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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %:3'4;jh%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >SoO4i8  
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, d ;^  
"(,2L,Zh  
.k@^KY  
2ev*CX6.  
  class filler SWs3SYJ\  
  { WuM C^  
public : %X>FVlPm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 537?9  
} ; hv>KX  
~U$":~H[  
<~{du ?4n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @TzvT3\q  
o5swH6Y.)J  
r|GY]9  
M-J<n>hl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H(|AH;?ou  
*%!M4&  
T#EFXHPr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &gn-Wb?  
2q PhLCe Z  
|sIr?RL{C  
Nxk(mec"  
二. 战前分析 gKo%(6{n~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O9s?h3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M;jcUX_{  
Wd8R u/  
<*(^{a. O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n2f6 p<8A  
  /* --------------------------------------------- */ h2~4G)J  
vector < int *> vp( 10 ); \X|sU:g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iWA|8$u4gm  
/* --------------------------------------------- */ C ^w)|2o}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]$A(9Pn"  
/* --------------------------------------------- */ 9QwKakci  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l_{8+\`!  
  /* --------------------------------------------- */ .cDOl_z<:G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6C [E  
/* --------------------------------------------- */ Sk}{E@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;65D  
$ s-Y%gc  
YKZa$@fA?  
4!.(|h@  
看了之后,我们可以思考一些问题: vLT0ETHg6  
1._1, _2是什么? t2>fmQIQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zMi; A6  
2._1 = 1是在做什么? Y?d9l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !w39FfU{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m GjN_  
j%IF2p2  
7zemr>sIh  
三. 动工 c>:R3^\lwx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Lel|,mc`k2  
. pzC5Ah  
PG~$D];  
72W s K"  
template < typename T > %]2, &  
class assignment k,yZ[n|`  
  { G\de2Q"d:O  
T value; ^T::-pN*  
public : 457\&  
assignment( const T & v) : value(v) {} G fEX>  
template < typename T2 > s$D ^>0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6!'3oN{  
} ; {X(:jAy  
6 Orum/|h  
~Wo)?q8UY,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xG&)1sT#-\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .Z:zZ_Ev  
UcOk3{(z$q  
l*\y  
nw>8GivO  
  class holder U4aU}1RKz  
  { ?T9(Vw  
public : ydRC1~f0  
template < typename T > bef_rH@`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aT>'.*\]  
  { S"wR%\NIp  
  return assignment < T > (t); ^?7`;/  
} MjlP+; !  
} ; <:SZAAoIV  
V-<GT ?  
:8CvRO*<  
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: a}%#*J)!  
R" ;x vo*  
  static holder _1; T!Hb{Cg*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d&ex5CU5  
LaQ-=;(`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GrUCZ<S  
而不用手动写一个函数对象。 JSW^dw&  
4"gM<z  
}ZYv~E'  
C(00<~JC  
四. 问题分析 b0lq\9  
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。 >}+/{(K"E|  
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。 zIh ['^3.n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G6T_O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -$\+' \  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .zi_[  
"?V0$-DR  
五. 问题1:一致性 {phNds%  
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?|  -i0~]*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SHe49!RA'{  
S:h{2{  
struct holder !\7!3$w'8,  
  { _d5QbTe  
  // z6*X%6,8  
  template < typename T > wK?vPS  
T &   operator ()( const T & r) const 7@D@ucL  
  { $<}$DH_Y  
  return (T & )r; Qk:Y2mL  
} vX/T3WV  
} ; !@}wDt  
uG,5BV.M  
这样的话assignment也必须相应改动: @7IIM{  
RZXjgddL  
template < typename Left, typename Right > A~)D[CV  
class assignment y*qVc E  
  { 4 o Fel.o  
Left l; aDU<wxnSvO  
Right r; ,J+}rPe"sf  
public : ,U2*FZ["  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 32&;`]C  
template < typename T2 > GPN]9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AE[b},-[  
} ; \NPmym_ 6J  
hgPa6Kd  
同时,holder的operator=也需要改动: ;r<^a6B  
h`^jyoF"(  
template < typename T > X% t1 T4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8A##\j )  
  { ofm#'7P 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z&zP)>Pv  
} "~sW"n(F_  
'jWr<]3  
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。 d; boIP`M;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !fE`4<|?  
