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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F s/CW\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I,-n[k\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, [l}H:%O,  
Hjm> I'9  
zp}7p~#k^  
p<5]QV7st  
  class filler Q((&Q?Vi  
  { %*D=ni#(sT  
public : [D"6&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z|#*c5Y9w  
} ; ?P kJG ,~  
?;XO1cs  
Rl?1|$%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .9J^\%JD  
y ``\^F  
dbf<k%i6  
c8uaZvfW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wWl ?c  
..N6]u  
iLy^U*yK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m{IlRf'  
zMSwU]4I!  
cMT7Bd  
+Mo4g2W  
二. 战前分析 =H{<}>W'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7`|'Om?'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |Z:yd}d  
MBWoPK  
LU6R"c11  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "wcaJ;Os  
  /* --------------------------------------------- */ +~8Lc'0aA  
vector < int *> vp( 10 ); 8eXe b|?J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XGa8tI[:X  
/* --------------------------------------------- */ q5f QTV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]#o;`5'  
/* --------------------------------------------- */ hek+zloB+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iOiF kka  
  /* --------------------------------------------- */ 6n9/`D!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kV'zA F v  
/* --------------------------------------------- */ t&?jJ7 (&8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "f91YX_)  
-.D?Z8e  
v=k+MvX  
FL mD?nw  
看了之后,我们可以思考一些问题: " MnWd BS  
1._1, _2是什么? }&0LoW/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ed=/w6<  
2._1 = 1是在做什么? +hRy{Ps/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  2E*=EjGV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8m+~HSIR  
+SFFwjI  
k4{!h?h  
三. 动工 e{x>u(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b|i4me@  
=xk>yw!O)  
FGVw=G{r  
G&oD;NY@/  
template < typename T > m` 1dB%;?  
class assignment b7.7@Ly y  
  { o/-RGLzAo  
T value; B^2r4 9vC  
public : 5{=+S]  
assignment( const T & v) : value(v) {} /\1'.GR  
template < typename T2 > [n"eD4)K|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Xt$qjtVM  
} ; @X/ 1`Mp  
}3lG'Y#Kpy  
3@~a)E}T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ilL%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bF _]j/  
J!Z6$VERy  
F_079~bJ  
o*K7(yUL4  
  class holder 0>Y3xNb  
  { DuC#tDP  
public : K~:SLCv E%  
template < typename T > rWr'+v?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `l45T~`]$  
  { An_(L*Qz  
  return assignment < T > (t); `:&RB4Z  
} wR_mJMk_  
} ; <zXG}JuL@T  
/ &Z8g4vc  
?NA $<0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P%R!\i  
 ?s,oH  
  static holder _1; !Q\*a-C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (BY 0b%^  
!/G}vu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V7WL Gy.,  
而不用手动写一个函数对象。 "G%S m")  
,$`} Rf<  
t?9J'.p  
+.Vh<:?  
四. 问题分析 / =9Y(v  
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。 db 99S   
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。 >_j(uw?u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [W )%0lx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3$"V,_TBZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G$,s.MSf  
}[leUYi`  
五. 问题1:一致性 QtfL'su:  
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?| dEYw_qJ2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O.jm{x!m  
YT-ua{ .^  
struct holder ;MeY@* "{  
  { g#(+:^3'  
  // 6wpW!SWD  
  template < typename T > #~p;s>  
T &   operator ()( const T & r) const cn}15JHdR  
  { ;?q(8^A  
  return (T & )r; u^xnOVE  
} UG\2wH_  
} ; k2eKs*WLC  
'A|c\sy  
这样的话assignment也必须相应改动:  +C\79,r  
e(wc [bv  
template < typename Left, typename Right > (+gTIcc >  
class assignment E^J &?-  
  { }@LIb<Y  
Left l; 0V6, &rTF  
Right r; q25p3  
public : o|>=< l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ="]lN  
template < typename T2 > |8E~C~d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z wUC L  
} ; Mq~E'g4#  
ZC2aIJ  
同时,holder的operator=也需要改动: z?13~e[D  
y9mV6.r  
template < typename T > @~vg=(ic(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2{RRaUoRb  
  { bbq`gEV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uKzx >\}?1  
} e!0xh  
%UdE2D'bC  
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。 x#E M)Thq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;|K }  
i;pg9Vw  
return l(rhs) = r; 'bRf>=  
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。 G1it 3^*$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 64b AWHv  
Yt*NIwWr  
template < typename Tp > .@x.    
