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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iO*5ClB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fSbLkd 9  
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=bK NA90  
Oz%6y ri  
#|E#Rkw!  
6ZI Pe~`  
  class filler 01@ WU1IN  
  { S Q:H2vvD  
public : :0y-n.-{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >!1] G"U  
} ; =Lkn   
MPUyu(-%{  
sX6\AYF1M  
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: y<6Sl6l*  
^4`x:6m  
@\F7nhSfa  
E}4{{{r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :4zPYG o  
lknj/i5L  
%BC%fVdP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SlB`ktcfI  
a&G{3#l  
Kc[^Pu  
OF<:BaRs/  
二. 战前分析 d"n>Q Tn\  
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。 ^*l dsc  
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 0E#??gN  
BaIpX<$T  
dE8f?L'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 75H!i$(*+  
  /* --------------------------------------------- */ #6c,_!  
vector < int *> vp( 10 ); SHYekX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g"n>v c7  
/* --------------------------------------------- */ ?jMM@O`Nu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !7\dr )  
/* --------------------------------------------- */ 9)+!*(D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @VP/kut  
  /* --------------------------------------------- */ iWeUsS%zpV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5)f 'wVe  
/* --------------------------------------------- */ e- `9-U%6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :a Cf@:']  
9K}DmS  
TkTGYh  
fASklcQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: !KXcg9e  
1._1, _2是什么? Ydsnu  
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。 {G=>WAXo  
2._1 = 1是在做什么? pRjEuOc  
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。 b [HnhAI  
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。 x=>dmi3  
O=U,x-Wl  
ds(X[7XGW  
三. 动工 LiHJm-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mm8_EjMp  
qDG x (d  
_lI(!tj(  
8Q/cJ+&  
template < typename T > Tg O]q4  
class assignment H8"RdKwg?  
  { g&/lyQ+G  
T value; *8qRdI9  
public : RQ|K?^k v  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vfd_nD^8oZ  
template < typename T2 > 1y[~xxgE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R|Bi%q|4P  
} ; t@lTA>;U@  
c%G~HOE=B  
rYPuo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n.N0Nhd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sifjmNP  
&56\@t^  
fR;[??NH  
zz3{+1w]  
  class holder B[sI7D>Y  
  { }c8et'HYf  
public : %mlH  
template < typename T > |(x%J[n0+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8B6(SQp%  
  { U{EcV%C2  
  return assignment < T > (t); -"Kjn`8  
} ]p(es,[  
} ; CA|W4f}  
/!&eP3^  
?a+J4Zr3  
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: [EPRBK`=  
3J4OkwqD  
  static holder _1; 7KC2%s#7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CiU^U|~'L  
qu1! KS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %[*_-%  
而不用手动写一个函数对象。 _JpTHpqu  
 w D  
 [Ketg  
agoMsxI9  
四. 问题分析 F$v^S+Ch  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 cPL6(&7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'U@Ep  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \RVfgfe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )@ B !  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W:f)#'  
Tpnwwx[]:|  
五. 问题1:一致性 @(/$;I,  
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?| Ei,dO;&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =*(_sW6;  
N^`S'FVA  
struct holder e'|P^G>g  
  { V?MaI .gj  
  // +A 6kw%"  
  template < typename T > "5,Cy3  
T &   operator ()( const T & r) const ?)qm=mebY  
  { 0a?[@ -Sz  
  return (T & )r; *Q -uE  
} vO zUAi  
} ; g$=']A?W_  
>r:z`^p  
这样的话assignment也必须相应改动: 4[r:DM|8  
bA"*^"^  
template < typename Left, typename Right > IQ#Kod;)  
class assignment s?sr0HZ  
  { ayf;'1  
Left l; ,mp^t2  
Right r; $f"Ce,f  
public : 0rDQJCm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <aMihT)dd  