>g1~CEMN#  
return l(rhs) = r; ]_f_w 9]  
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。 T(id^ w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -r`.#c4  
wr$("A(  
template < typename Tp > 6]K_m(F  
class constant_t 0CnOL!3.I  
  { 9+Np4i@  
  const Tp t; f,U.7E  
public : )|ju~qbf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]C!gQq2'a  
template < typename T > /6)<}#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6AAz  
  { 03$mYS_?  
  return t; 5TH~.^`Fi  
} P78g /p T  
} ; I ce~oz)  
Z9v31)q(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d[iQ` YW5  
下面就可以修改holder的operator=了 %z=le7  
Vr3Zu{&2  
template < typename T > x[ SDl(<@;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \"7*{L:  
  { !z\h| wU+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8SMxw~9$  
} <$D`Z-6  
x+\`gK5  
同时也要修改assignment的operator() Amtq"<h9a  
XY5K%dMU  
template < typename T2 > LP.]9ut  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xK>*yV  
现在代码看起来就很一致了。 ) ;EBz  
&h}#HS>l  
六. 问题2:链式操作 W_JlOc!y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tR# OjkvX  
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。 lov!o: dJ  
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。 pE`})/?\*  
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。 ]=\].% >  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x`mG<Yt  
p'Y^ X  
template < typename T > ]}V<*f  
struct result_1 ncaT?~u j  
  { x[cL Bc<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zrvF]|1UP  
} ; EfqX y>W  
v_yw@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P?%s #I:  
|44Ploz2b  
template < typename T > W<'m:dq  
struct   ref [|v][Hwv  
  { L7l FtX+b  
typedef T & reference; =0 #O U  
} ; RTYvS5 G  
template < typename T > M*0]ai|;  
struct   ref < T &> %O;:af"Ja8  
  { {$oj.V 4  
typedef T & reference; 9gW|}&-  
} ; @@f"%2ZR[  
GblA9F7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8|gIhpO?^  
fuW\bo3  
template < typename T > 6bg ;q(*7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7g^]:3f!   
  { p%ki>p )E|  
  return l(t) = r(t); 8\^R~K`sY  
} soxc0OlN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ijv(9mR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %UrueMEO  
`bq<$e  
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 g&L!1<, p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hgG9m[?K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =IZT(8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #\{l"-  
最后的布局是: 'ms-*c&  
                Add &u."A3(  
              /   \ h'llK6_)  
            Divide   5 "Fr.fhh'~  
            /   \ B`)BZ,#p  
          _1     3 u[;\y|75  
似乎一切都解决了?不。 (XTG8W sN  
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。 HQdxL*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。 LVM%"sd?  
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: |l^uEtG  
RMV/&85?y  
template < typename Right > P;.W+WN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :LQYo'@yB  
Right & rt) const 5{WE~8$  
  { o'aEY<mZ7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2QcOR4_V  
} !qQl@j O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /{J4:N'B>  
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。 t.y2ff<[U  
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。 eb\K "ec"  
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。 AR%4D3Dma  
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。 !?jrf] A@  
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? x j)F55e?  
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: $99n&t$Y  
}"H,h)T  
template < class Action > m])y.T  
class picker : public Action ?4}h&/  
  { a5^] 20Fa  
public : < NY^M!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $)i")=Hy  
  // all the operator overloaded s\(k<Ks  
} ; EJ.SW5  
?=7 cF  
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。 |Zpfq63W  
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: \:'/'^=#|  
Xl{P8L  
template < typename Right > jOunWv|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^/>(6>S^M  
  { YlQ=5u^+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M)+H{5bt  
} X7 MM2V  
I*{ nP)^9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HZB>{O  
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。 D/xbF`  
dq6m>;`  
template < typename T >   struct picker_maker AT 3cc  
  { z, )6"/;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \ a<h/4#|  
} ; `2WFk8) F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H5B:;g@  
  { A RuA<vQ  
typedef picker < T > result; a2O75 kWnm  
} ; 34O `@j0-3  
hbDXo:  
下面总的结构就有了: (0r3/t?DQ  
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。 %P/Jq#FE .  
