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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NJYx.TL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kndP?#> p1  
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, b0a'Y"oef4  
l+'1>T.I  
o z } p]l7  
 FNZB M  
  class filler FswMEf-|  
  { C9-9cdW H  
public : "?j|;p@!>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i '!M<>7  
} ; 39!o!_g  
bw*@0;  
Q^Ln`zMe  
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: 3 )f=Z2U>  
S(A0),  
dE5DH~ldV  
*D1fSu!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *8p\.za1  
7YbI|~  
Q}jbk9gM5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D<7S P,D  
V>P\yr?  
RCt)qh+  
@];#4O  
二. 战前分析 ^a`zvrE v  
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。 k?Jzy  
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 w8%yX$<  
SX}GKu  
mxHNK4/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rOY^w9!  
  /* --------------------------------------------- */ )<.S 3  
vector < int *> vp( 10 ); n#3y2,Ml  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \Y9=d E}  
/* --------------------------------------------- */ #py7emu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NQfIY`lt'  
/* --------------------------------------------- */ >1ZMQgCG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "EpE!jh  
  /* --------------------------------------------- */ 6o;lTOes  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !W$3p'8Tu  
/* --------------------------------------------- */ uMsKF%m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mC~W/KReA  
mS~3QV  
w]yLdfi!  
n2#uH  
看了之后,我们可以思考一些问题: @=wAk5[IN  
1._1, _2是什么? *ep!gT*4  
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。 l^`!:BOtR  
2._1 = 1是在做什么? *MagicA  
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。 =X&h5;x'  
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。 0nie>  
N83RsL "}_  
n]Dq  
三. 动工 s* 9tWSd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bT{P1nUu  
tu!u9jVv  
7 oZ-D~3  
3SIB #"9  
template < typename T > WgPL4D9=  
class assignment TaolX*$5  
  { 0jq&i#yNB  
T value; b!.# `.  
public : /v!H{Zw=c  
assignment( const T & v) : value(v) {} KktTR`W  
template < typename T2 > g"Ii'JZ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bkOm/8k|4  
} ; c7rYG]  
tb=L+WAIw  
u|:VQzPd-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Mp<4B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9q8 rf\&  
Ej34^*m9k  
S'@"a%EV  
gdG: &{|x  
  class holder 4x C0Aw  
  { ' xi..  
public : Fk9(FOFg  
template < typename T > 1$Hf`h2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9MYt4  
  { 8c/Ii"1  
  return assignment < T > (t); `GDYL7pM(  
} qJ!oH&/cD  
} ; &YMVoyVD  
=:0(&NCRq  
VmT5? i  
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: h`GV[Oo:  
"Q J-IRt &  
  static holder _1; v*^2[pf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k m|wB4  
w`v\/a_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O71rLk;  
而不用手动写一个函数对象。 HZ}'W<N  
O0l;Qi  
`dNb%f>  
"nefRz%j+  
四. 问题分析 5(|ud)v  
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。 DtN6.9H2`  
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。 .KLuGb 3JJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |S}*M<0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >k jJq]A2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;7A,'y4f  
lpM{@JC  
五. 问题1:一致性 atAA[~  
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?| bDNd m-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l`]!)j|+  
sg2C_]i,H  
struct holder e_;6UZ+  
  { N{yZk"fq:6  
  // gA|j\T{c  
  template < typename T > ]>,|v,i =  
T &   operator ()( const T & r) const qTGy\i  
  { }>:X|4]  
  return (T & )r; [<;2C  
} OR9){qP  
} ; fpi6pcof  
"F}Ip&]hAG  
这样的话assignment也必须相应改动: ~k(Ez pn#  
/{va<CL  
template < typename Left, typename Right > bW|y -GM  
class assignment @ $R a  
  { u\wd<<I']  
Left l; 4#9-Z6kOk  
Right r; 7KIQ)E'kG|  
public : _JDr?Kg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "U.=A7r  
template < typename T2 > ~] 2R+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YLo$n  
} ; WGx>{'LJ  
ZM?r1Z4  
同时,holder的operator=也需要改动: Z(eSnV_RL  
6zWvd  
template < typename T > sCl,]g0{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y c kbc6F  
  { cg%CYV)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MvmP["%J4_  
} ($W 5fbu  
(^9M9+L[i  
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。 1n"X?K5;A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B vc=gW  
#O+]ydvT  
return l(rhs) = r; tW>R 16zq  
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。 ~2431<YV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rg}kxvu  
T7~v40jn|  
template < typename Tp > \[EWxu  
class constant_t >}*jsqaVU  
  { 5qEdN  
  const Tp t; ooSd6;'  
public : 55b |zf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X)OP316yx  
template < typename T > L? +|%[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %Qz`SO8x?  