class constant_t bq5ySy{8  
  { (~Bm\Jn  
  const Tp t; L [PqEN\i  
public : )'jGf;du  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B Hp>(7,  
template < typename T > j&dCP@G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ()j)}F#Z`  
  { 1/1oT  
  return t; \4qF3#  
} K"[jrvZ=  
} ; =W2.Nc  
)0I -N)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +|;Ri68  
下面就可以修改holder的operator=了 =P,mix|  
q2|x$5  
template < typename T > c611&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xuHP4$<h3  
  { >"UXY)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b&A/S$*  
} wx-&(f   
+)h# !/  
同时也要修改assignment的operator() \_u{ EB'b  
rhzI*nwOT  
template < typename T2 > B t3++ Mj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  %o/@0.w  
现在代码看起来就很一致了。 O.#R r/+)  
[Cd#<Te3  
六. 问题2:链式操作 RPMz&/k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xgh%2 ;:  
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。 qPi $kecx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p]X+#I<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D*46,>Tv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )6XnxBSH  
m.6uLaD"!}  
template < typename T > Ib2&L  
struct result_1 m; =S]3P*  
  { b"@-9ke5I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nzxHd7NIZ  
} ; !p ~.Y+  
o9ys$vXt*  
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: #2\M(5d  
-mO<(wfV>  
template < typename T > x-@?:P*  
struct   ref 6(\-aH'Ol  
  { G~_eBy  
typedef T & reference; ;[lLFI  
} ; G,6`:l  
template < typename T > |CQjgI|;  
struct   ref < T &> P5dD&  
  { ku57<kb  
typedef T & reference; [GM!@6U  
} ;  ZJ)>gV  
)2Q0NbDn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #WUN=u   
8>|4iT  
template < typename T > i< imE#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /QlzWson  
  { p? +!*BZ  
  return l(t) = r(t); ZQR)k:k7  
} A$~H`W<yxB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 i+Ne.h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u<n['Ur}|  
W#d'SL#5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \4G9 fR4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zB7 ^L^Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R))4J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~yngH0S$[b  
最后的布局是: bA6^R If?  
                Add x`p908S^  
              /   \ Z[RifqaBby  
            Divide   5 pi;fu  
            /   \ 4ke.p<dG  
          _1     3 t ~]' {[F  
似乎一切都解决了?不。 $Y$s*h_-/<  
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。 nJgN2Z  
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。 j$u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N>s3tGh  
cjLA7I.O  
template < typename Right > \ z*<^ONq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0jXDjk5'<  
Right & rt) const 1_xkGc-z<  
  { 4 q % Gc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u3 +]3!BQ  
} , P1m#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J| 46i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DDT]A<WUV  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lS2 `#l>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 `Lw Z(M-hI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _+~jZ]o N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? CJ3/8*;w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: d n%'bt  
RXWdqaENx  
template < class Action > g p9;I*!  
class picker : public Action a*,V\l|6  
  { 2*-qEUl1  
public : ncsk(`lo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0|\JbM  
  // all the operator overloaded m*e8j[w#  
} ; qIy9{LF  
925T#%y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5}]gL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |c$*Fa"A  
DM,;W`|6%  
template < typename Right > Q\^BOdX^`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tnX W7ej^  
  { tuo'Uk)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =xH>,-8}  
} zyK11  
tQMz1$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A,#z_2~  
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。 dDYor-g>  
sWq}/!@&  
template < typename T >   struct picker_maker -|czhO)R  
  { 3=Xvl 58k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I=E\=UTG,5  
} ; ;$r!eFY;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Nw1 .x  
  { U|+`Eth8(  
typedef picker < T > result; od vUU#l  
} ; li`  
Ac>G F  
下面总的结构就有了: +b dnTV6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 TU| 0I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Pj^Ccd'>=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >u `Ci>tY  
至此链式操作完美实现。 Nc(A5*  
nzB!0U  
]#rmk!VT?  
