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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~ r6qnC2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WhsTKy&E  
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, q/[)Z @&(  
QXnL(z  
#`rvL6W q}  
EM+#h'%-  
  class filler wIIxs_2Q0c  
  { r<38; a  
public : 7yLO<o?9w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j_VTa/  
} ; _Kg:jal  
mr]IxTv  
+(*S@V$c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ;#G)([  
A>8uLO G}  
445}Yw5;9  
=#||&1U$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q$Z.5EN  
2XubM+6  
4i>sOP3 B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K'EGm #I  
3zU!5t g  
BD+V{x}P  
KPI c?|o/6  
二. 战前分析 J fFOU!F\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7KOM,FWKe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i>w'$ {  
>L F y:a  
!N--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y~CK&[H  
  /* --------------------------------------------- */ AOhfQ:E 4  
vector < int *> vp( 10 ); Ly1V@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o qa]iBO  
/* --------------------------------------------- */ #E%0 o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LwQq0<v  
/* --------------------------------------------- */ -NW7ncB|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Sdl1k+u  
  /* --------------------------------------------- */ '`$z!rA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c=iv\hn  
/* --------------------------------------------- */ kGsd3t!'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,C%fA>?UF8  
hm"i\JZ3N  
Z<6XB{Nh\  
3[plwe  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1'wwwxe7  
1._1, _2是什么? rcUXYJCh-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O`_!G`E  
2._1 = 1是在做什么? WZ @/'[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @~v |t{G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jEwfa_Q%  
zi7,?bD  
Sq"O<FmI  
三. 动工 *5'U3py  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cs[_5r&:  
BFP (2j  
f$vWi&(  
a[;TUc^I1F  
template < typename T > MYgh^%w:  
class assignment =~M%zdIXv  
  { <WN?  
T value; bjvpYZC\5  
public : i`-,=RJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} rxZ%vzVQ>  
template < typename T2 > w8$rt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R4+Gmx1  
} ; G9y 0;br  
v0762w  
$I40 hk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 69#D,ME?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n\8;4]n  
H4[];&]xr  
DK8eFyG^2  
<BoDLvW>  
  class holder Y)*5M  
  { W`HO Q  
public : w E^6DNh  
template < typename T > C{mL]ds<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vsh7>|@  
  { s ~'><ioh  
  return assignment < T > (t); H'N$Vv2q  
} bqjj6bf'o  
} ; sHC4iMIw  
Q>qx? g  
"/ G^+u  
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: ~ZbEKqni2  
VJ1(|v{D4[  
  static holder _1; r[>4b}4s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~Q7)6%  
3KFw0(S/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QJ{to%  
而不用手动写一个函数对象。 m/W0vPM 1  
|3\$\qa  
5 fpBzn$  
xlQl1lOX  
四. 问题分析 9GdQ$^m  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %YjZF[P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cR.[4rG'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F0,-7<G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N<bNJD}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P e_mX*0  
?@W=bJ8{  
五. 问题1:一致性 ,0ZkE}<=w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \wW'Hk=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (ATvH_Z  
Y@WCp  
struct holder x!$Dje}  
  { Ta;'f7Oz  
  // 5r1{l%?  
  template < typename T > @o&.]FZs  
T &   operator ()( const T & r) const Gt{'` P,&9  
  { xi5/Wc6  
  return (T & )r; WU oGIT'  
} }2qmL$  
} ; V'vDXzk\  
B/#tR^R  
这样的话assignment也必须相应改动:  q0Rd^c  
.eQIU$Kw!O  
template < typename Left, typename Right > V&)lS Qw  
class assignment 0fc]RkHs"  
  { A)I4 `3E  
Left l; }T!2IaAB  
Right r; Qg]8~^ Q<  
public : nsChNwPX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W)rE_tw,|  
template < typename T2 > eM)E3~K:2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NXhQdf  
} ; cZ$!_30N+  
iy&*5U  
同时,holder的operator=也需要改动: ,BuN]9#  
-!]Ie4"  
template < typename T > QW ~-+BD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v]*(Wd~|  
  { FS.z lk\D=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _;*|"e@^  
} >AcpJ|V  
F12tOSfu*  
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。 xW84g08_,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]s lYr8m  
~'/I[y4t  
return l(rhs) = r; h'8w<n+%)  
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。 }NQx2k0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l@}BWSx&ms  
!6:q#B*  
template < typename Tp > -BWkPq!  
