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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T@n};,SQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /<o?T{z<-  
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,  4NIb_E0  
aq(i^d  
Kzwe36O;?  
G12o?N0p  
  class filler 4'N 4,3d$  
  { g12.4+  
public : T[J8zL O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /\E3p6\*  
} ; e8z?) 4T  
U1|{7.R  
?U2 'L2y  
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: e_1L J  
xi)M8\K  
5 <7sVd.  
<anU#bEuQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^r{N^  
@CC 6 `D  
Y{X%C\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]BmnE#n&  
wiM4,  
SJsbuLxR  
x5M+\?I<2  
二. 战前分析 Hig.` P  
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。 W/%9=g$m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )k4&S{=  
~!/agLwY  
uME_/S uO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zN\C  
  /* --------------------------------------------- */ t ^1uj:vD  
vector < int *> vp( 10 ); +zl [C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =n8M'  
/* --------------------------------------------- */ 6ywO L'OBM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NK%Ok  
/* --------------------------------------------- */ FbW$H]C$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]Z [0xs  
  /* --------------------------------------------- */ hE4qs~YB!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^Qxv5HS2  
/* --------------------------------------------- */ 5wv7]F<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !'Hd:oD<  
/?}2OCq  
aT BFF  
NA#,q 8  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZRFHs>0  
1._1, _2是什么? :fnK`RnaQ  
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。 6 8Vxy  
2._1 = 1是在做什么? *mW2vJ/B  
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。 vxrqUjK7  
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。 0sF|Y%N  
Qzv&  
gYmO4/c,  
三. 动工 -Q%Pg<Q-#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KfQR(e9n   
$JiypX^DOP  
]y"=/Nu-Ja  
gy"<[N .?c  
template < typename T > ,!P}Y[|  
class assignment [Y^h)k{-$  
  { 9 {IDw   
T value; R|_._Btu!  
public : r,P`$-  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y6(= cm  
template < typename T2 > 1L=)93,M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8K&=]:(  
} ; 3XNk*Y[5  
&{ZUY3  
2_)gJ_kP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @H}Hjg_>m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9d!mGnl  
(N`GvB7;  
4Ujy_E?^  
d\r-)VWSr"  
  class holder F]s:`4  
  { x1}Ono3"T  
public : `dRqheX  
template < typename T > BteeQ&A|~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u hB V)Qg  
  { a`LkP%  
  return assignment < T > (t); 3h}i="i   
} 8U!$()^?  
} ; ; {v2s;  
'@HCwEuz  
r4b-.>w  
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: S7~HBgS<  
g~76c.u-  
  static holder _1; -oB=7+g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @0 [^SU?  
S,vdd7Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GH`y-Ul'K  
而不用手动写一个函数对象。 2)-4?uz~  
?MS!t6  
>oC{YYcK  
2W#^^4^+  
四. 问题分析 h,,B"vPS  
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。 4b6)+*[O  
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。 eL{$=Um  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [ B*r{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z EvK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )g KC}_h=  
?F*I2rt#  
五. 问题1:一致性 FW{K[km^P  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zx7aae_{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mmy/YP)  
v7%}ey[  
struct holder J|<C;[du>  
  { '6L@l  
  // ;WhRDmT  
  template < typename T > 8]rObT9>  
T &   operator ()( const T & r) const _CBMU'V  
  { "/Gw`^t  
  return (T & )r; k(_OhV_  
} DhD##5a  
} ; 7OS i2  
g1(5QWb  
这样的话assignment也必须相应改动: +[4y)y`  
U]g9t<jD  
template < typename Left, typename Right > ab]Q1kD  
class assignment hFxT@I~  
  { wc&D[M]-/  
Left l; O2"V'(  
Right r; 7zIfsb  
public : eBY/Y6R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /vu]ch  
template < typename T2 > q+cD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X8A.ag0Uu  
} ; h0I5zQZm  
"yj_v\@4  
同时,holder的operator=也需要改动: eC L_c>3!  