七. 问题3 |z)7XK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O4W 2X@  
'Te'wh=Y  
template < typename T1, typename T2 > |L)qH"Eo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kgX"I ?>d  
  { ?`SB GN;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y0t-e   
} 5e'**tbKH  
taSYR$VJ  
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: :y!{=[>M(  
- :x6X$=  
template < typename T1, typename T2 > ;4vx+>-  
struct result_2 ?l 0WuU  
  { Nm0|U.<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cl'qw##  
} ; 0te[i*G  
yA<\?Ps  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I]~UOl  
这个差事就留给了holder自己。 7YU}-gi  
    Eo{js?1G_  
J s,.$t  
template < int Order > U&gl$/4U@  
class holder; a3_pF~Qx  
template <> {'zs4)vw  
class holder < 1 > pmDFmES  
  { $I3}% '`+  
public : }Do$oyAV$G  
template < typename T > IkLcL8P^  
  struct result_1 E-#}.}i5  
  { qEPC]es|T  
  typedef T & result; LkJ-M=y  
} ; U$IB_a2  
template < typename T1, typename T2 > i~*#z&4A+  
  struct result_2 #|}EPD9$  
  { PkdL] !:  
  typedef T1 & result; \z=!It]f.  
} ; ,NU`aG-  
template < typename T > 0~nub  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MJ@PAwv"  
  { *2I@_b6&  
  return (T & )r; /3 ;t &]  
} S? (/~Vb%  
template < typename T1, typename T2 > vQ DlS1L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eq36mIo  
  { cfW;gFf  
  return (T1 & )r1; k`,>52  
} ^{+_PWn  
} ; ?w"zW6U  
Mg {=(No  
template <> 1&YkRCn0  
class holder < 2 > h\OMWJ~  
  { @w[HXb  
public : bjs{_?  
template < typename T > V)Y#m/$`  
  struct result_1 )m(?U  
  { R-Z)0S'ZR  
  typedef T & result; {cAGOxwd  
} ; 8<X; 8R  
template < typename T1, typename T2 > b,RQ" {  
  struct result_2 P?YcZAJT*  
  { kCU (Hi`Q  
  typedef T2 & result; :.f m LL  
} ; xAAwH@ +  
template < typename T > USyOHHPW@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .|3&lb6  
  {  r(c8P6_  
  return (T & )r; Wc{/K6]f  
} H<wkD9v}H5  
template < typename T1, typename T2 > |`ZW(} ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Y/c]g  
  { N/N~>7f  
  return (T2 & )r2; *#CUZJN\  
} 7 +kU8}  
} ; f5&K=4khn  
(K|7T{B  
t\\`#gc9~i  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ouc$M2m0!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &BJ"T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~myY-nEY  
^1,VvLA+  
return l(i, j) = r(i, j); HO9w"){d$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c`_[q{(^m  
\zyvu7YA  
  return ( int & )i; IkJ-*vI6  
  return ( int & )j; 2umgF  
最后执行i = j; 96S#Q*6+R  
可见,参数被正确的选择了。 S/7?6y~  
QNgfvy  
4Yya+[RY  
8~8VoU&  
/}$D&KwYg  
八. 中期总结 7 y'2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: aqN6.t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c R6:AGr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ._US8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +I r  
C7 T}:V](q  
 F'9#dR?  
FWDAG$K@0  
C{U"Nsu+1  
'o]8UD(  
九. 简化 xh9Os <  
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。 |'N)HH>;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2N[/Cc2Tg/  
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: q2~@z-q)b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Al pk5o5B  
  +-*/&|^等 Ipyr+7/zJ  
2. 返回引用。 m>ApN@n  
  =,各种复合赋值等 gX!-s*{E  
3. 返回固定类型。 \d}>@@U&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .h[yw$z6  
4. 原样返回。 Vo8gLX]a  
  operator, NNP ut$.  
