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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d~[ >%&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Vr5a:u'  
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;:lw]  
9`c :sop  
@rVmr{UE  
]A'e+RD4k  
  class filler x{ZcF=4  
  { ; G E0iSC  
public : 7dU X(D,?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kv5D=0r  
} ; a2 YdkdjT  
8SKDL[rN  
EzthRe9  
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: LU%g>?m.]  
u,'c:RMV  
Vuz!~kLYIn  
3-_4p8OK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vxk0oI k`  
1lx\Pz@ol  
eL-92]]e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9`vse>,-hg  
n287@Y4Ru  
Zl* HT%-5  
6o6m"6  
二. 战前分析 Ob(j_{m  
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。 -8TJ~t%w4  
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  T>LtN  
Q0M8 }  
-|ee=BV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1zl@$ Nt  
  /* --------------------------------------------- */ tU?lfU[7  
vector < int *> vp( 10 ); ,,,5pCi\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); } RM?gE  
/* --------------------------------------------- */ <Ojf&C^Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); * 9*I:Uh57  
/* --------------------------------------------- */ V:IoeQ]-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E7j]"\~i  
  /* --------------------------------------------- */ | pJ.73  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [.6uw=;o  
/* --------------------------------------------- */ jPbL3"0A&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ 9$>N  
;Hm\?n)a  
0ED(e1K#B  
f#5mX&j  
看了之后,我们可以思考一些问题: sg9ZYWcL  
1._1, _2是什么? s[Njk@y,  
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。 J)o~FC]b*  
2._1 = 1是在做什么? uRUysLIw  
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。 Q OdvzVy<  
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。 $R"~BZbt;  
)|2g#hH5  
7$b78wax  
三. 动工 r)*KgGsk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9fe~Q%x=u  
2"%d!"  
OZ7MpQ  
znu?x|mV  
template < typename T > w`i3B@w  
class assignment a:@Eg;aN*O  
  { u6|7P<HUfb  
T value; JqFFI:Q5a  
public : -+c_TJ.dC  
assignment( const T & v) : value(v) {} -vhgBru  
template < typename T2 > @0t,vye  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JJ[J'xl@  
} ; q}+9$v  
K _y;<a]  
[j:%O|h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =SLJkw&w6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CJ%7M`zy  
Tw|=;m  
KS%xo6k.  
Is%-r.i  
  class holder u,/PJg-(!  
  { Q%KS$nP9  
public : N )&3(A@  
template < typename T > 1uS _]59=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :@kSDy+*Q  
  { XB^z' P{-Y  
  return assignment < T > (t); -S9$C*t  
} xNl_Q8Z?R^  
} ; "z7.i{  
<!4'?K-N  
T;.#=h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +vZ-o{}.jO  
-_A0<A.  
  static holder _1; LD#]"k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *Q5/d9B8TN  
l"O=xt`m{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~hz]x^:  
而不用手动写一个函数对象。 .}]5y4UQ.  
&K|CH? D  
Qs</.PO  
opdi5 e)jK  
四. 问题分析 kjjO<x?&*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IDwneFO  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QiB:K Pz[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z\`uI+`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6(X(f;MEl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %'@&j2j>  
e|xRK?aVBu  
五. 问题1:一致性 Q<Utwk?nL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >5)$Qtz#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aq[kKS`  
|<9 R%  
struct holder F8/4PB8-  
  { Q>= :$I  
  // M0n@?S  
  template < typename T > 265df Y9Pu  
T &   operator ()( const T & r) const (w)Qt/P^4  
  { L?<V KT  
  return (T & )r; E}4R[6YD  
} E+F!u5u  
} ; * UBU?  
=][[TH  
这样的话assignment也必须相应改动: f~8Xue,l"  
>`\~=ivrD  
template < typename Left, typename Right > 62a{Ggs{  
class assignment iv:[]o  
  { B-'Xk{  
Left l; 57rc|]C  
Right r; So,EPB+  
public : k q_B5L?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K^?/  
template < typename T2 > s$|GVv1B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O~l WFaW  
} ; !&?(ty^F  
r1JKTuuo  
同时,holder的operator=也需要改动: ?neXs-'-p  
*)H?d  
template < typename T > x>Q\j>^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .@.O*n#K  
  { >>F E?@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9;sebqC?  
