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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l80bHp=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lDW!Fg  
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, Ue(r} *  
vd}*_d  
GS\%mPZ  
|9>*$Fe"  
  class filler ajn-KG!A  
  { }A{_L6qx  
public : of9q"h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "7Eo>g   
} ; R? O-x9  
8HMo.*Ti9  
GR,J0LT   
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: Aoj6k\YX  
'_B_&is  
K7IyCcdB  
Kb}MF9?:e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C"w,('~@kW  
GDF{Lf)/v  
NB E pM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $ye^uu;Z  
xXF2"+  
W_^>MLq  
ajW[eyX  
二. 战前分析 jFtg.SD  
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。 $#5klA  
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 RCzV5g  
$[,l-[-+  
D7)(D4S4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B4Q79gEh=  
  /* --------------------------------------------- */ KiQ(XNx  
vector < int *> vp( 10 ); #wr2imG6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8QV t, 'I  
/* --------------------------------------------- */ < CDA"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z^r |3;  
/* --------------------------------------------- */ |K%}}g[<e;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (@ "=F6P  
  /* --------------------------------------------- */ v"rl5x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vF"c  
/* --------------------------------------------- */ 5^yG2&>#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K<FKu $=  
)o{VmXe@@  
yVaUt_Zi  
hp*<x4%*a"  
看了之后,我们可以思考一些问题: rJu[ N(2k  
1._1, _2是什么? "Nbos.a]5  
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。 Z | We9%  
2._1 = 1是在做什么? !Cw!+fZ\l  
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。 *vYn_wE  
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。 @%c81rv?  
j")FaIM  
[OzzL\)3l  
三. 动工 9qpU@V!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !#?8BwnaZ  
O}QFq14<+  
Rp0|zP,5  
+P|2m"UA  
template < typename T > ~ FGe ~  
class assignment D}w<84qX  
  { n12UBvc}%  
T value; a5a1'IVq  
public : !i^]UN   
assignment( const T & v) : value(v) {} }qAVN  
template < typename T2 > L1wZU,o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P.c O6+jGR  
} ; H'EY)s Hi  
ZRnL_ z~  
pYt/378w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QQFf5^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SG:bM7*1'  
$Z ]z  
>B_n/v3P(M  
(= 9 wo  
  class holder hT'=VN  
  { aVwH  
public : G+VD8]!K1  
template < typename T > ]*3:DU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K#!X><B'  
  { DR@1z9 a  
  return assignment < T > (t); JS!*2*Wr  
} 1* ^'\W.  
} ; 0z7L+2#b^  
{^J!<k,R\;  
]dG\j^e|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T1W:>~T5#  
b#/i.!:a  
  static holder _1; U]1(&MgV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \0ov[T N.>  
!,Nwts>m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R"3 M[^  
而不用手动写一个函数对象。 'tm$q /&  
{oUAP1V^  
JO=1ivZl  
*tc{vtuu~^  
四. 问题分析 >&WhQhZ3kg  
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。 ,."b3wR[w  
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。 ZYcd.?:6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C#;@y|Rw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PK 4`5uT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'eyJS`  
xx }GOY.J  
五. 问题1:一致性 G 4qy*.  
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?| fxgU~'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \G>ZkgU  
iY~rne"l  
struct holder ,PECYwegkt  
  { lZW K2  
  // =X-Tcj?3g  
  template < typename T > %WGuy@tL  
T &   operator ()( const T & r) const MR$>!Nlp  
  { O> c$sL0g  
  return (T & )r; $*\L4<(  
} c2*`2qK#  
} ; j1q[c,  
]6&$|2H?Ni  
这样的话assignment也必须相应改动: mI7~c;~  
DG[%Nhle  
template < typename Left, typename Right > # ??%B  
class assignment PB9/m-\H  
  { oY=1C}  
Left l; 3A,rHYS  
Right r; he$XLTmr:  
public : \NK-L."[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }$kQs!#  
template < typename T2 > hat>kXm2K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } = 96P7#%  
} ; !MVj=(  
Bs8[+Ft5  
同时,holder的operator=也需要改动: y3eHF^K+$  
>MG(qi  
template < typename T > A6{b?aQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B=X,7  
  { #yW\5)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VK:8 Nk_y  
} --fFpM3EvS  
1J}8sG2`  
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。 bMKL1+y(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 + G;LX'B  
>&S0#>wmyG  
return l(rhs) = r; `t (D!  
