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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g>eWX*Pa|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mA_EvzXk\  
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, $:1/`m19  
Ov4 [gHy&  
4>fj @X(3  
5|t-CY{?b  
  class filler Raetz>rL  
  { c,ct=m.|6A  
public : T+rym8.p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wV{j CQ  
} ; <:N$ $n  
)8n?.keq  
WE_'u+!B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sSD&'K=lq  
yd'cLZd<}  
H@ty'z?  
M?hPlo"_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K`ygW|?gt  
rM6S%rS  
{{[@ X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pU,\ &3N  
!=yO72dgLY  
yp@cn(:~  
UfV { m  
二. 战前分析 9$ VdYw7D  
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。 7lJ8<EP9 u  
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 V~5vR`}  
uC#] F@  
7~ZG"^k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SrOv* D3  
  /* --------------------------------------------- */ fIatp  
vector < int *> vp( 10 ); :B|rs&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wf%)::G*uR  
/* --------------------------------------------- */ #BS!J&a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QfM^J5j.M?  
/* --------------------------------------------- */ z&um9rXR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a8%T*mk(  
  /* --------------------------------------------- */ +|K,\ {'U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8{{^pW?x  
/* --------------------------------------------- */ p;R&h4H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N[O_}_  
9o6qN1A0g  
-x J\/"A  
upJ y,|5  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7)Tix7:9S;  
1._1, _2是什么? #^ .G^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。 `ZP[-:`  
2._1 = 1是在做什么? j.+,c#hFo  
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。 IBNb!mPu%  
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。 CUjRz5L  
Bxj4rC[  
6(1 &6|o3  
三. 动工 S_VzmCi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5"q{b1  
KpS=oFX{}  
<8Z%'C6d  
"/UPq6  
template < typename T > w> Ft5"z  
class assignment T:CWxusL  
  { (>P z3 7  
T value; gq~`!tW'  
public : `$3P@SO"  
assignment( const T & v) : value(v) {} |Xv\3r  
template < typename T2 > ,c;#~y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *|0W3uy\Y  
} ; &qa16bz  
ZC^?ng  
*S4&V<W>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %VXIiu[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~wGjr7Wt  
y6s/S.  
SxC(:k2b;  
=umF C[. W  
  class holder lb"T'} q  
  { \(5Bi3PA}  
public : AJRiwP|H+  
template < typename T > Tm~jYgJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *t={9h  
  { F1`mq2^@  
  return assignment < T > (t); X&K,,C  
} :b#5 cMUe  
} ; ~n/:a  
~ r$I&8  
_qQo}|/q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: % %2~%FVb  
u/\Ipk/  
  static holder _1; 15DlD`QV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {>brue*)  
y>RqA *J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r&L1jT.  
而不用手动写一个函数对象。 Vr&v:8:wb  
pcm1IwR`  
tfe'].uT  
Z@Qf0 c  
四. 问题分析 O9{A)b!HB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [Kbna>`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O9p^P%U"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0upZ4eN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 , -Lv3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2b :I .  
