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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jXA!9_L7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pYZ6-s  
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, RapHE; <  
h07Z.q ;  
KiW4>@tY  
\Zc$X^}vN  
  class filler ,dT.q  
  { !<r+h, C  
public : 8|^dM$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j_N><_Jc  
} ; j,%@%upM  
r@N 0%JZZ  
_svEPHU  
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: $jT&]p  
Y<|!)JLB2  
uD4=1g6[s  
OQzJRu)mF#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qu]ch&"?U  
RtVy^~=G  
?#8',:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 uC\FW6K=m  
,M2u (9  
~RcI+jR)  
3TUW+#[Gu  
二. 战前分析 0dS}p d">k  
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。 9~+A<X]Hd  
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 s ^NO(  
z_%G{H+:l  
is=sV:j:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d:/8P985  
  /* --------------------------------------------- */ []HMUL]"  
vector < int *> vp( 10 ); YnnpgR.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fR_ jYP 1  
/* --------------------------------------------- */ k=w;jX&;`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  V|=PaO  
/* --------------------------------------------- */ {\-rZb==F2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &`>[4D*  
  /* --------------------------------------------- */ ,#3}TDC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p7(Pymkd  
/* --------------------------------------------- */ z0J$9hEg89  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,h21 h?6  
^l1tQnj)7  
n^|;J*rD  
gfQ&U@N  
看了之后,我们可以思考一些问题: [?3*/*V  
1._1, _2是什么? !_GY\@}  
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。 K/RQ-xd4  
2._1 = 1是在做什么? /CpUq;^  
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。 j,Sg?&"%=  
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。 ;/i"W   
HZMs],GX  
Z J(/cD  
三. 动工 %bf+Y7m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r\]yq -_  
gyH'92ck  
VlKy6PSIg  
w+Ve T@  
template < typename T > I( BG%CO9  
class assignment <*L=u;  
  { F\1nc"K/(  
T value; jB }O6u[%  
public : b ABx' E  
assignment( const T & v) : value(v) {} &{QB}r  
template < typename T2 > n<MMO=+bg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'G6TSl  
} ; !mFo:nQ)}  
pTq,"}J!+  
n+@}8;oeP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Mq) n=M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JV'd!5P  
8>x.zO_.c>  
g!n1]- 1  
!8&,GT  
  class holder FzmCS@yA  
  { WrbDB-uM  
public : 04tUf3 >  
template < typename T > o;Ijv\Em  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KsYT3  
  { QiWv  
  return assignment < T > (t); J#*Uf>5NY  
} >_M}l @1  
} ; "@B! 5s0  
475yX-A  
)hk=wu6  
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: g$VcT\X  
pH#&B_S6z=  
  static holder _1; k/l@P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6A M,1  
?97MW a   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qv8#{y@U  
而不用手动写一个函数对象。 <mHptgd,  
YN] w_=  
|Ix6D  
(Wr;:3i  
四. 问题分析 %9M; MK  
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。 Z{#^lhHx  
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。 cNC\w%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2a.NWJS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 el!Bi>b9c!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1 hZM))  
GQqw(2Ub}  
五. 问题1:一致性 V.WfP*~NJ  
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?| q^sMJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7tAWPSwf  
d1e'!y}R5  
struct holder UTA0B&aB  
  { zq!2);,  
  // $ajw]2kx  
  template < typename T > VK`_ Qc#B  
T &   operator ()( const T & r) const UQ|0Aqwq  
  { OpxVy _5,  
  return (T & )r; :Tuy]]k  
} yE9JMi 0  
} ; b("CvD8  
F/j=rs,*|D  
这样的话assignment也必须相应改动: CcY.8|HT  
$ O}gl Q  
template < typename Left, typename Right > Aog 3d\1$  
class assignment 344,mnAd  
  { ?; )(O2p  
Left l; 8YkP57Y%[Z  
Right r; 6$PfX.Fh  
public : L*FmJ{Yf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w**.8]A"N  
template < typename T2 > 6FEtq,;0w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D{N1.rSxv  
} ; YD@V2gK  
x?CjRvT $  
同时,holder的operator=也需要改动: 1<\cMY6  
z*yN*M6t  
template < typename T > P]Gsc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ] (MXP,R  