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。 +f NvNbtA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'dJ/RJ~  
X!tf#tl  
template < typename Tp > wRtZ `o  
class constant_t /i_ @  
  { ,v9f~qh  
  const Tp t; 7N=-Y>$X  
public : &dR=?bz-A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iv&v8;B  
template < typename T > q,%:h`t\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?_g1*@pA  
  { hhI)' $  
  return t; A],ooiq<  
} }uY!(4Rw  
} ; 4 !#a3=_  
p$E8Bn%[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o[1ylzk}+  
下面就可以修改holder的operator=了 8K"+,s(%R  
OGO ~f;7  
template < typename T > RA O`i>@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7KjUW\mN2Z  
  { :5fAPK2r<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %|"g/2sF[G  
} k\`S lb1  
NbRn*nb/T  
同时也要修改assignment的operator() *G5c|Y  
)C hqATKg  
template < typename T2 > kA wNly  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i38[hQR9a  
现在代码看起来就很一致了。 &M />tE Z)  
I+(/TP  
六. 问题2:链式操作 Vz=auM1xZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eH%RNtP`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 TX [%(ft  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q MYe{{r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^|MjJsn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q{g;J`Z)p  
@>Mxwpl?  
template < typename T > je/!{(  
struct result_1 O,@~L$a:YZ  
  { ` `U^COD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q'Wr[A40j  
} ; >rsqH+oL  
tw=oH9c80  
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: l fZ04M{2  
,XkGe   
template < typename T > 5ETip'<KT6  
struct   ref ~|ss*`CT  
  { "= / f$Xf  
typedef T & reference; ^wb:C[r!V  
} ; p[AO' xx  
template < typename T > eLD|A=X?  
struct   ref < T &> l^MzN  
  { LwcIGhy  
typedef T & reference; GB7/x*u   
} ; Q]/Uq~m C  
cD|Htt"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3r+.N  
nC1zzFFJ  
template < typename T > Y?J"wdWJNB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "es?=  
  { . #lsic8]  
  return l(t) = r(t); :Y,BdU  
} \daZ k /@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U?a6D:~G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y !$alE  
M$4[)6Y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }Z-Z|G)#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pCh2SQ(Q>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :#k &\f-Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]i<[d ,  
最后的布局是: #|GSQJ$F)`  
                Add nrm+z"7  
              /   \ q#w8wH"  
            Divide   5 39wa|:I  
            /   \ sZ,Y60s8a  
          _1     3 L"jY+{oLIJ  
似乎一切都解决了?不。 7{@l%jx][  
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。 ($w@Z/;  
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。 ~Nf})U  
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: SP*fv`  
v3d&*I  
template < typename Right > Y6i _!z[V[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G;NF5`*4mc  
Right & rt) const dovZ#D@Q  
  { ]?O2:X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sg'pO*_&  
} /S5| wNu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (+uj1z^  
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。 P 3MhU;  
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。 "tjLc6Xl^  
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。 Wq*b~Lw  
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。 D:^$4}h f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? K~=UUB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sJwyj D$b  
/sM~U q?  
