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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O0';j!?X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Cddw\|'3  
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, \oLRNr[F  
*ZF7m_8u{  
(X QgOR#  
& /UcFB  
  class filler Quc9lL  
  { ,8cw jS2E  
public : P ;PS+S9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R0, Q`  
} ; 8yA :C  
nW!rM($q  
fA2H8"r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2< w/GX.  
T/dchWG  
f[!N]*  
& tkkn2t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K({+3vK  
/`?i&\C3r  
?&pjP,a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _{TGO jZr  
G6]M~:<i  
)CYSU(YTD  
W9t%:wF  
二. 战前分析 Dwe_ytjpc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tB8XnO_c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K q: +{'  
}<9*eAn`  
t8E'd :pE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W5<1@  
  /* --------------------------------------------- */ Etg'"d@[  
vector < int *> vp( 10 ); n$F&gx'^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '9H7I! L@  
/* --------------------------------------------- */ C>4y<,Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,a~- (@  
/* --------------------------------------------- */ l;b5v]~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,3!l'|0jJ  
  /* --------------------------------------------- */ #]q<fhJhr$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F !tn|!~  
/* --------------------------------------------- */ b6'%nR*f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +8 ]}'6m  
@ {j'Pf'  
v@&&5J|  
(|Y[5O)  
看了之后,我们可以思考一些问题: [^A93F  
1._1, _2是什么? {ckA  
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。 QA+qFP  
2._1 = 1是在做什么? gmJiKuAL5  
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。 3^xTZ*G  
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。 k?o(j/  
I)U|~N  
.ss/E  
三. 动工 "|gNNmr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bT@3fuL4  
P"cc$lB~I  
hS OAjS  
#E3Y; b%v  
template < typename T > aqK<}jy  
class assignment vA10'Gx'  
  { b6 &`]O;%  
T value; C6Ap  4  
public : 24}r;=U  
assignment( const T & v) : value(v) {} gxycw4kz  
template < typename T2 > Sx5r u?$.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !E'jd72O  
} ; _1VtVfiZ{  
5Y"JRWC  
hp/}Z"A=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !ANvXPp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment & ;ie+/B  
q*SX.A>YR  
vq B)PL5)  
L0/0<d(K  
  class holder s_y Y,Z:  
  { nsqc^ K^  
public : aF1pq  
template < typename T > x\)0+c~\}x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KA# 4iu{  
  { m/5:-xL31  
  return assignment < T > (t); B<T wTv  
} O%AQ'['  
} ; f`*Ip?V-  
U~azI(1"W  
CP)x;  
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: 4Cr |]o'  
3 (Kj|u  
  static holder _1; S^HuQe!#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I $!Y  
4E}]>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r5xu#%hgp;  
而不用手动写一个函数对象。 r]iec{ ^  
j)?I]j/  
iqig~fjK ~  
U{ gJn#e/.  
四. 问题分析 1tHTjEG4^3  
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。 RcitW;{|Kg  
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。 ;]3Tuq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KGS=(z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /m%i"kki  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kep.+t[  
<\|f;7/  
五. 问题1:一致性 Z#IRNFj  
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?| 8 C@iD%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x3xBl_t  
Sp: `Z1kH  
struct holder ,kfUlv=  
  { |tC!`.^\  
  // f7mP4[+dS  
  template < typename T > $/ew'h9q  
T &   operator ()( const T & r) const qP-*  
  { ;?"2sS!AHQ  
  return (T & )r; K]yCt~A$  
} J~9l+?  
} ; yf(VwU, x  
m7Nm!Z7  
这样的话assignment也必须相应改动: W]{mEB  
J'`,];su  
template < typename Left, typename Right > *D! $gfa  
class assignment /KFCq|;7s,  
  { sqFMO+  
Left l; 'z0@|a  
Right r; LRW7_XYz  
public : (?Fz{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ho9 a#9  
template < typename T2 > O+A/thI%*S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SxcNr5F   
} ; n,SDJsS^  
JL45!+  
同时,holder的operator=也需要改动: (dvCejc^p  
"l6v[yv  
template < typename T > _ #288`bU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .YKqYN?y4  
  { C vfm ,BL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w?|gJ*B"  
} WDNuR #J?  
