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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f{j (H?5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +(qs{07A$  
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, 6nP-IKL  
NNM+Z:  
*^_ywqp  
A:5B6Z  
  class filler #mvOhu  
  { cW*p}hD  
public : DgB]y6~KXl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !w #x@6yq  
} ; \]gUX-  
wjnQK  
6y d/3k  
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: 0b~{l;  
NP?hoqeKs  
@/yJTMcf  
Zwxu3R_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q;0QI{:5v  
dB%q`7O  
"Nlw&+ c7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZB@Bj>,b p  
>ho$mvT  
yYri.n  
\~bx%VWW4  
二. 战前分析 X!/o7<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z;4pI@ u  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ->29Tns  
sn6:\X<[  
A(dWA e,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~D$?.,=l  
  /* --------------------------------------------- */ o6LZ05Z-&  
vector < int *> vp( 10 ); 8R;A5o,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mu?hB{o1  
/* --------------------------------------------- */ t3b64J[A{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UI}df<Ge  
/* --------------------------------------------- */ z0Bw+&^]}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NL76 jF  
  /* --------------------------------------------- */ 5Dv ;-G;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s)<^YASg  
/* --------------------------------------------- */ T~" T%r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d9>k5!  
,j|9Bs  
JVx ,1lth  
C% )Xz  
看了之后,我们可以思考一些问题: mx:)&1  
1._1, _2是什么? d5z?QI  
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。 S+7:fu2?+  
2._1 = 1是在做什么? eO?.8OM-a  
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。 5C&]YT3 )  
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。 A0>u9Bn"Qw  
eYD|`)-f<^  
`3KXWN`.s  
三. 动工 _T)G?iv:&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FPB O=?H.  
ds9L4zfO  
/y~ "n4CK~  
)QO"1#zg@c  
template < typename T > a&*fk?o  
class assignment 43p0k&;-7  
  { |&hu3-(  
T value; (&y~\t] H  
public : M]JD(  
assignment( const T & v) : value(v) {} zLB7'7oP  
template < typename T2 > X\dPQwasM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~c*$w O\  
} ; 8ezdU"  
G6?+Qz r  
28N v'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a?]"|tQ'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;E{k+vkqy  
yS)73s/MrY  
V7\@g  
B]xZ 4 Y  
  class holder '@epiF&  
  { J4 Tc q  
public : RIDzNdM>U  
template < typename T > }hPFd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <E`Ygac  
  { ,(  ?q  
  return assignment < T > (t); I2R" Y<  
} ck WK+  
} ; >hcze<^S  
|_7AN!7j  
4)i(`/U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >%o\Ue  
M-Tjp'=*  
  static holder _1; kkz{;OW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `- \J/I  
37S  bF,G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'p{N5eM  
而不用手动写一个函数对象。 fA k]]PU  
#_b U/rk)*  
nhm)P_p   
? V0!N;  
四. 问题分析 mEUdJvSG(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0L5 n<<7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 os3jpFeG'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S3G9/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \9%SR~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &H`AS6  
>)&]Ss5J  
五. 问题1:一致性 *h `P+_Q7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 88GS Bg:YH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^"?fZSC  
=y$|2(6  
struct holder *QIlh""6  
  { 5ZXP$.  
