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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ',c~8U#q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e,&#,O  
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, UOk\fyD2[  
$ nHD,h  
bAbR0)  
TkJ[N4'0  
  class filler #f< v%  
  { aHVzBcCPh  
public : #y[U2s Se  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I~ :gi@OVV  
} ; u88wSe<\X  
!?v_.  
!LzA  
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: G[`1Yw$  
o+B)  
@Ns[qn;9  
6i2%EC9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L7d1)mV  
0{g*\W*+~  
|Fi5/$S.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1`YU9?  
(0B?OkQ  
DzQ  
cPD_=.&  
二. 战前分析 &w#!   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c!_c, vwrn  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  ?C#E_  
~MBPN 4r  
#c5jCy}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N+h05`  
  /* --------------------------------------------- */ l?=\9y  
vector < int *> vp( 10 ); D}q"^"#T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "4;nnq  
/* --------------------------------------------- */ _'LZf=V0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -(t7>s  
/* --------------------------------------------- */ pF4Z4?W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;8eKAh  
  /* --------------------------------------------- */ __2<v?\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P RWb6  
/* --------------------------------------------- */ Qr9;CVW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y TD4![  
fT|A^  
 UXs)$  
xC,x_:R`  
看了之后,我们可以思考一些问题: bh<;px-  
1._1, _2是什么? Vv45w#w;  
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。 +.Ij%S[Px5  
2._1 = 1是在做什么? e=WjFnK[x7  
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。 FO5a<6  
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。 C+ll A  
}Nsdk',}  
sl `jovT[Y  
三. 动工 p,goYF??  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: > .  
8 {V9)U  
dF\#:[B  
V`1,s~"q  
template < typename T > d<6F'F^w.7  
class assignment 1^4:l!0D  
  { PDuc;RG  
T value; DK\XC%~m  
public : \xj;{xc  
assignment( const T & v) : value(v) {} +yp:douERi  
template < typename T2 > F5Z,Jmi^M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d=PX}o^  
} ; _r*\ BM8y  
jYFJk&c  
\&5V';  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MQQm3VaKS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]x r0]  
W&IG,7tr  
W n'a'  
{aUnOyX_  
  class holder [mA-sl]  
  { A^>@6d $2  
public : qcS.=Cj?)  
template < typename T > #GE]]7:Na  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q$c6l[(g  
  { ;:fW]5"R  
  return assignment < T > (t); rG}e\ziKuj  
} FfdB%  
} ; 6 Rl[M+Q  
[OW <<6  
Do/R.Mgy*  
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: YV<y-,Io  
|oi+|r  
  static holder _1; #wI}93E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d+ jX49Vt  
_x!id f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a%T`c/C  
而不用手动写一个函数对象。 #;]#NqFX  
X.eOw>.  
rm8Ys61\=  
H#~gx_^U  
四. 问题分析 "lI-/ G  
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。 x b"z%.j  
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。  Y~WdN<g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :&IHdf0+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jYHnJ}<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H648[H[k  
s-$ Wc) l  
五. 问题1:一致性 <+_XGOt0<  
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?| >R+-mP!nj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X zJ#)}f  
{^WK#$]  
struct holder @>)VQf8s1  
  { -&Z!b!jN  
  // +/~]fI  
  template < typename T > Xp:A;i9  
T &   operator ()( const T & r) const /jG?PZ=m  
  { }a7d(7  
  return (T & )r; mn7I# ~  
} R2,9%!iiX  
} ; J~m$7T3Af  
b/M/)o!C  
这样的话assignment也必须相应改动: r5}p .  
