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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1LT)%_d@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E/Eny 5  
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, hTf]t  
:7@"EW  
6=MejT  
=36vsps=  
  class filler >c5Vz^uM{4  
  { FFK79e/5  
public : !gW$A-XD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ce 1KUwo]  
} ; $9M>B<]  
s80:.B  
ofj7$se  
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: V.: a6>]  
J0C<Qb[  
>p}d:t/  
s|"V$/X(W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D0us<9q  
Bwn9ZYu#r  
-TjYQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :-Ho5DHg  
@@'zMV%  
s7D_fv4e  
eP(%+[g  
二. 战前分析 9kH~+  
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。 MS_&;2  
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 ipw_AC~  
--Dw8FR9  
rcF;Lp :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (GMKIw2  
  /* --------------------------------------------- */ ^qIp+[/'  
vector < int *> vp( 10 ); +}I[l,,xy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hG2btmBht  
/* --------------------------------------------- */ >O9j},X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1LJ ?Ka[_*  
/* --------------------------------------------- */ E`=y9r* Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nyw,Fu  
  /* --------------------------------------------- */ )j',e $m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vD[@cm  
/* --------------------------------------------- */ i"F'n0*L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UH%oGp$ykX  
Ty*ec%U9F  
?0DCjh8We  
InH R> ,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7 I&7YhFI  
1._1, _2是什么? Y)hLu:P]  
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。 a_`E'BkgU  
2._1 = 1是在做什么? zb?wl fT  
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。 >|o-&dk  
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。 -=Q_E^'  
}2:bYpYQ  
^t*+hFEI  
三. 动工 Jk}L+X vv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 69dFd!G\  
l0U6eOx  
_ZzN}!Mye  
SR*%-JbA  
template < typename T > ]n _-  
class assignment T 2x~fiM  
  { xp)#a_}  
T value; `y P-,lA$  
public : R`76Ae`R8  
assignment( const T & v) : value(v) {} q[M7)-  
template < typename T2 > [9BlP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1.p?P] .  
} ; IywovN Tr  
>u*woNw(XM  
i>ORCOOU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6N~ jt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Gxi;h=J2)>  
@tEVgyN  
Wq<>a;m  
pcur6:8W!  
  class holder +A~lPXAXW  
  { @ RTQJ+ms  
public : J:?t.c~$o  
template < typename T > 2O<S ig=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jph~ g*Z  
  { wS``Q8K+dM  
  return assignment < T > (t); px//q4 U  
} n 8AND0a1C  
} ; sn5N9=\+T  
d2.n^Q"?3  
5\R8>G~H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: nz+o8L,  
"Y(S G  
  static holder _1; JO :m: M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k\ I$ve"*  
"5{Yn!-:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *9PS2*n  
而不用手动写一个函数对象。 U?$v 1||  
MYN1zYT6j  
hZ2PP ^  
=_^g]?5i  
四. 问题分析 `d OjCA_&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OR?8F5o?p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 AQQj]7Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]"/ *7NM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z NCq /  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p-*BB_J"  
B2845~\.  
五. 问题1:一致性 f{3FoN= z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  }Ecm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < "~k8:=4  
5+ fS$Q  
struct holder 5)T{iPU%X  
  { _ORW'(:Z  
  // e}K;5o=I  
  template < typename T > f_Wn[I{  
T &   operator ()( const T & r) const =WO{h48]  
  {  K[?wP>s  
  return (T & )r; *Gu=O|Mm  
} }DZkCzK  
} ; TzK?bbgr!  
NoKYHN^*w  
这样的话assignment也必须相应改动: |ZZ3Qr+%S  
@&EP& $*  
template < typename Left, typename Right > m|f|u3'z$  
class assignment "4"L"lJ   
  { dDm<'30?*v  
Left l; OmoY] 8N}  
Right r; E&[ox[g{  
public : K} ;uH,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VFYJXR{  
template < typename T2 > 0j_!)B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {?m',sG;&  
} ; wkIH<w|jb  
w6wXe_N+M  
同时,holder的operator=也需要改动: i, )kI  
r;Dl  
template < typename T > ]]7s9PCN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9]7^/g*!  