} @aWvN;v  
W=%}~ 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。 d1vC-n N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wHAoO#`wn5  
+{4ziqYj  
return l(rhs) = r; M7BJ$fA0E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nz\=M|@(#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <jY"+@rF  
0a ZplE,  
template < typename Tp > Mb"i}Yt{  
class constant_t gW$X8ECX  
  { `o)rAD^e  
  const Tp t; \Om.pOz  
public : yiWBIJ2Wu9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q0SYV  
template < typename T > $0+AR)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \l"1Io=  
  { 6;"jq92in*  
  return t; +MvcW.W~  
} U# G0  
} ; 'UUIY$V[  
n&p i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AKzhal!  
下面就可以修改holder的operator=了 iQ~;to;Y  
T:q!>"5  
template < typename T > Q+ $+{g-8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +pkX$yz  
  { ~jQ|X?tR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GNgPf"}K  
} &k+ jVymH  
4w<U%57  
同时也要修改assignment的operator() f]jAa?d T&  
,Hlbl}.ls  
template < typename T2 > m+?$cyA>v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1}%vZE2  
现在代码看起来就很一致了。 jhr: QS/9  
[D=ba=r0X  
六. 问题2:链式操作 EuOrwmdj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xRuAt/aC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DZ<q)EpC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G0Eqo$W)S  
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。 W]}y:_t4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9nu!|reS  
A9`& Wnw?  
template < typename T > /5b,&  
struct result_1 5 <X.1 T1  
  { k2(B{x}L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p~J|l$%0rQ  
} ; ]+u`E  
lZCTthr\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ABuK`(f.  
^_0zO$z,  
template < typename T > p2cwW/^V  
struct   ref r#M0X^4A  
  { :D|"hJ  
typedef T & reference; AqM}@2#%%  
} ; 3x@t7B  
template < typename T > e`27 ?  
struct   ref < T &> "j#;MOK  
  { G~b/!clN  
typedef T & reference; \qj4v^\  
} ; HRS^91aK  
He @d~9M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #&u9z5ywM  
:08b&myx  
template < typename T > #;4<dDVy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D"UCe7  
  { l6] :Zcd0  
  return l(t) = r(t); 2#%@j6  
} >1q W*  
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。 'M8wjU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 us%dw&   
<]1Z  
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 T?B753I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XRA RgWj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #X1iig+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9f1,E98w_  
最后的布局是: olda't  
                Add A/:^l%y,GZ  
              /   \ 1- Jd Qs6  
            Divide   5 ^Y[.-MJt+  
            /   \ hA 1_zKZ  
          _1     3 !6.}{6b  
似乎一切都解决了?不。 m3[R   
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。 .nh }f}j  
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。 *L7&P46  
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{&cL!%#  
xDJ@MW#  
template < typename Right > Vcjmj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %{"v^4  
Right & rt) const >8%<ML  
  { CCx_|>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G)5R iRcs  
} rnX D(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -|_#6-9  
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。 %?  87#|  
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。 V&e 9?5@  
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。 .l1uqCuB  
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。 "L ,)4v/J  
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? AIN Fv;  
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: \; #T.@c5  
iwM$U( 9  
template < class Action > b&]_5 GGc  
class picker : public Action e"g=A=S  
  { b~oQhU??"  