template < typename T2 > 's8LrO(=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d8jP@>  
} ; =6'D/| 3  
$xcU*?=K  
同时,holder的operator=也需要改动: %E":Wv  
8(6mH'^y  
template < typename T > pR:cnkVF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "8[Vb#=*e  
  { Ip,0C8T`Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K]U8y$^  
} fxD|_  
vf<Tq  
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。 AIQ]lQ(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I} ]s(  
qy!pD R;  
return l(rhs) = r; )Vy}oFT\  
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。 6:bvq?5a5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ga"<qmLMc  
Zg;Ht  
template < typename Tp > bu\D*-  
class constant_t Wf  *b"#  
  { wqn }t]  
  const Tp t; `t #I e *  
public : 4y9n,~Qgw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l0wvWv*k  
template < typename T > Q0_|?]v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;cZ]^kof  
  { bJ.68643  
  return t; ps]s Tw  
} ])T_&%  
} ; t7 $2/C  
}~Y#N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  0c:j wtf  
下面就可以修改holder的operator=了 7[7Sm^Tw  
9fb"R"(M  
template < typename T > ~F]If\b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0>?78QL9<  
  { ld23 ^r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Q8rAsf 9  
} +(2mHS0_a  
1j^FNg ~  
同时也要修改assignment的operator() 2fJ2o[v  
SJI+$L\'  
template < typename T2 > P^ bcc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CbRl/ 68HY  
现在代码看起来就很一致了。 852Bh'u_  
h3L{zOff  
六. 问题2:链式操作 kF *^" Cn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cd*F;h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,W<mz7Z(@  
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。 A?OaP  
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。 GfT`>M?QGK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bX]$S 5c_u  
U7cGr\eUu  
template < typename T > #%tN2cFDN  
struct result_1 zFV?,"\r  
  { ?IV3"\5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bQ2 '*T  
} ; uYwJ[1 C  
&mp@;wI6@  
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: 1=%\4\  
mH} 1Zy  
template < typename T > VFwp .1oa!  
struct   ref 6tmn1:  
  { > jvi7  
typedef T & reference; 3YPoObY  
} ; ng[ZM);  
template < typename T > R`|GBVbv  
struct   ref < T &> [2cG 7A  
  { Vg4N7i  
typedef T & reference; Y)4&PN~[  
} ; My!<_Hp-W  
0 /JusQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cO !2|v8i  
!pLQRnI}6  
template < typename T > Li_ a|dI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x5}Ru0Z  
  { m48m5>  
  return l(t) = r(t); 6muZE1sn  
} ,.<l^sj5  
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。 ;M"JN:J8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J Covk1  
sP5\R#  
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 QGnBNsAh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q.>{d%?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pTlNJ!U>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9n"D/NZB  
最后的布局是: thjCfP   
                Add *L.+w-g&&  
              /   \ BHw/~Hd4  
            Divide   5 @bj3 N  
            /   \ @t6B\ ?4'T  
          _1     3 RE(R5n28,  
似乎一切都解决了?不。 O=Py XOf  
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。 PNn{Rt  
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。 BK8)'9/  
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: e" f/  
Q}M% \v  
template < typename Right > r0)X]l7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ga~C?H,K  
Right & rt) const "?GA}e"R  
  { Em8C +EM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wh@;$s"B  
} Ul@yXtj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BVX6  
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。 &i,xod6$  
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。 gzthM8A  
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。 ?HBNd&gZ1G  
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。 }Q?, O  
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? "-+5`!Y  
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: hYMo5?  