template < class Action > yz8mP3"c:o  
class picker : public Action fXI:Y8T  
  { DejA4XdW  
public : 0Wa}<]:^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G,Z^g|6  
  // all the operator overloaded !q"W{P  
} ; toN^0F?Qm  
H~ZV *[A`  
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。 X\EVTd)@  
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: 2(5ebe[  
qTZFPfyU  
template < typename Right > n  -(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hbv6_H  
  { `.s({/|[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z'T) =ycT  
} -*5Rnx|Y{  
.EM`.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8-<:i  
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。 "-@[R  
4_Dp+^JF  
template < typename T >   struct picker_maker ()&~@1U  
  { wtje(z5IL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CLvX!O(~  
} ; l Va &"   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r.7$&BCng  
  { rZ8`sIWQt  
typedef picker < T > result; *m?/O} R  
} ; bfo["  
PkI:*\R  
下面总的结构就有了: 87hq{tTs]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &0f5:M{P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %v20~xW :o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 df7wN#kO+  
至此链式操作完美实现。 N F)~W#  
:y7c k/>  
LL:_L<  
七. 问题3 %*BlWk!Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4apL4E"r  
vpmj||\-  
template < typename T1, typename T2 > .\>v0Du  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MEB it  
  { RX/hz|   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vWAL^?HUP  
} d!eYqM7-G  
x.S3Zi}=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M4as  
f^W;A"+  
template < typename T1, typename T2 > *z@>!8?  
struct result_2 j?'GZ d"B  
  { \rv<$d@L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t!RiUZAo  
} ; 5\z `-)  
>2~=)L  
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? wI(M^8F_Mf  
这个差事就留给了holder自己。 Xh56T^,2  
    ;!yQ  
Gz .|]:1  
template < int Order > 6j ~#[  
class holder; 21"1NJzP  
template <> GSH>7!.#  
class holder < 1 > SL5Ai/X0N  
  { !qG7V:6  
public : $|8!BOx8t  
template < typename T > Jv^h\~*jH  
  struct result_1 .V,@k7U,V  
  { 9T<x&  
  typedef T & result; EFz&N\2  
} ; P&f7@MOV.P  
template < typename T1, typename T2 > J{Q|mD=  
  struct result_2 ~@}Bi@*  
  { 5{g?,/(  
  typedef T1 & result; %7|9sQ:  
} ; `nu''B H  
template < typename T > @;"|@!l|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E>K!Vrh-L  
  { z<Nfm  
  return (T & )r; 7 qS""f7  
} 3W N@J6?  
template < typename T1, typename T2 > AIZ]jq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .[_L=_.  
  { Hj}K{20  
  return (T1 & )r1; 5 sX+~Q  
} vam;4vyu  
} ; 5aCgjA11  
?` ?)QE8  
template <>  094o'k  
class holder < 2 > *WuID2cOI  
  { %KLpig  
public : 2Wdyxj Q  
template < typename T > 7<*yS310  
  struct result_1 +~p88;  
  { -qGa]a  
  typedef T & result; o2F)%TDY  
} ; +L;e^#>d  
template < typename T1, typename T2 > *}*FX+px)  
  struct result_2 Fe4(4  
  { p>huRp^w  
  typedef T2 & result; h'{ C[d  
} ; x<ZJb  
template < typename T > Te[n,\Nb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XuFYYx~ ^3  
  { )P sY($ &  
  return (T & )r; Bx< <~[Ws}  
} *_d7E   
template < typename T1, typename T2 > 8A})V8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @J/K-.r  
  { koug[5T5  
  return (T2 & )r2; ) AvN\sC  
} glDu2a,Q  
} ; 3ca (i/c  
{ttysQ-  
[D I+~F  
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> >。 ?82xdp g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >G25m'&,7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: = %TWX[w  
9dx/hFA  
return l(i, j) = r(i, j); ) b (B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <eWf<  
ZbdZ rE$  
  return ( int & )i; X4~y7  
  return ( int & )j; b0Ps5G\ u  
最后执行i = j; #cI{Fe0h  
可见,参数被正确的选择了。 3EPv"f^V  
]>5/PD,wWy  
sYI-5D]  
H&-zZc4\  
&i6),{QN  
八. 中期总结 u7>],<  
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: zBzZxK>$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q' {M L4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n-tgX?1'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k%WTJbuG<)  
+V{kb<P  
*nkoPVpC  
$Nhs1st*8  
inMA:x}cF1  
nksLWfpG?B  
九. 简化 -(;26\lE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 KW pVw!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <h0?tv]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rlOAo`hd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f.KN-f8<F  
  +-*/&|^等 *0Skd  
2. 返回引用。 vApIHI?-  
  =,各种复合赋值等 G[uK-U  
3. 返回固定类型。 (x;@%:3j$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <L8'!q}  
4. 原样返回。 oqO(PU  
  operator, @@Kp67Iv  
5. 返回解引用的类型。 S%Uutj\/W  
  operator*(单目) &5B'nk"  
6. 返回地址。 (R=:X+ k  
  operator&(单目) f<d`B]$(  
7. 下表访问返回类型。 / *#r`A  
  operator[] - M4J JV(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dO! kk"qn  
  operator<<和operator>> ^BikV  
*av<E  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hj*pTuym  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %K=?@M9i  
<lPm1/8  
template < typename Left > \wz6~5R  
struct value_return l<58A7  
  { he;dq)-e9  
template < typename T > `EA\u]PwQ  
  struct result_1 61C7.EZZ;  
  { Bu~]ey1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P~>O S5^  
} ; H)kwQRfu  
=(j1rW!  