6cQh8_/>{#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @2c Gx/1#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w0(A7L:L  
`j{ 5$X  
return l(rhs) = r; 9IZ}}x  
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。 N '2Nv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pwU l&hwte  
fx2r\ usX[  
template < typename Tp > QL%&b\K  
class constant_t &$ZJfHD@  
  { NCbn<ojb  
  const Tp t; xhLVLXZ9  
public : ]p~w`_3v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?a+>%uWt  
template < typename T > UM%]A'h2O"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l?LwQmq6  
  { oY{L0B[  
  return t; 42kr&UY&  
} & F\HR  
} ; gZF-zhnC  
GZ( W6 4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8%q:lI  
下面就可以修改holder的operator=了 C qOvVv  
^=Q/ H  
template < typename T > `Nmw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H5j6$y|I|N  
  { E Mq P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Li)rs<IX;m  
} o<Hk/e~  
{Hg.ctam  
同时也要修改assignment的operator() bim}{wMb  
97;`R[^J  
template < typename T2 > ~{lSc/SP|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } D#R5G   
现在代码看起来就很一致了。 qC]6g  
X<{kf-GP  
六. 问题2:链式操作 -,+zA.{+W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |Am +f.  
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。 3.>M=K~09  
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。 ?o307 r  
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。 _{0'3tI7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +j Z,vKr  
6V)P4ao  
template < typename T > J3`a}LyDf  
struct result_1 5'>DvCp%M  
  { ,xmmS\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OOJg%y*H  
} ; BnJpC<xm  
r/o1a't;  
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: ;cKN5#7  
^ z!g3  
template < typename T > +ve S~   
struct   ref oZm)@Vv;  
  { ~.\CG'g  
typedef T & reference; u*LMpTnn  
} ; WrJgU&H{  
template < typename T > =UY)U-  
struct   ref < T &> cCOw7<  
  { g:&YSjO>G  
typedef T & reference; g{0a]'ph  
} ; ,=!_7'm  
>G `Uc&=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mkc   
Ik W 8$>  
template < typename T > 2Iv&XxSo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oihn`DY {  
  { iF0x>pvJ@  
  return l(t) = r(t); X+6`]]  
} gt]k#(S  
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。 Q> OBK&'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cP8g. +  
Xm#rkF[,  
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 'YKyY:eZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }.`no  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s}3g+T\l1w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DAYR=s  
最后的布局是: /qf(5Bm  
                Add |AD" }8  
              /   \ vlW521  
            Divide   5 ITpo:"X g  
            /   \ )T2V< 3l  
          _1     3 w4I&SLm-b  
似乎一切都解决了?不。 \.!+'2!m  
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。 e3T&KyPm?+  
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。 5D9n>K4|  
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: yE+Wb[H[  
`4GEq2%  
template < typename Right > lQ5d.}O&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o;w 5;TkY  
Right & rt) const !Q/oj Q  
  { MK1V1F`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _-MILkx\  
} $r3kAM;V:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G#uD CF,O  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \ B \G=Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Ui:WbH<b{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7dxe03h  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ohLM9mc9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,#/%Fn%T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ERka l7+  
LpV2XL$p>#  
template < class Action > /J@<e{&t~  
class picker : public Action  Vv|%;5(  
  { <I 5F@pe'  
public : w; rQ\gj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &|]GTN`E  
  // all the operator overloaded m/E$0tf  
} ; /-FvC^Fj  
MP LgE.n  
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。 ?**9hu\BG  
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: W{@,DQ  