  { eA+6-'qN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tGf  
} |UlScUI,  
M~"K@g=Wr  
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。 (JF\%Yj/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wiFckF/  
3gGF?0o  
return l(rhs) = r; `[:f;2(@  
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。 |5FyfDaFBX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HZP`u >.  
H7\EvIM=  
template < typename Tp > =XWi+')  
class constant_t bF}~9WEa  
  { #cmj?y()  
  const Tp t; xUeLX`73  
public : \?GMtM,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M"V?fn'  
template < typename T > :|fzGf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4~Z\tP|Q.  
  { a"ht\v}1  
  return t; Z-/ E$j  
} M VsIyP  
} ; fYH%vr)  
k'S/nF A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jmAWto}.  
下面就可以修改holder的operator=了 ,7/N=mz  
9cj:'KG)!  
template < typename T > \6sp"KqP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2>UyA.m0  
  { #^eviF8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T$RZRZo  
} paiF ah  
g8B@M*JA  
同时也要修改assignment的operator() cQN}z Ke  
!qy/'v4  
template < typename T2 > k.rZj|7 L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v_oNM5w  
现在代码看起来就很一致了。 n32BHOVE  
mF#{"  
六. 问题2:链式操作 /tV)8pEj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nC2A&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。 a[t2T jB  
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。 #,$d!l @  
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。 $%sOL( r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3VKArv-  
_ea!psA0  
template < typename T > hPH= .rX  
struct result_1 NbfV6$jo  
  { A<AZs~f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p"Fj6T2  
} ; 5H>[@_u+:  
}cMb0`oA  
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: Xgc@cwd  
\~U8<z  
template < typename T > CYs:P8^  
struct   ref nKufVe  
  { >* dqFZF  
typedef T & reference; |WlWZ8]  
} ; }<A\>  
template < typename T > 2et7Vw  
struct   ref < T &> > STWt>s  
  { $^}?98m  
typedef T & reference; RCo!sZP}  
} ; ^q7 fN0"6  
t-i;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x.~Z9j  
t%V!SvT8+  
template < typename T > GR Rv0M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DNC2]kS<  
  { &8z`]mB{t  
  return l(t) = r(t); 6Jrh'6 o@  
} z45ImItH  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y2 yW91B,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AWc7TW  
m "h{HgJd  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 , 0MDkXb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v:nm#P%P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^ ,d!K2`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ehV`@ss  
最后的布局是: VW}xY  
                Add \f5$L`  
              /   \ oMM`7wJw  
            Divide   5 M6[&od  
            /   \ sjvlnnO   
          _1     3 %l( qyH)*  
似乎一切都解决了?不。 4U*J{''L  
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。 DKx8<yEky  
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。 kG^DHEne  
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: b*\K I  
=c"`>Vi@d  
template < typename Right > ba^B$$?Bo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c,:xm=&  
Right & rt) const 6-c3v  
  { I6,'o)l{_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [#.E=s+&  
} 0GK<l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J=JYf_=4bc  
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。 ;Kob]b  
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。 y0k*iS e  
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。 i<@6f'Kir  
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。 7O^ySy"l  
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='AA_jnw  
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: /7/d u[P6  
=i O K($  
template < class Action > $T.we+u  
class picker : public Action BU(:6  
  { r BQFC 4L  
public : O$%M.C'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [DpGL/Y.  