template < typename T1, typename T2 > |6sp/38#p  
  struct result_2 _)3|f<E_t)  
  { 823Y\x~>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q4#m\KK;i9  
} ; U)] oO  
} ; /K@XzwM  
;PF<y9M  
&R'c.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N2^=E1|_  
!C ':  
下面我们来剥离functor中的operator() uP)'FI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _^Ubs>d=*  
/L g)i\R;  
return l(t) op r(t) /$Nsd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3w*R&  
return op l(t) 2j [=\K]  
return op l(t1, t2) JzQ_{J`k  
return l(t) op 6,8h]?u.  
return l(t1, t2) op xX&+WR  
return l(t)[r(t)] U2#"p   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4 #MtF'J  
$f <(NM6?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: SaO}e  
单目: return f(l(t), r(t)); -V77C^()8d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iy.p n  
双目: return f(l(t)); G" qv z{*  
return f(l(t1, t2)); {L{o]Ii?g  
下面就是f的实现,以operator/为例 _}Ac n$  
HmGWht6R  
struct meta_divide o q Xg  
  { {3mRq"e  
template < typename T1, typename T2 > EHJ.T~X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ( Y[Q,  
  { :D5Rlfj  
  return t1 / t2; L\J;J%fz.  
} b|:YIXml  
} ; ~g]Vw4pv  
;WQve_\  
这个工作可以让宏来做: zj{pJOM06  
gD @){Ip  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lgL%u K)  
template < typename T1, typename T2 > \ BA:VPTZq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e8a+2.!&\  
以后可以直接用 Hk3sI-XkA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Woy m/[i  
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 I^-Sb=j?Z  
(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。。。) NIry)'"  
0 1rK8jX  
03X1d-  
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 i>`%TW:g  
X 'Xx"M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (=AWOU+  
class unary_op : public Rettype W:2( .?  
  { \';gvr|  
    Left l; Ty?cC**  
public : q6luUx,@m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *Hn8)x}E  
kS);xA8s]  
template < typename T > D#C~pdp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ bR~+C  
      { eu-*?]&Di  
      return FuncType::execute(l(t)); 0Th&iA4  
    } P/eeC"  
BL }\D;+t  
    template < typename T1, typename T2 > IFL*kB   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &DX! f  
      { ~TD0z AA&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <)H9V-5aZ  
    } ~qKY) "gG  
} ; 'n3uu1C  
%J?xRv!  
$qnZl'O>  
同样还可以申明一个binary_op QA`sx  
`*R:gE=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ee! 4xg  
class binary_op : public Rettype M5X&}cN6  
  { %ntRG !  
    Left l; Xc-'Y"}|`t  
Right r; Xl#ggub?  
public : A?P_DA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r),kDia  
IOmfF[  
template < typename T > k="i;! G e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]w8(&,PP  
      { KkbDW3-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b]#AI qt  
    } hL{KRRf>  
tS=(}2Q  
    template < typename T1, typename T2 > ;*Et[}3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ea 'D td  
      { ?+@?Up0wGO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !l8PDjAE  
    } ;N0XFjdR  
} ; Wd:uV  
0S!K{xyR  
l'_r:b  
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 $%#!bV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q>+k@>bk @  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @q7I4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S4z;7z(8+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?N9uu4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YU'E@t5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sUQ@7sTj  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?0SJfh  
下面是修改过的unary_op hHnYtq  
@I?=<Riu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BQMpHSJ_  
class unary_op n{mfn *r.  
