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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XM*5I 4V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >A6W^J|[  
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, /IJy'@B  
%6 GM[1__  
*AGf'+j*z  
9#&H'mG  
  class filler yt="kZ  
  { W} H~ka  
public : ruB D ^-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BG?>)]6  
} ; W|2|v?v  
xS5 -m6/  
]4 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: .74C~{}$  
Pmd[2/][  
0H^*VUyW/  
Fb8d= Zc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Lw_|o[I}  
" M?dU^U^  
.Wy'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PuGs%{$(h  
&Mudu/KTr  
H)gc"aRe;Y  
E?P>s T3B  
二. 战前分析 U4K ZPk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Cb+$|Kg/"b  
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 t[>UAr1Vt  
U.P1KRY|=  
QSa#}vCp*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S2*sh2-&6  
  /* --------------------------------------------- */ ckY#oRQ1  
vector < int *> vp( 10 ); {j]cL !Od  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GWPBP-)0  
/* --------------------------------------------- */ bo\Ah/.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $`/UG0rdC  
/* --------------------------------------------- */ w?|qKO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }8aqSD<:  
  /* --------------------------------------------- */ SE^l`.U@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :?g+\:`/0j  
/* --------------------------------------------- */ ,@?9H ~\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); };9s8VZE  
, h'Q  
iCg%$h  
e"eIQI|N  
看了之后,我们可以思考一些问题: :}Yk0*  
1._1, _2是什么? j<0 ;JAL  
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。 {2P18&=  
2._1 = 1是在做什么? q mFbq<&  
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。  .nrbd#i-  
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。 Z.Z;p/4F  
6LGl]jHf  
~//E'V-  
三. 动工 wLqj<ot  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qr3!6  
_",(!(  
L@6]~[JvP  
GuU-< *u(d  
template < typename T > ^GY^g-R  
class assignment O)VcW/  
  { n(eo_.W2|  
T value; 5!qf{4j  
public : pY )x&uM!  
assignment( const T & v) : value(v) {} z`E=V  
template < typename T2 > b5^>QzgD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XL.f `N.O  
} ; 3Q=\W<Wu  
.9B@w+=6  
uZrp ^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .qZz 'Eq[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g1[BrT,  
^`";GnH0  
d!R+-Fp  
ZZo<0kDk  
  class holder (ub(0 h0j  
  { Il&7n_ H  
public : i^.eX VV/  
template < typename T > `Tyd1!~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^?""'1iuQx  
  { U{oM*[  
  return assignment < T > (t); X5J)1rL  
} j;_  
} ; ?i#x13  
`j)56bR  
W5`pQdk  
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: ?VE'!DW  
l_:P |  
  static holder _1;  AkS16A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b:Zh|-  
O]=jI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1aRTvaGo  
而不用手动写一个函数对象。 bs)wxU`Q*  
a"U3h[;$y  
-sJD:G,%  
H<i!C|AF  
四. 问题分析 E:**gvfq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8o%Vn'^t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +)q ,4+K%}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @#,/6s7?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FD 8Lk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H6 x  
Y3:HQ0w`|  
五. 问题1:一致性 W)Y`8&,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| aXVldt'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WcKDerc  
\z!lw  
struct holder `IwZVz  
  { L$OZ]  
  // ^\O*e)#*  
  template < typename T > Y"8@\73(R  
T &   operator ()( const T & r) const mm: TR?^  
  { )Wq1 af   
  return (T & )r; o<!H/PN  
} T2w4D !  