  { Dj!J 4uD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dUO~dV1  
} 2gt08\  
d0-}Xl  
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。 PtgUo,P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BOwkC;Q[  
u85y;AE,(  
return l(rhs) = r; ?'T>/<(  
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。 Q|5wz]!5Y(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |:!0`p{R  
<R3S{ ty  
template < typename Tp > )%^oR5W  
class constant_t ev8 E.ehD  
  { Ch;EnN<  
  const Tp t; QJ"B d`wc  
public : O)9T|, U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VKN^gz  
template < typename T > 8: s3Q`O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ).tZMLM/-  
  { <[~x]-  
  return t; =z=Guvcn`  
} #G*z{BRQ  
} ; 7FMHz.ZRE  
).ugMuk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $ng\qJ"HF  
下面就可以修改holder的operator=了 ~Zj?%4  
u8?ceM^r  
template < typename T > 9l,Gd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wh*OD  
  { q>Q|:g&:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  bM-Y4[  
} CS"p[-0  
{Or|] 0  
同时也要修改assignment的operator() 1/&j'B  
.Zwn{SMtu  
template < typename T2 > p O: EJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MnX2sX|  
现在代码看起来就很一致了。 {Ua5bSbh  
5X`.2q=d  
六. 问题2:链式操作 MI@ RdXkY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QPFpGS{d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8L|C&Ymj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B' :ZX-Q)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |Pj _L`G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lZ.,"F@  
@ym7hk.  
template < typename T > X`aED\#\h  
struct result_1 IvO3*{k ,  
  { &pmJ:WO,h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +QHhAA$  
} ; CI  @I  
=Wjm_Rvk9  
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: pixI&iQ  
NKB! _R+  
template < typename T > d@w I: 7  
struct   ref B[$SA-ZHi  
  { QWxQD'L'  
typedef T & reference; ~cZ1=,P  
} ; zh4o<f:-  
template < typename T > d")r^7  
struct   ref < T &> :qT>m  
  { 6 XG+YIG6w  
typedef T & reference; -~-2 g  
} ; ,>g 6OU2~6  
J`V6zGgW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u(~s$ENl  
P;y/`_jo  
template < typename T > K{iay g!k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #/ 4Wcz<  
  { Jg Xbs+.  
  return l(t) = r(t); B#gmT2L  
} z^b\hR   
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。 S_QDYnF)`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MUo?ajbqOd  
y~dW=zO  
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 NKGCz|- 9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ ID%pd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bHMlh^{`%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ._R82 gy  
最后的布局是: ydFY<Mb(o  
                Add 4-"wFp  
              /   \ ]6aM %r=c  
            Divide   5 Z/I!\  
            /   \ '|cuVxcE55  
          _1     3 i3~!ofTb  
似乎一切都解决了?不。 zZRqb/20  
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。 2KG j !w  
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。 jab]!eY  
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: J\%:jg( m  
m0edkt-x  
template < typename Right > _x \Ll?,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -Rvxjy)[N  
Right & rt) const y, Z#? O  
  { H z6H,h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dxe|4"%^  
} :Hd<S   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _E%[D(  
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。 nqH^%/7)A@  
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。 AVJk  
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。 V.4j?\#%  
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。 6M6QMg^  
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? )FP|}DCxQ  
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: Q(sbClp"  
DYl^6 ]  
template < class Action > 5A)w.i&V  
class picker : public Action  ZBXGu f  
  { d;=,/a  
public : sH]AB =_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MJb = +L  
  // all the operator overloaded ky#6M? \  
} ; bDkE*4SRX  
bXfOZFzq)  
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。 R*y[/Aw  
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: /;0>*ft4  
M;9+L&p=  
template < typename Right > NWg\{a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &SM$oy#?  
  { `SW " RLS3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CvW((<?  
