Right > [L8gG.wy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,Yo In  
Right & rt) const 7(jt:V6V  
  { 0iYe>u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~"-wSAm  
}  np~oF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yCz? V[49  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mBNa;6w?{*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 S4Rv6{r:  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 $oNkE  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `:8&m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }, ]W/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Nk 7Q  
wj/r)rv E  
template < class Action > #hai3>9|B  
class picker : public Action 4[6A~iC_  
  { Cc=`:ED+  
public : f[.]JC+,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fD!O aK  
  // all the operator overloaded 4Q$\hO3b  
} ; XpM#0hm  
3&}wfK]X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sl)_HA7G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !D1F4v[c=  
{&/q\UQ  
template < typename Right > K$rH{dUM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kcQ |Zg  
  { %DiZ&}^Ck  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nOOA5Gz   
} #fa~^]EM]  
md<%Z4+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _$1W:!f4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 9m<>G3Jr  
IH{g-#U  
template < typename T >   struct picker_maker  |,.glL  
  { Xh){W~ -  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BM:je(*p  
} ; x5{ zGv.j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [*,`a]z-Q  
  { yaeX-'(Fv[  
typedef picker < T > result; )u<sEF  
} ; Y(<>[8S m  
&C?]n.A  
下面总的结构就有了: +HNQ2YZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0E bs-kP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '*W/Bett  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p=eSHs{>A  
至此链式操作完美实现。 KO:o GUR  
.4U::j}  
i5|!M IY  
七. 问题3 pi+m`O   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j5tA!o  
LR}b^QU7  
template < typename T1, typename T2 > Uw4KdC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oc>,5 x  
  { 7+@:wX\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /)6<`S(  
} 7LKNEll  
*YYm;J'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h@/c76}f6p  
N3i}>Q)B  
template < typename T1, typename T2 > 4mUQVzV  
struct result_2 %J7 ;b<}To  
  { `AQv\@wp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T[L  
} ; < JA5.6<=  
#~ UG9@a  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7>v1w:cC]  
这个差事就留给了holder自己。 r `VKb  
    ho;Km  
z`5d,M  
template < int Order > KE6[u*\  
class holder; ma vc$!y  
template <> Q]A;VNx  
class holder < 1 > 1]m]b4]  
  { QVm3(;&'  
public : 80LKxA;5N  
template < typename T > Fz~-m#Ts  
  struct result_1 f_7a) 'V4  
  { O\=3{  
  typedef T & result; Mq8jPjL  
} ; ZFY t[:  
template < typename T1, typename T2 > Zw` Xg@;xP  
  struct result_2 sJ{NbN~`I  
  { xm6cn\e  
  typedef T1 & result; `c ^2  
} ; ?`3` azfM  
template < typename T > Ir}r98lz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t[Xx LG*  
  { -tlRe12  
  return (T & )r; 4&2aJ_ 2 y  
} Yc BY[i0  
template < typename T1, typename T2 > ^?VYE26  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SoI"a^fY  
  { _jQ"_Ff  
  return (T1 & )r1; ! jm>  
} MD%_Z/NL  
} ; 1D sgU6"  
]'3e#Cqeh  
template <> |X,T>{V?y  
class holder < 2 > g@BQ!}_#5  
  { DDsU6RyN  
public : Py3Xvudv  
template < typename T > NjIe2)}'  
  struct result_1 : n 4?  
  { ]cdKd)  
  typedef T & result; C: @T5m  
} ; N{U``LV  
template < typename T1, typename T2 > Mhc!v, D$  
  struct result_2 {7LO|E}7  
  { id="\12Bw  
  typedef T2 & result; i Tg?JoE2  
} ; d h#4/Wa,  
template < typename T > gJ6 C&8tl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YKk?BQ"  
  { H|T!}M>  
  return (T & )r; wg\*FfQn  
} #Cks&[!c  
template < typename T1, typename T2 > |r[yMI|VR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -]\cUQ0  
  { ^tc2?T  
  return (T2 & )r2; sS/#)/B  
} z;yb;),  
} ; # Y/ .%ch.  