  { MA# !<b('  
  return t; -%l, Zd9  
} oJT@'{;*z  
} ; U(4_X[qD  
T+h{Aeg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m0\}Cc  
下面就可以修改holder的operator=了 pw yl,A  
,{*fOpn  
template < typename T > i6 ?JX@I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /exl9Ilt]  
  { r.^X>?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \Pmk`^T  
} /,Id_TTCO  
[+,U0OV,  
同时也要修改assignment的operator() F)kLlsp  
NOp=/  
template < typename T2 > (kyo?3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } , %O3^7i  
现在代码看起来就很一致了。 < DZ76  
!BuJC$  
六. 问题2:链式操作 6XK`=ss?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Atq2pL"  
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;a(n\Sy  
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。 0a 6z "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。 gD+t'qg$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W<]Oo]  
Nw& }qSN  
template < typename T > |Umfq:W`y_  
struct result_1 qgsE7 ]  
  { dS_)ll.6z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A""*vqA  
} ; L9?/ -@M  
V^/^OR4k  
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: p<fgUVR  
<O)X89dFM  
template < typename T > YkAWKCOni  
struct   ref L{%a4 Ip  
  { ~w9 =Fd6  
typedef T & reference; `$a gM@"^  
} ; [P c[{(  
template < typename T > @:QdCG+  
struct   ref < T &> nEcd+7(  
  { ~G:2iSi(#  
typedef T & reference; c1AG3Nb  
} ; qq7X ",s  
9f%y)[ \  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1 u_2 4  
^zPEAXm  
template < typename T > bd P,Zqd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H?(SSL  
  { {AL9o2  
  return l(t) = r(t); HGQ?(2]8$  
} j484b2uj1  
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。  ; zE5(3x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D<3V#Opw  
e=jT]i*cU  
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 sqpOS!]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j5h 6u,^:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SM#S/|.]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~z _](HKoS  
最后的布局是: -0VA!3l  
                Add {+ 6D-rDw  
              /   \ $7DcQ b9  
            Divide   5 71/m.w  
            /   \ kAB+28A  
          _1     3 .F$|j1y  
似乎一切都解决了?不。 /sT ^lf=  
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。 ,Lun-aMd  
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。 J1]w*2  
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: Ds%&Mi  
g;!@DVF$  
template < typename Right > >g>`!Sf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #;"D)C  
Right & rt) const \9(- /rE  
  { Ph#F<e(9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8lWH=kA\  
} ,s><kHJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8hKP  
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。 ZG@M%|>  
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。 %t~SOkx  
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。 m UWkb  
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。 U7B/t3,=U  
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? (\T0n[  
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: 8L -4}!~C  
)b&-3$?  