public : :xwyE(w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'LC-/_g  
  // all the operator overloaded ArK%?*`5  
} ; KNvvYwFH]  
Kd,8PV*_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 K9 G1>*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :[P)t %  
A?)nLp&Y  
template < typename Right > WK$d<:"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ov<EOK+^  
  { '\g-z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I!-"SuBy4J  
} OQ*BPmS-   
EjY8g@M;t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bn*SLWWQ.3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d-%bRGo/  
SHcFnxEAIH  
template < typename T >   struct picker_maker cJ^{iOQ+  
  { ,ICn]Pdz@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2?c##Izn  
} ; E!Ljq3iT`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @}{lp'8FYi  
  { l4O&*,}l##  
typedef picker < T > result; ~9ZW~z'  
} ; "/ 9EUbca  
Q vc$D{z  
下面总的结构就有了: rg5ZxN|g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =(aA`:Nl  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AT{rg/oSf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MJ.K,e  
至此链式操作完美实现。 nXRT%[o&  
Wxeg(L}E  
t@"i/@8x$  
七. 问题3 ^osXM`  
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。 $:l>g)c  
v^0*{7N'  
template < typename T1, typename T2 > f\+E&p.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .m gm1zz  
  { 70Z#Ej  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j-$F@p_2F  
} ! )x2   
W[VbFsI&b  
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: od=x?uBVd  
_A/q bm  
template < typename T1, typename T2 > r `;_ #&b  
struct result_2 j:>_1P/  
  { 3u,CI!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _Jt  
} ; 4it^-M  
w! kWG,{C  
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? '73g~T%$^*  
这个差事就留给了holder自己。 'X%5i2  
    (,`R>Dk  
zhdS6Gk+  
template < int Order > $S6%a9m   
class holder; d YliC  
template <> u5Tu~  
class holder < 1 > T9'd?nw9  
  { 2j=i\B  
public : ]_5qME#N  
template < typename T > _TbQjE&6  
  struct result_1 ~NV 8avZ  
  { *Ei(BrL/;  
  typedef T & result; o'?[6B>oj  
} ; m%s&$  
template < typename T1, typename T2 > ^!v{ >3  
  struct result_2 ,wYA_1$$H  
  { BN>t"9XpW  
  typedef T1 & result; qP k`e}D  
} ; `k;MGs)&  
template < typename T > ou\M}C`E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b/soU2?^  
  { \?_M_5Nb  
  return (T & )r; o)2KQ$b>Q  
} umo<9Y  
template < typename T1, typename T2 > eYQPK?jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7cQFH@SC  
  { om oD +  
  return (T1 & )r1; tv 7"4$T  
} 4`[2Te>  
} ; 2{}8_G   
5._1G| 3  
template <> xO_u  
class holder < 2 > uvMc B9  
  { ZJf:a}=h  
public : AW <"3 !@  
template < typename T > ZBuh(be  
  struct result_1 [,0[\NC  
  { F%ffnEJg  
  typedef T & result; xP7#`S6W  
} ; j;yKL-ycB  
template < typename T1, typename T2 > p>=i'~lQ6  
  struct result_2 v$)ZoM6E  
  { :B7dxE9[r  
  typedef T2 & result; vrq5 +K&||  
} ; +l27y0>t  
template < typename T > vq` M]1]FO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +(U;+6 b  
  { +R2+?v6  
  return (T & )r; <N(r -  
} >[0t@Tu,D  
template < typename T1, typename T2 > *8Kx y@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vdaG?+_o  
  { f2iA5 rCV]  
  return (T2 & )r2; #V$h?`qhwr  
} up!54}qy  
} ; 8G )O,F7z  
snicVzvA  
^61;0   
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> >。 wx*03(|j;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /<VR-yr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  SH6+'7  
5ktFL<^5T  
return l(i, j) = r(i, j); JUCp#[q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &dky_H  
6o)RsxN eu  
  return ( int & )i; ,(3oAj\  
  return ( int & )j; 2DNB?,uP,'  
最后执行i = j; A}4 ",  
可见,参数被正确的选择了。 p#0L@!,  
('z:XW96  
cd._q2  
D k<NlH zp  
AL{iQxQ6  
八. 中期总结 R ~"&E#C  
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: ]4onY >  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v\2- %  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u?rs6A[h#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pEp$J;   
0.kC|  
^AF~k#R  
4TRF-f  
. e_VPKF|  
s4`,Z*H  
九. 简化 @]YEOk-  
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。 kB9@ &t +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  B9dc *  
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: \GPTGi5A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l T#WM]  
  +-*/&|^等 0uu)0:  
2. 返回引用。 VHm.uL_UW  
  =,各种复合赋值等 3Z}v%=5 "  
3. 返回固定类型。 (L*<CV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j6WDh}#  
