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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %MfT5*||f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $EG<LmC-Q  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 'bef3P9`  
.|ZnU]~T  
v^IMN3^W  
(+\K  
  class filler @iz6)2z  
  { Io;26F""  
public : 9/\=6v C|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i];@e]   
} ; X<"#=u(  
g.EKdvY"%H  
1 pzd  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qr/N?,  
\AR3DDm  
l5k]voG  
8j%lM/ v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r,Pu-bhF  
XG6UV('  
7w"YCRKh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {' |yb  
T|nN.  
qo;F]v*pkK  
Z$@XMq!  
二. 战前分析 Sytx9`G 5  
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。 I=`efc]T  
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 !FnH;  
2TC7${^9}J  
=HvLuVc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F9SIC7}uH  
  /* --------------------------------------------- */ j#XU\G  
vector < int *> vp( 10 ); (aH_K07  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {Q~A;t  
/* --------------------------------------------- */ }%-`CJ,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vCNYqa)m:  
/* --------------------------------------------- */ jZY9Lx8o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;c>Rjg&[  
  /* --------------------------------------------- */ u"n ~ 9!G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4~r=[|(aY  
/* --------------------------------------------- */ \E<)B#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); My'6 yQL  
4a~9?}V:  
l:kF0tj"  
0ID 8L [  
看了之后,我们可以思考一些问题: mk~Lkwl  
1._1, _2是什么? !*xQPanL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ts:pk  
2._1 = 1是在做什么? {z%%(,I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 kR-5RaW  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 , v6[#NU_Z  
dkf?lmC+M  
K`1\3J)  
三. 动工 WaWx5Fx+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f&>Q 6 {*]  
B6Tn8@O  
L7*~8Y  
BT+ws@|[  
template < typename T > 'x10\Q65[  
class assignment hpym!G  
  { MhB kr{8  
T value; s.I=H^ T  
public : f;%4O'  
assignment( const T & v) : value(v) {} C31SXQ  
template < typename T2 > 1<qq69x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7<?v!vQ}-  
} ; Hca)5$yL  
jKu"Vi|j>  
>b/0i$8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L*VGdZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;z7iUke0%  
DI!l.w5P_  
nyPA`)5F0  
D058=}^HE  
  class holder B: uW(E  
  { : C;=<$  
public : ;xa]ke3]  
template < typename T > XH2g:$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R16" lG  
  { T, gMc  
  return assignment < T > (t); ]?Ru~N}  
} *pv hkJ g(  
} ; }qXi;u))  
*-Y|qS%  
BZx#@356N  
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: i@_|18F]`  
M ~!*PCd5  
  static holder _1; (F7!&]8%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J74 nAC%J^  
crC];LMl/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Kt?; y ;  
而不用手动写一个函数对象。 `&>!a  
JX/rAnc@  
2Sb~tTGz79  
P*(lc:  
四. 问题分析 4F 8`5)RM  
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。 mnXaf)"  
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。 )r1Z}X(#d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mrd(\&EhA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ef$xum{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .'7o,)pJ<  
"Rs^0iT7>  
五. 问题1:一致性 Khw!+!(H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| fwxyZBr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '(u[  
Ra_6}k  
struct holder o~^hsm[44J  
  { [?Aq#av  
  // fX} dh9  
  template < typename T > C2eei're  
T &   operator ()( const T & r) const K$' J:{yY  
  { -_pI:K[  
  return (T & )r; ";",r^vr\  
} {u46m  
} ; l!q i:H<=1  
GXRK+RHuBi  
这样的话assignment也必须相应改动: %t%+;(M9  
Yw+_( 2 9=  
template < typename Left, typename Right > S| !U=&  
class assignment lgA9p 4-  
  { T92k"fBY  
Left l; cy/;qd+!M  
Right r; qz(0iZ]Y  
public : 0xC{Lf&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,n ~H]66 n  
template < typename T2 > /_w oCLwQ#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /o![%&-l  
} ; 81H04L9K 7  
 @;d(>_n  
同时,holder的operator=也需要改动: aLuxCobV  
aeE9dV~  
template < typename T > Eh0R0;l5>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *wyaBV?*K  
  { i>q]U:U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g;eMsoJG  
} {o5E#<)  
Ck(D: % ~s  
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。 !lL21C6g+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0j4bu}@  
-5d8j<,  
return l(rhs) = r; $0sU h]7y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8TC%]SvYim  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FrB}2  
nP4jOq*H  