1aUg({  
template < typename T > b~@+6 ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +@*>N;$  
  { cvhwd\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kp#XpcS  
} Nbv b_  
+wQ}ZP&  
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。 2b-g`60<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u6| IKZ  
k4E9=y?  
return l(rhs) = r; ,s2C)bb-  
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。 KVUub'k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $`lm]} {&  
\,r* -jr  
template < typename Tp > ]Tg@wMgI  
class constant_t 2 )3oX  
  { %5nEyZOq  
  const Tp t; %~,Fe7#p  
public : Wu(^k25  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _x^rHADp  
template < typename T > i ^2A:6}?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uh\Tf5  
  { u|6-[I  
  return t; oK$Krrs0&  
} ]'w5s dP  
} ; V`HnFAW  
kk4+>mk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zQ<;3+*  
下面就可以修改holder的operator=了 nHRk2l|  
4jZB%tH  
template < typename T > 4^ U%` 1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A}&YK,$5ED  
  { P ?n k>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fNfa.0 s  
} R0LWuE%eD  
_*b`;{3  
同时也要修改assignment的operator() ]cVDXLj$  
E'5KJn;_7  
template < typename T2 > pZ3sp!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =1'WZp}D5  
现在代码看起来就很一致了。 o>bi~(H  
96J]g*o(uU  
六. 问题2:链式操作 65*Hf3~~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 po,U e>n/  
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。 '>n&3`r5  
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。 {9.UeVz  
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。 FK94CI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -;FAS3(wy  
} #L_R  
template < typename T > tE <?L  
struct result_1 #y[omla8  
  { j+{cc: h"X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >]C/ Q6  
} ; jb{9W7;RL  
V\opC6*L_e  
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: !`1m.  
;Bj&9DZd  
template < typename T > ~I%164B+/  
struct   ref * fj`+J  
  { >5"e<mwD7d  
typedef T & reference; 0a#v}w^ *  
} ; d_0(;'  
template < typename T > UK1)U)*+  
struct   ref < T &> qu dY9_  
  { VmN7a6a  
typedef T & reference; m<kJH<!j  
} ; hvNK"^\p  
(2M00J-o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /c 7z[|  
}#%Y eCA?  
template < typename T > -!O8V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z,7;+6*=L  
  { @:#J^CsM+'  
  return l(t) = r(t); jm@M"b'{  
} D!/ 4u0m  
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。 /h.{g0Xc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xpo^\E?2  
-1d*zySL  
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 ?Tu=-ppw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A9u>bWIE7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JtxVF !v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W*#5Sk  
最后的布局是: jw {B8<@s  
                Add 5|N`:h'9M  
              /   \ ^Jq('@  
            Divide   5 o$Nhx_F  
            /   \ e*PUs  
          _1     3 3o/f, }_  
似乎一切都解决了?不。 R){O]<+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8>6<GdGL<n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "kBVHy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ID! S}D  
<)T~_s  
template < typename Right > _@[W[= |H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b7I0R; Zj  
Right & rt) const J5HK1  
  { !6RDq`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hfyU}`]  
} !K}W.yv,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QRBx}!:NZ#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 vt *  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~ss6yQ$  
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。 US"g>WLwJ  
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。 OY:rcGc`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? BG?>)]6  
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: W|2|v?v  
xS5 -m6/  
template < class Action > ]4 c+{  
class picker : public Action cc_'Kv!  
  { xP&7i'ag  
public : 0H^*VUyW/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q1x&Zm1v  
  // all the operator overloaded Lw_|o[I}  
} ; " M?dU^U^  
.Wy'  
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。 PuGs%{$(h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: f+n {9Hz  
H)gc"aRe;Y  
template < typename Right > E?P>s T3B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5V =mj+X?  
  { 3Wv^{|^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n5.sx|bI?  
} xsJXf @  
>c<xy>N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UdM2!f  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ./Ek+p*96H  
#G F.M,O/h  
template < typename T >   struct picker_maker 0 D '^:  
  { _8 0L/92  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :H m'o}  
} ; Xo~q}(ze^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0+@:f^3]!  