  { )3EY;  
Left l; Kn1a>fLaJ_  
  rjYJs*#  
public : 0x@ mZ  
OQJ6e:BGt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -FaJ^CN~  
%>{0yEC  
template < typename T > 8&slu{M- t  
  struct result_1 + cN8Y}V  
  { .aQ \jA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (O3nL.  
} ; vl:KF7:#m  
@\#td5'  
template < typename T1, typename T2 > tG a8W  
  struct result_2 Gyc]?m   
  { (f"4,b^]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yY q,*<G  
} ; [{,1=AB  
`[ir}+S  
template < typename T1, typename T2 > CLRdm ^B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SwMc pNo  
  { XwaXdvmK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q(84+{>B  
} fNFY$:4X  
&%J08l6  
template < typename T > X'iWJ8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  f.)O2=  
  { .?$gpM?i  
  return OpClass::execute(lt(t)); $=4QO  
} W'M*nR|xo  
Ysv" 6b}  
} ; T6=u P)!K  
a&? :P1$  
N(yz k_~  
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 S)@j6(HC4  
好啦,现在才真正完美了。 ujpJ@OWj  
现在在picker里面就可以这么添加了: 61U09s%\0  
xJ.M;SF4  
template < typename Right > a\*yZlXKs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5nx1i  
  { w``U=sfmV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >^3i|PB  
} Qo|\-y-#  
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。 PCtzl )  
k!Y, 63V=  
7@W>E;go  
X"eYK/7  
{+>-7 9b  
十. bind cw <l{A  
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。 4o5t#qP5$S  
先来分析一下一段例子 Jln:`!#fDf  
j#4kY R{  
o ^uA">GH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^U/O !GK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u=e{]Ax#}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N8df8=.kw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "3J}b?u_[  
我们来写个简单的。 _|`S3}q|d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;!Fn1|)  
对于函数对象类的版本: ,eS)e+yzc2  
k+*u/neh  
template < typename Func > x]j W<A  
struct functor_trait %8v\FS  
  { 1< ?4\?j  
typedef typename Func::result_type result_type; S3J^,*'  
} ; n+M<\  
对于无参数函数的版本: 6ik$B   
, W?VhO  
template < typename Ret > .T`%tJ-Em  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E2-\]?\F(  
  { Wx#;E9=Im  
typedef Ret result_type; J<lW<:!3]  
} ; g<qaXv  
对于单参数函数的版本: uPvEwq* C  
{oL>1h,%3?  
template < typename Ret, typename V1 > xoME9u0x4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~"A0Rs=  
  { UPGtj"2v-  
typedef Ret result_type; s5. CFA  
} ; *0ro0Z|Iq  
对于双参数函数的版本: 6 !bsM"F  
#<xm.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^<6[.)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gRzxLf`K  
  { o4WDh@d5S  
typedef Ret result_type; K (|}dl:  
} ; @O~pV`_tD  
等等。。。 7t3!) a|lI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +ZX{>:vo   
Vjpy~iP4B  
template < typename Func > n=q 76W\  
struct func_return 7xR\kL.,  
  { G#$-1"!`  
template < typename T > _yT Ed"$  
  struct result_1 '5tCz9}Y  
  { ?V=CB,^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iu6   
} ; W%w~ah|/]  
0*v2y*2V  
template < typename T1, typename T2 > Gq P5Kx+=  
  struct result_2 $:^td/p J  
  { /mZE/>&~ ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zwx%7l;C  
} ; !5N.B|N t  
} ; St^5Byd<  
xyxy`qRA  
y B$x>Q'C(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n&!-9:0  
}QmqoCAE~m  
template < typename Func, typename aPicker > (h `V+  
class binder_1 !n%j)`0M  
  { nr3==21Om4  
Func fn; z@j8lv2j1  
aPicker pk; H,NF;QPPC  
public : rT>wg1:  
Alq(QDs  
template < typename T > LRF103nw  
  struct result_1 *NQ/UXE  
  { OZ&o:/*HM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GN>@ZdVG}#  
} ; H"F29Pu2  
mp3s-YfRc  