template < typename Tp > pz@_%IUS  
class constant_t Z]":xl\7  
  { y$#mk3(e~t  
  const Tp t; )5)S8~Oc  
public : B]InOlc47  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +!dIEt).U  
template < typename T > (PE"_80Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @+:S'mAQC  
  { vXRfsv y  
  return t; lJu2}XRiU  
} nXk<DlTws  
} ; SpjL\ p0  
q9yY%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C-m OtI  
下面就可以修改holder的operator=了 O,]t.1V  
r^VH [c@c  
template < typename T > *ukugg.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M8:gHjwsx  
  { rM<c;iQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w,;CrW T2t  
} d9sl(;r  
,c YU  
同时也要修改assignment的operator() 6*/0 yGij  
g(>;Z@Y  
template < typename T2 > z#SBt`c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~aNK)<Fznd  
现在代码看起来就很一致了。 '|G_C%,B  
O (<Wn-  
六. 问题2:链式操作 J}hi)k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mBhG"0:  
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。 O+@"l$;N  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #&\^{Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,Si\ky7L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3YR6@*!f/  
8tK8|t5+  
template < typename T > <:W]uT  
struct result_1 bBW(# Q_a  
  { Xl.h&x0? 8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7,d^?.~S  
} ; #%il+3J  
tMad 2,:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: C=t:0.:PJ  
t7H2z}06=h  
template < typename T > E%:!* 9  
struct   ref ZsirX~W<  
  { p^Kp= z  
typedef T & reference; 4r\Sbh  
} ; A=o p R  
template < typename T > U\&kT/6vh  
struct   ref < T &> '""qMRCm  
  { pv~XZ(J.1  
typedef T & reference; U SXz  
} ; hY7Q$B<  
LS{g=3P0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $h0]  
OY*BVJ^  
template < typename T > yb2*K+Kv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9t(B{S  
  { ]F r+cP  
  return l(t) = r(t); i,NN"  
} N'+d1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L[)+J2_<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2T<QG>;)j  
UR ck#5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "!i7U2M'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :c"J$wT/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nchhNU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I1=YSi;A  
最后的布局是: >G92k76G  
                Add 6A7UW7/  
              /   \ %f\ M61Z  
            Divide   5 2lDgv ug  
            /   \ 46o3F"  
          _1     3 ?d-(M' v.  
似乎一切都解决了?不。 >|KfO>  
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。 S])YU?e  
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。 M@UkXA}  
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: yL^1s\<ddW  
7 a !b}  
template < typename Right > ])!|b2:s3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $74ZC M  
Right & rt) const G'q7@d {'  
  { F IDNhu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )/PvaL  
} J\b,rOIf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &_HSrU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #M&rmKv)g  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t*5d'aE`/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I! {AWfp0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3}= .7qm  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? k$y(H;XA  
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: z11;r]VI  
]|<PV5SY3.  
template < class Action > "Y }f"X|  
class picker : public Action LTG#nM0  
  { Yr-a8aSTE5  
public : 9G` 2t~%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N5#qox$D  
  // all the operator overloaded l <<0:~+q  
} ; ^LaI{UDw%h  
7)O?jc  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xcnHj1r-o'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /p~"?9b[ i  
fs&J%ku\  
template < typename Right > gZuk(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 25BW/23}e  
  { 'C+z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NoO>CjeFb  
} ^W9[PE#F  
 ^ 'FC.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1 >jG*tr  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~fI&F|  
s0H_Y'  
template < typename T >   struct picker_maker ~QFD ^SoK  
  { C$){H"#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hhlQ!WV2  
} ; bYQ h{q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0bQaXxt|p  
  { @;qC % +^  
typedef picker < T > result; {S%)GvrT  
} ; @ \J RxJ  
/%po@Pm#I  
下面总的结构就有了: D%(9ot{!e  
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。 ^c83_93)R  
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。 bxyEn'vNvQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #pBAGm3  
至此链式操作完美实现。 @g9j+DcU  
#bUWF|zfT  
ZLyJ  
七. 问题3 :^0g}8$<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y$r^UjJEO  
MG>g?s'!  