|BGQ|7DyG  
template < class Action > hX~d1.]Y  
class picker : public Action y pv~F  
  { OFTyN^([@  
public : }Zue?!KQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I=)u:l c  
  // all the operator overloaded 0[JJ  
} ; p ] V  
YULI y-W  
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。 CD'.bFO^+T  
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: *eAsA(;  
#%xzy@`  
template < typename Right > EencMi7J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c-L1 Bkw  
  {  s=&&gC1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pvq74?an`  
} =Vv"\p8  
>M\3tB2C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |Fk>NX  
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。 w]hs1vch  
Ccld;c&+  
template < typename T >   struct picker_maker ndn)}Z!0h  
  { -lL(:drn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8[Ssrk  
} ; B\,pbOE?#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .mzy?!w0q  
  { P5Y:c@u2  
typedef picker < T > result; gwj+~vSfi  
} ; o.ntzN  
P".CZyI-i  
下面总的结构就有了: `<1o}r 7i  
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。 v"VpE`z1#  
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。 }j^asuf~c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 82.::J'e  
至此链式操作完美实现。 J|-X?V;ZW  
x78`dX  
N,9W18 @  
七. 问题3 "NY[&S  
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。 EIqe|a+  
u:Fa1 !4JR  
template < typename T1, typename T2 > E)l0`83~^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iYi3x_A`  
  { wJs #rkW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nm)H\i  
} 8X,dVX5LT  
!e5!8z  
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: eM";P/XaX  
B8){  
template < typename T1, typename T2 > @kCFc}  
struct result_2 5hN`}Ve  
  { RjC3wO::  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'O%itCy)  
} ; DlHt#Ob7  
[ZC{eg+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? i^9,.$<1  
这个差事就留给了holder自己。 =]k0*\PS  
    ),ur! v  
cn62:p]5  
template < int Order > m5c?A+@fZ  
class holder; 3mI(5~4A]?  
template <> tI42]:z  
class holder < 1 > 5G!0Yy['  
  { >/@wht4- j  
public : Ah5`Cnv  
template < typename T > J?]wA1  
  struct result_1 I!FIV^}Z(  
  { kjVUG >e>  
  typedef T & result; cZB?_[Cp  
} ; }^!8I7J.  
template < typename T1, typename T2 > $T.u Iq  
  struct result_2 N8hiv'3  
  { vS#Y,H:yAj  
  typedef T1 & result; S{HAFrkm7  
} ; 0wM2v[^YO  
template < typename T > zl?Gd4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a8D7n Ea  
  { UoAHy%Y<%  
  return (T & )r; -|0nZ  
} k!?sHUAj  
template < typename T1, typename T2 > d}@b 3   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K/xn4N_UX  
  { 99<]~,t=5  
  return (T1 & )r1; Gw!VPFV>W  
} sIUhk7Cd8  
} ; =35g:fL  
/V-uo(n< .  
template <> {zd0 7!9y  
class holder < 2 > 2/XrorV  
  { b 6kDkE  
public : s7(NFX5  
template < typename T > \wMqVRPoQ  
  struct result_1 'q3<R%^Q   
  { _C`&(?}  
  typedef T & result; z$64Ep#  
} ; JVfSmxy.  
template < typename T1, typename T2 > (*~'#k  
  struct result_2 6,wi81F,}  
  { ?3[Gh9g`  
  typedef T2 & result; p **Sd[|  
} ; {KQ-QKxxS  
template < typename T > >:o$h2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {}.M(nPtv;  
  { 7+!FZo{?  
  return (T & )r; 55Pe&V1=  
} P 2-^j)  
template < typename T1, typename T2 > Dq07Z^#'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F,dPmR  
  { &`@S_YLr  
  return (T2 & )r2; {lam],#r  
} {ef9ov Xk  
} ; KgD sqwy  
nXU`^<nA  
u[:-^H  
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> >。 `T'[H/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t=l@(%O 0_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^LI\W'K  
o#Gf7.E8  
return l(i, j) = r(i, j); 6Qc *:(GE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $ jkzm8{W  
h(~@ n d{  
  return ( int & )i; wH?]kV8Q  
  return ( int & )j; aB_~V h  
最后执行i = j; 2ezk<R5q+  
可见,参数被正确的选择了。 nYsB^Nr6  
/Fr*k5I  
Ez1-Nx  
ylGT9G19  
?^3Y+)}  
八. 中期总结 KPi_<LuK  
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: ]F{F+r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #]rfKHW9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G;ihm$Cad  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $~3?nib"j  
O*SJx.  