template < typename T1, typename T2 > |l!aB(NW  
  struct result_2 e#q}F>/L  
  { P2nu;I_ &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yr|4Fl~U  
} ; {c0`Um3&>  
4Po_-4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ea=P2:3*  
2t,zLwBdnJ  
template < typename T > Xnh8e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P'rb%W  
  { @%SQFu@FJ  
  return fn(pk(t)); ~QVH<`sn  
} 6H|S;K+  
template < typename T1, typename T2 > {xB3S_,8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jj>]9z  
  { Ir]\|t  
  return fn(pk(t1, t2)); S,=|AD  
} M3Kfd  
} ; b`_Q8 J  
j+YJbL v  
,z?':TZ  
一目了然不是么? A2Tw<&Tw(  
最后实现bind ,u!sjx  
B/C,.?Or  
-K$)DvV^(E  
template < typename Func, typename aPicker > wA.\i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :@&/kyGH  
  { wQLSf{2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DTs;{c  
} +/\6=).\  
B erwI 7!=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l;V173W=&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tMe~vq[  
L0]_X#s>#  
十一. phoenix 1 {)Q[#l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %>s |j'{  
azU"G(6y?+  
for_each(v.begin(), v.end(), rLT!To  
( O H7FkR  
do_ =w^M{W.w  
[  S[QrS 7  
  cout << _1 <<   " , " E)3NxmM#  
] C*lJrFpB  
.while_( -- _1), (iGTACoF  
cout << var( " \n " ) B?wq=DoG  
) 2+O'9F_v  
); We z 5N  
O'~+_ykTl  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: BORA(,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .8|X   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SY8C4vb'h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8EEuv-aeo  
^W@5TkkBQq  
"h ^Z  
template < typename Cond, typename Actor > )CyS#j#=  
class do_while 2BobH_ H  
  { J-4:H gx  
Cond cd; b>$S<td  
Actor act; IM+ o.@f-  
public :  LIdF 0  
template < typename T > Hr4}3.8  
  struct result_1 O1kl70,`R  
  { L4f3X~8,b  
  typedef int result_type; I O> yIU[  
} ; GH xp7H  
DeYV$W B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yppo6HGD  
D3A/l  
template < typename T > S@sO;-^+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u-C)v*#L  
  { s<o7!!c  
  do iyog`s c  
    { 39jG8zr=Z[  
  act(t); -{+}@?  
  } w*MpX U<  
  while (cd(t)); wdZ/Xp9]  
  return   0 ; #89!'W  
} =rK+eG#,  
} ; >OK^D+v"j  
8.~kK<)!  
 yOKI*.}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). abEmRJTmW  
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。 -!9G0h&i|  
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。  Mc}^LDX  
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。 Y4(  
下面就是产生这个functor的类: l lsfTrp  
*\q d  
MJrR[h]  
template < typename Actor > YAmb`CP  
class do_while_actor (4EI-e*6  
  { 3yXY.>'  
Actor act; k$7Jj-+~  
public : {}Za_(Y,]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y)gKxRaCS  
[c06 N$:  
template < typename Cond > xP,hTE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YgoBHE0#  
} ; x$%!U[!3  
5PnDN\  
k;L6R!V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eR"<33{  
最后,是那个do_ ;({W#Wa  
NgCvVWto  
@ry_nKr9  
class do_while_invoker ]g&TKm  
  { y^%y<~f  
public : AzxXB  
template < typename Actor > ofv)SCjd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tnG# IU *  
  { pHJ3nHLQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); E@3aI Axh  
} #C3.Jef  
} do_; l/awS!Q/nF  
O8.5}>gDn.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "w.3Q96r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xZv#Es%#  
最后来说说怎么处理break和continue F@:'J\I}:  
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。 DDH:)=;z  
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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