template < typename T1, typename T2 > Q-F'-@`(C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jV\M`=4IC  
  { Q\z3YUk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E$.|h;i]Q  
} fU@}]&  
QtJe){(z+  
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: <89@k(\ /  
3:<+9X  
template < typename T1, typename T2 > Ky|Hi3?  
struct result_2 Jme}{!3m  
  { %56pP"w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Odxq]HlbO  
} ; hghtF  
B, xrZs  
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? ->n<9  
这个差事就留给了holder自己。 <Xm5re.  
    Oh6;o1UI  
daaUC  
template < int Order > FI.S?gy0   
class holder; VxjEKc  
template <> '&Q_5\Tn  
class holder < 1 > g,Kb9['  
  { ZB:Fjq  
public : SOb17:o3|  
template < typename T > $JqdI/s  
  struct result_1 ~53E)ilB  
  { [T"oqO4%]  
  typedef T & result; ^8.R 'Yq  
} ; ~ i1w,;(  
template < typename T1, typename T2 > l"}W $3]u$  
  struct result_2 z~4L=tA(  
  { vxUJ4|Qz  
  typedef T1 & result; {-^>) iJqt  
} ; }E]`ly<Z  
template < typename T > m(y?3} h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4v3y3  
  { eG|e1tK+  
  return (T & )r; @_Aqk{3  
} 1KruGq~  
template < typename T1, typename T2 > c1wgb8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z@ h<xo*r  
  { wC!(STu  
  return (T1 & )r1; ?8-e@/E#x  
} *Zt)J8C  
} ; ]WN{8   
x?:WR*5w  
template <> a&#Z=WK4  
class holder < 2 > Lr)h>j6\  
  { :eQ@I+  
public : ?P<&8eY  
template < typename T > (S5'iks x  
  struct result_1 T fzad2}^  
  { (oq(-Wv  
  typedef T & result; G8QJM0VpS  
} ; 3tnYK&  
template < typename T1, typename T2 > ~lCG37  
  struct result_2 A!fjw  
  { }-zx4<4BH  
  typedef T2 & result; rM[Ps=5  
} ; XZd !c Ff  
template < typename T > '  AeU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rr%]/%  
  { ?e3q0Lg3 |  
  return (T & )r; X?>S24I"9  
} wjS3ItB  
template < typename T1, typename T2 > Mk@_uPm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zG [-n.  
  { T:; e73  
  return (T2 & )r2; ^Xa-)Pu  
} &\0LR?Nh  
} ;  V}8J&(\  
]YevO(  
bnD>/z]E  
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> >。 bI]1!bi]i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q=e?G300#L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 71K6] ~<  
]PUyX8'~  
return l(i, j) = r(i, j); _ esFx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sB7DF<91  
D3XQ>T[*q  
  return ( int & )i; -.^Mt.)  
  return ( int & )j; %NeKDE  
最后执行i = j; jy&p_v1  
可见,参数被正确的选择了。 Fi7pq2  
,{'~J @  
^4s#nf:}  
?[XH`c,  
v]VIUVd  
八. 中期总结 HkEp}R  
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: vf5[x!4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Em4TEv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =@3Qsd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor " Jv&=zJ  
AqN(htGvx  
P Cw.NJd$  
w?Q@"^IL  
IDLA-Vxo  
s)]|zu0"Ku  
九. 简化 5n(p 1OM2q  
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。 _BR>- :Jr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s?0r\cc|:  
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: QQC0uta`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .Z/"L@  
  +-*/&|^等 Nkv2?o>l  
2. 返回引用。 A\4 Gq  
  =,各种复合赋值等 )}paQmy#  
3. 返回固定类型。 >Pv%E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dZnq 96<:|  
4. 原样返回。 N.&)22<m9  
  operator, uX.Aq@j  
5. 返回解引用的类型。 6GJ?rE E/  
  operator*(单目) z#,?*v  
6. 返回地址。 yGS._;#R  
  operator&(单目) T( ;BEyc?  