template < class Action > ^6a S]t  
class picker : public Action EY)Gi`lK  
  { ) Kc%8hBv  
public : 2T@L{ql  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6 tc:A5mK  
  // all the operator overloaded :/v,r=Y9p  
} ; hr[B^?6  
AUxM)H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4N~+G `  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %0yS98']g  
Oz&+{ c  
template < typename Right > 3T|Y}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rps(Jos_~  
  { ?L@@;tt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WgA`kT  
} % Cu.u)/+  
Sk/#J!T8{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]am~aJ|L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Re*|$r#  
' :\fl.b  
template < typename T >   struct picker_maker y !<'rg  
  { o3n3URu\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K4!P'  
} ; >*dQqJI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IS[Vap:  
  { ?&znUoB  
typedef picker < T > result; I?a8h`WS+  
} ; 7L=T]W  
xfq]9<  
下面总的结构就有了: 1$$37?FE  
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。 |JUe>E*  
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。 -<^jGrb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9W*.lf  
至此链式操作完美实现。 d5DP^u  
tTotPPZf}  
}B y)y;~  
七. 问题3 J&M1t#UN  
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。 ;rd6ko  
c[SU5 66y  
template < typename T1, typename T2 > GR,J0LT   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NSw<t9Yi  
  { ]o-Fi$h!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l8z%\p5cR  
} &Hv;<  
</.z1 $  
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: 4d!S#zx  
d,W/M(S  
template < typename T1, typename T2 > hwiKOP  
struct result_2 <^xfcYx\  
  { }wG,BB%N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mc?';dEG  
} ; ,Ij=b  
1h2H1gy5I3  
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? p ZtgIS(3  
这个差事就留给了holder自己。 |U#DUqw  
    l '/N3&5  
1t+%Gv^sK  
template < int Order > (vKI1^,  
class holder; [4p=X=B  
template <> pA<eTlH  
class holder < 1 > O@s{uZ|A6  
  { 'Q5&5UrBr  
public : Y)|~:& tZ  
template < typename T > 8Jr1_a  
  struct result_1 R*087X7 N|  
  { lzEb5mg  
  typedef T & result; sTkIR5Z  
} ; +@0TMK,P  
template < typename T1, typename T2 > i3\~Qj;1  
  struct result_2 +semfZ)  
  { y_*n9 )Ct  
  typedef T1 & result; {7qA&c=  
} ; nTs/Q  V  
template < typename T > 2JVxzj<~`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,;%yf?  
  { QQFf5^  
  return (T & )r; 8V-,Xig;`  
} {b1UX9y  
template < typename T1, typename T2 > #|Oj]bd(=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n+HsQ]z.  
  { .5.8;/ /  
  return (T1 & )r1; If;R?j0;Q  
} X"j>=DEX  
} ; Rn-G @}f  
$o.Kn9\  
template <> ?g3 ]~;#  
class holder < 2 > \, 8p1$G  
  { @DuK#W"E u  
public : \vCGU>UY  
template < typename T > Fnb2.R'+  
  struct result_1 'tm$q /&  
  { @A{m5h  
  typedef T & result; =1Z;Ma<;  
} ; >&WhQhZ3kg  
template < typename T1, typename T2 > OP%?dh]  
  struct result_2 /ZW&0 E  
  { s]H^wrg&  
  typedef T2 & result; #r<?v  
} ; 8:thWGLN  
template < typename T > SdJ/ 4&{ !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ``u:lL  
  { ]Bnwk o  
  return (T & )r; nN aXp*J  
} cSK&[>i)4  
template < typename T1, typename T2 > c2*`2qK#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gsPl _  
  { ^aF8wbuZ  
  return (T2 & )r2; !tXZ%BP.u  
} 7NL% $Vf  
} ; 2r&R"B1`(  
k1='c7s  
s+Q;pRZW{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fP[& a9l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i ev>9j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9o0!m Cq  
WKl+{e  
return l(i, j) = r(i, j); B$vr'U   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p $ouh  
8K{[2O7i)  
  return ( int & )i; bMKL1+y(  
  return ( int & )j; ;o-yQmdh  
最后执行i = j; DCQ^fZ/  
可见,参数被正确的选择了。 ;%Hf)F  
uD9|.P}  
h}L}[   
,v9f~qh  
EJ84rSp  
八. 中期总结 [/ M`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %o w^dzW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RJ4. kt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +jP~s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )92r{%N  
831JwS R  