} ; ZOV,yuD{8{  
zi6J|u  
这样的话assignment也必须相应改动: 6z U  
A9BoH[is7  
template < typename Left, typename Right > "*X\'LPs=  
class assignment G2I%^.s  
  { :3Q:pKg  
Left l; vkGF_aenk  
Right r; |wuTw|  
public : A)n_ST0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k0V]<#h87  
template < typename T2 > nN<,rN{ :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IWq\M,P  
} ; =h-E N_[  
\D z? h  
同时,holder的operator=也需要改动: /FXvrH(  
T>nH=  
template < typename T > 1 PdG1'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +\_\53  
  { BE@(| U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {z 5YJ*C  
} J{\Uw].|0  
>Df; 1:U  
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。 ]m 3cm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hIqUidJod  
]FVJQS2h  
return l(rhs) = r; RA<ky*^dr  
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。 WIi,`/K+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VZcW 3/Y  
>fP;H}S6  
template < typename Tp > +?"F=.SZ  
class constant_t L1!~T+%uQ  
  { Ir>4-@  
  const Tp t; s;oe Qa}TB  
public : hv#$Zo<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fWEQ vQ  
template < typename T > M("sekL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w#A\(z%;x  
  { i,;eW&  
  return t; z-gMk@l  
} d6tv4Cf  
} ; 71[?AmxV  
~3gazTe9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l@GJcCufE  
下面就可以修改holder的operator=了 hE=xS:6  
OV;VsF  
template < typename T > |VaJ70\o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3^ UoK  
  { _p:n\9k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k6(</uRj  
} [Y*>x2X  
Rjq\$aY}%  
同时也要修改assignment的operator() Wu{_QuAB  
7$%G3Q|)L  
template < typename T2 > $dI mA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &UnhYG{A  
现在代码看起来就很一致了。 [5IbR9_  
8~Zw"  
六. 问题2:链式操作 %JSRC<,a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O(%6/r`L,k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3\P*"65  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Gf#l ^yr   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 diu"Nt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &':C"_|&r  
cd1-2-4U  
template < typename T > Zx{Sxv"  
struct result_1 \`~YW<D  
  { w]qM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (OES~G  
} ; [8Y7Q5Had  
|Y}YhUI&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: r@r*|50  
'/UT0{2;rS  
template < typename T > Iv 3O8 GU  
struct   ref s|XWw<Sa  
  { (Ox&B+\v+v  
typedef T & reference; @:CM<+  
} ; cA 4?[F  
template < typename T > WynTU?  
struct   ref < T &> .F@Lx45  
  { en{p<]H  
typedef T & reference; bs\k b-\R  
} ; 0|-}>>qb\  
n[!QrEeR},  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %E@o8  
m_Ed[h/I  
template < typename T > tik*[1it  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &D[M<7T  
  { 3YLfh`6  
  return l(t) = r(t); hY{4_ie=8  
} -E6av|c,F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )!rD&l$tE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?/MkH0[G=  
d m"R0>  
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 Ws3z-U>j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wf "$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S)zw[m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `_)9eGQ  
最后的布局是: U}X'RCM  
                Add )vOBF5  
              /   \ %fS1g Sf h  
            Divide   5 .?g=mh79(  
            /   \ ku*k+4rz  
          _1     3 qk'&:A  
似乎一切都解决了?不。 Y1r'\@L w  
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。 A3 TR'BFw-  
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。 0B9FPpx?:  
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: Ji,;ri2i  
nT=%3_.  
template < typename Right > Z ;~%!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const viU}  
Right & rt) const B=>Xr!pM!  
  { BTr;F]W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1yF9zKs&_  
} Y9f7~w^s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -eV*I >G  
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。 ,^mEi  
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。 y~]D402Cx  
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。 8d'/w}GV  
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。 rN#9p+t$  
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?  Rh6CV  
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: j8e=],sQ  
Y{e,I-"{  
template < class Action > & ;5f/  
class picker : public Action e^~dx}X  
  { 9.dZA9l@g  
public : 2l V`UIa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,V]FAIJ  
  // all the operator overloaded z"7?I$N Q  
} ; .yUD\ZGJ u  
R6 ej  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Kk=>"?&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V]Ccj\Oi  
>#r0k|3J^J  
template < typename Right > {-7ovH?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `R (N3  
  { VWdTnu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tg@G-6u0c  
} d=+zOF  
YSB> WBS-<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9({ 9r[U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 t4;gY298  
D6e?J.  
template < typename T >   struct picker_maker 0[ "CP:u  
  { hA/Es?U]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F3!6}u\F  
} ; &-NGVPk81`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZI$P Qz2i  
  { ^o C>,%7  
typedef picker < T > result; qrOesSdc  
} ; j3w~2q"r  
%<Qv?`B  
下面总的结构就有了: &=%M("IlD  
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。 wb#[&2i  
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。 ~a7@O^q 4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \hlS?uD\  
至此链式操作完美实现。 T^d<vH  
 K\ pZ  
?t\GHQ$$?  