  { -aok]w m  
typedef picker < T > result; 6?KUS}nRS  
} ; [R%*C9Y d  
!3k-' ),z&  
下面总的结构就有了: {4Kvr4)4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 83/m^^F{]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _u$DcA8B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "B (?|r%  
至此链式操作完美实现。 3.BUWMD  
u^{p' a'  
js <Up/1  
七. 问题3 @_-,Q5  
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。 >Jx=k"Kv+  
=d^hiR!GN  
template < typename T1, typename T2 > W&|?8%"l]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o^UOkxs.  
  { 4aBVO%t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ppvlU H5;  
} Komdz/g  
}s<;YC  
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: ?z l<"u  
-wV2 79^b  
template < typename T1, typename T2 > iz`>'wpC  
struct result_2 hB.8\-}QMq  
  { #\m.3!Hcr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rnhLv$  
} ; 2672oFD  
,iP YsW]5  
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? 2 A!*8w  
这个差事就留给了holder自己。 ;NdH]a {  
    }k%6X@  
S!=R\_{u$  
template < int Order > IBJNs$  
class holder; 2xO[ ?fR  
template <> = wDXlAQ  
class holder < 1 > r.zgLZ}3&V  
  { [(#)9/3,  
public : # M/n\em"X  
template < typename T > 'hBnV xd&  
  struct result_1 !JrKTB%  
  { hZ e{Ri  
  typedef T & result; 8Z9>h:c1  
} ; 'ZMh<M[  
template < typename T1, typename T2 > {._'Q[  
  struct result_2 _%D7D~2r|  
  { "%^_.Db>|  
  typedef T1 & result; [[AO6.Z  
} ; B47I?~{  
template < typename T > #vyf*jPr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cw 2!V@  
  { 54>0Dv??H  
  return (T & )r; H OWpTu(  
} Fovah4q%V  
template < typename T1, typename T2 > %?gG-R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a"U3h[;$y  
  { -sJD:G,%  
  return (T1 & )r1; q&v~9~^}d  
} !10/M  
} ; rmkBp_i{|  
{X(nn.GpC  
template <> v8yCf7+"  
class holder < 2 > {*GBUv5  
  { _h}(j Ed!  
public : *m<[ sS  
template < typename T > U; m@  
  struct result_1 t}h(j|  
  { *a CVkFp  
  typedef T & result; W9w(a:~hY  
} ; u]Vt>Ywu  
template < typename T1, typename T2 > ~210O5^  
  struct result_2 L$OZ]  
  { ^\O*e)#*  
  typedef T2 & result; _^GBfM.  
} ; MjC<N[WO>N  
template < typename T > TCyev[(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o<!H/PN  
  { T2w4D !  
  return (T & )r; ZOV,yuD{8{  
} zi6J|u  
template < typename T1, typename T2 > [}HPV+j=U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wQy~5+LE  
  { ,%IP27bPW  
  return (T2 & )r2; dR\yRC]I  
} T]&?^QGAZ  
} ; eUN aq&M  
E<3xv;v8r  
`0]N#G T  
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> >。 GZrN,M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hfY/)-60o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fn`Zw:vp6  
h]&  
return l(i, j) = r(i, j); "M iJM+,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b; C}=gg  
4lX_2QT]E  
  return ( int & )i; SQK82 /  
  return ( int & )j; F6yFKNK!n  
最后执行i = j; K(u pz n*a  
可见,参数被正确的选择了。 us|Hb  
1DcBF@3sWG  
Q}B]b-c+E  
\a;xJzc9  
(jU_lsG  
八. 中期总结 UwS7B~  
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: Iga +8k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y2l;NSWU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8o|C43Q_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;AOLbmb)H4  
=bD.5,F)  
ya~;Of5  
nsi? .c&0!  