class constant_t !A>VzW  
  { p^_E7k<ag  
  const Tp t; [oOA@  
public : #A|~s;s>N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j\w>}Pc  
template < typename T > )3i}(h0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I0\}S [+ H  
  { I+ipTeB^  
  return t; QiU!;!s  
} o6e6Jw  
} ; QC:/xP  
\Yv<Tz J9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W68d"J%>_  
下面就可以修改holder的operator=了 A:"J&TbBx  
G>hmVd  
template < typename T > \! 8`kC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .ON+ ( #n  
  { vfT<%Kl!'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gI A{6,A  
} c"+N{$ vp  
yVPkJ  
同时也要修改assignment的operator() #UREFwSL  
v2<roG6.V  
template < typename T2 > ^ K8JE,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _`!@  
现在代码看起来就很一致了。 Fjc+{;x  
\6B,\l]$t@  
六. 问题2:链式操作 e=t?mDh#E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k fx<T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 LX<c(i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "A jtNL5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;S+c<MSl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YBgHX [q  
s(7'*`G"h  
template < typename T > F<q3{}1zR  
struct result_1 SEY  
  { *VT@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; an3HKfv  
} ; T6f{'.w  
Mj$dDtw  
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: WNT m  
vx=I3o  
template < typename T > JWG7QH  
struct   ref pt8X.f,iA  
  { P9J3Ii!  
typedef T & reference; RM53B  
} ; z;x `dOP  
template < typename T > amf=uysr  
struct   ref < T &> MBCA%3z08  
  { mQ#@"9l%  
typedef T & reference; 3nBbPP_  
} ; ww"ihUX  
*qg9~/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /qF7^9LtaY  
z) 5n&w S  
template < typename T > [Dq7mqr$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U'LO;s04m  
  {  >p!d(J?  
  return l(t) = r(t); (H9%a-3  
} c< gM  
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。 ;?;D(%L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mM~!68lR  
G*BM'^0+  
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 w_^&X;0^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h~elF1dG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L{2\NJ"+u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !?tWWU%P)  
最后的布局是: #ITx[X89|  
                Add 0c1}?$f[?%  
              /   \ \E.t=XBn  
            Divide   5 (~pcPGUG  
            /   \ {549&]/o  
          _1     3 "}K/ b  
似乎一切都解决了?不。 BmrP]3W?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 }Iub{30mp  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8BNsh[+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1 7{]QuqNF  
^g[\.Q  
template < typename Right > nx=#QLi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %R;cXs4r  
Right & rt) const Wnl8XHPn  
  { GMU<$x8o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h. i&[RnX  
} LH 4-b-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L5yxaF{]  
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。 N(&FATZUW  
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。 Yx&cnDx  
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。 J+\F)k>r  
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。 ,@='.Qs4g  
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? ao{>.b  
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; }Z 3!  
RYE::[O7  
template < class Action > $},:z]%D  
class picker : public Action TFxb\  
  { EhB9M!Y`@  
public : QY+#Vp<`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #2ZXYH}  
  // all the operator overloaded &t%CuU]/@  
} ; `1EBnL_1  
1`O`!plD+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 46_<v=YSJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'n:Ft  
- |[_j$g  
template < typename Right > =La}^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )[oU|!@  
  { *BXtE8 BU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $%r|V*5  
} T|.Q81.NE  
3!Qt_,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ts;_T..L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7gVWu"  
)SA$hwR  
template < typename T >   struct picker_maker %hrv~=  
  { 3jS=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <Dm6CH  
} ; MP}H 5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 18[f_0@ #  
  { f=K1ZD  
typedef picker < T > result; :VN<,1s9p^  
} ; 8@h zw~>  
LOnhFX   
下面总的结构就有了: A^,(Vyd  
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。 "fpj"lf-  
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。 b V9Z[[\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y sr{1!K  
至此链式操作完美实现。 (X!/tw,.  