七. 问题3 7w5l[a/  
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。 {Gfsiz6  
Gl{2"!mt=  
template < typename T1, typename T2 > &u"mFweS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FR50y+h^$  
  { 9P <1/W!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \N?lG q  
} %ByqkY{5F  
DD7D&@As  
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: UDk H'x$=  
+('xzW  
template < typename T1, typename T2 > Xsb.xxK.  
struct result_2 s;Zi   
  {  56C'<#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _8`S&[E?  
} ; Vfq-H/+  
3M[d6@a  
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? SJ8 ~:"\P  
这个差事就留给了holder自己。 lnMU5[g{  
    ="@f~~  
nyhHXVRH  
template < int Order > c0jTQMe4yl  
class holder; g rQ,J  
template <> Rdj3dg'<  
class holder < 1 > J +Y?'"r  
  { Mp5Z=2l5  
public : .Q</0*sp  
template < typename T > I A=\c  
  struct result_1 =y?Aeqq\fl  
  { p*zTuB~e<  
  typedef T & result; @1k-h;`,  
} ; A$P Oc<  
template < typename T1, typename T2 > a(-t"OL\  
  struct result_2 6]!Jo)BF  
  { :W-xsw  
  typedef T1 & result; $RRh}w\0^  
} ; vls+E o]  
template < typename T > (S=CxK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ffOV7Dxy  
  { 'UCClj;?K  
  return (T & )r; gz:US 77  
} {c $8?6  
template < typename T1, typename T2 > *m&'6qsS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qvh8~[  
  { M6Ik'r"M  
  return (T1 & )r1; |D;I>O^"R  
} :9>U+)%  
} ; aNICSxDN  
=jG."o  
template <> 7}mr C@[i  
class holder < 2 > uXGAcUx(  
  { mX @xV*  
public : +9;6]4  
template < typename T > C2hB7?UGN  
  struct result_1 >IKIe  
  { 6SAYe%e  
  typedef T & result; zP!j {y4w  
} ; dHn,;Vv^6  
template < typename T1, typename T2 > R C!~eJG!  
  struct result_2 $U^ Ms!'L  
  { V1,4M_Z  
  typedef T2 & result; xiC.M6/  
} ; u3 4.   
template < typename T > ){tT B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gHH[QLD=I  
  { IV`+B<3  
  return (T & )r; )\izL]=!t  
} eN  TKX  
template < typename T1, typename T2 > {I$zmVG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,G$<J0R1  
  { %x^U3"7  
  return (T2 & )r2; *M~BN}.  
} ;T!ZO@1X  
} ; 2;SiH]HNS  
0n?^I>j  
+'g~3A-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,o"[ &Gp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UtB~joaR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +4]f6Zz({  
ir;az{T#U  
return l(i, j) = r(i, j); s<LYSrd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  (=Lx9-u  
.Ax]SNZ+:A  
  return ( int & )i; FCt %of#  
  return ( int & )j; EHq?yj;  
最后执行i = j; >\1j`/ :ZI  
可见,参数被正确的选择了。 [@$t35t~  
RDu{U(!  
/yO0Z1G  
H$3:Ra+ S  
7Rr +Uzb(  
八. 中期总结 Xf|I=XK  
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: N*}g+ IS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H7Ee0T(`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _GL:4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MF5o\-&dN  
E^Z?X2Z  
Bc?KAK  
cs Gd}2VE  
yt`K^07@  
$?|$uMIafp  
九. 简化 ekSSqj9";  
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。 p}a0z?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @t#Ju1Y  
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: jH2_Ekgc;_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cl!qdh6  
  +-*/&|^等 |)YN"nqg  
2. 返回引用。 YGCBDH%6  
  =,各种复合赋值等 rn-CQ2{?  