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。 WRbj01v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]i)c{y  
至此链式操作完美实现。 %6,SKg p  
+F` S>U  
#e1>H1eU  
七. 问题3 z&)A,ryW0  
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。 . B9iLI  
LVfF[  
template < typename T1, typename T2 > Oh`69 k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %QGC8Tz  
  { m+R[#GE8#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  .Wj;%|  
} B$ PP&/  
py!|\00}  
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: t;Sb/3  
NjScc%@y  
template < typename T1, typename T2 > 5"@*?X K^  
struct result_2 0B/,/KX  
  { Su7?;Oh/yI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $\BE&4g  
} ; S(I{NL}= $  
]EBxl=C}D  
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?  .-c4wm}  
这个差事就留给了holder自己。 =E4LRKn  
    Q5`*3h6p=  
kQSy+q  
template < int Order > /QWvW=F2<  
class holder; C*_C;6.~Y  
template <> 5E;qM|Ns  
class holder < 1 > w^|*m/h|@u  
  { VcO0sa f`  
public : Gbr=+AT  
template < typename T > GL#up  
  struct result_1 k8[n+^  
  { oXh#a8  
  typedef T & result; C.yQ=\U2  
} ; HGs $*  
template < typename T1, typename T2 > @/.;Xw]  
  struct result_2 6+|do+0Icg  
  { ColV8oVnU  
  typedef T1 & result; TH&U j1  
} ; _Xc8Yg }`  
template < typename T > Y-_`23x`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R6Km\N  
  { m@2QnA[ 4  
  return (T & )r; OmpND{w  
} RuA*YV  
template < typename T1, typename T2 > y<|7z99L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O7m(o:t x3  
  { mb TEp*H  
  return (T1 & )r1; i {NzV  
} {_[N<U:QT&  
} ; 9@(PWz=`?  
/sx&=[ D  
template <> JN-y)L/>  
class holder < 2 > (AaoCa[  
  { IqaT?+O\?r  
public : ]Kt6^|S$a  
template < typename T > C=L>zOZ  
  struct result_1 v\gLWq'  
  { Bi3<7  
  typedef T & result; rNWw?_H-H(  
} ; B$fPgW-  
template < typename T1, typename T2 > KE5kOU;  
  struct result_2 1 ~Y<//5E  
  { {9&;Q|D z  
  typedef T2 & result; !Y0Vid  
} ; @]%IK(|  
template < typename T > _LEK%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mZS >O_E  
  { I(L,8n5  
  return (T & )r; J s@hLP `  
} \O3m9,a   
template < typename T1, typename T2 > A5I)^B<(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rxvx  
  { KK/tu+"  
  return (T2 & )r2; 2>xF){`  
} kzQ+j8.,U  
} ; X; \+<LE  
&ZlVWK~v  
|}s*E_/[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'j8:vq^d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u"cV%(#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ar!R|zmf  
58tARLDr  
return l(i, j) = r(i, j); *k(XW_>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y*jp79G  
jjB~G^n  
  return ( int & )i; m<T%Rb4?@  
  return ( int & )j; O~#!l"0 L+  
最后执行i = j; `!;_ho  
可见,参数被正确的选择了。 gZ3u=uME  
Xv5wJlc!d  
D[[|")Fn  
r"gJX  
^B.5GK)!  