5. 返回解引用的类型。 /K\]zPq  
  operator*(单目) h@yn0CU3.  
6. 返回地址。 .*Ylj2nM  
  operator&(单目) )@[##F2  
7. 下表访问返回类型。 ?_nbaFQK3  
  operator[] gis;)al  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GX ;~K  
  operator<<和operator>> ^n&_JQIXb  
B'8/`0^n5  
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。 5l4YYwd>v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'CA{>\F$F+  
mL]a_S{H  
template < typename Left > &Na,D7A:3I  
struct value_return 6g&Ev'  
  { u@pimRVo  
template < typename T > g}n-H4LI  
  struct result_1 db`L0JB  
  { Ws*UhJY<GS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `A ^  
} ; :.aMhyh#*  
\2!1fN  
template < typename T1, typename T2 > ;Bwg'ThT  
  struct result_2 6tF_u D  
  { (rm*KD"]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M2lvD&  
} ; FE,BvNBZ  
} ; kmT5g gy  
]-"G:r  
f O,5 u;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2rPmu  
P+bA>lJd  
下面我们来剥离functor中的operator() !!?TkVyEyM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~EtwX YkRZ  
W!t=9i  
return l(t) op r(t) ble[@VW|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #Ic)]0L  
return op l(t) +o-jMvK9  
return op l(t1, t2) ???`BF[|  
return l(t) op zv0bE?W9   
return l(t1, t2) op 1s/548wu  
return l(t)[r(t)] 6W[~@~D=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g0ks[ }f-  
X R|U6bf]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B-UsMO  
单目: return f(l(t), r(t)); .C,D;T{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `Vl9/IEk  
双目: return f(l(t)); YJu~iQ`i  
return f(l(t1, t2)); Ake@krh>$  
下面就是f的实现,以operator/为例 SNtk1pG>  
<NWq0 3:&  
struct meta_divide ZXl_cq2r  
  { 2"6bz^>}  
template < typename T1, typename T2 > ]Bj2;<@y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LS]0p#  
  { {hFH6]TA  
  return t1 / t2; $Da?)Hz'F  
} y #zO1Nig`  
} ; L Iz<fB  
7>lM^ :A  
这个工作可以让宏来做: .F},Z[a&  
T/]f5/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z7XFG&@6  
template < typename T1, typename T2 > \ T.}Y&,n$$5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @ Fkhida  
以后可以直接用 rld8hFj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z\3~7Ek2m  
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 {$g3R@f^~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) AVi&cvhs  
IGNU_w4j  
)$ M2+_c  
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 LhRd0  
LwYWgT\e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  :g~_  
class unary_op : public Rettype 3 3zE5vr  
  { h:RP/ 0E  
    Left l; y9b%P]i  
public : jn(%v]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R$X~d8o>%  
Ej8g/{  
template < typename T > _\na9T~g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F?^L^N^  
      { :gO5#HIm  
      return FuncType::execute(l(t)); cj9C6Y!  
    } m!5Edo-;<  
u}b%-:-  
    template < typename T1, typename T2 > gxx#<=`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Qs%bq{t  
      { LcZ|A;it  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [5!dO\-[  
    } (9R;-3vY:S  
} ; Gk]ZP31u  
t{s*,X\b  
>, [@SF%  
同样还可以申明一个binary_op q=}1ud}1  
DD2K>1A1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  TJ1h[  
class binary_op : public Rettype Wy%FF\D.Y  
  { 6$[7hlE  
    Left l; T*nP-b  
Right r; zz /4 ()u  
public : 3)yL#hXg)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vA}_x7}n(  
l0C`teO  
template < typename T > SL-;h#-y 4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PD&gC88  
      { )2_[Ww|.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -n8d#Qm)  
    } 9:P]{}  
wZs 2 aa  
    template < typename T1, typename T2 > <{GVA0nr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uFha N\S  
      { [dAQrou6P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QFMA y>Gdn  
    } J ZkQ/vp(  
} ; LT"H -fTgs  
K_@?Q@#YhR  
 /y wP 0  
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 e[16 7uU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vd)zvI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q;J( 5;  
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。 ?xrOhA9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7B)1U_L0H  
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。。。 5VJe6i9;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }opw_h+/F  
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) Ulx]4;uzf  
下面是修改过的unary_op fbU3-L?  