o)Z=m:t,lK  
xV\5<7qk5g  
D@oCP =m<  
nFRsc'VT  
九. 简化 E?)656F[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !CUoHTmB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9 QC.TG@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fJAnKUF)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ut2~rRiK  
  +-*/&|^等 @b#^ -  
2. 返回引用。 3oy~=  
  =,各种复合赋值等 :G5uocVk  
3. 返回固定类型。 od' /%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tr&M~Lgb)  
4. 原样返回。 tBATZ0nK`Q  
  operator, *^%*o?M~  
5. 返回解引用的类型。 g'$tj&Vk:  
  operator*(单目) .L6Zm U  
6. 返回地址。 gB'fFkd  
  operator&(单目) Cq)IayD@  
7. 下表访问返回类型。 !h[VUg_8  
  operator[] p[AO' xx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZraT3  
  operator<<和operator>> Px FWJ?=  
txgQ"MGA%  
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/%lU65  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mTNB88p8^D  
RDqFL.-S  
template < typename Left > +HT1ct+dI  
struct value_return <S75($  
  { 2 {Vcb  
template < typename T > 8I;XS14Q  
  struct result_1 .xhK'}l[  
  { 7CXW#H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sq\(pfv o  
} ; 3DgsI7-F  
DGW+>\G  
template < typename T1, typename T2 > =@2FX&&E_  
  struct result_2 X$%4$  
  { P 3MhU;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [r+ZE7$2b"  
} ; hpTDxh'?$C  
} ; :cu #V  
m7EcnQf  
E%oY7.~-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  j~j jX  
-=s(l.?Hm5  
下面我们来剥离functor中的operator() O,aS`u &  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J^R=dT!  
~/^5) g_  
return l(t) op r(t) _Z5Mw+=19  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \`V;z~@iA  
return op l(t) QrO\jAZ{Ag  
return op l(t1, t2) cdqB,]"  
return l(t) op X\EVTd)@  
return l(t1, t2) op 2(5ebe[  
return l(t)[r(t)] 1f",}qe;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }_=eT]  
su*Pk|6%  
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: 'lHdOG  
单目: return f(l(t), r(t)); (=D&A<YX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lj+u@Z<xA  
双目: return f(l(t)); W>-Et7&2  
return f(l(t1, t2)); A_Frk'{qhB  
下面就是f的实现,以operator/为例 .EM`.  
8-<:i  
struct meta_divide ()&~@1U  
  { {*{Ox[Nh{  
template < typename T1, typename T2 > Eu"_MgD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |5Xq0nvCe  
  { U9b?i$  
  return t1 / t2; ~4"qV_M  
} WA dCF-S  
} ;  V#VN %{  
UAoh`6vFF8  
这个工作可以让宏来做: )K &(  
%HrAzM.QBF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ df7wN#kO+  
template < typename T1, typename T2 > \ y;/VB,4V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (o3 Iy  
以后可以直接用  : ]C~gc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N('&jHF  
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 2eMTxwt*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。。。) .\>v0Du  
(5]}5W*  
p]3?gK-  
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 oudxm[/U  
[eTSZjIN7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m2AnXY\  
class unary_op : public Rettype 8WnwQ%;m?  
  { L3CP`cx  
    Left l; ZP{*.]Qu  
public : .Wjs~0c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 13taFV dU  
@S|XGf  
template < typename T > 1GzAG;UUo6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y5!KXAQ%  
      { a+n0|CvF  
      return FuncType::execute(l(t)); T=ev[ mS  
    } x7O-Y~[2  
2}8v(%s p  
    template < typename T1, typename T2 > GSH>7!.#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SL5Ai/X0N  
      { !qG7V:6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Kr)a2rZ}SL  
    } 1I:+MBGin  
} ; Bz,?{o6s)Q  
p, #o<W  
eA<0$Gs,h  
同样还可以申明一个binary_op !KUi\yQ1  
#\=FO>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yqPdl1{Qr=  
class binary_op : public Rettype !r<pmr3f@7  
  { &Xf}8^T<V  
    Left l; @;"|@!l|  
Right r; E>K!Vrh-L  
public : z<Nfm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7 qS""f7  
_bNzXF  
template < typename T > 7Op>i,HZk\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >7 ="8  
      { CB^U6ZS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @{2 5xTt  
    } JD|=>)  
uA< n  
    template < typename T1, typename T2 > RCpR3iC2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]9^sa-8  