八. 中期总结 p?%y82E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: P:K5",)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  ul6]!Iy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qdJ=lhHM}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 36&e.3/#  
F4-$~ v@  
K*vt;L  
In"ZIKaC  
.GP T!lDc  
YNyk1cE  
九. 简化 b5dD/-Vj  
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。 7 UKh688  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KI iO  
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: g#pr yYz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O-0x8O^B  
  +-*/&|^等 ?DS@e@lx  
2. 返回引用。 f M :]&  
  =,各种复合赋值等 x/I%2F  
3. 返回固定类型。 B?gOHG*vd>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $Ps|HN  
4. 原样返回。 Af~$TyX  
  operator, >^?u .gM3  
5. 返回解引用的类型。 `t>l:<@%  
  operator*(单目) iJ)_RSFK  
6. 返回地址。 9IdA%RM~mH  
  operator&(单目) $t'MSlF  
7. 下表访问返回类型。 !OhC/f(GBZ  
  operator[] R6<X%*&%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z!a =dnwHz  
  operator<<和operator>> `!3SF|x&  
Zgp4`)}:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Tt`u:ZwhF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #'nr Er <  
P+ 3G~Sr  
template < typename Left > xf\C|@i  
struct value_return IYE~t  
  { e }?db  
template < typename T > *k7+/bU~~  
  struct result_1 MIeU,KT#U  
  { a_^\=&?'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /Vx7mF:  
} ; q5J5>  
]`!>6/[  
template < typename T1, typename T2 > ,a{P4Bq  
  struct result_2 ;IvY^(YS@;  
  { 8rAg \H3E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,\W 8b-Z  
} ; -lr vKrt7  
} ; [r\Du|R-*  
A_"w^E{P  
&)# ihK_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b"<liGh"n-  
#X+JHl  
下面我们来剥离functor中的operator() T8?Ghbn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0mYXv4 <  
Di,^%  
return l(t) op r(t) P8OaoPj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :_`F{rDB  
return op l(t) \S `:y?[Y  
return op l(t1, t2) \}yc`7T:L0  
return l(t) op "=HA Y  
return l(t1, t2) op B {n,t}z  
return l(t)[r(t)] ANAVn@ [  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jKz$@gP  
y>8sZuH0  
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: nSDMOyj+  
单目: return f(l(t), r(t)); p#ZCvPE;uH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m+`cS=-.  
双目: return f(l(t)); nI?[rCM  
return f(l(t1, t2)); :I.mGH!^  
下面就是f的实现,以operator/为例 (U D nsF  
Y Vt% 0  
struct meta_divide OR P\b  
  { @o].He@L<j  
template < typename T1, typename T2 > B-RjMxX4>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ].avItg  
  { r8t}TU>C  
  return t1 / t2; j7Yu>cr  
} @Myo'{3vF  
} ; JMCKcZ%N  
g.k"]lP  
这个工作可以让宏来做: .r=4pQ@#  
?> 9/#Nv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rET\n(AJ  
template < typename T1, typename T2 > \ x;O[c3I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q^@Q"J =v  
以后可以直接用 7(1|xYCx$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lf`{zc r:  
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 (q/e1L-S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) do hA0  
#H&|*lr  
xJpA0_xfG  
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 ?d\N(s9F  
 \{_q.;}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RT4x\&q  
class unary_op : public Rettype q_:4w$>  
  { "`/h#np  
    Left l; Qab>|eSm  
public : +uF>2b6'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} # " 6Qj'/h  
tH@Erh|%  
template < typename T > )EPjAv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q~F|  
      { 5;Czu(iH$  
      return FuncType::execute(l(t)); nQZx= JK  
    } +%z> H"J.  