mFIIqkUAL  
五. 问题1:一致性 Uf$IH!5;Z  
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?| ?/p."N:]H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a1weTn*  
RZj06|r8  
struct holder _ `7[}M~  
  { Pp|pH|(n ,  
  // YeF'r.Y  
  template < typename T > .+^o{b  
T &   operator ()( const T & r) const ]d&;QZ#w  
  { wKz*)C  
  return (T & )r; 8[8U49V9(  
} jqoU;u`  
} ; +6Vu]96=KC  
F0Z cV>j}  
这样的话assignment也必须相应改动: eA/}$.R  
a6o p  
template < typename Left, typename Right > uYc&Q$U  
class assignment Zo,]Dx  
  { a+\s0Qo<  
Left l; HMR!XF&JjC  
Right r; P$G|o|h  
public : W8!8/ IZbN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lx~mn~;x  
template < typename T2 > UX'tdB !A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @gJPMgF$F  
} ; Szlww  
_LZ 442  
同时,holder的operator=也需要改动: NMP*q @  
.GPuKP|  
template < typename T > @(rLn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rX&?Xi1JeV  
  { KhbbGdmfS$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;{cl*EN  
} 'zTa]y]a  
k${F7I(Tb  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #Cz:l|\ i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VH.}}RS%  
vYG$>*  
return l(rhs) = r; Aj=c,]2  
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。 Cd7d-'EQn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +;;pM[U  
{*4Z9.2c*  
template < typename Tp > )i>T\B  
class constant_t DZ|/#- k  
  { . J*2J(T,  
  const Tp t; K+c>Cj}H  
public : ;4]l P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^KFwO=I@PV  
template < typename T > HC ?XNR&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2O9OEZdKB  
  { i{/nHrN  
  return t; >(a/K2$*1  
} HLM"dmI   
} ; N&lKo}hk  
\[x4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .w]S!=h  
下面就可以修改holder的operator=了  3Kum  
90)rOD1B  
template < typename T > hn u/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &,`P%a&k  
  { Aaix? |XN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OAz -w  
} h%@#jvh?4  
vweD{\b  
同时也要修改assignment的operator() n?A;'\cK  
 6@ )bZ|  
template < typename T2 > ,cFp5tV$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (tP^F)}e5  
现在代码看起来就很一致了。 u8@>ThPD  
$(%t^8{a~G  
六. 问题2:链式操作 sQe>LNp,G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gG=E2+=uy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bDPT1A`F  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gs77")K&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;rH@>VrR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pF"IDC  
O8ZHIs  
template < typename T > tI(co5 W  
struct result_1 .{W)E  
  { c^8y/wfok  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n-_-;TYH  
} ; v<Ux+-  
[t`QV2um  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _/!IjB:(70  
 3^zO G2  
template < typename T > %@FTg$  
struct   ref hY Nb9^  
  { ysiBru[u  
typedef T & reference; Gwkp(9d  
} ; 4%k_c79>  
template < typename T > Ws`P(WHm  
struct   ref < T &> 1cdM^k  
  { C,D~2G  
typedef T & reference; etH%E aF[  
} ; dGzZ_Vf  
*l^%7W rk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4<&`\<jZ  
qcfLA~y  
template < typename T > 5<ycF_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u|D_"q~+6  
  { A3N<;OOk  
  return l(t) = r(t); AHhck?M^  
} #X"eg  
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。 DP9hvu/85  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YX_p3  
X^H)2G>e  
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 Dl%NVi+n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6^.<5SJ}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O(PG"c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u-7/4Y)c  
最后的布局是: =6TD3k6(2  
                Add L%JmdY;  
              /   \ &a p{|>3  
            Divide   5 dg1h<]T"9  
            /   \ .Eg>)  
          _1     3 @vaK-&|#$  
似乎一切都解决了?不。 3B|o   
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。 T!)v9L  
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。 `:A`%Fg8<  
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: eJ#q! <   
``}EbOMG  
template < typename Right > 8:,l+[\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X] &Q^  
Right & rt) const m>'sM1s  
  { fgP_NYfOj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <gKT7ONtg  
} b^\u P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释   Hs8c%C  
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。 |}\et ecB  
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。 ,!3G  
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。 snV,rZ  
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。 M:qeqn+  
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? ,xrXby|R"  
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: P-VK=Y1q  
969*mcq'  
template < class Action > :'!,L0I|t  
class picker : public Action PK5xnT:  
  { w7 ]@QTC  
public : BXVmt!S5F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D`LcL|nmH  
  // all the operator overloaded 2mbZ6'p {  
} ; 4*_9Gl  
M yr [  
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。 =LS?:Mhm  
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: jyf[O -  
Qd 1Q~PBla  
template < typename Right > nqt;Ge M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &V[m{.  