y-.{){uaD  
\v-I<"::  
九. 简化 au50%sA~  
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。 U'" #jT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ar >JQ@0  
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: `W)?d I?#M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^rq\kf*]  
  +-*/&|^等 xOShO"4Z   
2. 返回引用。 xP_%d,  
  =,各种复合赋值等 *Xk5H,:  
3. 返回固定类型。 |33t5}we  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a~LA&>@  
4. 原样返回。 !^F_7u@Q  
  operator, Iv  
5. 返回解引用的类型。 <]G'& iv>  
  operator*(单目) =ZURh_{xV  
6. 返回地址。 ]}b  
  operator&(单目) tTTHQ7o*BD  
7. 下表访问返回类型。 |X>'W"Mn  
  operator[] dYD;Z<l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hq {{XQ  
  operator<<和operator>> zL+t&P[\  
Ip7#${f5M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "!vY{9,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n!Y_SPg   
v+{{j|x=  
template < typename Left > Yu" Q  
struct value_return oCkG  
  { ].J;8}  
template < typename T > Am@Ta "2  
  struct result_1 !`Kg&t [&V  
  { tc`3-goX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4s:M}=]N  
} ; yN`hW&K  
!YGHJwW:  
template < typename T1, typename T2 > N5zWeFq@6  
  struct result_2 D['J4B  
  { )s:kQ~+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |0}Xb|+  
} ; T\p>wiY2|F  
} ; `!N}u  
? Pi|`W   
5%9Uh'y#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Go c*ugR  
U { 0~&  
下面我们来剥离functor中的operator() a"YVr'|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9jf9 u0  
V]J"v#!{  
return l(t) op r(t) D<FQVdP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C@ q#s  
return op l(t) [N~7PNdS  
return op l(t1, t2) #'KM$l,P  
return l(t) op `qmwAT  
return l(t1, t2) op 6 L4\UT r  
return l(t)[r(t)] <?IDCOt ?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %E@o8  
m_Ed[h/I  
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: /dg?6XT/  
单目: return f(l(t), r(t)); Rkk`+0K7$J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j~\FDcG*ed  
双目: return f(l(t)); H?;+C/-K`_  
return f(l(t1, t2)); dpS@:  
下面就是f的实现,以operator/为例 >H;m[  
tx[;& ;  
struct meta_divide _I;hM  
  { \,/ozfJ7dT  
template < typename T1, typename T2 > /f?;,CyI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #FAW@6QG  
  { 6P >Y2xV:  
  return t1 / t2; (Q||5  
} ejR$N!LL  
} ; +-;v+{  
2"a%%fv  
这个工作可以让宏来做: 3 $%#n*  
Gev\bQa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0B9FPpx?:  
template < typename T1, typename T2 > \ X:`=\D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8iD7K@  
以后可以直接用 ~u1~%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $H3C/|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dkEbP*y Xg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xzY/$?  
 y_[VhZ%  
={cM6F}a@  
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 CZ] Dm4  
mB0`>?#i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R&t2   
class unary_op : public Rettype <75x@!  
  { MwQtf(_  
    Left l; NMw5ixl  
public : c %Y *XJ'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @6DKw;Q  
|b='DJz2  
template < typename T > bt1bTo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -}T7F+  
      { K'8?%&IQ  
      return FuncType::execute(l(t)); 4IW90"uc  
    } 7lF;(l^Z>}  
l<=k#d  
    template < typename T1, typename T2 > N4VZl[7?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X(d:!-_m *  
      { /o$6"~t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "dndhoMq  
    } !X"nN9k  
} ; aDz% %%:r  
+ah4 K(+3  
3C=QWw?  
同样还可以申明一个binary_op dMjQV&  
rLD1Cpeb,w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @~$=96^  
class binary_op : public Rettype KMb'm+  
  { ;dZZOocV1  
    Left l; 7mi=Xa:U  
Right r; -u~:Gd*l0  
public : ?S=y>b9R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dmkGIg}  
I31Nu{  
template < typename T > l#ct;KZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8TH;6-RT  
      { `3[W~Cq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~a7@O^q 4  
    } \hlS?uD\  
TGG=9a]m  
    template < typename T1, typename T2 >  K\ pZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A9Ea}v9:  
      { |iSwG=&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2XBHo (  
    } BH}rg,]G  
} ; G^<m0ew|  
4s>L]! W$8  
>W/mRv&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j1Sjw6}GCH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w"M!**bP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4M>]0%3.D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 mrsN@(X0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0.!vp?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1$ }Tn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <Cs9$J  
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) uW}M1kq?+l  
下面是修改过的unary_op ):=8w.yC  
Gyi0SM6v5&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &kWT<*;J)  
class unary_op M9VAs~&S  
  { OHngpe4  
Left l; .gRb'  
  9XS>;<"2  
public : `tHF}  
=VWH8w.3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YyYp-0#  
6x!iL\Y~  
template < typename T > F DGzh/  
  struct result_1 XI ><;#  
  { Bz,Xg-k+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZZxt90YR'5  
} ; gHL:XW^  
A5}N[|z  
template < typename T1, typename T2 > ZLP0SCkuR  
  struct result_2 SZxnYVY  
  { NS x-~)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ) TNG0[  
} ; qMO(j%N5  
.UK`~17!  