4. 原样返回。 \Mzr[dI  
  operator, 8ly6CP+^B  
5. 返回解引用的类型。 -Q6Vz=ku  
  operator*(单目) H=*lj.x  
6. 返回地址。 O>"T*   
  operator&(单目) ~"VM_Lz]5  
7. 下表访问返回类型。 ue1g(;  
  operator[] n0QHrIf{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b!<)x}-t>  
  operator<<和operator>> ?c<uN~fC=  
SUDvKP  
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。 fTt\@" V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &NX7  
Qp9QS yMs}  
template < typename Left > 8ZCR9%  
struct value_return 'Q"Mu  
  { eD|"?@cE  
template < typename T > !u;gGgQF  
  struct result_1 MZ?+I~@  
  { $ {e5Ka  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w7c0jIf{  
} ; }wZsM[NDB  
L[^.pO  
template < typename T1, typename T2 > y@(EGfI  
  struct result_2 ~^PNMZk  
  { i&q_h>ZT g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8g {;o 7  
} ; E|A~T7G=  
} ; z.|[g$F  
OF0v0Y/a  
3^iVDbAW{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &b'{3o_KN  
N/eus"O;  
下面我们来剥离functor中的operator() i|rCGa0}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \D1@UyE  
`! xI!Y\  
return l(t) op r(t) hka%!W5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 07]9VJa  
return op l(t) >a bp se  
return op l(t1, t2) ZH<qidpR  
return l(t) op Qxfds`4V9i  
return l(t1, t2) op 55ft ,a  
return l(t)[r(t)] A2!pbeG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {55f{5y3 c  
H<tU[U=G  
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: "xNP"S  
单目: return f(l(t), r(t)); 6tGF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yg6o#;  
双目: return f(l(t)); wq|7sk{  
return f(l(t1, t2)); &dPI<HlM  
下面就是f的实现,以operator/为例 c axOxRo\  
$pIo`F _W  
struct meta_divide "ZL_  
  { p,tkVedR  
template < typename T1, typename T2 > \E'z+0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9 e|[9  
  { ] &SmeTe  
  return t1 / t2; k7& cc|y  
} ]Ot=At  
} ; N_G84wxx  
a)L|kux;l  
这个工作可以让宏来做: F2{SC?U  
VUOe7c=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1SH]$V4C  
template < typename T1, typename T2 > \ Yr\quinLL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #.vp \W  
以后可以直接用 2Da0*xn{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [dXa,  
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 w}s5=>QG%  
(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。。。) x|gYxZ  
%{Obh j;c  
]E)D})r`#  
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 HA0F'k  
7j HrLsB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :9e4(7~ona  
class unary_op : public Rettype =:t<!dp  
  { noLr185  
    Left l; }57Jn5&'  
public : b|*+!v:I>T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aPRMpY-YC3  
/ U!xh3  
template < typename T > D2J)qCK1)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C ^c <s  
      { }|&^Sg%95  
      return FuncType::execute(l(t)); ?a*w6,y.  
    } DL d~  
=nO:R,U  
    template < typename T1, typename T2 > ]+b?J0|P<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Vl2U"   
      { `[e0_g\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =$%-RX7  
    } v V;]?  
} ;  ^6b5}{>  
8C[eHC*r  
&gr  T@  
同样还可以申明一个binary_op p8"C`bCf  
cm!|A?-<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .l|29{J  
class binary_op : public Rettype stMxlG"d  
  { tc{l?7P  
    Left l; Ov4=!o=  
Right r; @$Yk#N;&(  
public : {NcJL< ;tS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VbTX;?  
|`pBI0Sjo  
template < typename T > <WnIJum  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #DARZhU)  
      { '+ mI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 66sgs16k  
    } lHPnAaue@  
yE.st9m  
    template < typename T1, typename T2 > nf[KD,f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =T#hd7O`V  
      { K4H27SH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C~?p85  
    } xFJT&=Af W  
} ; wWSw0 H/  
a8v\H8@X  
>rSCf=  
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 C1(RgY|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 & P%#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,izp^,`  
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。 Z op/ MeI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4^k8| # c  
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。。。 Dx=RLiU9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0M)\([W9&  
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) oB>#P-V  
下面是修改过的unary_op 9G"4w`P  
:4x6dYNU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u\/TR#b  
class unary_op 1 <m.Q*  
  { TaaCl#g$?  