G{~J|{t\yz  
    template < typename T1, typename T2 > @,j*wnR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @f>-^  
      { '`[&}R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oi7@s0@  
    } E:_ZA  
} ; n t;m+by  
3)wN))VBX  
b<[Or^X ]  
同样还可以申明一个binary_op *uRBzO}  
k!j5tsiR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^]Y> [[  
class binary_op : public Rettype 2 0h} [Q(  
  { 4&lv6`G `  
    Left l; D(op)]8  
Right r; GRIti9GD  
public : H064BM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /|m2WxK)  
S&5&];Ag  
template < typename T > H\"sgoJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s*KhF'fN  
      { XAKs0*J>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;vR4XHl|  
    } Vi$~-6n&  
"m$##X\  
    template < typename T1, typename T2 > yf.~XUk^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  R Z?jJm$  
      { nIf1sH>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8mrUotjS  
    } 9 RgVK{F  
} ; 6dr%;Wp  
PcMD])Z{G  
y3Qsv  
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 ha<[b ue  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1Faf$J~7|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @Ns Qd_e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w$iX.2|9%u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @Sn(lnlB  
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。。。 |Pax=oJ\M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %)8}X>xq  
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) ./Zk`-OBT  
下面是修改过的unary_op Lnl(2xD  
K hR81\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @l5"nBs<_:  
class unary_op /N10  
  { x_Y!5yg E  
Left l; H [\o RId  
  oG?Xk%7&\  
public : _Kf%\xg  
3AtGy'NTp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !;v|'I  
yjX9oxhtL  
template < typename T > (_]~wi-,  
  struct result_1 a(X@Q8l:  
  { `UyG_;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '3tCH)s  
} ; Xza(k  
/& {A!.;  
template < typename T1, typename T2 > 1<@W6@]  
  struct result_2 *I.f1lz%*  
  { ORw,)l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `cUl7 'j  
} ; AM\'RHL  
cd_yzpL@}J  
template < typename T1, typename T2 > :J@ gmY:C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + .[ <%  
  { ,/I.t DH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); prF%.(G2)  
} b94DJzL1z  
{$ JYw{a  
template < typename T > *u[BP@vE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pofie$  
  { U(g:zae  
  return OpClass::execute(lt(t)); L|xbR#v  
} 0RLg:SV  
{rw|#Z>A  
} ; &%DY\*  
;bib/  
8qTys8  
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 I"<\<^B<  
好啦,现在才真正完美了。 _7 L-<  
现在在picker里面就可以这么添加了: ASySiHz  
*Kg ks4  
template < typename Right > "?xHlYj@+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }2.`N%[  
  { ]neex|3lG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qn.om=KDs@  
} PiIpnoM  
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。 Vn}0}Jz  
?P`K7  
-;m0R  
q,|j]+9q  
l<LI7Z]A  
十. bind 6SkaH<-&K  
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.d/<  
先来分析一下一段例子 JIOR4'9  
$ @`V  
.j0$J\:i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ChPmX+.i_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vMH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .}TZxla0Zr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )'#A$ Fj  
我们来写个简单的。 WlC:l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f+,qNvBY/  
对于函数对象类的版本: ?mxMk6w  
'8H4shYg  
template < typename Func > X51:  
struct functor_trait Fj3a.'  
  { 0gr/<v  
typedef typename Func::result_type result_type; 7*A],:-q  
} ; >W+%8e  
对于无参数函数的版本: !ons]^km  
k9 I%PH  
template < typename Ret > #a,PZDaE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bJ {'<J  
  { 9 -a0:bP  
typedef Ret result_type; '$(^W@M#6  
} ; #'szP\  
对于单参数函数的版本: ~-Qw.EdC  
s8t;.^1}  
template < typename Ret, typename V1 > C XMLt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  {Gk1vcq  
  { g@!V3V  
typedef Ret result_type; plstZ,#j  
} ; 08\, <9  
对于双参数函数的版本: eJX9_6m-  
_|I#{jK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zL0pw'4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {ROVvs`  
  { Vv=. -&'  
typedef Ret result_type; |3"KK  
} ; PB*&aYLU  
等等。。。 ~P **O~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :{l_FY436  
#r\4sVg  
template < typename Func > .|fH y  
struct func_return 4!yzsPJL  
  { p]+Pkxz]'  
template < typename T > >@_^fw)  
  struct result_1 J<h $ wM  
  { `l[c_%Bm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .?sx&2R2  
} ; SZ'R59Ee<  
flbd0NB  
template < typename T1, typename T2 > ;$wVu|&  
  struct result_2 !?h;wR  
  { >SHhAEF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ul>3B4  
} ; z$. 88 ^  
} ; K Z91-  
n 0L^e  
c-6?2\]j@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =X:Y,?  