um.ZAS_kmc  
template < typename Left, typename Right > S&_03  
class assignment 'D+xs}\  
  {  }QFL  
Left l; YThVG0I =  
Right r; W,xdj!^t  
public : ,/\`Rc^n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oY)eN?c  
template < typename T2 > h>/teHy /  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?zW'Hi  
} ; A2|Bbqd  
KD kGQh#9  
同时,holder的operator=也需要改动: V<QpC5  
b^/u9  
template < typename T > )|~&(+Q?]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qyz%9 9  
  { B\J[O5},  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j&8YE7  
} 6}^x#9\  
y2A\7&7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @t%da^-HS"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .U!EA0B  
7=P)`@  
return l(rhs) = r; M|(VM=~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K4Q{U@ZJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >w3C Ku<  
h4hAzFQ.s  
template < typename Tp > ?"yjgt7+y  
class constant_t !j6 k]BgZ  
  { s41%A2Enh  
  const Tp t; <Wn~s=  
public : + -<8^y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [vi =^  
template < typename T > 2{ F-@}=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |]&3*%b@  
  { >z<L60S  
  return t; q,P.)\0A  
} /!]K+6>u  
} ; 7X$CJ%6b  
Et0gPX-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '.v;/[0  
下面就可以修改holder的operator=了 -wn-PB@r  
56pj(}eq  
template < typename T > G4|C227EO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +~V%R{h  
  { T<uX[BO-a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ([8*Py|  
} `oxBIn*BD  
f#s6 'g  
同时也要修改assignment的operator() )z7CT|h7S  
Otq3nBZ  
template < typename T2 > IVxJN(N^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [G_ ;78  
现在代码看起来就很一致了。 4e#g{,  
G#7*O`  
六. 问题2:链式操作 *).  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z 0?MeH#  
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。 C6e5*S  
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。 hC$e8t60  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Es[3Ppz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lMgguu~qg  
AF:_&gF  
template < typename T > L'wR$  
struct result_1 Hcf"u&%  
  { gW~YB2 $  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a!o%x  
} ; RPX.?;":  
JAxzXAsAR  
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: g3ukx$Q{>  
C^$E#|E9N  
template < typename T > )v(rEY  
struct   ref "-:H$  
  { ,zjz "7'  
typedef T & reference; Y~Uf2(7b5  
} ; / B!j`UK  
template < typename T > p W[TufTa  
struct   ref < T &> q>%B @'  
  { v} !lx)#  
typedef T & reference; %RW*gUvc]  
} ; Ja1`S+  
`@y~JNf!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CV[9i  
J{4=:feIC?  
template < typename T > $}4ao2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  D?Beg F  
  { rw)!>j+&A  
  return l(t) = r(t); Eq_@ xT0>  
} 1 Ne;U/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kiF}+,z"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IfH/~EtX  
W2<'b05  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'z9 1aNG]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5]G%MB/|$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U2`:'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VK/L}^=GOO  
最后的布局是: U9BhtmY  
                Add %]F/!n  
              /   \ hGKQK ^bn  
            Divide   5 Wt%Wpb8  
            /   \ /\,3AInLb  
          _1     3 I?1 BGaAA  
似乎一切都解决了?不。 blomB2vQ  
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。 ce$ [H}rDB  
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。 ea{zL  
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: %S%UMA.  
V1,p<>9  
template < typename Right > gR/?MJ(v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 26}3  
Right & rt) const q"269W:  
  { ~;b}_?%o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9<&*iIrM  
} kh}h(z^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \Ec*Gq?.  
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。 n:a~=^IV  
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。 MHp:".1  
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。 Ho#nM_ q  
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。 zjH8 S  
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? D_( NLC  
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: `)$G}7cRUH  
8i^ ./P  
template < class Action > E;H9]*x/  
class picker : public Action pa^_D~  
  { H{*rV>%  
public : LT)I ?ud  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VOYQ<tg  
  // all the operator overloaded yd VDjE Y  
} ; Jr'a_ (~  
+b_[JP2  
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。 X6}W]  
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: ]?V:+>t=  
07=I&Pum  
template < typename Right > S5gBVGh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qQf NT.  
