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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;}W-9=81  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rf\A[)<:  
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, UB9n7L(@c  
Ms61FmA4  
ZvVrbj&  
JlMD_pA  
  class filler -F338J+J24  
  { 5JvrQGvL  
public : bf*VY&S- T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]- +%]'  
} ; Ho!dtEs  
=" Sb>_  
/9wmc2  
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: -1z<,IN+  
)}|b6{{<  
o?]N2e&(  
z]d2 rzV(_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Li2-G  
6jaol'{SuH  
}@Dgr)*+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *= ;M',nx  
^|kqy<<X  
<n|ayxA)  
==XO:P  
二. 战前分析 hT DFIYV  
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。 Lbwc2Q,.-  
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 TDY2 M  
H="E#AC%8/  
*Y\C5L ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {wq~+O  
  /* --------------------------------------------- */ ]hHL[hoFC  
vector < int *> vp( 10 ); 9esMr0*=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W! =X _  
/* --------------------------------------------- */ xZc].l6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  O86[`,  
/* --------------------------------------------- */ E|~)"=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EG; y@\]  
  /* --------------------------------------------- */ knb 9s`wR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UD6:X&Un  
/* --------------------------------------------- */ Jb1L[sT2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h,!`2_&UQ  
Hsl0|jy(/  
Rv=rO|&]  
7,BULs\g  
看了之后,我们可以思考一些问题: L!l`2[F|  
1._1, _2是什么? kWW$*d$  
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。 XhEJF !  
2._1 = 1是在做什么? vlSSw+r9  
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。 ]ur_G`B  
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。 QHmF,P  
)&pcRFl  
HCIS4}lQ  
三. 动工 aFf(m-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Nfo`Q0\[P  
G.l ~!;  
QoBM2Q YO  
o-7,P RmKN  
template < typename T > \YMe&[C:o  
class assignment _GF{Duxh  
  { +ebmve \+  
T value; appWq}db  
public : kh5VuXpe  
assignment( const T & v) : value(v) {} )/mBq#ZS  
template < typename T2 > CA[3 R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A.wuB  
} ; y c:y}"  
o >Faq+@  
s"-gnW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mLb>*xt$b@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MIx,#]C&  
ziXZJ^(FI  
Y)*:'&~2e  
:rzq[J^  
  class holder 2, R5mL$  
  { 5!V%0EQqw  
public : HB:VpNFn  
template < typename T > A(v5VvgZE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {1Hs5bg@  
  { HpGI\s  
  return assignment < T > (t); eJ3;Sd''  
} #Et%s8{  
} ; a]4h5kJ';  
EgB$y"fs  
<l!{j?Kx  
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: XN %tcaY  
{$P')> /  
  static holder _1; "f N=Y$G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qS?uMms7w  
dK d"2+fH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kPvR ,  
而不用手动写一个函数对象。 8H@]v@Z2  
W"[Q=$2<<  
I:=rwnd  
#C#*yE  
四. 问题分析 h*B7UzCg  
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。 %k =c9ll@:  
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。 2|}`?bY]i`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @ CNe)&U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8m"(T-wb6{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1a@b-V2 d&  
;&OVV+y  
五. 问题1:一致性 ttfCiP$  
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?| U@:h';.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q4e+vBECkq  
2Y1y;hCK  
struct holder \6L,jSoBl  
  { X')t6DQ(I  
  // ]9hXiY  
  template < typename T > GJj}|+|  
T &   operator ()( const T & r) const k\<8h%  
  { ^SvGSx i  
  return (T & )r; }O+`X) 9  
} -J]j=  
} ; G;he:Bf  
_2~+%{/m,  
这样的话assignment也必须相应改动: 5lrjM^E|  
H{U(Rt]K  
template < typename Left, typename Right > 5[0W+W  
class assignment ,?oC+9w  
  { /|LQ?n  
Left l; h\lyt(.s  
Right r; }/J<#}t  
public : GzEvp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %*a%F~Ss  
template < typename T2 > mV++7DY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Qy7pM8~h  
} ; cTa$t :K@  
6R#.AD\  
同时,holder的operator=也需要改动: b-?d(-  
}F4%5go  
template < typename T > ;|r<mT/,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =HHtLW.|,  
  { hEMS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ev ]oPCeA  
} :3A^5}iz  
AOv>O52F/Q  
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。 ]47!Zo,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !t!'  