L8("1_  
u4*7 n-(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =X6WK7^0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I?nj_ as  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]y= ff6Q  
=LEKFXqM  
return l(i, j) = r(i, j); 28J ; 9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OoL#8R  
ij i<+oul  
  return ( int & )i; H-$)@  
  return ( int & )j; iLiEh2%P  
最后执行i = j; s\A"B#9r  
可见,参数被正确的选择了。 [zmx  
d:jD  
mVFz[xI  
\W$bOp  
<;}jf*A  
八. 中期总结 d1$3~Xl]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JbN@AX:%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 # hvLv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9fp@d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qwl=/<p1  
}? j>V  
mNS7/I\  
&Ohm]g8{2  
[C 1o9c!  
:l<)p;\  
九. 简化 *opf~B_e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \7M+0Ul1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pUtd_8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: F)P"UQ!\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2D|2/ >[  
  +-*/&|^等 U(#)[S,  
2. 返回引用。 F&?55@b  
  =,各种复合赋值等 e45gjjts  
3. 返回固定类型。 +c&n7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <s/n8#i=H  
4. 原样返回。 HsrIw  
  operator, gD&/ k  
5. 返回解引用的类型。 O 1T JJ8  
  operator*(单目) ~P&Brn"=Rs  
6. 返回地址。 P(OgT/7A  
  operator&(单目) z"/Mva3|  
7. 下表访问返回类型。 !9GJ9ZEXM  
  operator[] J[E_n;d1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fBCW/<Z  
  operator<<和operator>> jtqH3xfy  
8\,|T2w,X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jwsl"zL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #T\Yi|Qs#  
/ S  
template < typename Left > K:PzR,nn  
struct value_return 3#fu; ??1.  
  { Q\(VQ1c  
template < typename T > dre@V(\;hQ  
  struct result_1 ]3.Un,F  
  { sj;8[Xy's  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R#j -Z#/"  
} ; LxqK@Q<B  
3L2@C%  
template < typename T1, typename T2 > ENu`@S='I3  
  struct result_2 diXb8L7B;  
  { JTT"t@__  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M%=V vE.I  
} ; -rE_pV;  
} ; p^^Ai  
piIr .]  
NOOP_:(7H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f.f5f%lO~  
cG%ttfq\  
下面我们来剥离functor中的operator() |||uTfrJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g@WGd(o0)  
Eyw)f>  
return l(t) op r(t) \Y'#}J"dh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oZvQ/|:p!  
return op l(t) H^jFvAI,8  
return op l(t1, t2) + -e8MvP  
return l(t) op hK=\O)  
return l(t1, t2) op 5j(3pV`_  
return l(t)[r(t)] *SkUkqP9z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X1*6qd+E  
zG z^T  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )k5lA=(Yr+  
单目: return f(l(t), r(t)); muLt/.EZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y^; =+Z  
双目: return f(l(t)); j!r 4p,  
return f(l(t1, t2)); JL~QE-pvD  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?f+w:FO  
T!6H5>zA  
struct meta_divide \jn[kQ+pJ  
  { #plwK-tPR  
template < typename T1, typename T2 > \Cx) ~bq<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yjvH)t/!.  
  { VQHJ O I  
  return t1 / t2; 9kPwUAw  
} myH:bc>6  
} ; TQ&%SMCn  
5GK=R aV  
这个工作可以让宏来做: bhXH<=  
{]ZZ]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bwM>#@H  
template < typename T1, typename T2 > \ "Kk3#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TX{DZ#  
以后可以直接用 :oF\?e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [KkLpZG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 'l\V{0;mp  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]s jFj  
6w K=  
e , zR  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /_rAy  
p}.P^`~j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 84P^7[YX>  
class unary_op : public Rettype )8oI  s  
  { =mCUuY#  
    Left l; %" $.2O@  
public : sSOI5W3A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o_U=]mEDY  
io cr  
template < typename T > , j ,[4^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +3vK=d_Va  
      { q /|<>s  
      return FuncType::execute(l(t)); VS^%PM#:/  
    } GQ&9by=}  
2uw%0r3Vi6  
    template < typename T1, typename T2 > _6qf>=qQ`"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TEB%y9  
      { p<'mc|hGq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uf`o\wqU  
    } ksY^w+>(!  
} ; pw:<a2.  
5<4njo?k  
[?W3XUJ,Y  
同样还可以申明一个binary_op I Jq$GR  
VYf$0oo\4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .)})8csl.d  
class binary_op : public Rettype 7* ^\mycv  
  { =0,")aa!  