3. 返回固定类型。 zhC5%R &n/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SGLU7*sfd  
4. 原样返回。 TDW\n  
  operator, ggzcANCD<  
5. 返回解引用的类型。 AKUmh  
  operator*(单目) c"S{5xh0&  
6. 返回地址。 ZcrFzi  
  operator&(单目) 3m/XT"D  
7. 下表访问返回类型。 /,^AG2]( f  
  operator[] k:`yxxYIh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .QM>^(o$Z  
  operator<<和operator>> .arWbTR)~U  
sK|+&BC  
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。 "l-R|>6~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OP\m~1  
mq oB]H,  
template < typename Left > nW_cjYS%  
struct value_return \2y [Hy?  
  { LVBE+{P\5?  
template < typename T > ,-5|qko=  
  struct result_1 ![aa@nOSa  
  { iiTt{ab\Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; / #D R|  
} ; sk~inIj-  
U~Rs?JmTdD  
template < typename T1, typename T2 > !,cfA';S  
  struct result_2 ?%i~~hfH#N  
  { 1C<@QrT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '"]U+aIg  
} ; (Ujry =f  
} ; uwWKsZ4:ij  
\ H!Klp  
tE;c>=>t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ")eY{C  
eDS,}Z'  
下面我们来剥离functor中的operator() 1HBXD\!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :#Nrypsu  
Nu7lPEM  
return l(t) op r(t) %"BJW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !4(QeV-=  
return op l(t) 1R7w  
return op l(t1, t2) cP >[H:\Xc  
return l(t) op a3SBEkC  
return l(t1, t2) op gH|:=vfYUR  
return l(t)[r(t)] J42/S [Rt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Apc!!*7  
. MH;u3U  
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: )i$KrN6  
单目: return f(l(t), r(t)); ({WV<T&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CsiRM8  
双目: return f(l(t)); tk!5"`9N  
return f(l(t1, t2)); J)= "Im)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^.@F1k  
kJ.0|l0  
struct meta_divide 0K^?QM|S  
  { K5}0!_)G  
template < typename T1, typename T2 > 5O"$'iL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w7QYWf'  
  { o&#!W(   
  return t1 / t2; E{{Kz r2$  
} i@#=Rxp  
} ; =&roL7ps  
t-)d*|2n}o  
这个工作可以让宏来做: ygYy [IZ  
J)P7QTC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QeG3X+  
template < typename T1, typename T2 > \ ,d$D0w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z2[{3Kd*  
以后可以直接用 cSYMnB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5 N:IH@  
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 g,s^qW0vds  
(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。。。) }mOo=)C!  
|Jny0a/0  
YU/?AQg  
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 nG0R1<  
(0^ZZe`# j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C!W0L`r  
class unary_op : public Rettype > - U+o.o  
  { {fS~G2@1  
    Left l; I9*BT T]  
public : 3_ko=& B$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (ty&$  
5+a5p C  
template < typename T > >Xw0i\G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C{OkbE"Vym  
      { R$i-%3  
      return FuncType::execute(l(t)); $) m$ c5!  
    } '+7"dHLC;  
IO<Ds#(  
    template < typename T1, typename T2 > 2 :wgt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %F13*hOu  
      { 8T88  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -lm)xpp1  
    } hRZYvZ3  
} ; 8~y&"  \  
ew<_2Xy"<  
cc0T b  
同样还可以申明一个binary_op 3? F~ H  
u9N /9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NiD_v  
class binary_op : public Rettype  Lr0:y o  
  { k5)a|  
    Left l; _fS4a134R  
Right r; 2 ])e}& i  
public : Sm;@MI<@/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8^sh@j2L  
z! :0%qu  
template < typename T > B_ bZa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &cwN&XBY  
      { `RXlqj#u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k%V YAON  
    } p4D.nB8  
J T6}m  
    template < typename T1, typename T2 > h 27f0x9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^0&jy:{  
      { iP6?[pl8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); NuW6~PV  
    } hR~&}sxN  
} ; d'iSvd.  