  // #Oeb3U  
  template < typename T > k[`9RGT  
T &   operator ()( const T & r) const ~KW|<n4m  
  { k\qF> =  
  return (T & )r; Br,^4w[Hq  
} e;kH,fHUI3  
} ; bAsoIra  
4zRz U  
这样的话assignment也必须相应改动: i`Tp +e@a>  
{-T}"WHg7  
template < typename Left, typename Right > C`Oc%~UkC  
class assignment ds*N1[ *  
  { R.FC3<TTv  
Left l; }KBz8M5  
Right r; >+ P5Zm(_  
public : jOYa}jm?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X &z|im'd  
template < typename T2 > @]rl2Qqe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nF Mc'm  
} ; -Dx_:k|k  
\x,q(npHi  
同时,holder的operator=也需要改动: {c;][>l  
94>EA/+Ek  
template < typename T > i1OF @~?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E=-ed9({:  
  { KXQ &u{[<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7j ]d{lD  
} %]2hxTV  
t 8}R?%u  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 907N;r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VDyQv^=#  
vSOO[.=  
return l(rhs) = r; NM`5hd{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :oYz=c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h2b,(  
zXop@"(e  
template < typename Tp > rY~!hZ  
class constant_t ,#u"$Hz8p  
  { sUCI+)cM3  
  const Tp t; >;$C@  
public : )tq&l>0h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _XO3ml\x@  
template < typename T > Mj guH5Uy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nD8 Qeem@  
  { iB]xYfQ&@V  
  return t; LkUYh3  
} O7M8!3Eqm  
} ; Hd/|f;  
YT*_ vmJV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [eb?Fd~WB]  
下面就可以修改holder的operator=了 {Tps3{|wt  
J|uxn<E<>  
template < typename T > 5a`f % h%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hnk,U:7}  
  { ji|+E`Nii  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _6tir'z  
} H'Oy._,]t  
)}/ ycTs  
同时也要修改assignment的operator() EDl*UG83G  
u["3| `C5  
template < typename T2 > %`M IGi#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,R-T( <r  
现在代码看起来就很一致了。 0gLl>tF[H  
_i/x4,=xv  
六. 问题2:链式操作 _uYidtxo=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \4/zvlo]h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OH(w3:;[8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  4 Wb^$i!  
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。 hLv~N}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lBpy0lo#  
F&Bh\C)]  
template < typename T > r+0<A.''a  
struct result_1 Z}8khNCYr  
  { QGR}`n2D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0Z m^6T  
} ; gXNlnh%?S  
\6{w#HsP8  
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: :aIS>6  
/S9(rI<'  
template < typename T > `/"rs@  
struct   ref 17 k9h?s*  
  { Sj[iKCEKtv  
typedef T & reference; =T?:b8yV  
} ; R2e":`0I  
template < typename T > *N C9S,eSP  
struct   ref < T &> ]FQO@ y  
  { >!D^F]CH  
typedef T & reference; SJ4+s4!l <  
} ; 3tt3:`g  
f"{|c@%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q{:5gh  
c*k%r2'  
template < typename T > ;v*J:Mn/=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (}#8$ )  
  { )F$<-0pT  
  return l(t) = r(t); #[uDVCM  
} )'+ tb\g  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 G2 E4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MMQ^&!H  
BidTrO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 MXsCm(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mBrH`!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j_ \?ampF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MR?5p8S#g  
最后的布局是: v!>(1ROQ.=  
                Add or8`.h EHI  
              /   \ *%nV<}e^_=  
            Divide   5 xpO'.xEs  
            /   \ =(3Yj[>st  
          _1     3 PXx:JZsju  
似乎一切都解决了?不。 +n)_\@aQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !jySID?q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ZNKopA(=|%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: r*r3QsO  
z AZ+'9LB  
template < typename Right > '1 }ybSG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  s-Z<  
Right & rt) const k(]R;`f$W  
  { mnG\qsKNLK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j6JK4{  
} '#oNOU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Rs +),  
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。 >iKbn  
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。  jO5,PTV  
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。 OxC8xB;`  
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。 UG!528;7  