  { 7`7M4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  rPr]f;  
} ,dd1/zm  
ml2/}}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AP`1hz4].-  
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。 'PrBa[%  
GfSD% "  
template < typename T >   struct picker_maker h}tC +_"D  
  { @[v,q_^8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R:l&2  
} ; \ (`2@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |7KWa(V5I  
  { >tkz%;6  
typedef picker < T > result; Sz|kXk6&9  
} ; p5"pQe S  
%Cj_z  
下面总的结构就有了: :W>PKW`^  
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。 =i}lh}(  
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。 2xUgM}e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "3++S  
至此链式操作完美实现。 GwA\>qXw  
\HrtPm`e  
cBbumf9C  
七. 问题3 -cJ,rrN_9  
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。 |Ch ,C  
}Z\S__\9  
template < typename T1, typename T2 > PZ#up{[o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BK)<~I  
  { *Ej;}KSv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0nBDF79  
} }%c>Hh  
|Y6;8e`H  
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: _B^X3EOc  
Xk'Pc0@a  
template < typename T1, typename T2 > ' -9=>  
struct result_2 B[h^]k  
  { unqUs08  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \N-3JOVy  
} ; F+NX [  
.nNZ dta&=  
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? $y.0h(  
这个差事就留给了holder自己。 #Muh|P]%\  
    7;Lv_Y"b  
pUqNB_  
template < int Order > O8>&J-+2  
class holder; raSga'uT;  
template <> +84 p/ B#  
class holder < 1 > p(="73  
  { AEx VKy  
public : :.=j)ljTx  
template < typename T > eU`O=uE   
  struct result_1 f.%3G+  
  { +Q"~2_q5/;  
  typedef T & result; $;$vcV9*  
} ; bJ9*z~z)e  
template < typename T1, typename T2 > Tb;,t=;u  
  struct result_2 *_J{_7pwe  
  { zN;P_@U  
  typedef T1 & result; !;vv-v,LQ  
} ; 3G<4rH]  
template < typename T > @PLJ)RL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H2Z e\c  
  { 8sBT&A6&j  
  return (T & )r; ,uNJz-B8  
} dIh+h|:  
template < typename T1, typename T2 > RL\?i~'KH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <}'=@a  
  { L<iRqayn  
  return (T1 & )r1; ;!=i|"P G  
} X@:Y./  
} ; ?*xH HI/  
ypGt6t(;  
template <> CCt\[hl  
class holder < 2 > <]DUJuF-M  
  { j_h:_D4  
public : _Yp~Oj  
template < typename T > ^A=tk!C  
  struct result_1 hosY`"X  
  { ]jiVe_ OS<  
  typedef T & result; Zo^]y'  
} ; '/X]96Ci7  
template < typename T1, typename T2 > !J!&JQ|  
  struct result_2 _emW#*V  
  { n53c} ^  
  typedef T2 & result; 3HuGb^SNg  
} ; 6r D]6#D  
template < typename T > E8R;S}P A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S-3hLw&?  
  { )[M:#;,L  
  return (T & )r; ":s_ O.  
} WcM\4q@  
template < typename T1, typename T2 > > KdV]!H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZvT>A#R;l~  
  { u^JsKG+,:  
  return (T2 & )r2; i'>5vU0?3  
} )cP)HbOd=  
} ; 4 83rU  
T2.[iD!A  
L1DH9wiQi  
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> >。 &dK !+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f^"pZS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FY^Nn  
N]| >\  
return l(i, j) = r(i, j); 5U+4vV/*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O1t$]k:  
kcg\f@d$  
  return ( int & )i; `=,emP&(H&  
  return ( int & )j; M;OMsRCVO  
最后执行i = j; LGW_7&0<<  
可见,参数被正确的选择了。 &(32s!qH  
hLk6Hqr7  
%OO}0OW  
mb1c9  
V?wV*]c  
八. 中期总结 3b]M\ F9  
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: R)\^*tkz7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BbC O K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h4F%lGot  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3/Z>W|w#w  
ez*QP|F*9  
t:vBVDkD  
Sx e6&  
^i!6z2/  
v0E6i!D/  
九. 简化 |K-`  
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。 |vGHhzZ|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Pgy[\t2K  