7. 下表访问返回类型。 Oh8;YE-%  
  operator[] |$1j;#h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g{<3*,  
  operator<<和operator>> anl?4q3;9  
k U3] eh\I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bz}T}nj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iT.hXzPzr*  
-O(.J'=8  
template < typename Left > j5$Sm  
struct value_return =3 -G  
  { F'SOl*v(s5  
template < typename T >  61gZZM  
  struct result_1 V]vk9M2q[l  
  { `^_.E:f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A;2?!i#f  
} ; :=~([oSNW"  
r-'j#|^tz  
template < typename T1, typename T2 > R \`,Q'3  
  struct result_2 \UNw43EL  
  { :j9;P7&"?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [=LQ,e$r7  
} ; mg#+%v  
} ; 2RM0ca _F  
:SYg)|s  
@8/-^Rh*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0|4XV{\qT$  
66z1_ lA  
下面我们来剥离functor中的operator() %PkJ7-/b|^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Rjh/M`|  
u 4)i7  
return l(t) op r(t) #>>-:?X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =&}dP%3LC)  
return op l(t) rJ<v1Yb  
return op l(t1, t2) ,&l>^w/  
return l(t) op 1lMU('r%  
return l(t1, t2) op $e<3z6  
return l(t)[r(t)] kA#>Xu/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a&y%|Gs^f  
Bd\p!f<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: MNJ$/l)h  
单目: return f(l(t), r(t)); L0uN|?}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BJ{mX>I(  
双目: return f(l(t)); N %0F[sY6  
return f(l(t1, t2)); 8G{} r  
下面就是f的实现,以operator/为例 jUjQ{eT  
B-eYWt8s  
struct meta_divide 5ue{&z @T  
  { 81aY*\  
template < typename T1, typename T2 > ^Z}INUv]7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V1"+4&R^T_  
  { 'f5,%e2#  
  return t1 / t2; ]2Lwd@  
} NCl={O9<j  
} ; >eJk)qM  
b`%/ *  
这个工作可以让宏来做: f+gyJ#R`  
f#mY44:,C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TQnMPELh"  
template < typename T1, typename T2 > \ 'VO^H68  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PW.W.<CL  
以后可以直接用 Fdvex$r&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1Rwk}wL  
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 n]_8!NU  
(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。。。) <K 4zH<y  
o1kLT@VCl  
j7uiZU;3Rx  
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 T_I"Tsv  
_=, [5"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Jo:^JV  
class unary_op : public Rettype ?b2%\p`"  
  { K4l,YR;r  
    Left l; t;E-9`N  
public : Af*^u|#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L!/USh:IP  
qW7S<ouh  
template < typename T > @gs Kb* ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sFB; /*C  
      { zf2]|]*xz  
      return FuncType::execute(l(t)); $7PFos%@  
    } f3*u_LO  
*S{%+1F  
    template < typename T1, typename T2 > RQ|!?\a=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mJ Wl#3  
      { &HW%0lTs%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &AlVJEI+  
    } ,D~C40f  
} ; \ Fc"Q@.u  
XlB`Z81j  
kGX`y.-[  
同样还可以申明一个binary_op KVqQOh'_T  
tS`fG;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xB 4A"|  
class binary_op : public Rettype &.Yh_  
  { U7 Z_  
    Left l; +mV4Ty  
Right r; qb "H&)aHw  
public : R+, tn,<<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v#D9yttO{  
SAXjB;VH6  
template < typename T > 6P+8{ ?V&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~@L$}Eu  
      { PZH]9[H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [)9bR1wh  
    } Dth<hS,2J  
^=Up U B  
    template < typename T1, typename T2 > 7uxy<#Ar  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l=bB,7gL  
      { `@=}5 9+|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DA[-( s  
    } -zMXc"'C^k  
} ; 1 !OQxY}f  
nQg6 j Zf  
%,>> <8  
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 #p*OLQ3~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hIPDJ1a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^K&& O {  
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。 t~XwF(";  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a<c %Xy/  
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。。。 `^(6{p ?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UHweV:(|T  
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) 8pt;''  
下面是修改过的unary_op Y@RPQPmIQ  
_vvnxG!x&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h^34{pKDn  
class unary_op hRGK W  
  { c9i CH~  
Left l; ToDN^qE+  
  b)'Ew27  
public : bIe>j*VPh@  
Lj({ T'f(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ){R_o5  
?$F:S%eH  
template < typename T > 0XL x@FYn  
  struct result_1  {EZ ;  
  { ]@M$.msg@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -4Y}Y5 9\  
} ; w doA>a?q  
Cl4y9|  
template < typename T1, typename T2 > vF3>nN(]  
  struct result_2 R7Hn8;..  