  // all the operator overloaded qpjtF'  
} ; ,5$V;|  
>>oR@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #Mkwd5S|L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i`U:uwW`  
/n;Ll](ri  
template < typename Right > ~47Bbom  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WDQtj$e+  
  { U ]jHe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mN Hd  
} l$N b1&  
a$H*C(wL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z]kk.@P  
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。 qKNX^n;  
?0 93'lA  
template < typename T >   struct picker_maker ~b;l08 <  
  { booth}M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k`FCyO  
} ; ` ]%\Y>(a}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RP 'VEJ   
  { Fb#.Gg9b>  
typedef picker < T > result; tl9=u-D13@  
} ; ^PA[fL"  
`7_=2C  
下面总的结构就有了: WwG +Xa  
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。 oE@{h$=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  t9T3e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <q|IP_  
至此链式操作完美实现。 ^T*^L=L_(  
#vh1QV!Ho  
gSLwpIK%  
七. 问题3  o"J>MAD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eLE9-K+  
;ELQIHnD"  
template < typename T1, typename T2 > *AX)QKQ@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const at7|r\`?-  
  { G tI]6t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w}n:_e  
} n.zVCKN H  
EGMj5@>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E><!Owxt/  
3&i8C,u]/O  
template < typename T1, typename T2 > <K4`GT"n  
struct result_2 [ox!MQ+s  
  { <q Z"W6&&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +LddW0h+=8  
} ; V# Mw  
lsmzy_gV7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? jRIjFn|~{Y  
这个差事就留给了holder自己。 G#n99X@-  
    #k? Rl  
[?TQ!l}8A  
template < int Order > OdX-.FFl  
class holder; ,])@?TJb@  
template <> 7s:`]V%  
class holder < 1 > "o#N6Qu71  
  { PRm Z 3  
public : [{3WHS.  
template < typename T > lSP{9L6  
  struct result_1 o?A/  
  { 7O5`&Z'-  
  typedef T & result; +kCVi  
} ; :H[E W3Q  
template < typename T1, typename T2 > 'Rk~bAX  
  struct result_2 4/D ~H+k  
  { c)Ft#vzg&e  
  typedef T1 & result; Sd'Meebu  
} ; uYjJDLYoHl  
template < typename T > Yjz'lWg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3}O.B r|  
  { N>i1TM2  
  return (T & )r; rN? L8  
} 'R6D+Vk/  
template < typename T1, typename T2 > ]7kq@o/7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~D@pk>I  
  { AEkgm^t.{  
  return (T1 & )r1; S8j;oJ2 d  
} ko!38BH`/  
} ; /:dVW" A|  
X?$Eb  
template <> dtjaQsJM^  
class holder < 2 > /b@0HL?  
  { @Zd+XWFw  
public : !7J;h{3Uw  
template < typename T > l ,)l"6OV  
  struct result_1 W#'c6Hq2c  
  { &:L8; m  
  typedef T & result; r5[om$|*  
} ; tjkY[  
template < typename T1, typename T2 > Y">tfLIL_  
  struct result_2 :YjOv  
  { [a;lYsOsJ  
  typedef T2 & result; n]4)~ZIAU  
} ; 'xZxX3  
template < typename T > 9<<$uf.B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BieII$\P%P  
  { YkPz ~;  
  return (T & )r; QHr 3J  
} +YT/od1t7  
template < typename T1, typename T2 > .&7=ZY>E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8+a/x#b-  
  { H*|Bukgt/M  
  return (T2 & )r2; )ACa0V>*p  
} =Cs$0aA  
} ; m'k`p5[=h  
: ` F>B  
C Cq<y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~2@U85"o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SfJ/(q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UkNC|#l)  
b9|F>3?r>  
return l(i, j) = r(i, j); &:]_a?|*S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /G[y 24 Q  
Ms1\J2  
  return ( int & )i; !nVX .m9  
  return ( int & )j; d;lp^K M  
最后执行i = j; l[G ,sq"  
可见,参数被正确的选择了。 2!68W X  
s>~&: GUwR  
Zpb3>0<R  
N _pJE?  