    Left l; )rhKWg  
Right r;  ^]wm Y  
public : \UJ:PW$7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D8h ?s  
/lttJJDU  
template < typename T > &4"(bZ:LO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uVDB; 6  
      { @)VJ,Ql$Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XnWr~h{b  
    } }?*:uf  
nUmA  
    template < typename T1, typename T2 > 4OCz:t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BAm H2"  
      { bLu6|YB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,a$LT   
    } }'kk}2ej`  
} ; lDp5aT;DsM  
"5XD+qi  
l:Ci'=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rVQ:7\=Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F8b*Mt}p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iv#9{T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 '.WYs!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mg'-]>$$]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M/d!&Bk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hpWAQ#%oHm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3h 0w8(k;  
下面是修改过的unary_op  +tfmBZl^  
$6fHY\i#R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U@f3V8CPy  
class unary_op ~ D3'-,n[  
  { e"^1- U\  
Left l; q#sMew\{  
  XFK$p^qu  
public : cty~dzX^  
+|#sF,,X4g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4pA<s-  
?_<ZCH  
template < typename T > n )`*{uv$  
  struct result_1 q;kM eE*  
  { G-"#3{~2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *%Gy-5hM  
} ; 0" R|lTYq  
 r) X?H  
template < typename T1, typename T2 > \8Blq5n-O*  
  struct result_2 i>)Whr'e8  
  { K3 ]hUe#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8(Z*Vz uu  
} ; P.;B V",  
9QY)<K~a  
template < typename T1, typename T2 > Grjm9tbX}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z8'uZ#=Yw  
  { #XJYkaL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;Kkn7&'F  
} *"9b?`E  
,dh*GJ{5  
template < typename T > aK1|b=gVj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y;#P"-yH  
  { u{>5  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,C=Fgxw(  
} ]4z?sk@  
W&bh&KzCW  
} ; ,HMB`vF  
/5yW vra  
L}:u9$w  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^8V]g1]fiG  
好啦,现在才真正完美了。 CH9#<?l  
现在在picker里面就可以这么添加了:  NsJUruN  
evszfCH'J  
template < typename Right > @.CPZT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1RcaE!\p  
  { 9.%{M#j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '>`bp25>  
} UTs0=:+,t  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #~p1\['|M  
IOIGLtB  
'iL['4~.  
Sm,%>  
}B0V$  
十. bind KZDB\T  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 M>T#MDK\(  
先来分析一下一段例子 @+xkd(RfN  
:5"|iRP'  
gL}K84T$S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U<#i\4W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &:{| nDT_2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /{qr~7k,oQ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L:B&`,E  
我们来写个简单的。 U'lrdc"Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (mza&WF7  
对于函数对象类的版本: tnKzg21%  
`9 $?g|rB  
template < typename Func > Jnv91*>h8  
struct functor_trait y< 146   
  { XPX{c|]>.  
typedef typename Func::result_type result_type; Ui1K66{  
} ; KQr=;O\T  
对于无参数函数的版本: 8vaqj/  
1S_ KX.  
template < typename Ret > wmT3 >  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9prG@  
  { 7dU X(D,?  
typedef Ret result_type; uYO?Rb&}  
} ; L!e@T'  
对于单参数函数的版本: ?mF-zA'4]  
JDMaLo  
template < typename Ret, typename V1 > `D GO~RMp9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sY1*Wo lA  
  { Y @K9Hl  
typedef Ret result_type; Vxk0oI k`  
} ; w|$;$a7)  
对于双参数函数的版本: (1TYJ. Z  
E2dSOZS:)%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (T`x-wTl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wV(_=LF  
  { U(i2j)|^I3  
typedef Ret result_type; -8TJ~t%w4  
} ; XvdK;  
等等。。。 5F0sfX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wc+ e>*  
%Cm4a49FNi  
template < typename Func > ok[R`99  
struct func_return 'MC) %N,  
  { {qh`8  
template < typename T > `Y+p7*Qr2  
  struct result_1 Lqz}h-Ei  
  { KL -8Aj~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Cdd  
} ; p%,JWZ[  
uRUysLIw  
template < typename T1, typename T2 > s<^UAdLnl  
  struct result_2 ;,9|;)U?u  
  { h{>8W0W*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +n%WmRf6!  