  { 56&s'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HIi"zo=V  
} ; 1OE^pxfi>  
'Ys"yY@  
template < typename T1, typename T2 > BJ~Q\Si6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~F>oNbJIv  
  { kzgH p,;R{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )v8;\1`s:  
} u ldea)  
#j iQa"  
template < typename T > tkV:kh< L~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HC}D<FX |  
  { D@5&xd_@4  
  return OpClass::execute(lt(t)); : bT*cgD{  
} 8r)eiERv  
BalOph4M[  
} ; ?i)-K?4Sb  
BxO2w1G  
u\&oiwSIP  
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 n4(w?,w }  
好啦,现在才真正完美了。 :h*20iP  
现在在picker里面就可以这么添加了: -5kq9Dy\,  
sVaWg?=qs'  
template < typename Right > <`*6;j.&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u=#LY$  
  { (= uwx#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?GB($D=Y'&  
} cV)fe`Gg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Fov/?:f$  
t*e+[  
+5? s Yp\  
j\!zz  
dFo9O!YX[f  
十. bind VXR.2C  
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。 \9@*Jgpd6*  
先来分析一下一段例子 KW^s~j  
VlXIM,  
Z]uN9c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $//18+T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N, ;'oL+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tN";o\!}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2,q^O3F  
我们来写个简单的。 qPH]DabpI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p0`Wci  
对于函数对象类的版本: \*!g0C 8 o  
"{qhk{  
template < typename Func > 1Qhx$If~  
struct functor_trait ;oWhTj`  
  { o9q%=/@,  
typedef typename Func::result_type result_type; ~e,  
} ; (3{'GX2c  
对于无参数函数的版本: =u${2=  
yTkYPx  
template < typename Ret > bN<c5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d7$H})[^  
  { T* -*U /  
typedef Ret result_type; @\u)k  
} ; i+Ob1B@w  
对于单参数函数的版本: 3,3{wGvHHW  
/=,^fCCN  
template < typename Ret, typename V1 > roj/GZAy"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <MA!?7Z|  
  { Nz*qz"T  
typedef Ret result_type; ;wJLH\/  
} ; ;7tOFsV  
对于双参数函数的版本: Rj+}L ~"  
,'={/)c<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~;wSe[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1K0 9iB  
  { 8T$:^HW  
typedef Ret result_type; gC<\1AIu  
} ; OtY.s\m y  
等等。。。 }1z= C<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <)?H98S  
7{8!IcR #  
template < typename Func > Xb#x^?|  
struct func_return :}UWy?F  
  { }@!d(U*  
template < typename T > x #BUIi  
  struct result_1 N!9DZEcm  
  { ^dYFFKQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZJ=-cE2n  
} ; QRgWzaI  
C&zgt :q6}  
template < typename T1, typename T2 > z})H$]:$  
  struct result_2 1g2%f9G  
  { (gl CTF9v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C.%iQx`   
} ; W(~G^Xu  
} ; tojJQ6;J  
Z9~~vf#  
E I)Pfx"0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3`SLMPI  
ehO F@IA_  
template < typename Func, typename aPicker > D3;^!ln]D  
class binder_1 Ibd7[A\  
  { W{1=O)w  
Func fn; Fl(+c0|kT  
aPicker pk; (.<Gde#  
public : X~]eQaJ  
rS>njG;R  
template < typename T > 84e)huAs  
  struct result_1 ,XI,B\eNk  
  { K&D -1u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \P&'4y~PL  
} ; EG7ki0  
s/`4]B;2U  
template < typename T1, typename T2 > k-b_ <Tbo|  
  struct result_2 q<,?:g$k  
  { Fr/8q:m &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IDdhBdQ  
} ; EOVHTDkKf  
YPf&y"E&H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %DgU  
XH1so1h  
template < typename T > W%Br%VQJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const frc>0\  
  { E88_15'3D  
  return fn(pk(t)); e_\4(4x  
} 3/}=x<ui  
template < typename T1, typename T2 > GB^Ch YOb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const goIn7ei92  
  { ]*sXISg1  
  return fn(pk(t1, t2)); sJt&`kZ  
} 31Zl"-<#-  
} ; +%UXI$v  
VP0wa>50!  