@{I55EQ]  
八. 中期总结 |&n dQ(!l  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?2EzNNcS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qx0o,oZN!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ie.cTTOI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D{BH~IM  
5tq$SF42X  
MW*}+ PCY  
t 1C{  
NlcWnSv  
sef!hS06  
九. 简化 Bl`e+&b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P\zi:]h[Gh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k}T~N.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: ui 2RTAb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3&' STPpW  
  +-*/&|^等 `}Q;2 F  
2. 返回引用。 APc@1="#J  
  =,各种复合赋值等 _4E+7+  
3. 返回固定类型。 N,[M8n,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _l8oB)  
4. 原样返回。 f4tia .  
  operator, n.1a1Tf  
5. 返回解引用的类型。 wkm SIN:  
  operator*(单目) $(CHwG-  
6. 返回地址。 "R9kF-  
  operator&(单目) -5>g 0o2  
7. 下表访问返回类型。 pwZ &2&|  
  operator[] (U.&[B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5N|77AAxK  
  operator<<和operator>> g)p[A 4  
Ahwu'mgnC  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jcG4h/A  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S7SPc   
1Gqtd^*;  
template < typename Left > K 6G n  
struct value_return CNN?8/u!@  
  { VI+Y4T@  
template < typename T > c`jTdVD  
  struct result_1 >qgBu_  
  { 0WPxzmY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \Q)~'P3  
} ; :m~lgb<  
D0]9 -h  
template < typename T1, typename T2 > Ud9\;Qse  
  struct result_2 dW5z0VuB$/  
  { J *B`C^i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EXi+pm  
} ; hg&AQk  
} ; (#,.;Y  
He@= bLLa  
VuR BJ2D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jGWLYI=V2  
s1FBz)yCY=  
下面我们来剥离functor中的operator() |UaI i^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Af%?WZlOq  
2U+&F'&Q  
return l(t) op r(t) bpILiC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0CR;t`M@  
return op l(t) iUKj:q:  
return op l(t1, t2) \r 2qH0B  
return l(t) op O*PHo_&G  
return l(t1, t2) op 4~/6d9f  
return l(t)[r(t)] :tgTYIF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0T5>i 0/  
W7 E-j+2  
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: S .jjB  
单目: return f(l(t), r(t)); gdT_kb5HL8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K|/a]I":  
双目: return f(l(t)); uj@<_|7  
return f(l(t1, t2));  {MtB!x  
下面就是f的实现,以operator/为例 oGqv,[$qN  
yKI.TR#  
struct meta_divide QUDVsN#  
  { r?TK@^z  
template < typename T1, typename T2 > {P5@2u6S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P(;c`   
  { i=D,T[|>a  
  return t1 / t2; 6b|`[t  
} 1sJN^BvuG  
} ; !O-+ h0Z  
7y\g~?5N  
这个工作可以让宏来做: 8iNAs#s  
"=(;l3-o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $yAfs3/%)s  
template < typename T1, typename T2 > \ #V 6 -*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >N J$ac  
以后可以直接用 k ))*z FV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $%JyM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xNkY'4%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) qrc/Q;$  
4QNR_w  
Y zS*p~|  
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 l'T0<  
obq}#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }D+8K  
class unary_op : public Rettype HH?*"cKF~  
  { @45H8|:k  
    Left l; BT3O_X`u  
public : ^mpB\D)q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j!\0Fyr  
LDeVNVM  
template < typename T > a`*WpP\+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m!60.  