} ,dp?'_q {  
g5Vr2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @}Ixr{t  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =, 0a3D6b  
nsp K.*?  
template < typename T >   struct picker_maker s`J=:>9*  
  { ob7_dWAG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U{_s1  
} ; d{hYT\7~1(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ##_Za6/n  
  { +m.8*^  
typedef picker < T > result; ~ t H s+  
} ; `Y;gMrp  
."X~?Nk  
下面总的结构就有了: >l1Yhxd_0*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Sg$\ab$  
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。 &-:yn&f7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @qDrTH]5  
至此链式操作完美实现。 [J`G`s!  
D.o|($S0  
Uq.~3V+u  
七. 问题3 5)7mjyo%  
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。 }tZAU\z  
=.oWguzu  
template < typename T1, typename T2 > ~BZV:Es  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C<t>m_t9  
  { )JQQ4D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #6jwCEo=V  
} }hitU(5t0  
b=U MoWS  
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: bJF/daC5  
{\/nUbo[  
template < typename T1, typename T2 > t)Q @sKT6  
struct result_2 yn[ZN-H~  
  { 5{0>7c|.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wky STc  
} ; mMAr8~ A=  
1GE%5  
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? Q3%# o+R>  
这个差事就留给了holder自己。 ]3,.g)U*m  
    {U '&9_y  
Z_ gV Ya  
template < int Order > /_OZ1jX  
class holder; <lmJa#  
template <> d"6]?  
class holder < 1 > j4xr1y3^  
  { s]vJUC,s  
public : #K1BJ#KUt  
template < typename T > E D^rWE_  
  struct result_1 Rfc&OV  
  { O;e8ft '|  
  typedef T & result; u%1k  
} ; j$8|ym^OX  
template < typename T1, typename T2 > XVDd1#h  
  struct result_2 Y `7#[g  
  { o+_/)c  
  typedef T1 & result; Ipz 1+ #s'  
} ; z2Y_L8u2  
template < typename T > +>:}req  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )*K<;WI WH  
  { ,J (5@8(>a  
  return (T & )r; y^QYl ZO  
} }\939Y  
template < typename T1, typename T2 > Ls>u` hG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f>)Tq'  
  { HCx%_9xlm  
  return (T1 & )r1; Z0ncN])  
} mbX)'. +L  
} ; { 0%TMiVf  
[|[sYo  
template <> qHR^0&  
class holder < 2 > du'}+rC  
  { %O&m#)|  
public : C^,4`OI  
template < typename T > xQ#Akd=  
  struct result_1 uZo`IKJ  
  { K=c=/`E  
  typedef T & result; l$-=Pqb  
} ; tt7PEEf  
template < typename T1, typename T2 > NF/Ti5y  
  struct result_2 O2q=gYX>\  
  { Db#W/8 a8k  
  typedef T2 & result; 5y%un  
} ; K_AtU/  
template < typename T > sb}K%-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (:?5 i`  
  { Z6IJo%s  
  return (T & )r; :dY.D|j*  
} :F^$"~(,  
template < typename T1, typename T2 > FQk_#BkK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k5 aa>6K  
  { R3B5-^s  
  return (T2 & )r2; ]pOYVf *$  
} smfG, TI  
} ; r~$}G-g  
W;Ud<7<;Z  
( zn_8s  
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~am_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +36H%&!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2^)D .&  
[&h#iTRT  
return l(i, j) = r(i, j); Vs_\ykO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r5MxjuOB1  
[x;(cISK1  
  return ( int & )i; Z/2,al\  
  return ( int & )j; @-'/__cgt  
最后执行i = j; (3 IZ  
可见,参数被正确的选择了。 k{gl^  
T@;! yz}Pf  
K&=1Ap  
ZYE' C  
FU_fCL8yA  
八. 中期总结 A",eS6  
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: $|4cJ#;^L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E2^ KK:4s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _PK}rr?"7O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _1I K$gb[  
E]?)FH<oP  
9@:BK;Fi  
N]B)Fb  
=nJ{$%L\x,  
7~_{.f  
九. 简化 kUNj4xp)  
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。 ).pO2lLF4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >vUB%OLyP  
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: fv|]= e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :lUX5j3  
  +-*/&|^等 ZU=,f'bU  
2. 返回引用。 hHcJN  
  =,各种复合赋值等 u3U4UK  
3. 返回固定类型。 xC<=~(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hT?6sWa  