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: 6W=V8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7C3YVm6g  
  +-*/&|^等 R(VOHFvW6  
2. 返回引用。 2ag8?#  
  =,各种复合赋值等 vxI9|i  
3. 返回固定类型。 P#XV_2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NY^0$h  
4. 原样返回。 i-5,* 0e6m  
  operator, ,R<9yEWm  
5. 返回解引用的类型。 IVxZ.5:L$  
  operator*(单目) 1TGRIe)  
6. 返回地址。 *0eU_*A^zO  
  operator&(单目) ty pbwfM]  
7. 下表访问返回类型。 >X05f#c"v/  
  operator[] p e+h8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GbL1<P$V  
  operator<<和operator>> 9jEH"`qqk  
.1{{E8Fj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nR*' 3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Km%L1Cd]  
MsP6C)dz  
template < typename Left > wB \`3u4  
struct value_return b7Zo~ Z  
  { (4A'$O2  
template < typename T > [x>Ju&))$  
  struct result_1 9CeR^/i  
  { 6:Z8d%Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tLfhW1"  
} ; Cgh84 2%  
NE8W--Cg|  
template < typename T1, typename T2 > tB,(12@W  
  struct result_2  sTlel&  
  { DyGls8<\!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -YKy"   
} ; ]FTi2B{}H  
} ; >5L_t   
~qGW9 4  
@CL#B98jl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1H/I-  
'EAskA] *  
下面我们来剥离functor中的operator() Kmx^\vDs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hy[: _E  
M %!;5  
return l(t) op r(t) D5?8`U m=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n%J=!z3  
return op l(t) BrwC9:  
return op l(t1, t2) k_0@,b 3  
return l(t) op !#O [RS  
return l(t1, t2) op Hn(1_I%zF  
return l(t)[r(t)] AO|9H`6U6F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o5F:U4sG  
`**{a/3  
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: <c pck  
单目: return f(l(t), r(t)); tULGfvp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PKSfu++Z  
双目: return f(l(t)); c8JW]A`9b)  
return f(l(t1, t2)); 4Qf sxg  
下面就是f的实现,以operator/为例 t n5  
o" ,8   
struct meta_divide d)Yl D]I  
  { 3 J04 $cD  
template < typename T1, typename T2 > }:ZA)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7 D#y  
  { iT4*~(p 3  
  return t1 / t2; bhpku=ov  
} U-u?oU-.'  
} ; )P:^A9&_n=  
IFX$\+-  
这个工作可以让宏来做: cZ?QI6|[  
d-UeItyW*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;J5z  
template < typename T1, typename T2 > \ P)=.D u)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <GNLDpj  
以后可以直接用 vv @m{,7#Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .="X vVdkp  
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 fq6%@M~  
(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。。。) == 5F[UX  
n_e'n|T  
?W'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 3N+lWuE}K  
cj8cV|8@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m,E$KHt (  
class unary_op : public Rettype +JU , ^A#X  
  { Lqj Qv$  
    Left l; U4pIRa)S  
public : !SQcV'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |/*Pimk  
F`nQS&y  
template < typename T > Z nc(Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eyJ07  
      { GlAI~\A  
      return FuncType::execute(l(t)); a[O6xA%  
    } 1q;v|F  
Nujnm$!,Q  
    template < typename T1, typename T2 > =#b@7Yw:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Ks>s  
      { dq[h:kYm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FLqN3D=yQ  
    } f V. c6  
} ; !.] JiT'o  
:jLL IqhB  
q!5:M\  
同样还可以申明一个binary_op %SM;B-/zHt  
+J X;T(T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > senK (kbc  
class binary_op : public Rettype @LKQ-<dZG  
  { \n) ',4mY  
    Left l; Zh<;r;2  
Right r; )|F|\6:ne  
public : +T+@g8S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h4? x_"V"  
FRBu8WW0L  
template < typename T > n{ ;j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const afEa@et'  
      { fGo4&( U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g>@JGzMLP  
    } =?fz-HB  
$<^t][{  
    template < typename T1, typename T2 > Dm>"c;2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IU%|K~_n  