} ; !q$IB?8   
} ; Yz{UP)TC  
Ba@UX(t  
'JRkS'ay  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @dO~0dF  
m T\]  
template < typename Func, typename aPicker > #mtlgK'  
class binder_1 ,wnF]K 2D0  
  { YMm Fpy  
Func fn; N!HiQ  
aPicker pk; \t )Zk2  
public : "9R3S[  
;:' A{&0N  
template < typename T > Is%-r.i  
  struct result_1 ~EdmVEu  
  { X;zy1ZH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; , gz:2UY#  
} ; NlWIb2,  
lgre@M]mg  
template < typename T1, typename T2 > <!4'?K-N  
  struct result_2 n?:s/6tP  
  { ? NVN&zD]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wYNh0QlBH  
} ; &e2") 4oh  
#O`n Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lwjg57  
U%U%a,rA5s  
template < typename T > Fe`$mtPu.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z>M0[DJ_  
  { X[|-F3o  
  return fn(pk(t)); eV}Ow`~I5  
} vvdC.4O  
template < typename T1, typename T2 > L?<V KT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &o:wSe  
  { B!rY\ ?W  
  return fn(pk(t1, t2)); f~8Xue,l"  
} 1;g>?18@  
} ; LB U]^t@ M  
=d&  
So,EPB+  
一目了然不是么? zTm&m#){3A  
最后实现bind VbJGyjx  
!V#(g./W  
RE7 I"  
template < typename Func, typename aPicker > D+#QQH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M)( 5S1ndq  
  { ;NB J@E,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7s1FJm=Y/  
} Z[Uz~W6M]  
G-9]z[\#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -05#/-Z=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?0Z?Z3)%w4  
fg^$F9@  
十一. phoenix rp+&ax}Wh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g]N!_Ib/!  
cZPv6c_w  
for_each(v.begin(), v.end(), 7S(5\9  
( bK<'J=#1  
do_ nsuK{8}@  
[ yM=% a3  
  cout << _1 <<   " , " Nu<M~/  
] QI.{M$,m~  
.while_( -- _1), (O"Wa  
cout << var( " \n " ) R>BnUIu  
) n2Q~fx<6%  
); _>S."cm}!k  
V80g+)|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ofC=S$wX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 294 0M4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XcAx@CY9c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DwMq  
,73J#  
[ ]}E- V  
template < typename Cond, typename Actor > I'Ui` :A  
class do_while < HlS0J9  
  { kn:X^mDXC/  
Cond cd; S|CN)8Jsi  
Actor act; om@GH0o+  
public : ]+u`E  
template < typename T > ('hr;s=  
  struct result_1 )*}2L_5]  
  { s{#rCc)  
  typedef int result_type; ^`XQ>-wWue  
} ; Zi<Y?Vm/,O  
x|g>Zd/n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OuWG.Za  
HC_+7O3A  
template < typename T > TmZ sC5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b*i_'k}*<g  
  { GTgG0Ifeh  
  do Kx==vq%39  
    { tbG^9d  
  act(t); }#]2u| G  
  } v50w}w'  
  while (cd(t)); 0' j/ 9vm  
  return   0 ; X` r~cc  
} "jS @ug  
} ; >|Yr14?7  
qtlXDgppO  
HG kL6o=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'b1k0 9'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 jRdmQ mTJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1fajTT?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c"F3[mrff  
下面就是产生这个functor的类: Lmh4ezrdH  
%QYW0lE  
'y_<O|-  
template < typename Actor > &/wd_;d^A  
class do_while_actor QAN :  
  { 1j4tR#L  
Actor act; +8p4\l$<`  
public : vNo(`~]c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b&]_5 GGc  
y(81| c#  
template < typename Cond > "wqN,}bj\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z@sDxYt9  
} ; *n]f)Jc  
QT`|"RI%  
e97Ll=>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9$<1<  
最后,是那个do_ 9pF@#A9p  
+q<G%PwbV  
gdr"34%vbM  
class do_while_invoker 1 >}x9D  
  { {~*^jS']5  
public : 8_*31Y   
template < typename Actor > yq7gBkS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vIzREu|5  
  { ~9ZW~z'  
  return do_while_actor < Actor > (act);  Q{K '#  
} !{S& "  
} do_; -/w#f&Y+]8  
nXRT%[o&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uE'O}Y95  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8GN_ 3pT  
最后来说说怎么处理break和continue m.6O%jD  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 .m gm1zz  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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