D7=Irz!O\7  
!6,rN_a@Y  
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 v[V7$.%5Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a[p$e?gka  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2S-f5&o  
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。 #_WkV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bjAI7B8As  
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。。。 3!{Tw6A8(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t1wzSG  
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) 5= T$h;O  
下面是修改过的unary_op ),Hr  
3^5h:OaT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z<,Hz+  
class unary_op aW9\h_$  
  { xjD."q  
Left l; ~O|~M_Z  
  z_Hkw3?  
public : I51I(QF=  
~F%sO'4!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q1v7(`O  
29cx(  
template < typename T > Gn<0Fy2  
  struct result_1 2MmHO2  
  { bOSqD[?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NF7  
} ; z/fSs tN  
,&y_^-|d  
template < typename T1, typename T2 > #8zC/u\`=  
  struct result_2 Rh#`AM`)j  
  { S|af?IW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;hF}"shJN  
} ; z[6avW"q  
@Ne&%F?^Z  
template < typename T1, typename T2 > 8 Vf #t!t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4ETHaIiWp  
  { s\<UDW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2qojU%fiH  
} #%w+PL:*O  
bR,Es~n  
template < typename T > [XttT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (H"{r  
  {  q*94vo-  
  return OpClass::execute(lt(t)); $41<ldJ  
} "?<(-,T  
K1o>>388G  
} ; r+h%a~A#>  
Xu E' %;:  
~`="tzr:  
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 ;K~=? k  
好啦,现在才真正完美了。 }zxf~4 1  
现在在picker里面就可以这么添加了: P&=YLL<W  
qM+Ai*q  
template < typename Right > w]nt_xj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $-u c#57  
  { JdLPIfI^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ycSGv4 )  
} #d*0 )w  
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。 ({@" {  
5D2mZ/  
5gV,^[E-z  
DBG0)=SHy  
v9FR  
十. bind d3 i(UN]  
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。 :y`LF <  
先来分析一下一段例子 P{ 9wJ<  
,|A6l?iV  
W -HOl!)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }EYmz/nN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y652&{>q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ITg:OOQ  
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。 KC"&3  
我们来写个简单的。 ~(-1mB,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Thu_`QP^  
对于函数对象类的版本: ~5h4 Gy)  
$MGKGWx@E  
template < typename Func > ,X1M!'  
struct functor_trait CM$&XJzva  
  { rk4KAX_[  
typedef typename Func::result_type result_type; :*BN>*1^\r  
} ; :3XvHL0rx  
对于无参数函数的版本: >2#<tH0  
Z,SV9 ~M  
template < typename Ret > (n8?+GCa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > . AOc$Nt  
  { mtkZF{3Jx  
typedef Ret result_type; ms;zC/  
} ; ]kx<aQ^  
对于单参数函数的版本: a'/C)fplL  
*0Z6H-Do,  
template < typename Ret, typename V1 > 'jMs&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (9ZW^flY  
  { G_5{5Ar  
typedef Ret result_type; /4OQx0Xmm  
} ;  B9y5NX  
对于双参数函数的版本: FyWf`XTO  
("ix!\1K@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 38m9t'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W1<*9O  
  { ^|6#Vx  
typedef Ret result_type; YpXd5;'  
} ; `GBJa k  
等等。。。 rqiH!R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rp dv{CUp7  
rPBsr<k#5  
template < typename Func > );AtFP0Y  
struct func_return E2dS@!]V  
  { lhJY]tQt/  
template < typename T > t#_6GL  
  struct result_1 <9"@<[[,  
  { t( V 2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %'h:G Bkd  
} ; PX_9i@ZG  
|v@_~HV  
template < typename T1, typename T2 > B Tj1C  
  struct result_2 H_3Wx fO  
  { r>|S4O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &&52ji<3  
} ; h$$JXf  
} ; R[6R)#o  
r}e(MT:R'  
Q?LzL(OioN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9<y{:{i  
l l*g *zt3  
template < typename Func, typename aPicker > +PWm=;tcC  
class binder_1 :|S[i('  
  { E$4H;SN \  
Func fn; B8T5?bl  
aPicker pk; EXjR&"R  
public : 0YL*)=pD,  
lul  
template < typename T > |oSt%l Q1  
  struct result_1 A{B$$7%  
  { e 2N F.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /6[vF)&  
} ; ]AM*9!  