      { sV[Z|$&Z  
      return FuncType::execute(l(t)); HW72 6K*  
    } U_'q-*W  
Z!reX6  
    template < typename T1, typename T2 > e0HP~&BRs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +3>/,w(x  
      { qk,y|7 p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }27Vh0v  
    } ~4MjJKzA  
} ; [!? ,TGM}^  
J.2]km  
[V, ;X  
同样还可以申明一个binary_op .oj"ru  
@^cgq3H'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $S8bp3)  
class binary_op : public Rettype }#*zjMOz  
  { }#>d2 =T$  
    Left l; /%9p9$kFot  
Right r; Uv`v|S:+2  
public : ;n{j,HB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} */dh_P<Yj  
HcVs(]tIW  
template < typename T > P8,jA<W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RK:sQWG  
      { _8pkejg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e=;@L3f  
    } '3UIriY6  
x ETVt q  
    template < typename T1, typename T2 > SA 4je9H%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nQ!#G(_nO  
      { -sH.yAvC6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mRnzP[7-\)  
    } sFM>gG  
} ; Doc'7P  
9hLmrYNM1  
_& Uo|T  
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 DD6`k*RIk.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $4*E\G8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $CwTNm?  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xKLcd+hCZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4U a~*58  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l)PFzIz=V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V<NsmC=g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) lyH X#]  
下面是修改过的unary_op `Y({#U  
OK2/k_jXN'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9Bvn>+_K  
class unary_op p9 ,\{Is  
  { a0/n13c?G  
Left l; y7IbE   
  ))69a  
public : zmfRZ!Eh  
O$umu_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gp3nR<+  
g9weJ6@}M  
template < typename T > %f> |fs  
  struct result_1 G5nj,$F+  
  { W/ZahPPq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bR8 HGH28  
} ; Zc\h15+P  
 Vq)gpR  
template < typename T1, typename T2 > E ^SM`  
  struct result_2 LY88;*:S  
  { gC_s\WU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "J[i=~(  
} ; WVT5VJ7*  
sg6w7fp>  
template < typename T1, typename T2 > @F(3*5c_Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \`Ph=lJO  
  { 9p\wTzA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #SihedWi  
} Q1ABnacR  
gcW{]0%L^  
template < typename T > 4z0R\tjT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ox\B3U%`p}  
  { fdq^!MWTi  
  return OpClass::execute(lt(t)); |p8"9jN@}c  
} +%le/Pg@  
kO,VayjT  
} ; e2-70UvW^  
32bkouq  
X4P}aC  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug msqxPC^I  
好啦,现在才真正完美了。 [nN\{"~O  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9OQ0Yc!3  
k qY3r &  
template < typename Right > =~W0~lxX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5}d/8tS  
  { /:Z~"Q*r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g@k#J"Q '[  
} X8,7_D$  
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。 7i+!^Qj?y  
B::4Qme  
,yM}]pwlB  
,. 6J6{  
VT5cxB<  
十. bind /mMAwx  
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 Ik8TJ  
先来分析一下一段例子 6 <qwP?WN  
6m-:F.k1(  
 zU4V^N'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [yYH>~SuwZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ha=_u+@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _\4`  
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。 j*eUF-J1  
我们来写个简单的。 wZo.ynXT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]M+VSU  
对于函数对象类的版本: OD?y  
 O ':0V  
template < typename Func > uXG`6|?  
struct functor_trait $KwI}>E4  
  { DD/>{kff  
typedef typename Func::result_type result_type; ?u_gXz;A  
} ; c|\ZRBdI  
对于无参数函数的版本: }XGMa?WR  
.)"_Q/q  
template < typename Ret > MG7 ?N #  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <THZ2`tTK3  
  { @)W(q5)}9"  
typedef Ret result_type; z.2r@Psk  
} ; *PSvHXNi  
对于单参数函数的版本: %Y cxC0S[  
JQKC ;p  
template < typename Ret, typename V1 > P+)qE6\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KA5~">l  
  { r/NSD$-n  
typedef Ret result_type; "3{#d9Gs  
} ; H&w:`JYDL3  
对于双参数函数的版本: +Dx1/I  
Vs#"SpH{'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mR{CVU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DA<F{n.Z:  
  { ==QWwPpA  
typedef Ret result_type; .]W ;2G  
} ; lLb:f6N  
等等。。。 ?z2jk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Tub1S v>J  
tigT@!`$Y  
template < typename Func > $& cz$jyY  
struct func_return D(y+1^>  
  { S~KS9E~\  
template < typename T > &+mV7o  
  struct result_1 z]^+^c_  
  { )v[XmJ>H~o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '3A+"k-}mh  
} ; r55qmPhg  
?Bo?JMV  
template < typename T1, typename T2 > =43I1&_   
  struct result_2 ~9Z h,p ;  
  { PJzc=XPU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \|CPR6I  
} ; 7;&(}  
} ; = 96G8hlT  
JnfqXbE  
KQ&Y2l1*>>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S_J,[#&  
9YB2 e84j  
template < typename Func, typename aPicker > l , ..5   
class binder_1 ,V,f2W 4  
  { n-DaX kK  
Func fn; M\Se_  
aPicker pk; +a%xyD:.?  