Vu5Djx'  
return l(rhs) = r; `b*x}HP$  
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。 +HkEbR'G0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0WQd#l  
1qm _Qs&  
template < typename Tp > K_GqM9  
class constant_t FM,o&0HSd  
  { J*D3=5&  
  const Tp t; s)~Wcp'+M:  
public : Y,M 2 D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b NR@d'U  
template < typename T > _jM+;=f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /RemLJP F  
  { ^KUM4. 6  
  return t; &xE+PfX  
} s8+{##"1 q  
} ; auHP^O> 4L  
0w!:YB,}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *0/%R{+S  
下面就可以修改holder的operator=了 x \b+B  
siz:YRur  
template < typename T > (sp{.bU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;7U"wI_~c  
  { ![ @i+hl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y/]J0D  
} $ E-c%-  
[B@R(z=H  
同时也要修改assignment的operator() L*zfZ&  
g:2\S=  
template < typename T2 > Cig! 3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S9{&.[O  
现在代码看起来就很一致了。 6F; |x  
KvmXRf*z  
六. 问题2:链式操作 HE@P<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6ANA oWg*  
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。 A \-r%&.  
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。 9)J)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。 C *]XQ1F4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 91|~KR)  
jwO7r0?\`G  
template < typename T > HY,VJxR[  
struct result_1 sWFw[ Y>  
  { \me-#: Gu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?7dV:]%~2  
} ; xcX^L84\  
4%*`' o$_  
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: ,:pKNWY)Q  
b5?k)s2  
template < typename T > PJ2m4ulY  
struct   ref 7-MyiCt  
  { ;aImz*1%t  
typedef T & reference; bYwe/sR  
} ; _Kg"l5?B  
template < typename T > no9=K4h`  
struct   ref < T &> %h}3}p#4  
  { 'Ooq.jaK;/  
typedef T & reference; #K\;)z(?  
} ; \ mg  
~' q&rvk`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 15ImwQ  
(``|5;T\  
template < typename T > 3yu,qb'"&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `3L?x8g  
  { Qk8YR5 K   
  return l(t) = r(t); 8_{XrTw(  
} {jo"@&2S  
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。 H iEQs|""'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ni-4 ~k  
0RP{_1k  
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 {}tv(8]^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m_b_)/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [Y8ot-6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G&#l3bkQ  
最后的布局是: |3=tF"h  
                Add :s#&nY  
              /   \ YQaL)t$0  
            Divide   5 %kL]-Z  
            /   \ 9` G}GU]@}  
          _1     3 !uN_<!  
似乎一切都解决了?不。 FmhN*ZXr #  
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。 z6'l" D'h  
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。 :PP!v!vk  
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: DHh30b$c  
;k8U5=6a  
template < typename Right > fX}dQN~z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !==C@cH<N  
Right & rt) const zqm/<]A*l  
  { ;c|G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4n/CS AT1  
} 8[d6 s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q@}tv =}  
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。 GtkZ%<KF9  
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。 6]Ri$V&"  
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,Yz\onB^  
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。 7jYW3  
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? :+UahwiRD"  
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*]y=Za#:  
<%=@Ue  
template < class Action > zN>tSdNkI-  
class picker : public Action H)NT2@%{P  
  { T@j@IEGH  
public : +6\1 d5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9`5qVM1O{  
  // all the operator overloaded qWw{c&{Q],  
} ; Pql;5 ~/  
RaAvPIJa |  
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。 8~vE  
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: k[/`G5  
v v]rXJu1  
template < typename Right > V,>uM >$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,{g B$8z^  
  { ;(;{~1~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B/b S:  
} z+X DN:  
C%;J9(r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e18}`<tW-  
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。 ;1>)p x**  
RyZy2^0<  
template < typename T >   struct picker_maker H6i;MQ  
  { ZvkBF9d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )U:W 9%  
} ; <9aa@c57  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CYN")J8V  
  { 8% `Jf`  
typedef picker < T > result; 3<ry/{#%  
} ; w[s}#Q  
3L-}B#tI  
下面总的结构就有了: P{o/ /M  
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。 I] 0 D*z  
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。 K5:>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .u&GbM%Ga  
至此链式操作完美实现。 [TX5O\g![  
Un{9reX5  
hV[=  
七. 问题3 _sC kBDl-  
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。 "oo j;  
qb >mUS  
template < typename T1, typename T2 > V.~C.x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^3w >:4m  
  { |f< -lB[k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 75RQ\_zDu  
} Hy#<fKz`!  