template < typename T1, typename T2 > [e|9%[.V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Aj=Rj@  
  { JGhK8E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A i#~Eu*  
} FhEfW7]0,  
[W'2z,S`WD  
template < typename T > 'OhGSs|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b9Eb"  
  { ! v%%_sRV  
  return OpClass::execute(lt(t)); +WxD=|p;  
} 7/=r-  
L[+4/a!HQ  
} ; (G>g0(;D-  
^m.%FIwR  
(r.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 -ebyW#  
好啦,现在才真正完美了。 j3?@p5E(  
现在在picker里面就可以这么添加了: \$,;@H5I^  
k_OzkEM9!  
template < typename Right > K9RRY,JB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )DQcf]I  
  { (f"LD8MJ/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L1SZutWD?  
} )5diX + k  
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。 IS{>(XT{  
JAmpU^(C  
 </Dv?  
kf' 4C "}  
0}>p)k3&A  
十. bind 2tp95E`(O  
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。 *u>[  
先来分析一下一段例子 <{HV|B7  
wX@g >(  
~P-^An^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DnB :~&Dw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;T!ZO@1X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z7MGBwP(  
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。 sdQ "[`~2R  
我们来写个简单的。 *APTgXYR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SQG9m2  
对于函数对象类的版本: qHYoQ.ke  
7*Gg#XQ>(  
template < typename Func > hus9Zv4  
struct functor_trait Hq <!&  
  { l8DZ2cw]  
typedef typename Func::result_type result_type; R36A_  
} ; :u?L y[x  
对于无参数函数的版本: [-=y*lx %g  
Jj+Hj[(@  
template < typename Ret > u>03l(X6f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =kW7|c5Z  
  { 5q}7#{A  
typedef Ret result_type; RDu{U(!  
} ; ~N+H7T.L  
对于单参数函数的版本: 6l(HD([_p  
0ol*!@?  
template < typename Ret, typename V1 > _/}/1/y$Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > io$fL_R=  
  { $viZ[Lu!m  
typedef Ret result_type; b;G#MjQp'  
} ; 3gs7Xj%N  
对于双参数函数的版本: Gl>*e|}  
j@jUuYuDgl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0 SDyE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \2 `|eo  
  { gCI{g. [I!  
typedef Ret result_type; h}GzQry1  
} ; Up1e4mNL  
等等。。。 H')8p;~{}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I^gLiLUN*6  
6PRP&|.#  
template < typename Func > AUm5$;o,/  
struct func_return y?xFF9W@H  
  { Zx%6pZ(.  
template < typename T > ALp|fZ\vp  
  struct result_1 )#025>$z  
  { U{&gV~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3c[TPD_:  
} ; 3ZL<6`YF  
f;a55%3c  
template < typename T1, typename T2 > m+dJ3   
  struct result_2 9.l*#A^  
  { [Pz['q L3t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k:`yxxYIh  
} ; 67P@YL  
} ; ~:"//%M3l  
KyRcZ"  
/qPhptV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^qNr<Ye  
*skmTioj&  
template < typename Func, typename aPicker > E Ks4N4k  
class binder_1 M:.0]'[s5  
  { t``q_!s}F  
Func fn; "VQ7Y`,+  
aPicker pk; ,uCgC4EP  
public : ;0:[X+"(  
#HmZe98[%  
template < typename T > h9l 6AnbJ  
  struct result_1 6{?B`gm7g  
  { C.?~D*Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l[b`4  
} ; A0gRX]  
)s>R~7  
template < typename T1, typename T2 > *f3? 0w  
  struct result_2 3 V0^v  
  { ')KuLVE}S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tE;c>=>t  
} ; ")eY{C  
eDS,}Z'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1HBXD\!  