e@j&c:p(Y  
template < typename Right > GMv.G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?b,4mDptE  
  { kQIWDN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cx2s|@u0  
} 7B% @f9g  
uB,B%XHj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TL7-uH  
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。 u(ZS sftat  
-"a+<(Y  
template < typename T >   struct picker_maker /,0t,"&Aqa  
  { mk4%]t"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >M:5yk@  
} ; 6g$04C3tHi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u>S&?X'a  
  { V7401@F  
typedef picker < T > result; \0WMb  
} ; {.,OPR"\  
~82jL%-u  
下面总的结构就有了: jQ`"Op 3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7FDraEr#f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^1cqx]>E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >; W)tc,  
至此链式操作完美实现。 yJp& A  
!)9zH  
RPiCXpJv&  
七. 问题3 i ^IvT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @ ~sp:l  
I$ mOy{/#  
template < typename T1, typename T2 > iqoPD4A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J)fS2Ni+  
  { +u=xBhZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 56bB~ =c  
} <aHK{ *'3  
;c>Yr ?^  
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: v;$^1I  
9M7P]$^  
template < typename T1, typename T2 > }dXL= ul  
struct result_2 K0E ;4r  
  { ;:!LAe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ti)n(G9$  
} ; s=q+3NTv  
z H \*v'  
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? Z9sg6M@s  
这个差事就留给了holder自己。 2)8lJXM$L  
    ZbGyl}8ua  
YT:1=Nf}  
template < int Order > d)G-K+&B  
class holder; =[k9{cVW  
template <> v[|iuOU  
class holder < 1 > ,f1wN{P  
  { PLY7qM w  
public : 16+@#d%#p  
template < typename T > A |&EI-In  
  struct result_1 82=][9d #  
  { {0LdLRNZ  
  typedef T & result; ^$L/Mv+  
} ; v8X&H  
template < typename T1, typename T2 > kU Flp  
  struct result_2 ;PHnv5 x@f  
  { NWpRzh8$u  
  typedef T1 & result; f6"j-IW[z  
} ; _NkN3f5 1L  
template < typename T > 4|e#b(!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y,x~S\>+  
  { +?<jSmGW  
  return (T & )r; `WB|h)Y  
} gMvvDP!Wp  
template < typename T1, typename T2 > d;^?6V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /7#&qx8  
  { 0%t|?@HoN  
  return (T1 & )r1; }cT}G;L'-  
} Lv4=-mWv&0  
} ; c5;ROnTm  
\\qg2yI  
template <> @CmxH(-i-  
class holder < 2 > J$Q-1fjj  
  { t5k&xV=~ #  
public : (+_J0i t  
template < typename T > -0`hJ_(  
  struct result_1 P Cf|^X#B  
  { 0o]K6 b  
  typedef T & result; ]| y H8m  
} ; $VA4% 9  
template < typename T1, typename T2 > W24bO|>D  
  struct result_2 agYK aM1N  
  { B`F82_O  
  typedef T2 & result; l)8V:MK  
} ; *K(xES! b  
template < typename T > f#~Re:7.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7|-xM>L$A  
  {  kTz  
  return (T & )r; x\rZoF.NQ  
} Z@ kC28  
template < typename T1, typename T2 > Pb,^UFa=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 76b7-Nj"  
  { d eoM~r9s  
  return (T2 & )r2; Ic K=E ]p  
} mz*z1`\7v\  
} ; xgz87d/<:  
4AYc 8Z#'  
p L@zZK0  
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> >。 =T)2wcXBB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WDdi}i>2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =!^iiHF  
wIF ":'  
return l(i, j) = r(i, j); Y14R"*t~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) shT[|@"C  
Ij1 ]GZ`A(  
  return ( int & )i; e<4z)  
  return ( int & )j; +{%(_ <  
最后执行i = j; U.U.\   
可见,参数被正确的选择了。 ib \[ ~rg  
2g6_qsqi  
$ud>Z;X=P  
J&:W4\ m  
@/~k8M/  
八. 中期总结 @$d\5Q(G  
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: !rg0U<bO!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;jU-<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yH%+cmp7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U;{,lS2l  
F/*fQAa"  
D?}m h1#  
Kxc$wN<  
IS2Ij  
I"sobZ`  
九. 简化 >zg8xA1zL  
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。 ZBR^[OXO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kg I=0W>  