  { q7C>A`w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~w'M8(  
} t+5JIQY>  
RJ1 Q.o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -1~bWRYq  
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。 Qj?FUxw  
$z]gy]F  
template < typename T >   struct picker_maker Cw`v\ 9  
  { l-"$a8jn2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E[>4b7{g:  
} ; ewSFB< N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T"XP`gk  
  { w9h\J#f  
typedef picker < T > result; i!<,8e=  
} ; auqM>yx  
HKCMKHR  
下面总的结构就有了: =)(o(bfSKr  
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。 i3*S`/]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。 " ;cWK29\f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nW3`Z1kq})  
至此链式操作完美实现。 z{cIG8z  
]n0kO&  
GmB7@-[QA%  
七. 问题3 b,8W |  
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。 Pm6/sO  
Tz1St{s\  
template < typename T1, typename T2 > {mMrD 5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EaG3:<>J  
  { ,Utp6X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 67Z|=B !7  
} veg\A+:'  
!q! =VC  
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: ~fn2B  
%8tlJQvu  
template < typename T1, typename T2 > T%Vii*?M  
struct result_2 #vYdP#nWb  
  { [J0L7p*6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y!v `0z  
} ; G:$wdT(u  
w%)=`'s_  
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? 6|t4\'  
这个差事就留给了holder自己。 BDyOX6  
    E% Ce/n  
hVI $r  
template < int Order > a%7ju4CVj  
class holder; 2:Q9g ru  
template <> WaQCq0Enj  
class holder < 1 > /NaI Mo 5  
  { b&B<'Wb  
public : SY_T\ }  
template < typename T > 8l0%:6XbI  
  struct result_1 gd-4hR  
  { n|Vs27  
  typedef T & result;  a= ;7  
} ; B0NKav  
template < typename T1, typename T2 > #Na3eHT  
  struct result_2 d>eVR  
  { CeoK@y=o  
  typedef T1 & result; f*7/O |Gp  
} ; F_U3+J>  
template < typename T > IY?[0S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gR"'|c   
  { bWo-( qxq  
  return (T & )r; a;D{P`%n  
} ~sshhuF  
template < typename T1, typename T2 > /cUcfe#X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &xMR{:  
  { ={-\)j  
  return (T1 & )r1; 0F6^[osqtl  
} h #Od tc1)  
} ; y.26:c(  
?N<* ATC L  
template <> 6]rIYc[,  
class holder < 2 > k!b\qS~Q  
  { _ro^<V$%  
public : R_:47.qq  
template < typename T > a33}CVG-e3  
  struct result_1 ',?v7&  
  { 2?58=i%b  
  typedef T & result; tzJdUZJ  
} ; \,i9m9;y  
template < typename T1, typename T2 > aG}ju;  
  struct result_2 3:X3n\z  
  { m+||t  
  typedef T2 & result; >xws  
} ; gEbe6!; q3  
template < typename T > ByoSwQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }(z[ rZ  
  { t/LQ|/xo  
  return (T & )r; ,J"6(nk  
} EFu2&P  
template < typename T1, typename T2 > &WE|9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vF0#]  
  { d76k1-m\o  
  return (T2 & )r2; l9"0Wu@_x  
} 3~}G~ t  
} ; pw" !iG}  
b[<r+e8  
@ |v4B[/  
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> >。 l^w=b~|7=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nl,M9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xQ9P'ru  
M?Tb9c?`  
return l(i, j) = r(i, j); T_|%n F-+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '8K5=|!J  
"i_I<?aGB  
  return ( int & )i; ~+}w>jIm{|  
  return ( int & )j; S#6{4x4  
最后执行i = j; Fxdu)F,~u  
可见,参数被正确的选择了。 z %{Z  
e`zx#v  
b}< T<  
{m~.'DU  
|1wfLJ4--l  
八. 中期总结 (+ q#kKR  
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: >=BH$4Ce  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ggtGecKm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?TA%P6Lw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;= ^kTb`X  
_^;+_6&[  
QPB@qx#@  
5[}3j1  
Osncl5PD)  
9W88_rE'e}  
九. 简化 ".A+'pJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yoiKt; S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0YK`wuZGS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: nXPl\|pXt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IV*@}~BJ  
  +-*/&|^等 nf=*KS\v  
2. 返回引用。 a3D''Ra  
  =,各种复合赋值等 %Z9&zmO  
3. 返回固定类型。 .'N:]G@!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ([SrIG>X  
4. 原样返回。 |C}n]{*|  
  operator, 07 [%RG  
5. 返回解引用的类型。 "} =RPc%9  
  operator*(单目) 2u9O+]EP  