4. 原样返回。 M2}np  
  operator, ? m&IF<b  
5. 返回解引用的类型。 ZAMeqPt  
  operator*(单目) q[-|ZA bbr  
6. 返回地址。 &=YSM.G  
  operator&(单目) w#oGX  
7. 下表访问返回类型。 d:A}CBTSY  
  operator[] $0_^=D EW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q(,cYu  
  operator<<和operator>> IE2CRBfs  
_}D%iJg#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )CJES!! W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1@xP(XS  
+#4]o }6G  
template < typename Left > ny)]GvxI  
struct value_return ^EF'TO$  
  { sI'a1$  
template < typename T > 3?Lgtkb8  
  struct result_1 Pg`JQC|  
  { Y,C=@t@_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -;$nb~y  
} ; tR1FO%nC  
Av o|v>  
template < typename T1, typename T2 > JBz}|M D  
  struct result_2 KF+mZB  
  { D|l,08n"?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K1OkZ6kl  
} ; (ew} gJ  
} ; w]nX?S8  
&f-hG3/M  
:$?Q D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Di>rO038  
+TH3&H5I_A  
下面我们来剥离functor中的operator() k^%2_H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VevNG *  
>^=gDJ\a  
return l(t) op r(t) =LI:S|[4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wO7t!35  
return op l(t) dQD$K|aUp  
return op l(t1, t2) z<B CLP  
return l(t) op D<bI2  
return l(t1, t2) op ,(N[*)G  
return l(t)[r(t)] ?iv=53<c#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +6l]]*H  
l1A5Y5x9=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s9O2k}]  
单目: return f(l(t), r(t)); (u&`Ij9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [ ny6W9  
双目: return f(l(t)); 9pL g+6O  
return f(l(t1, t2)); _'!kuE,*1  
下面就是f的实现,以operator/为例 m|O1QM;T  
/:Lu_)5   
struct meta_divide &^!h}D%T/  
  { O,s.D,S  
template < typename T1, typename T2 > aC!EWgwW[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BMFF=  
  { z)-c#F@%  
  return t1 / t2; q/PNJ#<  
} X(Qu{HhI  
} ; eKG2*CV  
uwmQ?LS]V  
这个工作可以让宏来做: =-#G8L%Q  
V'pqxjfd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'wQv3 ;  
template < typename T1, typename T2 > \ o6a0'vU><  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 94/BG0  
以后可以直接用 ZVih=Y-w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +v7) 1y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Z[?mc|*x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V '.a)6  
n V&cC  
pQa:pX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HrM$NRhu  
33Az$GXFsq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5,)vJ,fs  
class unary_op : public Rettype f&KdlpxKv  
  { G~,:2 o3  
    Left l; "ju'UOcS/  
public : *ZrSiIPP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pUYM}&dX  
l'[A? %L%{  
template < typename T > 3=mr "&]r:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %aRT>_6"  
      { Na{Y}0=^y  
      return FuncType::execute(l(t)); neZ.`"LV  
    } bulS&dAX  
fmX!6Kv  
    template < typename T1, typename T2 > YJV%a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0RFRbi@n(  
      { Xf[kI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4?\:{1X=  
    } [iP#VM-N  
} ; I:98 $r$  
qet>1<  
/YAJbr  
同样还可以申明一个binary_op uVE.,)xz  
KngTc(^_D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NPa\Cg[  
class binary_op : public Rettype >$WQxbwM(  
  { 2_^aw[-  
    Left l; >Gml4vGK  
Right r; 46@{5)Tq  
public : k <iTjI*N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1\*\?\T>_  
-a,-J]d0+  
template < typename T > "\C$   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TfYVw~p_%  
      { CAq/K?:8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OJ|r6  
    } Hb} X-6N  
Ysq'2  
    template < typename T1, typename T2 > \MC-4Yz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K_)eWf0a  
      { ~c^>54  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [qUN4x5b  
    } (.w Ie/  
} ; RqEH| EUZ  
o8/ ;;*  
N'r3`8tS  
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 Unj.f>U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^k5ll=}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3vhnwDcK  