FOyANN'  
wC>}9OM  
7v']wA r]  
Wq2 Bo*[*  
九. 简化 ~|Nj+A  
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。 2%?Kc]JY9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $x~U&a  
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: >sm~te$5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R+*-i+]Q#7  
  +-*/&|^等 R@df~  
2. 返回引用。 uv|RpIve:  
  =,各种复合赋值等 sB@9L L]&|  
3. 返回固定类型。 Nf5zQ@o_y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i}L*PCP  
4. 原样返回。 Vg^yjP{sv  
  operator, $6l^::U  
5. 返回解引用的类型。 N,bH@Q.Ci  
  operator*(单目) Hg~8Td**  
6. 返回地址。 >qy$W4  
  operator&(单目) j'uzjs[  
7. 下表访问返回类型。 ]\1H=g%Ou  
  operator[] lNLa:j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 og?L 9  
  operator<<和operator>> *b4W+E  
Z!+n/ D-1  
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。 5_\1f|,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1rIL[(r4  
GU0[K#%  
template < typename Left > w-"tA`F4  
struct value_return F05]6NVv  
  { 6Z@?W  
template < typename T > no$X0ia  
  struct result_1 F2>W{-H+  
  { D!DL6l`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P(b ds  
} ; 84_Y+_9  
*kt|CXxAS8  
template < typename T1, typename T2 > ;uho.)%N`F  
  struct result_2 wii.0~p  
  { YJ !jdE}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Yc:>Yzj(z  
} ; 7\AoMk}  
} ; m;J'y2h =$  
yRivf.wH  
ok1w4#%,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \;+TZ1i_  
0}` 0!Kv  
下面我们来剥离functor中的operator() WR9-HPF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }vb.>hy  
P\y ZcL  
return l(t) op r(t) 0Of6$`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C';Dc4j  
return op l(t) 2c'<rkA  
return op l(t1, t2) 65vsQ|Zw  
return l(t) op 7*kTu0m  
return l(t1, t2) op 7sU+:a  
return l(t)[r(t)] qL?$u07<9'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FMtg7+Q|>  
C1uV7t*\  
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: t=\ ffpA  
单目: return f(l(t), r(t)); Mn 8| K nh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9JqT"zj  
双目: return f(l(t)); ]*X z~Ox2  
return f(l(t1, t2)); x9o(q`N  
下面就是f的实现,以operator/为例 *^iSP(dg  
 Xb~i?T;f  
struct meta_divide Elt" tJ  
  { 9+b){W  
template < typename T1, typename T2 > j|>^wB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #bS}?fj  
  { !y862oKD  
  return t1 / t2; t9.| i H  
} (+nnX7V?I  
} ; w5vzj%6i  
DH"_.j  
这个工作可以让宏来做: q>6RO2,  
GF36G?iEi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !iL6/  
template < typename T1, typename T2 > \ y[/:?O}g4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <OrQbrWQa  
以后可以直接用 h %5keiA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5S ) N&%  
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 zCS&w ~  
(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。。。) F9>"1  
.7+"KP:  
'(zP;  
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 09=w  
_U o3_us  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l>6p')F!  
class unary_op : public Rettype t^=S\1"R\  
  { ,uD}1 G<u  
    Left l; [[O4_)?el  
public : It]GlxMX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JH#p;7;  
^}UFtL i  
template < typename T > I0N~>SpZ5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iGBHlw;A  
      { CropHB/t  
      return FuncType::execute(l(t)); ^[6#Kw&E  
    } (ylZ[M&B:  
%"ehZ d0r  
    template < typename T1, typename T2 > {5 3#Xd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vcZ"4%w  
      { Y=/;7T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4m%Yck{R  
    } Qnx?5R-}ZU  
} ; xiVbVr#[  
#+ {%>f  
1I%niQv5t  
同样还可以申明一个binary_op L+lX$k  
%r@:7/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O4!!*0(+91  
class binary_op : public Rettype !{!(yP_  
  { PB #EU 9  
    Left l; H|3CZ=U?  