? Yy[8_(tN  
一目了然不是么? 7EQ |p  
最后实现bind (+CB)nV0IA  
%mtW-drv>  
)nQpO"+M  
template < typename Func, typename aPicker > @6h=O`X>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "%qGcC8  
  { 9p>3k&S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *2=:(OK  
} vRRi"bo  
8'Z9Z*^h#x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i?4vdL8M  
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。 c .KpXY  
VSmshld  
十一. phoenix d[-w&[iy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1wE~dpnx  
:Oa|&.0l?  
for_each(v.begin(), v.end(), 'u_'y  
( fCO!M1t  
do_ QmbD%kW`3  
[ b==<7[8  
  cout << _1 <<   " , " 7!Ym~M=  
] o LuGW5wzj  
.while_( -- _1), *1Nz VV  
cout << var( " \n " ) @xSS`&b  
) kTc'k  
); n8iejdA'  
A5y?|q>5  
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: ;gK+AU  
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 J --9VlC'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c5R58#XK=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =WFMqBh<`  
,K3)f.ArYc  
G/N'8Q)  
template < typename Cond, typename Actor > 5s;HF |2x  
class do_while RUYw D tC  
  { .OX.z~":y  
Cond cd; B~caHG1b  
Actor act; |DwI%%0(F  
public : sW3-JA]  
template < typename T > +\\,FO_  
  struct result_1 [=S@lURzm@  
  { ~Q>97%  
  typedef int result_type; N/qr}- 3z  
} ; !yG{`#NZZ  
?9 :{p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `| L+a~~  
D0lgKQ  
template < typename T > `:-{8Vo7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*D-RYW  
  { z"=#<C  
  do C;G~_if4PR  
    { I/pavh  
  act(t); 9~ K 1+%!  
  } -P(q<T2MV'  
  while (cd(t)); bn~=d@'  
  return   0 ; 6_^ u}me  
} d]0fgwwGC  
} ; \_De( p  
QVb @/  
6EGh8H f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zw7=:<z=  
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。 J0C,K U(  
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。 8`U5/!6fu  
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。 $*9h\W-)`Q  
下面就是产生这个functor的类: Do=*bZ;A  
,Hch->?Og  
jF_K*:gQ  
template < typename Actor > aVM@^n  
class do_while_actor K /g\x0  
  { {%N*AxkvId  
Actor act; |L%F`K>Z:  
public : Ke~a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ip4CC'  
hg]\~#&-  
template < typename Cond > N&-d8[~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j42U|CuK  
} ; ) e;)9~  
z,X ^;  
^ :6v- Yx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V[HHP_  
最后,是那个do_ {y`afuiB  
a4 O  
b_W0tiyv%  
class do_while_invoker vp[~%~1(  
  { .NiPaUzc<  
public : UpN:F  
template < typename Actor > (`<l" @:_*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N$6Rg1  
  { 6}K|eUak/  
  return do_while_actor < Actor > (act); &t5pJ`$(Cy  
} z"Gk K T  
} do_; )DI/y1  
!FA^~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ppM d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fY}e.lD  
最后来说说怎么处理break和continue PHyS^J`  
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。 z<m,Xj4w  
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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