      { NI >%v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ):D"L C  
    } ,^#Jw`w^  
} ; y/lF1{}5  
*gbK :*_J  
E $@W~).!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u/zBz*zh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :S+K\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [. 5m}V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T # \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~&?bU]F  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x*Lt]]A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ff"wg\O4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %@/^UE:  
下面是修改过的unary_op J-F".6i5  
jVj5; }  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XIeLu"TSL  
class unary_op ~Iu!B Y  
  { ggr  
Left l; \hB BG8=&  
  <uH8Fivb  
public : @;Ttdwg#J  
6o 3 bq|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mPV<a&U  
kSQ8kU_w+  
template < typename T > '|C3t!H`  
  struct result_1 ly[LF1t   
  { E$e7(D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~4S$+*'8  
} ; 3FEJ 9ZyG  
b'H'QY   
template < typename T1, typename T2 > RpHlq  
  struct result_2 c?p^!zG  
  { 24mdhT|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H"C'<(4*\  
} ; ]n22+]D  
_"DS?`z6  
template < typename T1, typename T2 > 4`IM[DIG~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OZ,kz2SF#  
  { /HC:H,"i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L[` l80  
} Wgq|Q*  
OG,P"sv  
template < typename T > sGvbL-S-f:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \U~4b_aN  
  { ${+u-Wfau  
  return OpClass::execute(lt(t)); c8qr-x1HG  
} y}Ky<%A!P  
e%4?-{(  
} ; TOYK'|lwM  
z3fv}_\z  
bf3!|Um  
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 L"L3n,%F  
好啦,现在才真正完美了。 &J[a.:..  
现在在picker里面就可以这么添加了: Pf?kNJ*Tv)  
*dzZOe>,  
template < typename Right > E*_^+ %  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ));#oQol9  
  { 5sD,gZ7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g;IlS*Ld  
} T) C@6/  
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。 da{]B5p\  
$EMOz=)I#  
s:`i~hjq  
g(DD8;]w<  
<_tmkLeZf  
十. bind G4&s_ M$  
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。 DA =U=F  
先来分析一下一段例子 W+nu=iQ!  
J3Mb]X)_}  
e5 =d Ev  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9N ]Xa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7*'/E#M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (z?HyxRT  
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。 ]' mbHkn68  
我们来写个简单的。 \ /-c)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .J#'k+>  
对于函数对象类的版本: aD/Rr3v>  
LzygupxY!  
template < typename Func > ^\)a[OWp  
struct functor_trait HDyf]2N*N  
  { k#*-<1  
typedef typename Func::result_type result_type; `S&a.k  
} ; 'X~tt#T  
对于无参数函数的版本: fSh5u/F!  
kH!Z|P s?R  
template < typename Ret > *P()&}JK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NOz3_k  
  { @0`A!5h?u  
typedef Ret result_type; TFVQfj$r  
} ; :d mE/Tq  
对于单参数函数的版本: FR(W.5[  
=O/Bte.  
template < typename Ret, typename V1 > vN v?trw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T}~TW26v  
  { BT{;^Hp  
typedef Ret result_type; J=V  
} ; yr]ja-Y  
对于双参数函数的版本: \}-4(Xdaq  
y)f.ON36I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !`ol&QQ#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1I Yip\:lS  
  { D+8d^-:  
typedef Ret result_type; w$gvgz  
} ; R^Rc!G}  
等等。。。 p< R:[rz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fBO/0uW  
r4.6W[| d  
template < typename Func > T&U}}iWN  
struct func_return eK8H5YE  
  { Gk;YAI  
template < typename T > )W@u g,y  
  struct result_1 6|97;@94  
  { PN}+LOD<t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #mH@ /6,#[  
} ; :,BAw ,  
5Iu5N0cn  
template < typename T1, typename T2 > bT,:eA  
  struct result_2 |@ mz@  
  { &|SWy 2 N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]A4=/6`g?b  
} ; {+N< 9(O  
} ; Z:b?^u4.  