%4 SREq  
i"rMP#7  
七. 问题3 a|nlmH"l  
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。 _9z/>e  
OM4s.BLY  
template < typename T1, typename T2 > =oQzL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2jhVmK  
  { 0[v:^H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m/eGnv;!  
} On'3K+(_  
6km u'vw  
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: fykN\b  
{t=Nnc15K  
template < typename T1, typename T2 > keJec`q=X  
struct result_2 %+I(S`}  
  { k2t?e:)3zr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w:Lu  
} ; Ep?a>\  
"~V}MPt  
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? Mxd fuFss  
这个差事就留给了holder自己。 v,D_^?]@  
    y5Pw*?kn  
gE ,j\M*  
template < int Order > JG( <  
class holder; w4x8 Sre  
template <> mKsj7  
class holder < 1 > `|/|ej]$P  
  { ESomw  
public : BPG)m,/b  
template < typename T > ~HYP:6f  
  struct result_1 rqF PUp  
  { PzV(e)~7  
  typedef T & result; ?ft_  
} ; Bw_Ih|y,w  
template < typename T1, typename T2 > &)X<yd0  
  struct result_2 <rC#1wR4  
  { 4X\*kF%  
  typedef T1 & result;  ]Ea7b  
} ; z=K5~nU  
template < typename T > i*^K)SI8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RChY+3,L)  
  { ,gOQI S56  
  return (T & )r; ;etQ  
} ttsB'|p s  
template < typename T1, typename T2 > |E~X]_Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gMGg9U$@  
  { aJ}sYf^  
  return (T1 & )r1; pc.0;g N  
} DY07?x7  
} ; O ,>&w5   
ks r5P~  
template <> EmUxM_ T/2  
class holder < 2 > 7q^/.:wlf  
  { Z~c7r n  
public : ^=W&p%Y(!  
template < typename T > 0ay!tS dN  
  struct result_1 =#V11j  
  { Z|/):nVP7  
  typedef T & result; F4&N;Zm2  
} ; &.z/dFmG  
template < typename T1, typename T2 > ]rNfr-  
  struct result_2 +[qkG. O  
  { L_.}z)S[\  
  typedef T2 & result; u!-eP7;7  
} ; b>7ts_b  
template < typename T > |M?HdxPa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @\h(s#sn  
  { Ue8D:C M  
  return (T & )r; }O>Zu[8a  
} ;VuB8cnL`  
template < typename T1, typename T2 > os.x|R]_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C C09:L?  
  { eLTNnz  
  return (T2 & )r2; BE+Y qT  
} Q&#:M>!|  
} ; sy`s$E d!  
+|H'I j$  
6wd]X-G++  
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> >。 Q|1bF!#(1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &7W6IM   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y{yr-E #~M  
2G-? P"4l@  
return l(i, j) = r(i, j); 1CM1u+<iZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *nc4X9  
[>:gwl _\  
  return ( int & )i; 8$vH&Hd I  
  return ( int & )j; C5M-MZaS  
最后执行i = j; e||_j  
可见,参数被正确的选择了。 %OtW\T=u  
=z/F=1^<  
D1n2Z :9  
2|=_kN8;  
kwL) &@  
八. 中期总结 Ih7Eq/iu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d0=nAZZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a82mC r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q"Md)?5N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #K l2K4  
+o3g]0  
z3C^L  
ul?BKV+3E  
qL P +@wbJ  
asi1c y\  
九. 简化 X]fw9tZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V~_nyjrJM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PsgzDhRv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K;qZc\q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9C$!tz>>+i  
  +-*/&|^等 j VZi_de  
2. 返回引用。 )|{{}w~`  
  =,各种复合赋值等 .+Ej%|l%  
3. 返回固定类型。 -^b^6=#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r+\z0_' w6  
4. 原样返回。 %p9bl ,x  
  operator, ie(7m| .  