public : "'m)VG  
m6^ 5S  
template < typename T > 2d*_Qq1  
  struct result_1 "e 1wr  
  { LheFQ A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B`fH^N  
} ; @Mm/C?#*O  
U&X2cR &a  
template < typename T1, typename T2 > h4_ b!E@  
  struct result_2 |( G2K'Ab  
  { sYJL-2JX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (&jW}1D  
} ; WmeKl  
8nCp\0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [E7MsX  
=!BobC- [b  
template < typename T > \q "N/$5{f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )P?IqSEA%  
  { B:< ]Hl$  
  return fn(pk(t)); {CtR+4KD  
} p~&BChBl!=  
template < typename T1, typename T2 > b O=yi)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pj0fM{E  
  { >O#grDXb  
  return fn(pk(t1, t2)); 2?W7I/F  
} X8i(~ B  
} ; <_Eg?ePW#  
\ECu5L4  
=>|C~@C?  
一目了然不是么? Kc #|Z  
最后实现bind .m;G$X|3U  
.$&Q[r3Lu  
(u hd "  
template < typename Func, typename aPicker > H6K`\8/SeN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c0_E_~  
  { n((vY.NDV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ";x+1R.d  
} y<- _(^  
%g3,qI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u,1}h L  
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。 M6rc!K  
oH#v6{y  
十一. phoenix `y^sITr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kL>d"w  
x;LzG t:w  
for_each(v.begin(), v.end(), 6/Fzco#N  
( wW2d\Zd&  
do_ C [uOReo  
[ -c%dvck^,  
  cout << _1 <<   " , " ?F7o!B  
] 445o DkG  
.while_( -- _1), 'zZcn" +!  
cout << var( " \n " ) I.'b'-^  
) HYK!}&  
); ;eL9{eF  
\4d.sy0&>-  
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: :hRs`=d"r  
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 2xwlKmI N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MZ> 6o5K|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ORN6vX(1  
4|?{VQ  
tK(g-u0N`(  
template < typename Cond, typename Actor > Y&HK1>M_  
class do_while q.#[TI ^  
  { N8r*dadDd  
Cond cd; D*PYr{z'  
Actor act; A{eLl  
public : *?ITns W<  
template < typename T > a:TvWzX,  
  struct result_1 .|qK +Hnc  
  { ~PWSo%W8  
  typedef int result_type; :O<bA& :d  
} ; Z?P~z07  
Ny- [9S-<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O,2~"~kF  
'*^yAlgtt  
template < typename T > U9y|>P\)T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xo}b= v  
  { z4#(Ze@u~_  
  do X?:o;wB  
    { l%ayI  
  act(t); }9HmTr|  
  } 57a2^  
  while (cd(t)); kd`0E-QU  
  return   0 ; [H<bh%  
} {5r0v#;  
} ; #`TgZKDg2  
u%/fx~t$  
>(w2GD?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :A %^^F%  
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。 SzwQOs*  
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。 bzDIhnw  
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。 Ji1Pz)fq  
下面就是产生这个functor的类: v2r&('pV  
GZS1zTwBL  
n\Fp[9+Z\  
template < typename Actor > -9 !.m  
class do_while_actor wbDM5%  
  { Z=B_Ty  
Actor act; <!-sZ_qq  
public : |7,L`utp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ah @uUHB  
=S'%`]f?  
template < typename Cond > Xs&TJ8a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fO'Wj`&a  
} ; k#8Ti"0  
y@2epY?{  
t?o ,RN:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gBT2)2]  
最后,是那个do_ CQel3Jtt.  
7Dnp'*H  
O#wpbrJ  
class do_while_invoker O}9KJU  
  { /bj <Ft\  
public : \s3]_1F;t  
template < typename Actor > ^7;JC7qmN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lo%;aK  
  { <YA&Dr3OD  
  return do_while_actor < Actor > (act); *Av"JAX  
} #;n +YM">:  
} do_; [I4ege>  
Y(cN}44  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s yU9O&<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1@u2im-O  
最后来说说怎么处理break和continue ,q(&)L$S  
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。 A:(*y 2  
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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