P> i lRb  
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: .dl4f"k  
`Y.Q{5Y  
template < typename T1, typename T2 > ~"i4"Op&  
struct result_2 kac]Rh8vO  
  { 4 X6_p(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =Vi>?fWpn=  
} ; AJR`ohh  
cj9<!"6  
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? W5zlU2  
这个差事就留给了holder自己。 UN7J6$!Cx7  
    ^HI}bS1+|  
gukKa  
template < int Order > wd0*"c@  
class holder; a29rD$  
template <> $+p4X# _  
class holder < 1 > Nm,9xq  
  { 88M$mjx  
public : 6@cT;=W;xj  
template < typename T > Zh 3hCxXa  
  struct result_1 }pL#C  
  { Sz'JOBp  
  typedef T & result; ad'C&^o5  
} ; _Sn7z?  
template < typename T1, typename T2 > H\@@iK=  
  struct result_2 G5'HrV  
  { yfCdK-9+B  
  typedef T1 & result; 8^av&u$  
} ; 5_= HtM[v]  
template < typename T > E>3(ff&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A]q"+Z]  
  { "`aLSw75x  
  return (T & )r; !i*bb~  
} PxiJ R[a  
template < typename T1, typename T2 > ( | X?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )|CF)T-  
  { kSH|+K\M4  
  return (T1 & )r1; :igURr  
} V j"B/@  
} ; n0< I  
)%=oJ!)  
template <> Q R<q[@)F  
class holder < 2 > gQ~X;'  
  { :;u?TFCRx  
public : 89X`U)Ws  
template < typename T > "L~qsFL  
  struct result_1 sQ>L3F;A`  
  { ~ (/OB w  
  typedef T & result; S6bW?8`  
} ; xcA5  
template < typename T1, typename T2 > xix: = a  
  struct result_2 ]Y@B= 5e/  
  { n*vzp?+Y  
  typedef T2 & result; '+*{u]\  
} ; yp.\KLq8)  
template < typename T > #gd`X|<Ch  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KG8Km  
  { >)p8^jX   
  return (T & )r; P<{N)H 2r  
} pQf5s7  
template < typename T1, typename T2 > *='J>z.]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j65qIw_Z  
  { j`pX2S  
  return (T2 & )r2; -OPJB:7Z  
} gS$?#!f  
} ; N#"(  
U jrML  
zs@xw@  
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> >。 }* s%|!{H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Me XGE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,ThN/GkSC  
;u "BCW  
return l(i, j) = r(i, j); T0=%RID%=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \>@QJ  
c1L0#L/F6"  
  return ( int & )i; oz[: T3oE>  
  return ( int & )j; `bx}!;{lx  
最后执行i = j; V'jvI  
可见,参数被正确的选择了。 ,/ bv3pE  
F2 #s^4Ii  
>;}q  
/6PL  
L?slIGp%-  
八. 中期总结 -U#e  
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: 1L\\](^ 3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #2\ 0#HN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xpjv @P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aHdXlmL  
3(n+5~{e  
<1(j&U  
s2rwFj8 |  
qkk!1W  
?z$^4u3  
九. 简化 IGC:zZ~z  
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。 O${B)C,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O ELh6R  
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: =2rkaBFC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1?}5.*j<  
  +-*/&|^等 u|}p3-z|Y  
2. 返回引用。 RC>79e/u<  
  =,各种复合赋值等 ?ot7_vl  
