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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^GHA,cSf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N"@aisi)  
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, }GRZCX>  
p78X,44xg  
U TC|8  
]gx]7  
  class filler Z2!O)8  
  { R$sG*=a!8j  
public : 5Z@OgR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :  *k   
} ; f+d[Q1  
wak_^8x  
/ p}^ Tpu  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +O8rjVg)  
N D`?T &PK  
1<IF@__  
Yi:@>A<#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xJlf}LEyF  
m:_'r"o  
INt]OPD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gn4+$f~w  
> yk2  
mO=bq4!  
z3>ldT  
二. 战前分析 RzgA;ZC'  
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。 ROqz$yY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i-Er|u; W  
tX)l_ ?jVH  
Jvac|rN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xL&M8:  
  /* --------------------------------------------- */ F`))qCgg]  
vector < int *> vp( 10 ); T8'm{[C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ->_rSjnM{  
/* --------------------------------------------- */ _/xA5/V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t`%Xxxu  
/* --------------------------------------------- */ &pCa{p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GP<PU  
  /* --------------------------------------------- */ [C@ |q Ah  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cCa+UTxaJ  
/* --------------------------------------------- */ Z8 eB5!$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .! 'SG6 q  
P-]u&m/6  
rHngYcjR  
L/*D5k%J  
看了之后,我们可以思考一些问题: |tn.ZEgw3~  
1._1, _2是什么? 9:9gam  
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。 ^?<gz!(-  
2._1 = 1是在做什么? V$o]}|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \k 9EimT}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {wJ8% ;Z7  
~$PY6s  
>>nOS]UL  
三. 动工 Rq@M~;p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kD*r@s]=  
2UbTKN  
!94qF,#1  
-F7P$/9  
template < typename T > <Dk6o`7^N  
class assignment Q  h~  
  { |&u4Q /0  
T value; }z,f8Yz  
public : %^KNY ;E  
assignment( const T & v) : value(v) {} " rVf{  
template < typename T2 > Gg TrIF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .QVN&UyZ  
} ; W @ ?*~  
eHE?#r16Z  
+d!"Zy2|B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IeN~ E'~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :q34KP  
\DMZ M  
G0h/]%I  
\%/Y(YVm  
  class holder sD=iHO Am  
  { FE'F@aS\  
public : AFdBf6/" i  
template < typename T > 3]rd!Gp=*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pq +~|  
  { wl5+VC*l0  
  return assignment < T > (t); bIy:~z5   
} b wqd` C  
} ; E}lNb  
:{=2ih-}  
/ NB;eV?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ana?;NvC  
q?$<{Z"  
  static holder _1; IA~wmOF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5: vy_e&  
A(1d q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^kh@AgG^  
而不用手动写一个函数对象。 M/evZ?uis  
"t&_!Rm  
oGKk2oP  
lG R6S  
四. 问题分析 Yq0jw&v  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4l~B/"}  
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。 + 0 |d2_]E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Om5+j:YM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XK,l9 {*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ICm/9Onh&  
?bw1zYP  
五. 问题1:一致性 zC|y"PTw  
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?| LWIPq"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l~'NqmXe  
q-D|96>8  
struct holder $;As7MI  
  { ~@ML>z 7  
  // i1ss}JJp*  
  template < typename T > M&ec%<lM  
T &   operator ()( const T & r) const |YWX.-aeo  
  { %dDwus  
  return (T & )r; &- 2i+KjEX  
} DcX,o*ec!  
} ; 1gh<nn  
7#9yAS+x(  
这样的话assignment也必须相应改动: F8OE  
@ZtDjxN &  
template < typename Left, typename Right > BjAmM*k  
class assignment f+>g_Q  
  { ~spfQV~  
Left l; <p\iB'y  
Right r; G !;<#|a  
public : IrTMZG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m\;@~o'k  
template < typename T2 > ~-zch=+u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wC>Xu.Z:  
} ; 6rg?0\A<  
25 m!Bf  
同时,holder的operator=也需要改动: .vk|aIG  
* v W#XDx  
template < typename T > L>{p>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -Gn0TA2/C  
  { HZEDr}RN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yVl?gGgh  
} >uVr;,=y  
0MX``/Z72  
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。 Kfk/pYMDq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gbL!8Z1h  
^Uq"hT(41  
return l(rhs) = r; 3lT>C'qq  
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。 e QGhX(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $pGdGV\H  
 b@m\ca  
template < typename Tp > GMJ</xG  
class constant_t *9I/h~I  
  { i! DO  
  const Tp t; |)+; d  
public : +c-?1j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /R!/)sg  
template < typename T > T~JE.Y3B3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OD`?BM  
  { Ql.abU  
  return t; xIb^x=|h  
} NvU~?WN  
} ; j& ~`wGM  
Qkq9oZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Tye[iJ  
下面就可以修改holder的operator=了 eV)'@ 8p  
i1k#WgvZR  
template < typename T > csNB  \  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <C6*-j1oz  
  { Ihn+_H u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r[Zg$CW  
} /Xo8 kC  
[9>h! khs  
同时也要修改assignment的operator() P}RewMJ$L  
>Qg 9KGk'  
template < typename T2 > Ccx1#^`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PGaYYc3X  
现在代码看起来就很一致了。 d9kN @W  
g&oAa;~o  
六. 问题2:链式操作 UoSzxL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S B# Y^!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 z6+D=<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "x P2GZ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1QPS=;|)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4UV<Q*B\F  
@;K-@*k3  
template < typename T > Sh+$w=vC  
struct result_1 MR{JMo=r  
  { ^w(~gQ6|mP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OqcM3#  
} ; yoc;`hO-  
|1[3RnG S  
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: .\6q\7Ej  
xq<3*Bcw  
template < typename T > <*'%Xgm  
struct   ref HZDeQx`*s  
  { _>k&M7OU4  
typedef T & reference; 9z0G0QW[  
} ; 2/ES.>K!.  