Left l; 3sIdwY)ZS_  
  '4D7:  
public : *3OlWnZ?  
q2OF-.rE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }}u`*&,g  
&;W K=#  
template < typename T > lxbC 7?O  
  struct result_1 M+^ NF\  
  { L_|iQwU%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gwsOw [;k  
} ; O/$41mK+!  
 >|gXE>  
template < typename T1, typename T2 > 8r:T&)v  
  struct result_2 smn(q)tt  
  { 2yD ?f8P4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DZLEx{cm  
} ; ?R4u>AHS@  
,\1Rf.  
template < typename T1, typename T2 > N)a5~<fBG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {?++T 0  
  { KY0<N 9{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Yt{Z+.;9OI  
} 5\O&pz@D  
{5HQ=&  
template < typename T > g z uWhQo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ydRS\l  
  { ! ,{N>{I  
  return OpClass::execute(lt(t)); /J Y6S  
} 1}SON4U  
k_Sm ep  
} ; 7q 5 \]J[  
?)-anoFyVW  
?' mP`9I  
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 W5()A,R  
好啦,现在才真正完美了。 EP<{3f y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?B)e8i<[f  
)7-mALyW  
template < typename Right > WP Gp(X w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E7.{SGH}  
  { Im};wJ&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (lq%4h  
} j~=<O<P  
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。 ()$m9%x  
[9}<N2,9z  
+afkpvj8  
MSp) Jc  
tu@-+< *  
十. bind F9(jx#J~t  
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。 (KfQ'B+  
先来分析一下一段例子 cRCji^,KJ  
"(~fl<;  
OwgPgrV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !\$4A,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \{Je!#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lm.N {NV'  
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。 ;*U&lT  
我们来写个简单的。 V`i(vC(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zs;c0T ">  
对于函数对象类的版本: 7TU77  
9"/=D9o9  
template < typename Func > \l# H#~  
struct functor_trait ae2I,Qt%  
  { sYSq>M  
typedef typename Func::result_type result_type; gdh|X[d  
} ; muBl~6_mb2  
对于无参数函数的版本: hOs~/bM  
f'7/Wj  
template < typename Ret > /Tw $} 8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7 4(bo \  
  { qC=ZH#  
typedef Ret result_type; z,@R jaX  
} ; VG$%Vs  
对于单参数函数的版本: Tc/<b2 \g  
CPY|rV  
template < typename Ret, typename V1 > !:uh? RW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bGwj` lue  
  { B4c;/W-  
typedef Ret result_type; 5nmE*(  
} ; Wh"xt:  
对于双参数函数的版本: ~H[_=  
9I#a{%A:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OU^I/TU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &sXk!!85:  
  { D$D;'Kij  
typedef Ret result_type; Pp4Q)2X  
} ; 8Bxb~*  
等等。。。 s%m?Yh3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~X'hRNFx~  
X*bOE}  
template < typename Func > i\4dd)p-  
struct func_return :Fh_Ya0  
  { 5twG2p8  
template < typename T > dWo$5Bls<A  
  struct result_1 f,3K;S-he:  
  { 83'rQDo)G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a", 8N"'  
} ; |OZ>5  
MQy,[y7I  
template < typename T1, typename T2 > EIg:@o&Jj  
  struct result_2 k^s7s{  
  { & ##JZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z^KWYe'w  
} ; YPw=iF]  
} ; %T;VS-f  
|+<o(Q(  
>{0,dGm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N~(?g7  
/de~+I5AB~  
template < typename Func, typename aPicker >  %Rm`YH?  