3. 返回固定类型。 -SGo E=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o,yP9~8\  
4. 原样返回。 1Ff Sqd  
  operator, :497]c3#5C  
5. 返回解引用的类型。 pX~X{JTaL)  
  operator*(单目) M~jV"OF=  
6. 返回地址。 ndCHWhi  
  operator&(单目) *[SOz)  
7. 下表访问返回类型。 P UJkC  
  operator[] 48 n5Y~YS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gc KXda(  
  operator<<和operator>> y.PsC '  
rE[:j2HF  
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。 i,z^#b7JQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $63_* 9  
aUTXg60l*  
template < typename Left > rM y(NAo_  
struct value_return pni*#W*n  
  { @W+m;4HH  
template < typename T > S7Tc9"oqV  
  struct result_1 @P@j9yR  
  { nhZ^`mP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >q !:*  
} ; z&a>cjt_;  
MaS"V`NI  
template < typename T1, typename T2 > $pLJtQ  
  struct result_2 z:7 i@m  
  { +8#hi5e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zOfMKrRG  
} ; H0P:t(<Gt  
} ; 7)Y0D@wg  
gf\F%VmSN  
FT$Z8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7i@vj7K  
9ER!K  
下面我们来剥离functor中的operator() A0f98 ?j^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Uxl7O4J@H  
A<$w }Fy;  
return l(t) op r(t) {`>;I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lK 0pr  
return op l(t) 3 J!J#  
return op l(t1, t2) KdTDBC  
return l(t) op 5tG\5  
return l(t1, t2) op WH6Bs=G\}  
return l(t)[r(t)] bAVlL&^@|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b Y^K)0+^s  
(G<fvl!~  
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: 1@"os[ 9  
单目: return f(l(t), r(t)); alV{| Vf[6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XQhbH^  
双目: return f(l(t)); i+&o%nK2  
return f(l(t1, t2)); =)Z~ w`  
下面就是f的实现,以operator/为例 $[1J[eY*  
s-"oT=  
struct meta_divide (l ]_0-Z  
  { |[B JZ  
template < typename T1, typename T2 > 8uD%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |iLf;8_:  
  { $FM: 8^  
  return t1 / t2; A]_5O8<buW  
} G%#M17   
} ; 8`GN8 F  
&RL j^A!  
这个工作可以让宏来做: NB=!1;^J  
+{dJGPoY]p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T_NN.Ol   
template < typename T1, typename T2 > \ qvN`46c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  aWTvowA  
以后可以直接用 Hph$Z 1{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7LrWS83  
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 )r|Pm-:A{  
(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。。。) cf{rK`Ff^  
IQNvhl.{  
cI/Puh^3  
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 r' E|6_0  
mi& mQQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dZIruZ)x  
class unary_op : public Rettype X*QQVj  
  { 2Cgq&\wS  
    Left l; NS3qNj  
public : 1kdQh&~G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1h,m  
oa q!<lI  
template < typename T > dm`:']?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U0fr\kM  
      { z5q(  
      return FuncType::execute(l(t)); c)B <d#  
    } kBr?Q  
G'c6%;0)  
    template < typename T1, typename T2 > <<~swN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >'g>CD!  