template < typename T > O"6 (k{`  
struct   ref < T &> eGF+@)K1"  
  { do$+ Eh  
typedef T & reference; 6 J B"qd  
} ; l}jC$B`5  
N9}27T+4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bCbpJZ  
`EJ.L6j$'  
template < typename T > uihU)]+@t/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NQpC]#n  
  { BD.>aAi!  
  return l(t) = r(t); r|,_qNrw  
} 4v?}K   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R|u2ga ~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SE7mn6,%\  
F).7%YfY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }gR!]Cs)^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;.'\8!j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J\%SAit@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qe3d,!  
最后的布局是: `$oy4lDKQ  
                Add y:Ne}S*ncE  
              /   \ $3'xb/3|  
            Divide   5 f]C`]qg  
            /   \ 3"O&IY<  
          _1     3 Zb4+zps^-  
似乎一切都解决了?不。 qe<xH#6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xMr=tU1C  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 WZ6'"Cz`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5 !Ho[  
S\dG>F>S  
template < typename Right > [fZhfZ)<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Y%(CI  
Right & rt) const ]]eI80u[  
  { e,D RQ2AU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \TS.9 >\  
} 8mM`v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'A{B[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "%rzL.</  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ' TO/i:{\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lKBI3oYn  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Q79WGW  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 044Q>Qz,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fJK;[*&Y  
9yYNX;C  
template < class Action > AK//]   
class picker : public Action ys- w0H  
  { ">v- CSHY  
public : 9WT{~PGj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E4N"|u|   
  // all the operator overloaded SNrX(V::z  
} ; Aj{G=AT  
^ ~kfo|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9|l6.$Me/  
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: d04fj/B  
IO{iQ-Mg  
template < typename Right > v`\CzT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Mt*eC)~ Yx  
  { CuFlI?~8 z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ 5/3RN  
} ,Yu2K`  
(gEz<}Av.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ,8)aK y  
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。 lFV\Go  
Sd *7jW?  
template < typename T >   struct picker_maker *(o^w'5  
  { TeHxqWx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4hWFgk  
} ; TUX:[1~Nf[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q22@ZRw  
  { ekCt1^5Y  
typedef picker < T > result; &\W5|*`x-  
} ; YDaGr6y4i  
$]~|W3\G  
下面总的结构就有了: FPkig`(3  
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。 `{&l _  
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。 I#- T/1N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B*^8kc:)L  
至此链式操作完美实现。 yHnN7&  
0Ci:w|J  
(G 9Ku 8Y  
七. 问题3 yPk s,7U  
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。 1>)uI@?Rb  
]htx9ds=  
template < typename T1, typename T2 > \79aG3MyK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &`}ACTY'P  
  { /rnP/X)T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R_duPaWc@  
} X=[`+=  
k8w:8*y'.  
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: _Kv;hR>  
IF kU8EK&B  
template < typename T1, typename T2 > _/5xtupxE  
struct result_2 keS%w]87  
  { DG/<#SCF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U?8X]  
} ; r?R!/`f  
n:[LsbTk  
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? 7!q.MOYm  
这个差事就留给了holder自己。 ka<rlh<h  
    TL@{yJ;s  
$*;ke5Dm4  
template < int Order > _))--+cL  
class holder; kjRL|qx`a;  
template <> *W<|5<<u@  
class holder < 1 > Za'}26  
  { eXQzCm  
public : [p96H)8YU  
template < typename T > }^ZPah  
  struct result_1 ca"20NQ)  
  { Y4)=D@JI  
  typedef T & result; 2^fSC`!  