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: N~5WA3xd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OF<n T  
  +-*/&|^等 fsJTwSI["  
2. 返回引用。 e4q k>Cw  
  =,各种复合赋值等 d=(Yl r  
3. 返回固定类型。 4 uy@ {  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4zqE?$HM'  
4. 原样返回。 KPjqw{gR_R  
  operator, 3cfZ!E~^kc  
5. 返回解引用的类型。 ,rFLpQl  
  operator*(单目) m0A@jWgd  
6. 返回地址。 "UoCT7X  
  operator&(单目) y:|.m@ j1  
7. 下表访问返回类型。 j+13H+dN  
  operator[] nhP~jJn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Iz?W tm }  
  operator<<和operator>> =!S@tuY  
I6hhU;)C  
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。 p#;dLM/EA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m{lRFKx>s  
fb0T/JT w  
template < typename Left > Ife,h s  
struct value_return $: 4mOl  
  { 8 g# Y  
template < typename T > cB|Cy{%  
  struct result_1 o >Rw}R  
  { S0.- >"L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F`;TU"pDf  
} ; }uvKE|umj  
n^JUZ8  
template < typename T1, typename T2 > ^;)SFmjg%  
  struct result_2 KtfkE\KP  
  { r\l3_t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '#McY'.D T  
} ; =0s`4Y"+  
} ; yRq8;@YGY  
zfP[1  
GFQG(7G9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1F3QI|  
g/U$!d_  
下面我们来剥离functor中的operator() }"&n[/8~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9LqMQv"xW  
kH>vD = q>  
return l(t) op r(t) EBj,pk5M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u:AfHZ  
return op l(t) 7E!";HT  
return op l(t1, t2) w!B,kqTG  
return l(t) op oN&rq6eN  
return l(t1, t2) op %S >xSqX  
return l(t)[r(t)] fw1;i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z9J =vzsHE  
1kvPiV=X>  
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: Q>}e IQ Y  
单目: return f(l(t), r(t)); G_2gKkIK-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NSMjr_  
双目: return f(l(t)); g)Vq5en*   
return f(l(t1, t2)); Z%Tq1O  
下面就是f的实现,以operator/为例 wc6 E- rB  
a<57(Sf  
struct meta_divide ";-{ ~  
  { 27Kc -rcB  
template < typename T1, typename T2 > (B>yaM#5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~h>rskJ _  
  { kz7vbY  
  return t1 / t2; 4f{[*6 GX  
} WX%h4)z*  
} ; g^s+C Z  
%mK3N2N$  
这个工作可以让宏来做: Kf:2%_DB  
F9m2C'U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i#L6UKe:Q  
template < typename T1, typename T2 > \ 4 o3)*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vO}qjw  
以后可以直接用 ".~Mm F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1zb$5{,|  
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 E@5zd@[  
(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。。。) +?URVp  
?dp -}3/G  
|QnUK5D$  
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 rtB|N-  
&_Cxv8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S2koXg(  
class unary_op : public Rettype iyA*J CD  
  { L]c 8d   
    Left l; zrLhQ3V#>  
public : ~fyF&+ibp'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )HJK '@  
> [Xm|A#  
template < typename T > pd=7^"[};  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2"T8^r|U  
      {  C#A@)>  
      return FuncType::execute(l(t));  .LX?VD  
    } EG F:xl  
Eem 2qKj  
    template < typename T1, typename T2 > z `\# $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5T!&r  
      { >=4sPF)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o&CghF  
    } =L:[cIRrT;  
} ; y.jS{r".  
/DLr(  
FpP\-+Sl  
同样还可以申明一个binary_op ~ wfoK7T}  
?2H{^\<(e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V %i<;C  
class binary_op : public Rettype "EJ\]S]$X  
  { `ff j8U  
    Left l; {\P?/U6~f  
Right r; lTn;3'  
public : `2pO5B50  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aLV~|$: 2  
g* %bzfk=|  
template < typename T > wh9L(0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O:2 #_  
      { 0rV/qMo;K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )m|C8[u  
    } P~&O4['<  
baqn7k"  
    template < typename T1, typename T2 > "K 8nxnq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^GN5vT+:'  
      { ,&0Z]*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \{kHSV%z  
    } RvWFF^,.  