Right r; IH"_6s#$&  
public : sfp.>bMj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9Qq%Fw_  
Icx)+Mq  
template < typename T > aNgJm~K0P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [7l5p(=  
      { pIPjTQ?cq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^Yo2R  
    } Pa{bkr  
?{~. }Vn  
    template < typename T1, typename T2 > =j@8/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K,!f7KKo  
      { [9Hrpo]tU:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G{.A5{  
    } d 1 O+qS  
} ; $gdGII&n  
5N907XVu  
%1M!4**W  
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 7U - ?Rd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3 =_to7]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1#x@  
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。 lgC^32y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n*hRlL  
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。。。 MNX-D0`g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _:Ov-HIR  
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) CWkAc5  
下面是修改过的unary_op 9abn6S(XpJ  
LufZ,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OQ _wsAA  
class unary_op $KmE9Se6,  
  { nz`"f,  
Left l; D[(T--LLT  
  [ZETyM`  
public : (N{  
,-.=]r/s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [[Usrbf  
9!wm`'G8  
template < typename T > ?Q6ZZQ~  
  struct result_1 }9?fb[]  
  { .-: 6L2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {ZgycMS  
} ; 4OdK@+-8U  
QezDm^<  
template < typename T1, typename T2 > !e0/1 j=  
  struct result_2 L/:u  
  { 7P D D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^j'vM\^`ml  
} ; ntF#x.1Pm  
[~ |e:  
template < typename T1, typename T2 > gR{.0e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q?oJ=]m"  
  { 7 P]Sc   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "Oy&6rrr  
} l5_%Q+E_  
po+ 1  
template < typename T > wqp(E+&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Vc:o_n7  
  { u=6{P(5$j  
  return OpClass::execute(lt(t)); :6frx=<  
} z(beT e  
 h93  
} ; EB>rY  
q8vRUlf  
[>f4&yY  
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 @0rwvyE=+3  
好啦,现在才真正完美了。 3WF6bJN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9rQpKq:# E  
Q"H1(kG|  
template < typename Right > |p+ xM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W$Zc;KRz$0  
  { LL=nMoS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Jx= v6==7  
} "a >a "Ei  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6b#J!:?  
610hw376B  
GGn/J&k  
zgHF-KEV  
UkBr4{+aE  
十. bind qxglA*/ [  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H>5@/0cL2  
先来分析一下一段例子 K\>CXa  
ic|>JX$G  
} g[(h=Qi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NYZI;P1DA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^k}jPc6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #&c}i n"!  
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^}BWWp  
我们来写个简单的。 <ba+7CK] w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u<{uUui}$v  
对于函数对象类的版本: b."1p7'  
VR_bX|  
template < typename Func > jR&AQ-H&  
struct functor_trait c6)q(zz  
  { +']S  
typedef typename Func::result_type result_type; !U !}*clYL  
} ; *S4*FH;8  
对于无参数函数的版本: ur2`.dY>3"  
!ZlNPPrq}  
template < typename Ret > &za~=+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ssC5YtF7X  
  { tmI2BBv  
typedef Ret result_type; goV[C]|  
} ; BpKgUwf;C  
对于单参数函数的版本: APR%ZpG  
6?c(ueiL[  
template < typename Ret, typename V1 > I~>L4~g)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5zH?1Z~*  
  { O~AOZ^a:2  
typedef Ret result_type; hkL[hD  
} ; 8TnByKZz  
对于双参数函数的版本: ~V4&l3o  
y(RK|r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0Ie9T1D=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .v:K`y;f\(  
  { ]%5DuE\M8\  
typedef Ret result_type; #wZ:E,R  
} ; K) "cwk-  
等等。。。 eqze7EY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DOm5azO!>  
TBYRY)~f  
template < typename Func > Pc4FEH/  
struct func_return glppb$oB\  
  { L_YVe(dT  
template < typename T > >2l;KVm%  
  struct result_1 T+[N-"N  
  { j@b4)t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *:}NS8hP  
} ; O5Xu(q5+  
{^#62Y  
template < typename T1, typename T2 > x1kb]0s<-  
  struct result_2 DN@T4!  
  { $Y4;Xe=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )5j%."  