6. 返回地址。 b5K6F:D22  
  operator&(单目) I,;@\  
7. 下表访问返回类型。 P"d7Af  
  operator[] \Jm fQrBQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A/V"&H[  
  operator<<和operator>> /{@^h#4M1  
</! `m8\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^f*}]`S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: afrU>#+"  
Bu|U z0Y  
template < typename Left > eD5:0;X2  
struct value_return nF$n[:  
  { ,ab_u@  
template < typename T > W[Kv Qt3%  
  struct result_1 8axz`2`  
  { !-%fCg(B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I3sH8/*  
} ; gwVfiXR4  
7OuzQzhcK  
template < typename T1, typename T2 > n[DQ5l  
  struct result_2 & D@/_m $  
  { n.9k<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -+MGs]),  
} ; K5l#dl_T  
} ; #m>Rt~(,S  
:lf;C T6$  
$7M/rF;N5X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~DY5`jV  
d'j8P  
下面我们来剥离functor中的operator() @;>i3?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OS|uZ<"Rq3  
&XG k  
return l(t) op r(t) kkWqP20q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w&&uk[Gh/a  
return op l(t) S}fU2Wi  
return op l(t1, t2) QY14N{]T\p  
return l(t) op }{FKs!(4  
return l(t1, t2) op P$l-p'U-  
return l(t)[r(t)] yLv jfP1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o=/Cje  
Twqkd8[  
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: ! C}t)R]^  
单目: return f(l(t), r(t)); ^Ej4^d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /P_1vQq  
双目: return f(l(t)); p#-ov-znp  
return f(l(t1, t2)); 5vxKkk&i4l  
下面就是f的实现,以operator/为例 !%w#h0(b  
D2hEI2S  
struct meta_divide OPm ?kr  
  { $xx5+A%,  
template < typename T1, typename T2 > 38Rod]\E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $7Sbz&)y3  
  { si`{>e~`6P  
  return t1 / t2; ;VQFz&Q$u  
} JiFy.Pf  
} ; W40GW  
{8L)Fw  
这个工作可以让宏来做: t:A,pT3  
00DWXGt20o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $#Mew:J  
template < typename T1, typename T2 > \ "v.]s;g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P<+y%g(({  
以后可以直接用 {sn:Lj0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'Na \9b(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -I, _{3.S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 44s K2  
 ]J= S\  
k:?+75?$  
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 eFO+@  
n])-+[F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M~&|-Hm  
class unary_op : public Rettype #3uBq(-Z  
  { >z=_V|^$  
    Left l; o;#{N~4[$  
public : s3G\L<~mB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} = mn jIp  
m~K[+P  
template < typename T > K?l1Gj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |=OO$z;q|  
      { R=D\VIu,Z  
      return FuncType::execute(l(t)); 'WqSHb7  
    } %}z/_QZ  
%9_wDfw~  
    template < typename T1, typename T2 > jgiP2k[Xom  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v\9:G  
      { mwuFXu/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )9,*s !)9  
    } +B*8$^,V)  
} ; >$.u|a  
Q@3.0Hf|{  
wf7<#jIq  
同样还可以申明一个binary_op Kuh! b`9  
 ]Ll <  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q]*YIb~D  
class binary_op : public Rettype C,C=W]G  
  { +uPN+CgQ@  
    Left l; Z_%}pe39B  
Right r; DSwF }  
public : h]Zc&&+8{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $s2-O!P?  
Z$R2Z$f  
template < typename T > D3^[OHi~a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h;vD"!gP  
      { ? Azpb}#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (vIrXF5Dnj  
    } I3Sl>e(Z  
nsyg>=j  
    template < typename T1, typename T2 > 0/.#V*KM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4'BzW Z;_a  
      { `R@24 )  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lY}mrb  
    } ;F&wGe  
} ; ^H+j;K{5,  
(l 2 2p  
v9~Hl   
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 (4V1%0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m[^;HwJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X.0/F6U  
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。 dE5DH~ldV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;{|a~e?Y  
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。。。 @C=, >+D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *8p\.za1  
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) M3Kpp _d_!  