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? , S }  
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: [Zpx :r}  
~0 PR>QJ  
template < class Action > l!d |luqbA  
class picker : public Action &>xd6-  
  { (v)/h>vS  
public : TpSv7kT]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -r'/PbV0  
  // all the operator overloaded MmbS ["A  
} ; 8E+]yB"  
%0gcNk"=  
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。 #$^vP/"$  
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: Qf .ASC   
,O'#7Dj  
template < typename Right > <NYf!bx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0DB8[#i%:  
  { (>R   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h 3`\L4b  
} =>LQW;Sjz  
i[#XYX'\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |b+ZKRW  
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。 !!\x]$v  
8{f~tPY  
template < typename T >   struct picker_maker Gm.sl},  
  { KB$S B25m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6]^~yby P  
} ; Pe,:FIp,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0|=,!sY  
  { `mE>h4  
typedef picker < T > result; 7/969h^s  
} ; us7t>EMmB  
!LX)  
下面总的结构就有了: ,s~d39{  
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。 LZI[5tA"  
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。 Oj,v88=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xo.k:F  
至此链式操作完美实现。 iRIO~XVo  
O}3|UI!`  
!SPu9:  
七. 问题3 B'D\l\w  
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。 Gv+$7{  
;xQNa}"V  
template < typename T1, typename T2 > k E},>+W+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +}eH,  
  { Py~1xf/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h0oe'Xov  
} b9Mp@I7Q-  
r^v1_u, 1I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: oO4hBM([  
/=K(5Xd  
template < typename T1, typename T2 > G&z^AV  
struct result_2 q\n,/#'i~  
  { 3Ow bU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t8ZzBD!dP  
} ; f6])M)  
_C54l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !Pc&Sg  
这个差事就留给了holder自己。 Wi+}qO  
    F^Y%Q(Dd7w  
eq6>C7.$  
template < int Order > VxAG= E  
class holder; m|]:oT`M  
template <> Ju@8_ ?8=  
class holder < 1 > A:4?Jd>  
  { H{et2J<H  
public : B(1WI_}~  
template < typename T > cfC}"As  
  struct result_1 bamQ]>0|>!  
  { _zK ~9/5  
  typedef T & result; Mc9JFzp  
} ; ]RxJ^'a63  
template < typename T1, typename T2 > ?ocBRla  
  struct result_2 r]=Z :  
  { =oT4!OUf  
  typedef T1 & result; qx1+'  
} ; ^e{]WH?  
template < typename T > zhgvqg-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CxD=8X9m  
  { ^u:bgwP  
  return (T & )r; _lBHZJ+  
} 8.zYa(< 2  
template < typename T1, typename T2 > }Y!v"DO#Q*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \k9]c3V  
  { | r,{#EE  
  return (T1 & )r1; D%*Ryg  
} < #zd]t  
} ; u10;qYfL8o  
2(2UAB"u  
template <> TZ#^AV=ae  
class holder < 2 > EYRg,U&'  
  { U8a5rF><  
public :  c+upoM  
template < typename T > :X}fXgeL  
  struct result_1 qH4+i STnV  
  { t"nxny9&  
  typedef T & result; mEg3.|  
} ; O>eg_K,c  
template < typename T1, typename T2 > jct'B}@X(  
  struct result_2 J -z <&9  
  { 6>gm!6`  
  typedef T2 & result; 3Dx@rW\  
} ; - VdCj%r>  
template < typename T > AfpC >>=@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g=$nNQ \6=  
  { (tCBbPW6T?  
  return (T & )r; zSagsH |W  
} *Ksk1T+>  
template < typename T1, typename T2 > %)w7t[A2D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AAF']z<4_"  
  { B:VGa<lx5  
  return (T2 & )r2; =wMq!mBd  
} }ag;yf;  
} ; Gc_KS'K@$  
uN=f( -"  
vty:@?3\  
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> >。 .cz7jD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wUfm)Q#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eExI3"|Q  
x^Zm:Jrw~  
return l(i, j) = r(i, j);  s&iu+>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kkIG{Bw  
QYEGiT   
  return ( int & )i; ?-'GbOr!  
  return ( int & )j; pf&U$oR4  
最后执行i = j; N%S|Ey@f   
可见,参数被正确的选择了。 bPIo9clq  
9 ^=kt 2[  
8Oa+,?<0x  
@<yYMo7  
.I]EP-  
八. 中期总结 q2U?EP{8~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 32Wa{LG;2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `{NbMc\ ]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B r6tgoA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <tW/9}@p9  
%@8#+#@J0  
C@g/{?\  
1'H!S%fS  
QT=i>X  
qIxe)+.  