5. 返回解引用的类型。 (<l2 ^H  
  operator*(单目) v'!Nt k  
6. 返回地址。 3+-(;>>\  
  operator&(单目) Q]wM/7  
7. 下表访问返回类型。 X*"K g  
  operator[] nIjQLx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4I-p/&Q  
  operator<<和operator>> //Gvk|O1  
Oi0;.< kX  
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。 JY2 F-0t)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j''Iai_  
aAri  
template < typename Left > "Y!dn|3  
struct value_return 4l''/$P  
  {  YBD{l  
template < typename T > -W_s]oBg  
  struct result_1 .Y|\7%(  
  { V,+[XB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tFaE cP  
} ; .( h$@|Y  
{^W,e ^:  
template < typename T1, typename T2 > \.c )^QQ  
  struct result_2 H g`{9v  
  { V]]qu:Mh8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `z_7[$\~  
} ; &HK s >  
} ; !C#RW=h9  
rcZ SC3  
eeU$uR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @MB _gt)7?  
_vdxxhJ=P3  
下面我们来剥离functor中的operator() ik *)j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n^\;*1%$c@  
Qcy`O m^2  
return l(t) op r(t) 38rZ`O*D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5|CiwQg|,p  
return op l(t) ZZU8B?)  
return op l(t1, t2) #( sNk,^Ax  
return l(t) op =&pN8PEn\  
return l(t1, t2) op &fW=5'  
return l(t)[r(t)] s[q4K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U"+ ry.3`  
ig}e@]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: DBBBpb~~  
单目: return f(l(t), r(t)); K$cIVsfr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1=Zw=ufqV  
双目: return f(l(t)); \Byk`} 9  
return f(l(t1, t2)); B  bw1k  
下面就是f的实现,以operator/为例 SECQVA_y`  
RQCQGa^cP  
struct meta_divide V;-.38py  
  { Ue#yDTjc  
template < typename T1, typename T2 > =Rx?6%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J,G9m4Z7  
  { cXcx_-  
  return t1 / t2; (VaN\+I:T  
} RVnyl`s  
} ; h+3Z.WKhwP  
YC&jKx.>  
这个工作可以让宏来做: g0j4<\F2\  
loUwR z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ` G=L07  
template < typename T1, typename T2 > \ )H9*NB8%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (oitCIV  
以后可以直接用 bmVgTm&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W)!{U(X  
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 5@D7/$bLp  
(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。。。) $xtE+EV.p  
yVI;s|jG  
tOg 8L2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DRW.NL o  
oPu|Q^I=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @k+G Cf  
class unary_op : public Rettype ~}IvY?! ;  
  { SxZ^ "\H  
    Left l; %<C G|]W  
public : G 0QXf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DIqT>HHZ  
pOVghllO  
template < typename T > zrU$SWU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tOM3Gs~o6z  
      { QHzX 5$IM  
      return FuncType::execute(l(t)); xbrmPGpW$  
    } {vT55i<mk  
ab aQJ|  
    template < typename T1, typename T2 > DV[ Jbl:)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @`;Y/',  
      { W B*`zCM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5Ue^>8-  
    } v^],loi<V  
} ; <`xRqe:&9  
aY[0A_  
mU+FQX  
同样还可以申明一个binary_op oiv2rOFu  
8<-oJs_o+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5d?!<(e6  
class binary_op : public Rettype {#*?S>DA  
  { 380->  
    Left l; # 5f|1O  
Right r; (Cl`+ V  
public : `,-hG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} " T a9  
&&9c&xgzE  
template < typename T > !UBDx$]^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c,+(FQ9  
      { F%.9f Uo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {|5$1v   
    } ?]\W8)  
< k+fKl  
    template < typename T1, typename T2 > e.}3OK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LD~Jbq  
      { `F2*o47|t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^KZAYB9C  
    } *)NR$9lGv  
} ; B)DC,+@$  
Jl> at  
F/h:&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 )pS_+ZF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V^ fGRA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {FJX  