      { ~sh`r{0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?32&]iM oW  
    } w(L4A0K[  
} ; E 7{U |\  
DA\2rLs  
m^zUmrj[  
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 NCDvo bYJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {z{bY\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1eF3`  
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。 .6Pw|xu`Pw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d$1@4r  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,5h)x"s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iUN Ib  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) qv!2MUw\j  
下面是修改过的unary_op Vh4X%b$TV  
rbWP78  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {N+$Q'  
class unary_op GB=X5<;  
  { #AJM6* G9  
Left l; vQ 6^xvk]  
  xA$XT[D  
public : 4\iOeZRf  
]Gsv0Xk1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T{-CkHf9Q  
5j?3a1l0  
template < typename T > SHfy".A6.0  
  struct result_1 C&(N I  
  { Tw-;7Ae  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ``hf=`We  
} ; gtppv6<Mj4  
+ R~'7*EI  
template < typename T1, typename T2 > &OH={Au  
  struct result_2 Fww :$^_ k  
  { W:pIPDx1=!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {'NvG  
} ; cQ R]le %(  
]>5/PD,wWy  
template < typename T1, typename T2 > 5Odhb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vg32y /l]S  
  { rC^WPW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u7>],<  
} ?67Y-\}  
yb\_zE\  
template < typename T > n-tgX?1'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yi.N&&o  
  { #Lh;CSS  
  return OpClass::execute(lt(t)); *XIF)Q=<>  
} kaVxT_  
iv J@=pd)B  
} ; fHx*e'eA  
vdc\R?  
ek*rp`y]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %]}  
好啦,现在才真正完美了。 t.i 8 2Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;DfY#-  
_@ qjV~%Sy  
template < typename Right > ;U+3w~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'c9]&B  
  { G[uK-U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MP Y[X[  
} <L8'!q}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oqO(PU  
@@Kp67Iv  
8V`WO6*  
6d<r= C=  
aC8} d  
十. bind 65JF`]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V ]lLw)  
先来分析一下一段例子 KQ% GIz x  
{k TE He  
p>v$FiV2N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3M[! N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g}k`o!q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y!w`YYKP  
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!ZtzD]cb  
我们来写个简单的。 h+g_rvIG*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /NI;P]s.  
对于函数对象类的版本: y.mda:$~=  
Z&+ g;(g  
template < typename Func > /[ 5gX^A  
struct functor_trait On9A U:\  
  { 6*78cg Io  
typedef typename Func::result_type result_type; FXG]LoP  
} ; "c%0P"u  
对于无参数函数的版本: FrfM3x6UM  
gwuI-d^  
template < typename Ret > d;Ym=YHJtn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 823Y\x~>  
  { Q4#m\KK;i9  
typedef Ret result_type; _{YWXRC#  
} ; /K@XzwM  
对于单参数函数的版本: M=@:ZQ^!  
&N^9JxN?8  
template < typename Ret, typename V1 > aFX=C >M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UNu#(nP  
  {  dVtG/0  
typedef Ret result_type; pZ.ecZe/  
} ; NvceYKp:  
对于双参数函数的版本: S6Q  
-">;-3,K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u5`u>.!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q%`@0#"]Sv  
  { t6 "%3#s  
typedef Ret result_type; r= `Jn6@  
} ; ^1I19q  
等等。。。 |.: q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RB7tmJ c  
^,TO#%$iE  
template < typename Func > MS~(D.@ZS  
struct func_return Y8~"vuIE5  
  { V(I8=rVH  
template < typename T > BO?%'\  
  struct result_1 1hY{k{+o  
  { @1roe G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ju@c~Xm  
} ; X]TG<r  
:D5Rlfj  
template < typename T1, typename T2 > TQF| a\M'  
  struct result_2 hn G Z=  
  { zFfr. g;L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gh]cXuph  
} ; {UI+$/v#  
} ; *w`sM%]Rq  
g wRZ%.Cn  
q 'yva  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0 1rK8jX  
&jJL"gq"  
template < typename Func, typename aPicker > L ca}J&x]^  
class binder_1 AO4U}?  