九. 简化 .O SQ8W }  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 IP^1ca#<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5cb8=W -  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %{jL+4veoL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nG$+9}\UlP  
  +-*/&|^等 )<$<9!L4x  
2. 返回引用。 <Ira~N  
  =,各种复合赋值等 "jf_xZ$H-  
3. 返回固定类型。 to?={@$]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U#%+FLX@w  
4. 原样返回。 r::0\{{r"p  
  operator, I%{ 1K+V/  
5. 返回解引用的类型。 jW{bP_,"  
  operator*(单目) XePGOw))O  
6. 返回地址。 s^k<r;'\  
  operator&(单目) .LGA0  
7. 下表访问返回类型。 xyHv7u%*  
  operator[] z'*{V\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \wR\i^  
  operator<<和operator>> bc;?O`I<  
o*3\xg  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kG5Uc8 3#G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "-\8Y>E  
CSH*^nk':O  
template < typename Left > !b$]D?=}  
struct value_return I|Mw*2U  
  { qfRrX"  
template < typename T > .*Z#;3  
  struct result_1 .EC~o  
  { :m36{#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !$#5E1:\  
} ; >>cL"m  
n]t3d  
template < typename T1, typename T2 > LP/SblE  
  struct result_2 v3(0Mu0J  
  { ZiRCiQ/?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k"6v& O  
} ; |E;+j\   
} ; AW'$5 NF>  
Gzwb<e y  
~%h&ELSw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v5&W)F  
KL*+gq0k  
下面我们来剥离functor中的operator() ge1U1o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (hh^?  
$LG.rJ/*  
return l(t) op r(t) { R/e1-;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~S$ex,~  
return op l(t) ,!X:wY}dW  
return op l(t1, t2) ["e;8H[K)%  
return l(t) op umt`0m. :  
return l(t1, t2) op ,(]k)ym/  
return l(t)[r(t)] "rVM23@ tq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TmK8z  
?A04qk  
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: qE8Di\?  
单目: return f(l(t), r(t)); $ab{GxmX'4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SwaMpNXL  
双目: return f(l(t)); phB d+zQc  
return f(l(t1, t2)); m_FTg)_=  
下面就是f的实现,以operator/为例 93ggCOaYA  
Ocz21gl-?`  
struct meta_divide *1T~ruNqa  
  { )<Mo.  
template < typename T1, typename T2 > r%>EiHpCU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rV2>;FG  
  { 5DO}&%.xt  
  return t1 / t2; )@] W=  
} PnL?zae  
} ; w2jB6NQX  
zy.v[Y1!  
这个工作可以让宏来做: .-[]po  
1#8~@CQ ::  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {Z1-B60P  
template < typename T1, typename T2 > \ %d<UMbS^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LR'~:46#u  
以后可以直接用 ,Ek6X)|@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 19RbIG/X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #WGyQ u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) C%j@s|  
ad52a3deR  
OL^DuoB4q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c8HETs1  
wUfPnAD.'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |tz{Es<`B  
class unary_op : public Rettype o{ccO29H/  
  { 88 ca  
    Left l; L(X}37  
public : &B++ "f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} db}lN  
7HL23Vr k  
template < typename T > >5zD0!bA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ABL5T-*]  
      { 7M_GGjP  
      return FuncType::execute(l(t)); \jS^+Xf?^  
    } f# hmMa  
s?fEorG  
    template < typename T1, typename T2 > +ZV?yR2yn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wo$ F_!3u  
      { F5M{`:/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yVJ)JhV  
    } /Ao.b|mm  
} ; sDu&9+  
+vPCr&40  
Zm(}~C29  
同样还可以申明一个binary_op Uo[`AzD3  
]iZ-MG)J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q8h=2YL  
class binary_op : public Rettype 9WHarv2@  
  { ]eX(K5 A  
    Left l; rP/W,! 7:K  
Right r; H>"P]Y)oX  
public : wy:euKB~   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?ZkVk=t?  