:#Nrypsu  
template < typename T > !4(QeV-=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }<=_&n  
  { _+}#  
  return fn(pk(t)); E8b:MY  
} Zd8`95  
template < typename T1, typename T2 > c4(og|ifk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BKd?%V8:Q  
  { RZqou|ki  
  return fn(pk(t1, t2)); 6l& ,!fd  
} t`E e/L%  
} ; ?=V;5H.  
Z6IWQo,)Rh  
DN;3VT.-  
一目了然不是么? K5}0!_)G  
最后实现bind b VcA#7 uA  
~Nn}FNe  
#7p!xf^  
template < typename Func, typename aPicker > oR'u&\mB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D7v_ <  
  { ^D A<=C-[!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5b;~&N4~  
} |a>,FZv8e  
;]^% 6B n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dnCurWjdk  
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。 -Rbv#Y  
*b\&R%6dR  
十一. phoenix z2[{3Kd*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cSYMnB  
@k-iy-|3 )  
for_each(v.begin(), v.end(),  a S ,  
( "43F.!P  
do_ N%!{n7`N:  
[ 9i+`,r  
  cout << _1 <<   " , " >IJX=24Rc  
] _~O*V&  
.while_( -- _1), kxt/I<cs  
cout << var( " \n " ) c]R27r E  
)  N}KL'  
); t_jnp $1m  
Ar'k6NX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nt$q< 57  
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 '>[Ut@lT;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 arN=OB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: % !Ih=DZ  
-|4 Oq  
R$i-%3  
template < typename Cond, typename Actor > )8;At'q}  
class do_while ~9n30j%]s  
  { N."x@mV  
Cond cd; d8K|uEHVz  
Actor act; . :~E.b  
public : z"f+;1  
template < typename T > vF1Fcp.@  
  struct result_1 w$"^)E G,7  
  { kbZpi`w  
  typedef int result_type; }/M muPp  
} ; in`|.#  
AejM\#>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y+nX(@~f]  
r*9*xZ>8u  
template < typename T > 2=uwGIF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'zOB!QqA`v  
  { HYl~)O>  
  do __}ut+H^5p  
    { l"/E,X  
  act(t); m}6Jdt'|  
  } -`UOqjb]3  
  while (cd(t)); "v/Yw'! )  
  return   0 ; P|t2%:_  
} o+Fm+5t;  
} ; Ako]34Rl,  
IYv.~IQO  
CV)K=Br5&_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a9NIK/9  
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。 {@hJPK8  
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。 RoNE7|gF:  
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。 6B+?X5-6DH  
下面就是产生这个functor的类: nWA>u J5  
w@pJ49  
N9 h|_ax  
template < typename Actor > ]A%~bQ7  
class do_while_actor \}W !  
  { !6,rN_a@Y  
Actor act; v[V7$.%5Q  
public : v2k@yxt(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tXcZl!3x  
s"R5'W\U  
template < typename Cond > Po*!eD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; & H8  %  
} ; 3n~O&{  
qiH)J- ~GZ  
m|3 Q'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 88l1g,`**  
最后,是那个do_ u;+8Jg+xH/  
RAWzQE }  
i|m8#*Hd  
class do_while_invoker 2#/23(Wc  
  { *Qyu QF  
public : &4ndi=.#rg  
template < typename Actor > b[<L l%K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /B)2L]6p  
  { Mfnfp{.)  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?TJ4L/"(k6  
} sDAP'&  
} do_; E1SWZ&';  
bo1J'pU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Swh\^/B8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E\TWPV'/  
最后来说说怎么处理break和continue q3C  
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。 4U~'Oa @p  
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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