} ; $,!hD\a  
: g&>D#{  
bG52s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 O)l%OOv   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JL@F~U9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E`~i-kf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S45'j(S=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T)`gm{T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Tu==49  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n>n"{!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gEE9/\>%-  
下面是修改过的unary_op 8`a,D5U:  
P?xA$_+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @ozm;  
class unary_op (yfXMp,x  
  { R3cg2H  
Left l; o94P I*.  
  {Wh BoD  
public : bea|?lK  
v C^>p5F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -E:(w<];  
,eDu$8J9  
template < typename T > r-*l1([eW  
  struct result_1 Trpgx  
  { nYhp`!W4;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pVY4q0@  
} ; vpi l$Uq  
ZH!;z-R  
template < typename T1, typename T2 > &h\7^=s.  
  struct result_2 <M=';h^w2  
  { \PzN XQ$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  K,6OGsh  
} ; +eC3?B8rN  
0Lx3]"v  
template < typename T1, typename T2 > 4Q$!c{Y r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const URLk9PI  
  { 9]Lo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /;7ID41  
} +3)[> {~1Z  
2?*||c==*  
template < typename T > (ZS/@He  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,! hnm  
  { UUGe"]V^g:  
  return OpClass::execute(lt(t)); C>NQ-w^  
} 8sH50jeP  
G8noQ_-  
} ; VJ*\pM@no  
=D}4X1l  
^g[J*{+!W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lf6|.  
好啦,现在才真正完美了。  9|<Be6  
现在在picker里面就可以这么添加了: .x>HA^4  
!:dL~n  
template < typename Right > HZ{n&iJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (U_wp's  
  { UDM yyVd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8!;$qVt  
} LZ4xfB (  
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。 \1]rlzXGUT  
z(rK^RT  
1TIlINlJ  
UP]1(S?  
`[OXVs,7"  
十. bind i+1Qf  
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。 ydB$4ZB3[  
先来分析一下一段例子 'bC]M3P  
l=xt;c!  
Ox|TMSb^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xG8`'SNY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ><K!~pst}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >J@egIKzP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,z G(u 1  
我们来写个简单的。 %Ci^*zb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QkL@JF]Re  
对于函数对象类的版本: S~> 5INud  
3}j1RYtz  
template < typename Func > /p 5=i  
struct functor_trait GQ[pG{ _+  
  { VAs ( .y  
typedef typename Func::result_type result_type; Z(`r-}f I  
} ; 9T?64t<Ju  
对于无参数函数的版本: !*_K.1'  
{-h, ZdH^  
template < typename Ret > '#<> "|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P5Dk63z]  
  { B4^`Sw  
typedef Ret result_type; :~D]; m  
} ; as#J qE  
对于单参数函数的版本: 5 q65nF  
/BKtw8  
template < typename Ret, typename V1 > R6<4"?*r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q#'VJA:A5&  
  { '?8Tx&}U8  
typedef Ret result_type; )88nMH-  
} ; nE7JLtbH  
对于双参数函数的版本: o:9$UV[  
[ f34a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :".w{0l@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (u9Zk~)F  
  { r[!(?%>j  
typedef Ret result_type; :<%vE!$  
} ; CV3DMA  
等等。。。 [e1L{_*l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wS%zWdsz  
I7zn>^0}  
template < typename Func > 7wi%j!  
struct func_return 'F7VM?HBfg  
  { ,E9d\+j  
template < typename T > oCuV9dA.  
  struct result_1 u|OtKq  
  { DEtf(lW_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kc Y,vl  
} ; y<*-tZV[  
F. T@)7  
template < typename T1, typename T2 > yC"Zoa6YZ  
  struct result_2 8[R1A  
  { I N_gF_@%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Plc}W7h  
} ; 61|B]ei/  
} ; 8t[t{"  
L[]BzsIv  
Y|RdzC M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /buWAX 1  
N9`97;.X  
template < typename Func, typename aPicker > PpFsp( )x  
class binder_1 Wj OH/$(  
  { <\ETPL,<  
Func fn; X+at%L=  
aPicker pk; 2GUupnQkD  
public : @woC8X  
TPK@*9rI  
template < typename T > OZT^\Ky_l  
  struct result_1 @\PpA9ebg%  
  { l&|)O6N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NjP ]My  
} ; blp=Hk  
Tq#<Po $  
template < typename T1, typename T2 > Mz\yPT;Y  
  struct result_2 ,CKvTxz0  
  { w[sR7T9*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~S;!T  
} ; m}pL`:e!  