q^~w:$^ U  
template < typename T > o[S Mt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z5sKV7&\[n  
      { -qLNs_ _k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %6Y}0>gY  
    } Ie8SPNY-H  
q~X}&}UT  
    template < typename T1, typename T2 > QqcAmp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L:jv%;DM  
      { F$9+WS`c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3ZvQUH/{W  
    } u N_<G  
} ; d ;,C[&  
=H^~"16  
(: mF+%(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JqEo~]E]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `[x'EJp#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~c\2'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6']WOM#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n.o_._mu2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )Rj?\ZUR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cO-^#di  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0_t9;;y :  
下面是修改过的unary_op aDE}'d1qo  
^HHT>K-m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8P2_/)|  
class unary_op :K!L-*>A9  
  { (&/~q:a>   
Left l; j3>&Su>H4  
  4*UKR!sr  
public : R]o2_r7N"}  
q-e3;$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CZ(fP86e  
=CaSd|   
template < typename T > Owh:(EJ"d  
  struct result_1 7}tXF  
  { /8P7L'Rb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; msw=x0{n5  
} ; X"T)X#:)  
qf%p#+:B3  
template < typename T1, typename T2 > xI~c~KC  
  struct result_2 "b`3   
  { 1#2L9Bi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1\5po^Oioy  
} ; ,LL=b-Es  
xJFxrG'c  
template < typename T1, typename T2 > E FBvi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "h&[6-0'  
  { X\BdN Hr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \u6/nvZ]N  
} 6{ pg^K  
jYW-}2L  
template < typename T > 2JHV*/Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !'=< uU-  
  { i"{znKz vD  
  return OpClass::execute(lt(t)); >}86#^F  
}  j 2e|  
&3P"l.j  
} ; c2yZvi  
Angt=q  
EsLtC5]  
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 VJtRL')  
好啦,现在才真正完美了。 <"LA70Hkk  
现在在picker里面就可以这么添加了: B> zQ[e@t  
kO,vHg$  
template < typename Right > <ol? 9tm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +^%0/0e  
  { @$?*UI6y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F4g3l    
} ~JOC8dO  
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。 0|(6q=QK  
_No<fz8  
0Rh*SoYrC  
z@xkE ,j>  
u"kB`||(  
十. bind s18A  
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。  ;.~D!  
先来分析一下一段例子 [Y6ZcO/-i  
gy/bA  
IZZ $p{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kyUG+M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7nbaR~ZV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4TaHS!9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 szy2"~hm  
我们来写个简单的。 Kp/l2?J"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {JW_ZJx  
对于函数对象类的版本: 9 NqZ&S  
N\ zUQ J  
template < typename Func > sQT<I]e  
struct functor_trait RIF*9=,S  
  { L>,xG.oG  
typedef typename Func::result_type result_type; M =GF@C;b  
} ; wPpern05  
对于无参数函数的版本: 3:gF4(.  
0y/P  
template < typename Ret > iM{cr&0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #M:Vwn JX  
  { ^~m}(6  
typedef Ret result_type; ;7g~4Uv4}  
} ; Aj@t*3  
对于单参数函数的版本: E}|IU Pm  
a.SxMF  
template < typename Ret, typename V1 > }/F9(m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]#J-itO  
  { |f+fG=a67V  
typedef Ret result_type; =M34 HPG  
} ; S!7|vb*ko  
对于双参数函数的版本: \2)~dV:6+  
'tq4-11xB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AXpyia7nU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e:=+~F(f  
  { .OD{^Kq2  
typedef Ret result_type; 4% 2MY\  
} ; dxF)) Z  
等等。。。 ImI, q:[67  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i7xBi:Si  
2QV|NQSl  
template < typename Func > /U"3LX  
struct func_return 5f#]dgBe  
  { DbK-3F_  
template < typename T > S{qsq\X  
  struct result_1 r1|;V~ a$~  
  { bcFZ ~B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; THnZbh4#)  
} ; s C?-L  
\v([,tiW%  
template < typename T1, typename T2 > `HsI)RmX  
  struct result_2 f.Ms3))  