} ; u<nPJeE  
template < typename T1, typename T2 > p 4Y 2AQ9  
  struct result_2 q&V=A[<rz  
  { 2@f?yh0  
  typedef T1 & result; $jN,] N~  
} ; /;9]LC.g  
template < typename T > 0[!38  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZZU"Q7`^  
  { ' 4 Kf  
  return (T & )r; W_ubgCB  
} 7_]Bu<{f  
template < typename T1, typename T2 > ?&"!,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (\ Gs7  
  { 0BQ<a  
  return (T1 & )r1; }zqYn`ffD  
} Q*caX   
} ; Jtl[9qe#]  
8\rHSsP  
template <> QW6\~l 4  
class holder < 2 > "hXB_73)V  
  { Z{ b($po  
public : ?iaD;:'qE  
template < typename T > S1W(]%0/  
  struct result_1 -{a&Zkz>V  
  { Oxr?y8C~  
  typedef T & result; )Tj\ym-Vl  
} ; J2Eb"y>/;  
template < typename T1, typename T2 > Pt8 U0)i)  
  struct result_2 Xw<Nnvz6  
  { "~aCW~  
  typedef T2 & result; qY%{c-aMA  
} ; TkV*^j5  
template < typename T > e"6!0Py#*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \&5t@sC  
  { CDgu`jj%]  
  return (T & )r; %yP*Vp,W  
} ^FN(wvqb8  
template < typename T1, typename T2 > \F8*HPM=*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $K*&Wdo  
  { 2?nhkast#=  
  return (T2 & )r2; ;c;PNihg  
} A+bU{oLr  
} ; <e7  
[";<YR7iRN  
J;cTEB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oN " /w~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tQrkRg(E:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xbhU:,o  
Oa|'wh ug  
return l(i, j) = r(i, j);  QKtTy>5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k-a3oLCR,  
,1&</R_  
  return ( int & )i; ( mKuFz7  
  return ( int & )j; 7!-y72qx  
最后执行i = j; 63n<4VSH  
可见,参数被正确的选择了。 Vpsv@\@J>  
pt+[BF6P  
"8h7"WR  
2^C>orKQ0  
`+O7IyTM A  
八. 中期总结 q+Cq&|4 ?2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o$_,2$>mn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TEi~X 2u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]M5w!O!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o `N /w  
&o$Pwk\p/  
enJgk(  
6!^&]4  
smN |r  
#DFfySH)A  
九. 简化 OFe?T\dQn  
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。 /htM/pR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f/6,b&l,  
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: CDTM<0`%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2RC|u?+@  
  +-*/&|^等 8RJ^e[?o(  
2. 返回引用。 KWH l+p L  
  =,各种复合赋值等 q2C._{ 0'  
3. 返回固定类型。 [:(^n0%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _M;M-hk/  
4. 原样返回。 Uc?#E $X  
  operator, oWo/QNw9  
5. 返回解引用的类型。 &KS*rHgt?  
  operator*(单目) !+# pGSk  
6. 返回地址。 J"Z=`I)KON  
  operator&(单目) p 3*y8g-  
7. 下表访问返回类型。 EFNi# D8s  
  operator[] I?_YL*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3.?kxac  
  operator<<和operator>> 7; e$ sr  
cq,0?2R`t  
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。 c$ skLz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w`$M}oX(  
A%$ZB9#zQ  
template < typename Left > P 4|p[V8  
struct value_return GnzKDDH '  
  { OW|5IEC  
template < typename T > da/Tms`T  
  struct result_1 yhpeP  
  { p\ }Ep  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; at-+%e  
} ; z[`O YwsW  
-]K9sy)I  
template < typename T1, typename T2 > FELDz7DYya  
  struct result_2 3</gK$f2  
  { H${5pY_M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ghb Jty`  
} ; J>XMaI})U  
} ; ;mAlF>6]\  
BrO" _  
Dxlpo! ?#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *VPj BzcH  
Y3QrD&V  
下面我们来剥离functor中的operator() b&j}f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RU_wr<  
9_  
return l(t) op r(t) ;0c -+,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [, )G\  
return op l(t) V|n}v?f_q  
return op l(t1, t2) ?8GggJC  
return l(t) op p&nPzZQL(  
return l(t1, t2) op ;"K;D@xzh]  
return l(t)[r(t)] %7y8a`}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zG. \xmp  
vk&6L%_~a  
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: ^I CSs]}1  
单目: return f(l(t), r(t)); ,&5\`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R#^.8g)t  
双目: return f(l(t)); [PW\l+i  
return f(l(t1, t2)); %A^V@0K3  
下面就是f的实现,以operator/为例 15X.gx  
NlG~{rfI  
struct meta_divide ~]_U!r[FA  
  { ]9P2v X   
template < typename T1, typename T2 > dz>2/'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D,l&^diz  
  { QK`5KB(k'  
  return t1 / t2; !5}u\  
} P\lEfsuR  
} ; T{:~v+I=  
$"P[nNW3  
这个工作可以让宏来做: DQ*T2*L  
.;$Ub[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kR,ry:J-  
template < typename T1, typename T2 > \ rd:WF(]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^kO+NH40  
以后可以直接用 +>}LT_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =G,wR'M  
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 !K[UJQ s\  
(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。。。) qbsmB8rh  
y<5RV>"Vg  
$~+(si2  
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 a-bj! Rs  
o^ zrF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y9)w(y !  