  { $t[FH&c(  
Func fn; `Y$4 H,8L  
aPicker pk; /{ g>nzP  
public : & '`g#N  
b{&)6M)zo  
template < typename T > s/#!VnU6  
  struct result_1 Se}c[|8  
  { 97*p+T<yp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F@KGj|  
} ; rglXs  
0v?"t OT!  
template < typename T1, typename T2 > :P~6~ K um  
  struct result_2 4xje$/_d  
  { aeJHMHFc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j</: WRA`]  
} ; N =}A Z{$  
Cl7xt}I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E{`fF8]K  
AQvudx)@"  
template < typename T > jV1.Yz (`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wlqksG[B  
  { N~)_DjQP5  
  return fn(pk(t)); ea 'D td  
} }&J q}j  
template < typename T1, typename T2 > 583|blL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ve; n}mJ?  
  { $%#!bV  
  return fn(pk(t1, t2)); |)v,2  
} _Y;W0Z  
} ; + =</&Tm  
/nA{#HY  
bq*eH (qx  
一目了然不是么? 5U$0F$BBp  
最后实现bind gjDHo$  
w<(pl%  
&Ok):`  
template < typename Func, typename aPicker > OQJ6e:BGt  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /*mI<[xb  
  { 3f{3NzN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &V/Mmm T  
} 8{sGNCvU  
F={a;Dvrn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tG a8W  
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。 u'BaKWPS  
AoxA+.O  
十一. phoenix m9rp8r*e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0@oJFJrO  
q(84+{>B  
for_each(v.begin(), v.end(), 4^:=xL  
( ( a#BV}=  
do_ Sdryol<  
[ k9L;!TH~1K  
  cout << _1 <<   " , " /%^#8<=|U  
] Gk6iIK  
.while_( -- _1), 6=Otq=WH  
cout << var( " \n " ) PEZ!n.'S  
) 5r ^(P  
); Nj/ x. X  
N;`n@9BF  
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: O:K2Y5R?B  
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 Z,PPu&lmE/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A.w.rVDD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X"%gQ.1|{j  
X^jfuA  
r9?Mw06Wc5  
template < typename Cond, typename Actor > f3y=Wxk[  
class do_while b&U62iq  
  { ^U/O !GK  
Cond cd; do'GlU oMC  
Actor act; !j-Z Lq:;  
public : ;!Fn1|)  
template < typename T > G' 1'/  
  struct result_1 5)X=*I  
  { 6_B]MN!(  
  typedef int result_type; n+M<\  
} ; m9;SrCN_  
j1<Yg,_.p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <F'\lA9  
r<$y= B  
template < typename T > {P-):  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {{!-Gr  
  { r9XZ(0/p  
  do 0> \sQ,T  
    { yB!dp;gM{  
  act(t); |I=T @1_D  
  } -yg7;ff  
  while (cd(t)); `WS&rmq&'  
  return   0 ; "<gOzXpa  
} N2o7%gJw  
} ; /gas2k==^  
\Oo Wo  
%a7$QF]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e|r`/:M  
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。 x?<FJ"8"k  
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。 MHwIA*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。 N$tGQ@  
下面就是产生这个functor的类: _#8MkW#]~  
_yT Ed"$  
2fS:- 8N  
template < typename Actor > LR3*G7  
class do_while_actor CvdN"k  
  { cz$2R  
Actor act; [D1Up  
public : W@esITr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s#GLJl\E_P  
}-`4DHgq  
template < typename Cond > (h `V+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nr3==21Om4  
} ; K)P%;X  
t#yuOUg  
A=>u 1h69  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X wtqi@zlE  
最后,是那个do_ GN>@ZdVG}#  
47B&s   
4&iCht =  
class do_while_invoker dF2RH)Ud  
  { Qg/rRiV  
public : C9;kpqNG#u  
template < typename Actor > 6w77YTJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3$JoDL(Z  
  { P93@;{c(  
  return do_while_actor < Actor > (act); T^q 0'#/  
} T]$U""  
} do_; S,=|AD  
:v 4]D4\o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 048kPXm`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V43H /hl  
最后来说说怎么处理break和continue yDS4h(^  
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。 wA.\i  
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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