  { ')j@OO3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5=P*<Dnj  
} ; Y/G~P,9  
} ; n7'X.=o7  
Na_O :\x#  
>3y:cPTM5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GP=&S|hi  
"A&HNkRz  
template < typename Func, typename aPicker > @Yh%.#\i%  
class binder_1 &, WQr  
  { }%k 3  
Func fn; |(rTz!!-  
aPicker pk; -{S: sK.o  
public : bF? {  
O.OSLezTQ  
template < typename T > &e1(|qax  
  struct result_1 Z=>#|pW,)  
  { [xg& `x9,.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IHNl`\Le  
} ; J, vEZT<Mt  
6?KJ"Ai9  
template < typename T1, typename T2 > B}Sl1)E  
  struct result_2 VY'1 $  
  { *W=R:Bl!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C2W&*W*  
} ; 3X}>_tj  
g;G.uF&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,$; pLjo6  
dO\irv)  
template < typename T > _0qp!-l}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #N `Z)}Jm  
  { ffS]%qa  
  return fn(pk(t)); R3@$ao  
} !;;WS~no3  
template < typename T1, typename T2 > 0^&-j.9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L:RMZp*bK  
  { G,h=5y9_J  
  return fn(pk(t1, t2)); ^`oyf{w@  
} .wz.Jr`{  
} ; S(h+,+289  
Cw&U*H  
Tjza3M  
一目了然不是么? 8yn}|Y9Fu  
最后实现bind =$awUy  
g:CMIe4  
RS[>7-9  
template < typename Func, typename aPicker > m8<l2O=m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /l$>W<}@  
  {  K na  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KcNh3CR  
} tu0agSpU  
e-e*%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k\wI^D  
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。 @EzO bE{  
2/V9Or 52  
十一. phoenix ![4<6/2gy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gN/6%,H}  
8.4+4Vxh   
for_each(v.begin(), v.end(), .@(9v.:_u  
( W=@]YI  
do_ <hSrx7o  
[ 8\@&~&(y:  
  cout << _1 <<   " , " tgB\;nbB  
] _qQB.Dzo:  
.while_( -- _1), o$+"{3svw?  
cout << var( " \n " ) x*2'I  
) !/Wp0E'A  
); 6Cd% @Q2cr  
%>Y86>mVz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]S#m o  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h#!u"'JW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E;Sb e9]   
那么我们就照着这个思路来实现吧: vTY+J$N__  
ffqz :6  
S8$kxQg  
template < typename Cond, typename Actor > QvN=<V  
class do_while W_ hckq.  
  { # ^~[\8v>  
Cond cd; 1JXa/f+  
Actor act; Q]d3a+dK  
public : J}UG{RttI  
template < typename T > ,/>hWAx  
  struct result_1 {(,[  
  { k9pOY]_Y  
  typedef int result_type; o:irwfArv  
} ; %d/Pc4gfc  
pk0C x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V)8d1S  
,Bg)p_B  
template < typename T > }^ np  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UBy< vwnU  
  { PtT=HvP!k  
  do J` J^C  
    { kt*""&R  
  act(t); LCMCpEtY*K  
  } 3A(sT}  
  while (cd(t)); aOH$}QnS  
  return   0 ; Eu^? e  
} {Bb:S"7NX  
} ; s]z-d!G  
SsE8;IGH  
39(]UO6^;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). . w_oWmD  
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。 F qW[L>M'  
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。 vS{zLXg  
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。 [j]3='2}G  
下面就是产生这个functor的类: - s,M+Q(<  
U3f a *D  
G$B( AWL  
template < typename Actor > Pgg\(D#X`  
class do_while_actor ub0uxvz  
  { gI SP .  
Actor act; ?4 fXCb]7  
public : NlS/PWc6(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ] 3@.)  
}bxW@(bs  
template < typename Cond > 8 ;C_@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x!08FL)  
} ; F.0CJ7s  
Gz9w1[t  
`N69xAiy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ikn)XZU^  
最后,是那个do_ [?vn>  
|%@.@c  
D/ SM/  
class do_while_invoker gfPht 5  
  { -!k$ Z  
public : g{}{gBplnl  
template < typename Actor > DKG%z~R*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cx(aMcX6  
  { ;QA`2$Ow  
  return do_while_actor < Actor > (act); .%pbKi `  
} $YX\&%N  
} do_; QKAo}1Pq  
lbCTc,xT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vg0$5@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zIyMq3  
最后来说说怎么处理break和continue !e}LB%zf  
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[[Y}  
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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