E*K;H8}s  
template < typename Func, typename aPicker > _A9AEi'.  
class binder_1 zHRplm+ i  
  { xfe+n$~ c  
Func fn; jm/`iXnMf  
aPicker pk; `1fY)d^ZS  
public : >0TxUc_va  
Feq]U?  
template < typename T > o 3P${Rq  
  struct result_1 h3 }OX{k  
  { ?%[@Qb=2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '7 @zGk##(  
} ; Lnl=.z`jK  
Iit; F  
template < typename T1, typename T2 > Eo]xNn/g  
  struct result_2 2pa5U;u:+  
  { 4>e&f&y~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )Y{L&A  
} ; +',S]Edx  
y766; X:J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =GMkR+<)  
.}~_a76  
template < typename T > RMu~l@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "J_9WUN  
  { >_T-u<E  
  return fn(pk(t)); s9DYi~/,  
} g*C7 '  
template < typename T1, typename T2 > tl^9WG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Oq5tC@$G  
  { vV-`jsq20H  
  return fn(pk(t1, t2)); w%jII{@,  
} A#iV=76_  
} ; ]jp6k<KF  
M!D3}JRm  
Y&Z.2>b  
一目了然不是么? GH$pKB  
最后实现bind f(y:G^V  
S3 Xl  
'e'cb>GnA  
template < typename Func, typename aPicker > @<EO`L)Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {fT6O&br  
  { srrgvG,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z5*'{t)  
} u <v7;dF|s  
BuXqd[;K%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M@v.c; Lt  
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。 Ne1$ee. NE  
Si;H0uPO  
十一. phoenix MeZf*' J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P8/0H(,  
'3^'B0 3  
for_each(v.begin(), v.end(), *_\_'@1|J)  
( Yufc{M00  
do_ >e5 qv(y]  
[ U0P~  
  cout << _1 <<   " , " 1f=gYzuO)  
] ":QZy8f9%  
.while_( -- _1), TJXT-\Vk  
cout << var( " \n " ) CryBwm  
) LsU9 .  
); bdE[;+58  
ZyFjFHe+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?)d~cJ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^v7gIC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5">Z'+8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D_zZXbNc  
suDQ~\ n  
R.yvjPwJ  
template < typename Cond, typename Actor > V+9 MoT?8  
class do_while JYHl,HH#z  
  { SSMHoJGm  
Cond cd; J)p l|I  
Actor act; -=\c_\O  
public : j3E7zRm] \  
template < typename T > LyFN.2qw  
  struct result_1 kc`Tdn  
  { 1tFNM[R  
  typedef int result_type; HY:7? <r  
} ; tf`^v6m%]  
ds[|   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qF;|bF  
9V*qQS5<p  
template < typename T > Se =`N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *VxgARIL  
  { i?^L/b`H  
  do =U?dbSf1*  
    { z*% q@]ym  
  act(t); smo~7;  
  } fVpMx4&F   
  while (cd(t)); onxLyx|A  
  return   0 ; ge8ZsaiU  
} amY!qg0P*  
} ; {&1/V  
f9{Rb/l!BQ  
[Y| t]^M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z4 =GMXj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 JY(WK@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2`=7_v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _KAQ}G3  
下面就是产生这个functor的类: ]Er$*7f  
;>7De8v@@  
0YDR1dO(*  
template < typename Actor > w~qT1vCCN  
class do_while_actor Vs!Nmv`  
  { /f;~X"!  
Actor act; t;\Y{`  
public : XU(eEnmo m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P( 8OQL:  
Qq|57X)P*  
template < typename Cond > FVJ GL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Oxd]y1  
} ; JT_ `.(  
:eVq#3}  
A6(/;+n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,Ko!$29[  
最后,是那个do_ 9q~s}='"  
+ ksVtG,  
$yNS pNmT0  
class do_while_invoker tK\~A,=  
  { Ta\tYZj$  
public : '/s)%bc  
template < typename Actor > Jdj4\j u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s!$7(Q86R  
  { #S"nF@   
  return do_while_actor < Actor > (act); o&$A]ph8X  
} ?.BC#S)q1  
} do_; {3aua:q  
c5GuM|*7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :"/d|i`T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;NITc  
最后来说说怎么处理break和continue 9'bwWBf7  
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。 R8'RA%O9J  
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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