      {  <R.Ipyt.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qtYVX:M@,  
    } h'|J$   
} ; =OR "Bd:O  
<S@XK%  
>m'n#=yap  
同样还可以申明一个binary_op jx[g;7~X  
ywkyxt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %XiF7<A &  
class binary_op : public Rettype /Ps5Og  
  { RQQ\y`h`  
    Left l; hreG5g9{  
Right r; mh" 9V5T  
public : qku}cWD9/_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -kkp Ew\  
L/*K4xQ  
template < typename T > ^6i,PRScS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \l71Q/y6u`  
      { H*R4AE0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XZH\HK)K-]  
    } k?VH4 yA  
SsfHp  
    template < typename T1, typename T2 > ['JIMcD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (>M? iB  
      { Gq0Q}[53  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I|/\L|vo  
    } _4-UM2o;  
} ; ;!Q}g19C  
kDWMget$  
/j$`Cq3I  
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 a*bAf'=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J[{?Y'RUM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !v68`l15  
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。 F*J@OY8i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AoFxho  
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。。。 } 3JOC!;;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E9~}%&  
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) s~n@|m9k  
下面是修改过的unary_op #Zj3SfU~`  
9`Zwa_Tni  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wNQhg  
class unary_op *EllE+M{n  
  { r31)Ed$  
Left l; ~tB#Q6`nB  
  ~d"9?K^#  
public : kmur={IR  
@;`d\lQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "U o~fJ  
2!Sl!x+i\'  
template < typename T > Y"UB\_=  
  struct result_1 b<\aJb{2  
  { |$G|M=*LN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2P2/]-6s#r  
} ; "fOxS\er  
1^AG/w  
template < typename T1, typename T2 > DM=`hyf(v  
  struct result_2 (Q[(]dfc  
  { Cd'`rs}3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,}a'h4C  
} ; &b9bb{y_$K  
x't@Mc  
template < typename T1, typename T2 > ?AYb@&%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B'8T+qvA  
  { |DkK7gw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M&J$9X  
} 'h3yxf}\  
?~=5 x  
template < typename T > H C(7,3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u5rHQA0%  
  { YlJ_$Q[  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ngw/H)<c  
} ~U+W4%f8  
e!oL!Zg  
} ; X-j3=8wPM  
@ @"abhT  
JL!:`#\  
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 (g3@3.Kk)  
好啦,现在才真正完美了。 5j>olz=n}  
现在在picker里面就可以这么添加了: /33m6+  
9?zi  
template < typename Right > 0T.kwZ8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  >^J  
  { @~C C$Y$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4`'V%)M  
}  ?F/)<r  
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。 .kp3<.  
M%v 6NxN  
sj8lvIY5  
dLtmG:II  
M@<r8M]G  
十. bind a,eJO??  
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。 NN] 8T  
先来分析一下一段例子 O6$n VpD3  
G0b##-.'^  
,iMdv+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P 9?I]a)G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4MPR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (o518fmR  
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。 +6Ye'IOG  
我们来写个简单的。 9"cyZO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a Juv{  
对于函数对象类的版本: 9O|k|FD  
yII+#?D  
template < typename Func > j5MUP&/g3  
struct functor_trait ZDbzH=[  
  { rj/1AK  
typedef typename Func::result_type result_type; L!0}&i;u~5  
} ; r;@"s g  
对于无参数函数的版本: FE3uNfQs|  
2U& +K2  
template < typename Ret > x<1t/o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yM# %UeZ\  
  { OPJ(ub  
typedef Ret result_type; ?e2G{0V  
} ; \JDxN  
对于单参数函数的版本: ;!,I1{`  
.Z(Q7j^  
template < typename Ret, typename V1 > (N?nOOQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u]sxX")  
  { EL(B XJrx{  
typedef Ret result_type; .\mkgAlyaM  
} ; o,[Em<  
对于双参数函数的版本: ~mC>G 4y$a  
Dn:1Mtj-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _71&".A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q=t_m(:0  
  { cf%aOHYI*  
typedef Ret result_type; E'^ny4gL  
} ; 8u7QF4 Id  
等等。。。 9gac7(2`)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy He1~27+99  
3hfv^H  
template < typename Func > hq?F8 1  
struct func_return \]0+J  
  { =}'7}0M_=  
template < typename T > 2?kVbF  
  struct result_1 D*t[5,~j  
  { Zx^R-9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gdkHaLL"  
} ; A@jBn6  
#@m6ag.  