ws,?ImA  
template < typename T1, typename T2 > i( +Uvtgs  
  struct result_2 5uSg]2:  
  { Gs|a$^V|o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |}e"6e%  
} ; uEr.LCAS  
R\n@q_!`X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  PBW_9&d  
6tP!(  
template < typename T > }*%=C!m4R!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `FNU- I4s  
  { 7^Us  
  return fn(pk(t)); q[vO mes  
} S/y(1.wh  
template < typename T1, typename T2 > RT'5i$q[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zn. S65J*u  
  { E=S_1  
  return fn(pk(t1, t2)); sA: /!9  
} U v>^ Z2  
} ; ! @Vj&>mH$  
w^HI lA  
bOrE86v:  
一目了然不是么? yGWl8\,j0  
最后实现bind s5{H15  
^mI`P}5Y  
Fd80T6[  
template < typename Func, typename aPicker > `LIlR8&@aX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WTt /y\'6  
  { K^GvU0\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iH]0 YT.E  
} +JD^5J,-NJ  
0L"uU3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yJqDB$0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :18}$  
hZUS#75M5  
十一. phoenix jL4"FTcE]3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l,A\]QDvl  
e*( _Cvxp  
for_each(v.begin(), v.end(), =yqg,w&Q  
( jamai8  
do_  }l]r-  
[ HP3%CB  
  cout << _1 <<   " , " <>-gQ9  
] M_75bU  
.while_( -- _1), uF|[MWcy0#  
cout << var( " \n " ) j `3IizN2  
) e2;=OoBK  
); l<sWM$ez  
\B/( H)Cd*  
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: (lYC2i_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 l`0JL7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @.`HvS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hdM?Uoo(4a  
*x 2u  
3+U2oI:I  
template < typename Cond, typename Actor > X88I|Z'HIh  
class do_while r[j@@[)"  
  { Cd p_niF  
Cond cd; !g>mjD  
Actor act; 5=8_Le  
public : hiR+cPSF  
template < typename T > l>HB0o  
  struct result_1 =5%}CbUU)4  
  { s\3ZE11L  
  typedef int result_type; ;4oKF7]   
} ; a,M/i&.e`  
]Qx-f* D6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .J5or  
E*9W'e~=  
template < typename T > =`gFwH<   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KHaYb5(a[  
  { u8y('\(  
  do 2@ZuH^qhk  
    { CFY4PuI"!  
  act(t); a[lx&CHgI  
  } _@|_`5W  
  while (cd(t)); OW> >6zM  
  return   0 ; iqXsD gkr  
} aO\@5i_r  
} ; dUceZmAl  
DshRH>7s8  
E@="n<uS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FEA/}*2F  
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。 <@@@Pl!~  
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。 +w@/$datI  
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。 Qcs0w(  
下面就是产生这个functor的类: etP`q:6^c  
FFF7f5F  
$:DhK  
template < typename Actor > hJ V*  
class do_while_actor <jVk}gi)Jp  
  { k1FG$1.  
Actor act; UZc{ Av  
public : -f(< 2i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gBd~:ZUa  
_NbhWv  
template < typename Cond > dFpP_U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jBd9  $`  
} ; :4238J8  
."v&?o Ck]  
ou&7v<)x4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kca  Y  
最后,是那个do_ N%?8Bm~dP  
umiD2BRZ  
`&/zOMp  
class do_while_invoker UDa\*  
  { @L^30>?l  
public : 'cbD;+YH  
template < typename Actor > 9n".Q-V;k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;|K(6)  
  { Aa%ks+1  
  return do_while_actor < Actor > (act); ds QGj&  
} ';x5 $5k'  
} do_; ]p~,C*UH0  
&T-udgR9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \6Hu&WHy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4\8k~ #  
最后来说说怎么处理break和continue &nF7CCF  
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。 C  F<  
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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