[-58Ezyr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4#h ?Wga  
>h%\HMKk  
template < typename T > nsl*Dm"*F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7}o6_i  
  { o8tS  
  return fn(pk(t)); ]#5^&w)'  
} bg1un@%!l  
template < typename T1, typename T2 > A$<>JVv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 l1 i>_R  
  { QT;Va#a  
  return fn(pk(t1, t2)); |z+9km7,  
} SB1[jcJ  
} ; uS-3\$  
f?0D%pxc}&  
?`aTu:1#Z  
一目了然不是么? B@-"1m~la?  
最后实现bind m#MlH=-  
F"=Hp4-C  
DM'qNgB7  
template < typename Func, typename aPicker > 0\wiam-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r w\D>} \  
  { Qg>0G%cXU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !EM#m@kZ{  
} KGQC't  
zLK\I~rU!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kXEtuO5FUM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ENyAF%6  
|lE-&a$xd  
十一. phoenix Efvq?cG&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .HCaXFW  
*`1bc'umM;  
for_each(v.begin(), v.end(), KK$ a;/  
( FW5}oD( H  
do_ \ =Nm5:  
[ @`Wt4<  
  cout << _1 <<   " , " y<v|X2  
] 6+)x7g1PL  
.while_( -- _1), )^";BVY  
cout << var( " \n " ) f,JX"  
) C/y(E |zC$  
); sxk*$jO[]  
wB 2}uk7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,m:6qdN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?CFoe$M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .8x@IWJD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M=6G:HHY  
DU`v J2  
$N dH*  
template < typename Cond, typename Actor > u6pIdt  
class do_while +nzTxpcP@K  
  { A9iQ{l  
Cond cd; Pfk{=y  
Actor act; DUhT>,~]  
public : ,0h3x$l)   
template < typename T > 716hpj#*  
  struct result_1 "5h_8k~sQ  
  { W.p66IQwL&  
  typedef int result_type; d9|T=R  
} ; 99EX8  
FTbtAlqh<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }|,EU!nDi  
^^eV4Y5`+  
template < typename T > Bqp&2zg)@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p KnIQa[c  
  { i j!*CTG  
  do 9GaL0OWo  
    { ,.h$&QFj;  
  act(t); "!^c  
  } |w4(rs-  
  while (cd(t)); Xa)7`bp<  
  return   0 ; xp(mB7;:  
} "s${!A)  
} ; D*qzNT@`LR  
J7_8$B-j7  
bYK]G+Ww  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -h=c=P  
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。 ThbP;CzI#  
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。 lR, G;  
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。 wD}EW  
下面就是产生这个functor的类: ')rD?Z9 ^  
Up'."w_zE  
yTP[,bM  
template < typename Actor > ?$2q P`-  
class do_while_actor > e;]mU`,  
  { sBbL~ce50?  
Actor act; ipfm'aQ  
public : =[APMig,n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "i}Z(_7yr  
HK^a:BI  
template < typename Cond > t&8<k+m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1`nc8qC  
} ; LciL/?  
/E; ;j9  
an pJAB:1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #*[,woNk  
最后,是那个do_ EUJ1RhajF  
'M47'{7T  
,>:XE@xcp  
class do_while_invoker <XU8a:w'T  
  { fMgcK$  
public : Xqc'R5C w  
template < typename Actor > S83]O!w0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2Zv,K-G  
  { []^PJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); V+P8P7y37B  
} Z3LQl(  
} do_; *Pa2bY3:  
QJ[(Y@ O6a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bM*Pcxv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GZxglU,3T  
最后来说说怎么处理break和continue Xi1q]ps  
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。 i528e{&  
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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