下面是修改过的unary_op ErC~,5dj;n  
Q}jbk9gM5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $8&HpX#h$  
class unary_op ,8uu,,c  
  { ;U<) $5  
Left l; f5a%/1?  
  /x_C  
public : 1at$_\{.(  
Fm}O,=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 81a&99k#  
| -Di/.  
template < typename T > Pyi PhOJe  
  struct result_1 \3q{E",\>@  
  { m@JU).NKCS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pi?*rr5WZ  
} ; KGUpXMd^Z  
v>3ctP {  
template < typename T1, typename T2 > rOY^w9!  
  struct result_2 7>{edNy!,  
  { #},]`"n\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qn@Qd9Sf  
} ; K! /E0G&  
./<3jf :  
template < typename T1, typename T2 > F dv&kK!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const whKr3)  
  { SU# S'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |~H'V4)zXu  
} HXU"]s2Z  
{(wV>Oc>Jw  
template < typename T > =Ak>2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v85&s  
  { :&)RK~1m_  
  return OpClass::execute(lt(t)); B^Ql[m&5+  
} K=sQ_j.&Z  
9r1pdG_C@  
} ; E08AZOY&g  
Z-4A`@p  
j~DoMP5Ls  
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 pq5)Ug  
好啦,现在才真正完美了。 w]yLdfi!  
现在在picker里面就可以这么添加了: !xo@i XL  
\)BKuIP  
template < typename Right > @=wAk5[IN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {>FA ~}cX.  
  { &P3B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B_5q}Bp<  
} Wr)% C  
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。 >mF`XbS  
8KWT d  
|[34<tIN  
C,PCU<q  
Rl5}W\&  
十. bind M/V >25`  
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。 +G/~v`Bv  
先来分析一下一段例子 3"[ KXzn  
s* 9tWSd  
LR)is  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \yG_wZs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f`Wfw3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tu!u9jVv  
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。 56<LMY|d  
我们来写个简单的。 kj0A%q#'}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y_/Kd7,\~  
对于函数对象类的版本: `MTOe 1  
'&<-,1^L  
template < typename Func > $E7yJ|p{  
struct functor_trait N_0&3PUSM  
  { [q.W!l4E  
typedef typename Func::result_type result_type; * n!0  
} ; ^|sxbP  
对于无参数函数的版本: q=nMZVVlF(  
E#ys-t 42  
template < typename Ret > Z<,gSut'Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B8s|VI  
  { Kv#daAU  
typedef Ret result_type; aRG[F*BY  
} ; P`bR;2o  
对于单参数函数的版本: %Vt@7SwRJ  
t1Jz?Ix6%  
template < typename Ret, typename V1 > M3z7P.\G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |9\Lv $VJ  
  { D[tGbk  
typedef Ret result_type; BK /;H G  
} ; v>R.M"f  
对于双参数函数的版本: V)(pe #P  
w@:o:yLS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )d.7xY7!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -x_iqrB  
  { >8AtT=}w  
typedef Ret result_type; 8dZH&G@;  
} ;  zIAMM  
等等。。。 15eHddd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t o?"{  
hXr vb[6  
template < typename Func > U_8I$v-~  
struct func_return }bnkTC  
  { lmc-ofEv  
template < typename T > 8v6rS-iHP  
  struct result_1 `UJW:qqW  
  { v'@LuF'e8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^#t<ILUa  
} ; SQ1&n;M}f  
sIy$}_  
template < typename T1, typename T2 > AMm O+E?  
  struct result_2 #&5\1Qu  
  { r=[}7N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9=}/t9k  
} ; /6.b>|zF  
} ; -"nYCF  
G7=8*@q>:  
a #0{tZd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7r;A wa  
'{u#:TTj  
template < typename Func, typename aPicker > kg@J.   