class binder_1 PA,\o8]x  
  { [LbCG  
Func fn; C6D Eq>v  
aPicker pk; \#"&S@%c  
public : `{}DLaD9  
"M %WV>  
template < typename T > ! ;Ctz'wz  
  struct result_1 F)S?>P&  
  { T\7t#Z k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nv: VX{%  
} ; |4` ;G(ta  
_w%{yF6   
template < typename T1, typename T2 > A{DE7gp!  
  struct result_2 #g1,U7vv8  
  { ;M *G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1ZWr@,\L  
} ; :ee'|c  
S9qc34\^=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~(^?M  
VlxHZ  
template < typename T > d! _8+~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <2^ F'bQV  
  { x!?$y_t  
  return fn(pk(t)); 0j' Xi_uM  
} Y1{*AV6ev6  
template < typename T1, typename T2 > B+ZhQW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Bhs8eGr3  
  { #[~f 6s9D  
  return fn(pk(t1, t2)); }SS~uQ;8  
} KFM)*Icg\8  
} ; ~eekv5  
% +M,FgW  
d{]2Q9g  
一目了然不是么? :HH3=.qAp`  
最后实现bind j$z!kd+%  
(Lkcx06e  
mnq1WU;<  
template < typename Func, typename aPicker > 14h0$7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *k;%H'2g{}  
  { e:n3@T,R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  U%tpNWB  
} N8m3 Wy  
&2pa9i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cN]g^  
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。 iE"+-z\U  
)Tf,G[z&ge  
十一. phoenix 7KV0g1GQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wD $sKd  
0NyM|  
for_each(v.begin(), v.end(), ?T8^tGD[  
( ]_:j+6i  
do_ 5R*55@)  
[ #pWeMt'  
  cout << _1 <<   " , " VP"C|j^I  
] ;:w0%>X^  
.while_( -- _1), *<ww~^a  
cout << var( " \n " ) 4@Xd(F_d  
) j\uPOn8k  
); >s>{+6e  
Uc]sWcR  
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: `& ]H`KNa  
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 .J2tm2]"EZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lXu6=r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :v8~'cZ  
$`|\aXd[C*  
>8w=Vlp  
template < typename Cond, typename Actor > GFYHt!&[\  
class do_while UiN6-{v<2  
  { 91}kBj  
Cond cd; h@D!/PS  
Actor act; PKX Tj6hj)  
public : mP -Y9*k  
template < typename T > rjwP#  
  struct result_1 =_vW7-H  
  { 42.y.LtZ  
  typedef int result_type; t ;bU#THM  
} ; f^@D uI  
G`FY[^:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RH0J#6C/  
G"F:68  
template < typename T > N/r8joi#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aQL$?,  
  { ^7V{nT@H3  
  do M1e79p<  
    { ew|e66Tw$  
  act(t); -zH` 9>J5|  
  } Ydh+iLjhx  
  while (cd(t)); DM3 %+ xY  
  return   0 ; 7H_*1_%ZQ  
} *T0!q#R  
} ; 3KN})*1  
nb #)$l  
KDJ-IXoU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fH ?s~X]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  [?moS!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Kb*X2#;*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A%% Vyz  
下面就是产生这个functor的类: ZRj&k9D^U  
Pfl8x  
,g{Ob{qT  
template < typename Actor > 1 ac;6`  
class do_while_actor G q2@37U  
  { i'uSu8$'*  
Actor act; vALH!Kh  
public : ^(T_rEp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;;7: l,vy  
d\j[O9W>  
template < typename Cond > Tu_4kUCR!f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^y<8 &ZFH  
} ; uN9J?j*ir  
TX$4x~:  
:a'[ 4w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ae_:Kc6  
最后,是那个do_ ExZ|_7^<  
+`'>   
>4]y)df5  
class do_while_invoker [^ eQGv[S  
  { T6I$7F  
public : m-MfFEZ  
template < typename Actor > h0;R*c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Hm 17El68  
  { 0{ !+N6MiR  
  return do_while_actor < Actor > (act); L_Lhmtm}m  
} 3u~V&jl  
} do_; F`RPXY`ux  
Gq0`VHAn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]@hN&W(+x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aP/Ff%5T  
最后来说说怎么处理break和continue rqz`F\A;%  
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。 n1;zml:7_  
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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