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。 M8?#%x6;N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! urrO1  
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。。。 u_4:#~b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?b@q5Y  
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) _PyW=Tj  
下面是修改过的unary_op 5"}y\  
%%as>}.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?K4.L?D#J  
class unary_op I[g?Ju >  
  { :^H9W^2  
Left l; Zc4(tf9  
  8L7Y A)u  
public : z<o E!1St  
TRk ?8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} co<2e#p;  
4aalhy<j  
template < typename T > ~Q_)>|R2  
  struct result_1 Pe$^Mo.q  
  { 6`DwEs?Y{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V`g\ja*Y  
} ; m6_~`)R8  
#}/cM2m  
template < typename T1, typename T2 > QDjW!BsX3  
  struct result_2 q'%[[<  
  { .Yu<%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _Sly7_  
} ; 0+K`pS'  
5U-p'c9IC  
template < typename T1, typename T2 > *or2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NIGB[2V(  
  { mh A~eJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $ ] W[y=  
} LsJs Q h  
d`?U!?Si  
template < typename T > YW?7*go'Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {k_ PMl0G  
  { K2x6R  
  return OpClass::execute(lt(t)); 60hNCVq%  
} P\q<d  
R<n8M"B  
} ; L,C? gd@"  
aPD?Bh>JU  
J ?ztn  
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 }t@f |TX  
好啦,现在才真正完美了。 m4P hn~>Gg  
现在在picker里面就可以这么添加了:  3}>:  
L _vblUDq  
template < typename Right > Q^a&qYK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pBSq%Hy:  
  { BKE\SWu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~rgf{oGz  
} C<[d  
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。 Y|%anTP  
mP9cBLz  
q Z8|B  
G0I~&?nDa  
TJHN/Z/  
十. bind a&$Zpf!!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =@xN(] (  
先来分析一下一段例子 J 6(~>g  
l5FuMk-  
Y%78>-2 L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y 2z{rd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qpb/g6g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cm@jt\D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 " Sc5qG  
我们来写个简单的。 )ZT6:)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =d go!k  
对于函数对象类的版本: Q^$ghZ6V  
ZhhI@_sz  
template < typename Func > 5~@?>)TBv  
struct functor_trait ;\<""Yj@l  
  { |RR"'o_E  
typedef typename Func::result_type result_type; zb"rMzCH  
} ; SQh+5  
对于无参数函数的版本: :d;[DYFLxb  
69t7=r  
template < typename Ret > !OPSSP]-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,9=gVW{  
  { >%9^%p^  
typedef Ret result_type; J?._/RL8-  
} ; qq OxTG]  
对于单参数函数的版本: lemVP'cn  
p Tcbq  
template < typename Ret, typename V1 > *-?Wcz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EfFz7j&X  
  { Yuwc$Qp)  
typedef Ret result_type; 7#~4{rjg  
} ; |w=Ec#)t4  
对于双参数函数的版本: S-isL4D.Z  
gzVtxDh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *,"jF!C&[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [dl+:P:zc  
  { Ee{`Y0  
typedef Ret result_type; i~9?:plS  
} ; ETM2p1 ru0  
等等。。。 K@q&HV"'.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j*tk(o}qG  
bsB},pc  
template < typename Func > Dq?E\  
struct func_return fZ[kh{|  
  { inYM+o!Ub  
template < typename T > i][f#e4  
  struct result_1 ID)^vwn  
  { gh TcB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qv *3A?uzr  
} ; 24/ /21m  
XAkK:}h  
template < typename T1, typename T2 > E[S? b=^  
  struct result_2 Iha[G u  
  { F;#zN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; haCKv   
} ; cI2Fpf`2Wj  
} ; 1hR (N  
OFL|RLiD  
o*X]b]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2R~6<W+&:>  
xZX`%f-  
template < typename Func, typename aPicker > W$r^  
class binder_1 b 8>q;  
  { xPt*CB  
Func fn; 7skljw(  
aPicker pk; ZT6V/MD7T.  