class binder_1 O71rLk;  
  { }N|/b"j9  
Func fn; e.kt]l  
aPicker pk; {r}}X@|5  
public : v}mmY>M%  
c]&VUWQ  
template < typename T > W2B=%`sC  
  struct result_1 pxC5a i  
  { f 0#V^[%Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^R$dG[Qf  
} ; DtN6.9H2`  
h ,n!x:zy@  
template < typename T1, typename T2 > ~VGK#'X:  
  struct result_2 Cwh;+3?C|  
  { [*<&]^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VA%i_P,  
} ; a[!d)Y:zx  
;7A,'y4f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  "O 'I  
;C<A }  
template < typename T > atAA[~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bDNd m-  
  { #e=^-yE  
  return fn(pk(t)); hzH5K  
} O:x%!-w  
template < typename T1, typename T2 > PWU#`>4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =w8 YZs8w  
  { Lgfr"{C  
  return fn(pk(t1, t2)); srkOa d  
} < KA@A}  
} ; u^uG_^^,/  
7(;VUR%%.  
qTGy\i  
一目了然不是么? K\ ]r  
最后实现bind K7Vr$,p  
D-!%L<<  
0A9cu,ZdUR  
template < typename Func, typename aPicker > ~e8n yB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m>!#}EJ|  
  { el%Qxak`"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sJlKN  
} BYf"l8^,  
7EXmmB~>,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /{va<CL  
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。 /0uinx  
iD`XD\.?  
十一. phoenix mTgn}rXk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @ $R a  
;$Jvqq|T  
for_each(v.begin(), v.end(), . gJKr  
( y^rg%RV  
do_ #*/h*GNMs  
[ Z#O3s:`  
  cout << _1 <<   " , " _JDr?Kg  
] g1|c?#fwo  
.while_( -- _1), UXJl;M b  
cout << var( " \n " ) J|IDnCK  
) y<b0z\  
); S@)bl  
XEEbmIO*<9  
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: <hbbFL}|%  
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 U8KY/!XZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [  _$$P*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >xKRU5  
SI9hS4<j  
0Kk*~gR?  
template < typename Cond, typename Actor > pH [lj8S  
class do_while h)vTu%J:  
  { ~B@o?8D]  
Cond cd; R2`g?5v  
Actor act; (^9M9+L[i  
public : A~V\r<N j  
template < typename T > '[^2uQc  
  struct result_1 Q ^rW^d  
  { }C1wfZ~F~  
  typedef int result_type; 88j ;7  
} ; ?g4|EV-56  
>JOvg*a?"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uyj*v]AE'  
!X8R  
template < typename T > u'1=W5$rK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a6E"  
  { Uzn|)OfWP  
  do QO/7p]$_  
    { \[EWxu  
  act(t); I "2FTGA  
  } 5.#9}]  
  while (cd(t)); >}*jsqaVU  
  return   0 ; :t^})%  
} nj`q V  
} ; 9m4rNvb  
s= fKAxH  
@&##c6\$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2*YXm>|1  
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。 pNFIO t:(  
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。 jt--w"|-r  
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。 -RQQ|:O$  
下面就是产生这个functor的类: pH%c7X/[3L  
MA# !<b('  
sLp LY1X  
template < typename Actor > rC `s;w  
class do_while_actor p9WskYpm  
  { vh8Kd' y  
Actor act; ]#.&f]6l  
public : S(h*\we  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J)|K/W9  
Gx_e\fe-/  
template < typename Cond > b.*4RL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @ -d4kg  
} ; wR4u}gb#q  
j]O[I^5  
ix@rq#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3uG5b8?  
最后,是那个do_ L.[uMuUa  
d<? :Q  
Aq'E:/  
class do_while_invoker 5yi q#  
  { .@-]A   
public : SkRQFm0a~  
template < typename Actor > m (:qZW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ec*7n6~9  
  { {; cB?II  
  return do_while_actor < Actor > (act); SfSEA^@|  
} \<x_96jt!\  
} do_; #@s~V<rW  
<" l;l~Y1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^>{;9 lo<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VDjIs UUX  
最后来说说怎么处理break和continue +/86w59  
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。 1|w:xG^  
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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