AZ:7_4jz  
3 qYGEhxv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z[vx0[av&  
6)HmE[[F  
template < typename Func, typename aPicker > D)*   
class binder_1 O5dS$[`j\p  
  { <H[w0Z$  
Func fn; {1GJ,['qL  
aPicker pk; ;qx#]Z0 <  
public : 8&QST!JGSX  
%wD#[<BGn>  
template < typename T >  yCX5 5:  
  struct result_1 l\U Q2i  
  { 37bMe@W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Iil2R}1  
} ; WR+j?Fcf  
!0 7jr%-~  
template < typename T1, typename T2 > d[9,J?'OQ  
  struct result_2 s"L&y <?)  
  { uH_KOiF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '.}}k!#  
} ; w7)pBsI  
~Ps*i]n(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G T>'|~e  
<J%qzt}  
template < typename T > E4#{&sRT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QE]@xLz   
  { l;F"m+B!$  
  return fn(pk(t)); b3N IFKw  
} x/QqG1q  
template < typename T1, typename T2 > s|YH_1r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h y rPu_  
  { +]l?JKV  
  return fn(pk(t1, t2)); uJ`N'`Z  
} M-WSdG[AJ  
} ; ulR yt^bx|  
SH*'<  
^Z (cV g  
一目了然不是么? /E>;O47a  
最后实现bind f5}afPk  
;H$ Cq' I  
 D2e-b  
template < typename Func, typename aPicker > yoE-a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |$.?(FZYu  
  { z:'m50'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D@=]mh6vl  
} ~tUZQ5"  
L K&c~ Uy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j/v>,MM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P0N/bp2Uy  
/Qgb t  
十一. phoenix :kZ]Swi 5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *h^->+0n  
lM-\:Q!  
for_each(v.begin(), v.end(), m:_#kfC&K"  
( v[CR$@Y  
do_ qxRsq&_  
[ \Z*:l(  
  cout << _1 <<   " , " jAQ{H  
] zK0M WyXO  
.while_( -- _1), %PW-E($o<  
cout << var( " \n " ) $W._FAAJ#  
) -e_fn&2,Y  
); &{)<Q(g  
1q}32^>+o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: hB?#b`i^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;NP-tA)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0jp].''RK\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AArLNXzVW  
l&& i`  
3h bHS~  
template < typename Cond, typename Actor > >^8O:.  
class do_while kV-<[5AWW  
  { Z<U,]iZB  
Cond cd; 8~y!X0Ov!  
Actor act; 6Ga'_P:  
public : lw=kTYbq  
template < typename T > LcKc#)'EE  
  struct result_1 \Y xG  
  { l@Lk+-[D  
  typedef int result_type; +m_ .?V6  
} ; V .Kjcy  
a$W O} g?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &0 QUObK  
gD$&OkH  
template < typename T > osc8;B/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%4;'[UV  
  { Y58H.P  
  do 5%'ybh)@   
    { 74_?@Z(  
  act(t); V7$ m.P#uM  
  } 5N9Cd[4  
  while (cd(t)); Vy& X1lG:  
  return   0 ; n'rq  
} ;&lXgC^*  
} ; (~|)Gmq2  
lU 9o"2  
|\bNFnn(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c coi  
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。 ~HY)$Yp;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4lo7yx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 51:5rN(_  
下面就是产生这个functor的类: #jbC@A9Pe  
l@4pZkdq  
&UDbH* !4=  
template < typename Actor > G-CL \G\n  
class do_while_actor D(z#)oDr  
  { U& GPede  
Actor act; (~@.9&cBD  
public : S 1k*"><  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q_ T,=y  
d 6Y9D=O  
template < typename Cond > %<~EwnoT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [,bJKz)a  
} ; kwi$%  
'q}Ud10c  
Y1o[|yt W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mR.j8pi  
最后,是那个do_ @Z0. }}Y  
n6[shXH  
GS*O{u  
class do_while_invoker 1uo |a  
  { b$w66q8  
public : iBWzxPv:z  
template < typename Actor > LBio$67F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +sJ{9#6  
  { M_O$]^I3w  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3SM'vV0[  
} A._CCou  
} do_; xK8m\=#  
NO/$} vw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hzbvR~rn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '3XOU.  
最后来说说怎么处理break和continue :qS~"@?<  
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。 Qc33C A  
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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