template < typename T1, typename T2 > 2hY"bpGW   
  struct result_2 k_`YVsEYP  
  { lw _@(E]E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aj]pN,g@N  
} ; KN'twPFq  
} ; \|6Q]3l  
K6s tkDhb  
h>ZU67-   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1pP q)}=+  
!*PX -  
template < typename Func, typename aPicker > N5 mhs#  
class binder_1 >OKc\m2%Q  
  { <.:mp1,8V  
Func fn; <vd}oiB@  
aPicker pk; W4"1H0s`l  
public : )!=fy']  
??z&w`Yy,  
template < typename T > W/.Wp|C}K3  
  struct result_1 2/ejU,S  
  { |y&vMx~t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y\Wp} }  
} ; .t.4y. 97  
='6@^6y  
template < typename T1, typename T2 > p~OX1RBI  
  struct result_2 ?dmw z4k0  
  { n^` `)"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #rQT)n  
} ; ,qj M1xkL$  
T;v^BVn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S e|h]+G  
|8fdhqy_  
template < typename T > 1rV9dM#F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7pM&))R  
  { b6g/SIae  
  return fn(pk(t)); c*",AZ>U  
} c=<^pCa9t1  
template < typename T1, typename T2 > \6!s";=hQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ict+|<f  
  { )h1 `?q:5  
  return fn(pk(t1, t2)); (zw.?ADPCT  
} tR(L>ZG{  
} ; \zzPsnFIg  
c 6/lfgN  
q#`;G,rs  
一目了然不是么? |#EI(W?`  
最后实现bind B-V   
jF-0fK;)*  
c3*9{Il^  
template < typename Func, typename aPicker > +/r h8?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2[Xe:)d  
  { E//*bmww  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); USH>`3  
} +1Pu29B0  
G$s=P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g_?bWm4br  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,irc=0M(  
lM.k *`$  
十一. phoenix Kir|in)r0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :@S=0|:j  
02C;  
for_each(v.begin(), v.end(), A+VzpJ~  
( ^+Njz{rpG  
do_ (, $Lp0mB7  
[ n +dRAIqB  
  cout << _1 <<   " , " 5"w%  
] Tx(=4ALY  
.while_( -- _1), 7eG@)5Uy  
cout << var( " \n " ) ,.V=y%  
) i}>} %l|  
); Oyp)Wm;@  
}3R:7N`,|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9mEhZ"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %3T:W\h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GuQ#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yn04[PN2  
jR{t=da  
iBCIJ!;  
template < typename Cond, typename Actor > C3b<Wa])  
class do_while 29NP!W /g  
  { Hr/J6kyB)  
Cond cd; Z$S0X $q}  
Actor act; MJ.Kor  
public : Yy_mX}\x  
template < typename T > :s|xa u=  
  struct result_1 6+Y@dJnPT  
  { EI@ep~  
  typedef int result_type; bj FND]p?w  
} ; aq8mD^j-&  
cd$,,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }TU2o3Q  
o+?Ko=vYw  
template < typename T > qGgdWDn`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8\[qR_LV  
  { _RX*Ps=  
  do !&o>zU.  
    { =A; 79@bY  
  act(t); j4h?"  
  } K\$z,}0  
  while (cd(t)); )`zfDio-1V  
  return   0 ; /!-ypIY  
} e_Q(l'f  
} ; AmcBu"  
-3C$br  
F-Ywl)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CxVrnb[`q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q,(hs]\@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s=n_(}{ q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 w4Ku1G#jC  
下面就是产生这个functor的类: _2WIi/6K  
M:w]g`LKl  
~T&X#i  
template < typename Actor > u!cA_,  
class do_while_actor T\L LOx\  
  { e{d$OzT) V  
Actor act; ;\t(c  
public : ni3A+Y0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dNz!2mbO  
|R(rb-v  
template < typename Cond > r'u[>uY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8C2!Wwz`J8  
} ; `Dv &.  
5va ;Ol4  
=eG:Scoug?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 el,n5O Z7  
最后,是那个do_ 6}PoBhgSg-  
)> a^%V9  
8wA'a'V.  
class do_while_invoker sg,9{R ^  
  { 3<HPZWc  
public : 9_pOV%Qs  
template < typename Actor > ~ph>?xuw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |C;*GeyS;J  
  { ow,=M%x"0  
  return do_while_actor < Actor > (act); +#ANc;2g  
} ; ,:w % .  
} do_; LzkwgcR  
xsXf_gGu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pw1&WP&?3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sTO9>~sj  
最后来说说怎么处理break和continue wGnFDkCNz  
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@J;sz  
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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