public : 0x\2 #i  
cg,Ua!c  
template < typename T > @@Q6TB  
  struct result_1 {J2#eiF  
  { Zb."*zL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "# 2pT H~  
} ; @}(SR\~N]  
flP>@i:e6  
template < typename T1, typename T2 > 7Re-5vz R  
  struct result_2 BBxc*alG0  
  { #EJP(wXa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b vRB  
} ; gY!N3 *:  
fYB*6Xb,w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .$Y? W<  
*<IR9.~{6%  
template < typename T > b0 &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l xe`u}[  
  { TiyUr [  
  return fn(pk(t)); m2(E>raV6  
} T6uMFD4 |  
template < typename T1, typename T2 > <4c%Q)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pA.._8(t  
  { +< yhcSSTB  
  return fn(pk(t1, t2)); yAG+] r  
} C',6%6P  
} ; 0Gsu  
i6Qb[\;  
T#@{G,N  
一目了然不是么? H@D;e  
最后实现bind (~&w-w3  
BqB |Fo  
Ns<?b;aK  
template < typename Func, typename aPicker > q jz3<`7-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hbI;Hd  
  { (rcMA>2=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hm\\'_u  
} u]E.iXp  
t`YWwI.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =u=Kw R  
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。 qnJ50 VVW  
99u/fkL  
十一. phoenix .x-J44i@/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $mpO?D J~  
^I`a;  
for_each(v.begin(), v.end(), Blk}I  
( 'Jydu   
do_ xQU"A2{}>  
[ 3z3_7XI  
  cout << _1 <<   " , " .'j29 6[u  
]  $:EG%jl  
.while_( -- _1), VI_+v[Hk/  
cout << var( " \n " ) ] 8Tzr  
) 6+3$:?  
); jj,r <T  
l5k?De_(x  
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: ORBxD"J&  
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 : @6mFTV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &94W-zh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xS8,W  
M'2r@NR8  
g)R1ObpZ  
template < typename Cond, typename Actor > m#\[m<F  
class do_while g jxS  
  { qTM%G-  
Cond cd; X>zlb$  
Actor act; fF;h V  
public : Ur!~<4GO  
template < typename T > eT[&L @l]b  
  struct result_1 H0>yi[2f  
  { f~ZEdq8  
  typedef int result_type; fu4!t31  
} ; 0V`[Zgf  
8lP6-VA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L:@fP~Erh  
{@.Vh]  
template < typename T > G1d(,4Xp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `}fw1X5L  
  { |cd-!iJX-  
  do (3;@^S4&w  
    { zzIr2so  
  act(t); e2w&&B-  
  } EzpFOqJG  
  while (cd(t)); |V|+lx'sc  
  return   0 ; %3o`j<  
} KX4],B5 +  
} ; 5iM[sg[y9  
%8r/oS  
hXB|g[zT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9Ah[rK*}  
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。 8-M e.2K  
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。 |"]PCb)!  
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。 I=Ij dwbH  
下面就是产生这个functor的类:  tR)H~l7q  
)D/ 6%]O  
FTf<c0  
template < typename Actor > P^)q=A8Z#  
class do_while_actor 4kl Ao$  
  { X`JV R"=4  
Actor act; [4Q"#[V&9  
public : :O-1rD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +L%IG  
ub K7B |p  
template < typename Cond > rv7{Ow_Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pqR\>d 0  
} ; m3.sVI0I  
Q(Gl{#b  
nwmW.(R4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1m@^E:w  
最后,是那个do_ 9 OT,TpA  
,[!LCXp  
EWj gI_-  
class do_while_invoker "%6/a7S  
  { Z?G&.# :  
public : 0-d>I@j  
template < typename Actor > (zcLx;N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M(Zc^P}N  
  { ,wAz^cK|  
  return do_while_actor < Actor > (act); $}o b,i^W  
} sa&) #Z:  
} do_; 3tAU?sV!  
9`B$V##-L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T+IF}4e d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J'T=q/  
最后来说说怎么处理break和continue ;zH HIdQ>-  
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。 <q2?S  
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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