lLDZ#'&An  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ] |nW  
class unary_op rlD!%gG2x  
  { *= ?|n   
Left l; 9! /kyyU  
  a{.q/Tbt  
public : px "H  
xEk8oc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u>n"FL 'e  
bMxK@$G~  
template < typename T > a]T&-#c,}  
  struct result_1 BjeD4  
  { 0~z\ WSo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1"L"LU'  
} ; fP V n;  
U3N9O.VC  
template < typename T1, typename T2 > n{i,`oQ"  
  struct result_2 DL?nvH  
  { vj]>X4'i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g (WP  
} ; //_H _ue$  
S YDE`-  
template < typename T1, typename T2 > r:;.?f@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F,{mF2U*$  
  { s<)lC;#e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5OppK(Oi*C  
} ? ep#s$i  
bD{k=jum  
template < typename T > f+Sb> $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -~|{q)!F  
  { c#sHnpP  
  return OpClass::execute(lt(t)); YT Zi[/  
} &8z<~q  
d.^g#&h  
} ; (XQuRL<X  
6:O<k2=2  
Ca PHF@6WN  
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 weSq |f  
好啦,现在才真正完美了。 kB> ~Tb0  
现在在picker里面就可以这么添加了: IF|6iKCE  
=y4dR#R(\  
template < typename Right > {@^;Nw%J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +7^p d9F.  
  { 1J4Pnl+hN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zn'tNt/  
} uI)twry]@  
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。 RI0^#S_{  
B-R#?Xn:!I  
sa(.Anmlj  
( %\7dxiK  
RhH 1nf2UR  
十. bind S@FO&o 0  
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。 4=xi)qF/@  
先来分析一下一段例子 kkF)Tro\  
<4"-tYa  
La;G S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Aw |;C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }OL"38P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l9Ir@.m  
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。 @#)` -]g  
我们来写个简单的。 "y,YC M`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xq*^6*E-}  
对于函数对象类的版本: /Hyz]46  
^Tm`motzh  
template < typename Func > Ki\.w~Qs  
struct functor_trait 8Ojqm#/f  
  { _U<fS  
typedef typename Func::result_type result_type; /|1p7{km  
} ; /Vn>(;lo  
对于无参数函数的版本: !Qe ;oMqy}  
aa`(2%(:  
template < typename Ret > ?Gki0^~J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?;XEb\Kf  
  { t'rN7.d  
typedef Ret result_type; kI^* '=:  
} ; <U@N ^#  
对于单参数函数的版本: d,V#5l-6  
,Of^xER`  
template < typename Ret, typename V1 > O1J&Lwpk,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q8v[u_(yD  
  { i2~uhGJ  
typedef Ret result_type; f"QiVJq  
} ; (+> 2&@@<  
对于双参数函数的版本: -n|bi cP  
1cLtTE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d(T4Kd$r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {r,U ik-nL  
  { .$qa?$@  
typedef Ret result_type; G<;~nAo?f0  
} ; $ J`O-"M  
等等。。。 h:YD $XE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5ilGWkb`'X  
N+|NI?R?}  
template < typename Func > GM%+yS}(P  
struct func_return n|w+08c"  
  { 1F^Q*t{  
template < typename T > 9-KhJq%  
  struct result_1 }}AIpYp,P  
  { ^Xk!wJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I&;>(@K  
} ; .f\LzZ-I:  
~[g(@Xt  
template < typename T1, typename T2 > 21uK&nVf^l  
  struct result_2 ~s!Q0G^G  
  { a1U|eLmUb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b(H{i}{]  
} ; /4:bx#;A  
} ; 1i76u!{U  
_ E;T"SC  
MtLWpi u@[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XO <wK  
Z*%;;&?  