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。 j`^$#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 61puqiGG^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m(RXJORI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L^2FQti>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {!6/x9>  
下面是修改过的unary_op  ]#7zk9  
fVb-$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #e' }.4cr  
class unary_op &j(+/;A  
  { d ;vT ~;  
Left l; yjfat&$  
  rSXh;\MfB4  
public : q0f3="  
B<j'm0a>B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eF[63zx5*  
>:D j\"o  
template < typename T > PV|uPuz  
  struct result_1 kOI t(e  
  { b Q]/?cCYV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XsnF~)YW  
} ; M\yT).>z  
sR/b$j>i3  
template < typename T1, typename T2 > .e=C{  
  struct result_2 8_T6_jL<  
  { ()~pY!)1/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _.L4e^N&UO  
} ; 0eK*9S]  
]\7]%(  
template < typename T1, typename T2 > _YcA+3ZL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZDbc  
  { ]X I*Wsn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m1Y >Nj[f  
} >JiltF7H0  
Pp )3(T:  
template < typename T > `FoxP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Kr `9r),  
  { a'z)  
  return OpClass::execute(lt(t)); y~)1 1]'>  
} YW{C} NA  
>nzdnF_&zW  
} ; Z)jw|T'X  
9W(dmde>  
]xuG&O"SBV  
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 r/SG 4  
好啦,现在才真正完美了。 x g0iN'e'K  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2Lx3=k  
$sEy%-  
template < typename Right > Q=]w !I\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  EW3(cQbK  
  { 0{= `on;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z<yU-m2h  
} :s4p/*f  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nw-I|PVTNa  
b[`Yi1^]%g  
ub|V\M{  
';<0/U  
aoXb22]{  
十. bind ^k9kJ+x^S2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 kXf'5p1  
先来分析一下一段例子 h=:Q-?n-  
[D!jv "  
;cQ6g` bM\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2RX!V@z.G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %@u;5qD&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]wtb-PC  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0PWg;>^'  
我们来写个简单的。 7k rUKYVo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ry'= ke  
对于函数对象类的版本: kO}AxeQ  
;1a~pF S  
template < typename Func > RRI"d~~F6  
struct functor_trait v#!%GEg1r  
  { sJDas,7>  
typedef typename Func::result_type result_type; |>#{[wko  
} ; ^_f+15]D  
对于无参数函数的版本: "T|PS 6R~  
}b-g*dn]5  
template < typename Ret > }nL7T'$>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 07[_.i.l  
  {  w/kt3Lw  
typedef Ret result_type; FAj)OTI2S  
} ; Dp':oJC  
对于单参数函数的版本: hy`?E6=9+  
w$Rro)?}7  
template < typename Ret, typename V1 > HbxL:~:}J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (,8$V\  
  { k@'#@ t  
typedef Ret result_type; 4B^ZnFJ%m  
} ; ,.7*Hpa  
对于双参数函数的版本: <UQe.K"  
8/=L2fNN[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > apu4DAy&8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,=#F//  
  { pNKhc#-w  
typedef Ret result_type; ekWePL;rR2  
} ; 6Q${U7%7  
等等。。。 J%,*is EL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e8GEoD  
])nPPf  
template < typename Func > Mw;sLsu  
struct func_return FSA1gAW6g  
  { %y@Hh=  
template < typename T > }#n;C{z2e  
  struct result_1 D"a~ #^  
  { uLWh |   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <c2'0I >  
} ; }n4V|f-  
.p e(lP  
template < typename T1, typename T2 > BS:+~|3w  
  struct result_2 n:{qC{D-qS  
  { D F*:_B )  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~NpA".PB  
} ; n6BQk 2l  
} ; !Rhl f.x  
j'MO(ev  
U G~ba  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @n{JM7ctJ  
E.Jkf\  
template < typename Func, typename aPicker > 5 4L\Jx  
class binder_1 CnG+Mc^  
  { ):b$xNn  
Func fn; SAyufLEv,  
aPicker pk; yFtd=AI'E  
public : lXjXqk\  
p(/dBt[3k  
template < typename T > ZHm7Isa1  
  struct result_1 +O*/"]h  
  { K otrX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8[E!E)4M  
} ; {l/-LZ.  