} ; mSzBNvc i  
} ; }X3SjNd q  
vO2o/   
?q <"!U|e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A8R}W=  
dSb|hA}@  
template < typename Func, typename aPicker > ?b~Vuo  
class binder_1 j9za)G-J  
  { Xo*=iD$Jys  
Func fn; 1v4(  
aPicker pk; NVMhbpX6  
public : Z?5kO-[  
\S@;>A<J  
template < typename T > '%`W y@  
  struct result_1 {qCmZn5  
  { WKQVT I&A.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #<bt}Tht  
} ; @hiwq 7[j  
<;.Zms${@  
template < typename T1, typename T2 > N}>XBZy  
  struct result_2 mlY0G w_e  
  { 8_K22]c5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q+[e)YO)  
} ; RTNUHz;{L  
]cnLJ^2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XnQo0 R.PW  
"}]1OL SV  
template < typename T > pCNihZ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J8$G-~MeJ  
  { 0=;jGh}|i  
  return fn(pk(t)); $@t-Oor;  
} 31y=Ar""  
template < typename T1, typename T2 > ubIGs| p2c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cd#>,,\z  
  { 1@kPl[`p'  
  return fn(pk(t1, t2)); jl=<Q.Mm7  
} 5o5y3ibQ  
} ;  )>Oip  
+'?p $@d  
:xfD>K  
一目了然不是么? tZ[Y~],F  
最后实现bind PY.c$)az>  
`av8|;  
8ltHR]v  
template < typename Func, typename aPicker > AyKaazm]9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #{GUu ',?&  
  { n< [np;\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3C8'0DB  
} \CL |=8[2  
N G1]!Vz5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AU}P`fT!  
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。 Ay!=Yk ^~  
d+%1q  
十一. phoenix hNXPm~OK\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YZf<S:  
f8)D|  
for_each(v.begin(), v.end(), b1jh2pG(V  
( 0i9y-32-  
do_ jN V2o  
[ #JGy2Hk$^  
  cout << _1 <<   " , " W?G4\ubM3<  
] abUn{X+f~  
.while_( -- _1), ( =->rP  
cout << var( " \n " ) PEoO s  
) y>u+.z a|  
); gy _86y@  
8<k0j&~J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: J1Mm,LTO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jcN84AaRFI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @?{n`K7{`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pv`yOx&nE  
5B .+>u"e  
'Ol}nmJ'n  
template < typename Cond, typename Actor > xUPM-eF=  
class do_while ,:QG%Et  
  { Xd66"k\b+  
Cond cd; e%j+,)Ry  
Actor act; : KZI+  
public : 7C ABM  
template < typename T > )__vPPko i  
  struct result_1 )ye[R^!}  
  {  ^DVr>u  
  typedef int result_type; bc5+}&W  
} ; ";9cYoKRY  
+}>whyX1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?{$Q'c_I  
`ItMn&P  
template < typename T > U}6'_ PRQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /9|1eSUa  
  { )dG7 $,g  
  do ,m!j2H}8  
    { R* E/E  
  act(t); H]Q Z4(  
  } 9IMtqL&  
  while (cd(t)); 6J6MR<5'  
  return   0 ; {LY$  
} :HRJ49a  
} ; XY1NTo. =  
${KDGJ,^  
z}s0D]$+x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?.IT!M}DR  
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。 y)|Q~8r  
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。 E*7B5  
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。 4CS 9vv)9R  
下面就是产生这个functor的类: ?y'KX]/  
]}8<h5h)  
._-^ 58[  
template < typename Actor > 2<yi8O\  
class do_while_actor _C&2-tnp  
  { <m`HK.|~  
Actor act; I_'S|L  
public : }-)2CEj3L%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [U]*OQH`e  
A"\kdxC  
template < typename Cond > 4t|g G`QW7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vur$t^zE  
} ; ,`G8U/  
VCcLS3  
$91c9z;f^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D.j'n-yw  
最后,是那个do_ - P1OD)B  
~o= Sxaf  
oU$Niw9f  
class do_while_invoker  {IYfq)c  
  { gf2l19aP  
public : $=4T# W=m  
template < typename Actor > nu}$wLM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PNd]Xmv)  
  { O!lZ%j@%  
  return do_while_actor < Actor > (act); R?Ki~'k=  
} ZBcZG  
} do_; 26yv w  
'73dsOTIT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J8J~$DU\Gv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Iujly f  
最后来说说怎么处理break和continue ?a7PxD.  
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。 n wToZxHZ~  
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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