template < typename Func, typename aPicker > m1"m KM  
class binder_1 yB b%#GW  
  { uJ !&T  
Func fn; Ms{";qiG  
aPicker pk; ,XD" p1(|G  
public : N:1aDr;  
Kg[OUBv  
template < typename T > 'wND  
  struct result_1 %tCv-aX4  
  { RgJ@J/p"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ys"wG B>  
} ; U v2.Jo/Q  
?[D3 -4  
template < typename T1, typename T2 > F"@%7xy  
  struct result_2 x84!/n^z  
  { rf.pT+g.P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p4' .1.@  
} ; {VgE0 7r  
IC`3%^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} diq}\'f  
D'"  T'@  
template < typename T > 51#*8u+L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IGdiIhH~2  
  { ^|]&"OaB Z  
  return fn(pk(t)); BQ@7^E[  
} XH%L]  
template < typename T1, typename T2 > \iuR+I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lSj gN~:z  
  { p8 rh`7  
  return fn(pk(t1, t2)); l& :EKh  
} tcD7OC:"6  
} ; ( ;FxKm<P@  
D JP6Z  
2;}leZ@U  
一目了然不是么? ~6[?=mOi'  
最后实现bind p@ <Q?  
&OMlW _FHR  
V>@[\N[  
template < typename Func, typename aPicker > o-,."|6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YB#fAU  
  { =$>=EBH,cm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `+7F H  
} 615Ya<3f8  
,6)N.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k s40 5  
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。 wj)LOA0  
#8$?# dT  
十一. phoenix Y"Cf84E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @= -(H<0  
P"YdB|I  
for_each(v.begin(), v.end(), eV;r /4  
( th?+TNb^  
do_ {15j'Qwm  
[ E C?}iP  
  cout << _1 <<   " , " BZq#OA p  
] '\:4Ijp<"  
.while_( -- _1), ({f}Z-%  
cout << var( " \n " ) !`69.v  
) X+hHEkJ  
); Z%t_1t  
6FUW^dt  
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: w:&" "'E  
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 2M %j-yG"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W5*ldXXk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5{ c;I<0  
%xt9k9=vZ  
"TZq")-  
template < typename Cond, typename Actor > tpfgUZ{  
class do_while Z}W{ iD{  
  { fr17|#L+s  
Cond cd; h\s/rZg=r  
Actor act; 2g.lb&3W  
public : _&<n'fK[  
template < typename T > 5mH [|_  
  struct result_1 GO"`{|o  
  { 7v: XAU  
  typedef int result_type; hFtV\xF K  
} ; .<x6U*)\O  
C{exvLQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I!x.bp~V!  
KX) n+{   
template < typename T > 2d)Dhxzxk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /6x&%G:m#  
  { 8 Rx@_   
  do l|CM/(99-  
    { ["-rD y P  
  act(t); z0"t]4s  
  } <Ap_#  
  while (cd(t)); X! d-"[  
  return   0 ; ^y+k6bE  
} mdi!Q1pS  
} ; {u'szO}k  
_v!7 |&\  
$)lkiA&;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KVi6vdgD  
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。 cslC+e/  
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。 *?)MJ@  
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。 +! 1_Mt6  
下面就是产生这个functor的类: 1d^~KBfv  
lriezI  
|9* Rnm_  
template < typename Actor > !)s(Lv%]  
class do_while_actor ? <?Ogq"<  
  { c%&,(NJ]K  
Actor act; g~lv/.CnA+  
public : "?"  :  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r,5e/X  
iZGbNN  
template < typename Cond > u 3WU0Z`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {X!vb  
} ; )CGQ}  
=RoE=) 1&-  
r!r08y f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xfk -Ezv  
最后,是那个do_ Yuv(4a<M%  
tXE/aY*I  
dOjly,!  
class do_while_invoker pF;.nt)  
  { l`v5e"V  
public : LjKxznn o  
template < typename Actor > U[ ]yN.J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x]^d'o:cDP  
  { /s?%ft#-9o  
  return do_while_actor < Actor > (act); >6es 5}  
} @iz Onc:  
} do_; fu7x,b0p  
7nt(Rtbsu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bm~^d7;Cw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mnt&!X4<  
最后来说说怎么处理break和continue b(Y   
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。 GM|& ,}  
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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