WZ*ws[dVI  
template < typename T1, typename T2 > aPm`^ q  
  struct result_2 br":y>=,  
  { |4uWh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &3TEfvz  
} ; b"#WxgaF  
\l]DQaOEe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3< 2}V  
iC9 8_o_9  
template < typename T > DUC#NZgw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'gPzm|f|t@  
  { oaoU _V  
  return fn(pk(t)); ]Zyur`  
} c0;t4( &8  
template < typename T1, typename T2 > VBcy9|lD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `O[};3O&  
  { L.jh   
  return fn(pk(t1, t2)); /p+>NZ"b  
} t ]_VG  
} ; RHO(?8"_  
K%F,='P}  
"6us#T  
一目了然不是么? 9Bw|(J  
最后实现bind 9/ibWa\.  
-wSg2'b4E  
/q5v"iX]T  
template < typename Func, typename aPicker > %|oJ>+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R)RG[F#   
  { -1U D0(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [ji#U s:h  
} WqXbI4;pJ  
#>mr[   
2个以上参数的bind可以同理实现。 Te}8!_ohyC  
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。 VI'hb'2  
2L} SJUk*  
十一. phoenix f=mZu1(FZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t_qNq{  
Y<Fz)dQo  
for_each(v.begin(), v.end(), i*NH'o/  
( ?l^1 *Q,  
do_ p%R  
[ (KF=On;=Y  
  cout << _1 <<   " , " t<|NLk.  
] S7L=#+Z  
.while_( -- _1), T2!6(, s9  
cout << var( " \n " ) Gch[Otq]%  
) #[`:'e  
); }0X:F`Y-  
jhg;%+KB  
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: zOa_X~!@  
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 =MLcm^b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yRfSJbzaf\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J1:1B ,^y  
<c,u3cp  
vbD{N3p)?n  
template < typename Cond, typename Actor > pFHz"]  
class do_while I{*<4a7q  
  { jr!?v<NoX  
Cond cd; 3 "Q=Vl"  
Actor act; X6mqi;+  
public : p-/|mL  
template < typename T > frT]5?{  
  struct result_1 mHBnC&-/  
  { 2m35R&  
  typedef int result_type; uec!RKE  
} ;  XoCC/  
yA.4G_|I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \&iP`v`K  
c(n&A~*AJ%  
template < typename T > -!N&OZ+R   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NCk r /#!  
  { (Xq)py9  
  do .D: Z{|.1  
    { 43Qtj$F  
  act(t); I9 mvt e  
  } 7~GB;1n  
  while (cd(t)); NNE<L;u  
  return   0 ; qLT>Mz)$ %  
} ' )?f{  
} ; }c`fW&  
krC{ed  
LjUy*mxw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mysetv&5  
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。 l#H#+*F  
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。 \CXQo4P  
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。 E gal4  
下面就是产生这个functor的类: W'.s\e?gh  
}f8Uc+  
00SbH$SU  
template < typename Actor > vt;{9\Y  
class do_while_actor ALNc'MW!  
  { A Q+]|XYo_  
Actor act; Okm{Xx  
public : dz *7gL;7G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B]Y}Hu  
`KK>~T_$J  
template < typename Cond > *hQTO=WF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _%B^9Yl3(  
} ; oA =4=`  
KTn}w:+B\  
|d*&y#kV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5fm?Lxr&?  
最后,是那个do_ 8}FzZ?DRy  
+H9>A0JF  
&%s8L\?  
class do_while_invoker .GsO.#p{  
  { GW$.lo1|)  
public : BwBm[jtP  
template < typename Actor > <HJl2p N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ( @3\`\X  
  { j8fpj{hp  
  return do_while_actor < Actor > (act); ` bdZ/*E  
} \uXcLhXN  
} do_; K,w"_T  
A%^w^f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T[sDVkCbxf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5Pd"h S  
最后来说说怎么处理break和continue -,+q#F  
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。 #F*1V(!  
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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