class unary_op : public Rettype pv[Gg^  
  { !Soz??~o/  
    Left l; Q_r}cL/A  
public : U5RLM_a@M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >_J9D?3S  
SIridZ*%  
template < typename T > $Vp*,oRL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .US=fWyrb  
      { ~~\C.6c#  
      return FuncType::execute(l(t)); H-&T)  
    } v6 C$Y+5~  
nmuzTFs=  
    template < typename T1, typename T2 > mfqnRPZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $-MVsa9>I  
      { BICG@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .mbqsb]&Y  
    } @u @~gEt  
} ; 9]Fi2M  
'CMbq Lk#  
U #C@&2  
同样还可以申明一个binary_op ak A7))Q  
1PB"1.wnd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #soV'SFG  
class binary_op : public Rettype bQ3txuha  
  { (yb$h0HN  
    Left l; l@)`Q  
Right r; 8g0VTY4$jP  
public : r@a]fTf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YO'aX  
bEKhU\@=J  
template < typename T > %b[>eIJU#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xwo%DZKN  
      { ;=p3L<~c`K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ![i)_XO  
    } 7tbY>U8  
vc0LV'lmg  
    template < typename T1, typename T2 > uc>":V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jNvDE}'  
      { w *M&@+3I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %E\zR/  
    } ^B)f!HtU  
} ; 'eo/"~/*w  
; ,}Dh/&E  
Z%Fc -KVt  
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 GEK7q<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M$48}q+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZZn$N-  
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。 r3B}d*v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]9N&I/-  
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。。。 Mbp7%^E"A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bp!Jjct  
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) 3=Q:{  
下面是修改过的unary_op 6_s(Kx>j  
|A/H*J,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N; '] &f  
class unary_op njc-=o  
  { RR+{uSO,t  
Left l; B[k=6EU8k  
  ,$} xPC  
public : uGv|!UQw  
{Q}F.0Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L>h|1ZK  
N;`/>R4|I  
template < typename T > !Ii[`H  
  struct result_1 hvGD`  
  { 31~nay15  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :r>^^tGT!  
} ; pM^ZC  
_ 6SAU8M,  
template < typename T1, typename T2 > v\[+  
  struct result_2 Cyos *  
  { $g^D1zkuDT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "[eH|z/  
} ; Z5E; FGPb  
* bd3^mP  
template < typename T1, typename T2 > $J^fpXO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t/}NX[q  
  { ^v `naA(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ftG3!}  
} 9QaE)wt  
?ac4GA(  
template < typename T > Vr|e(e.%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -V4%f{9T3  
  { QgI[#d{  
  return OpClass::execute(lt(t)); y^"@$   
} p- a{6<h  
~o>Gm>5!HH  
} ; Zwm/c]6`  
W#%s0EN<_  
f1]zsn:  
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 @0 'U p  
好啦,现在才真正完美了。 'Oj 1@0*0  
现在在picker里面就可以这么添加了: TF%Xb>jy[  
c"v75lW-J  
template < typename Right > 6\ yBA_ z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -OSj<m<  
  { ^DN:.qQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8L,=Eap  
} FieDESsX>  
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。 >MGWN  
c} +*$DeT  
*5 +GJWKN  
g@37t @I  
<|3%}?  
十. bind 'f!U[Qatg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NJ)Dw`|%|)  
先来分析一下一段例子 ~_-]> SI  
jM&di  
;F#(:-:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F~8'3!<9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R0}1:1}$Sn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WFiX=@SS  
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。 s(nT7x+W  
我们来写个简单的。 b,^Gj]7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'Y/0:)  
对于函数对象类的版本: O5:bdt.  
Z(7kwhP[`  
template < typename Func > g_1#if&  
struct functor_trait fO$){(]^  
  { dYwkP^KB  
typedef typename Func::result_type result_type; m/1FVC@*  
} ; &s='$a; 4  
对于无参数函数的版本: UWF \Vx*)b  
[Q0V5P~Q'  
template < typename Ret > v!8=B21  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t&xoi7!$  
  { 8 ECX[fw  
typedef Ret result_type; X3\PVsH$K  
} ; cf88Fd6l/  
对于单参数函数的版本: E?G'F3i  
J7* o%W*V  
template < typename Ret, typename V1 > X58U>4a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4%^z=%  
  { {_Wrs.a'8  
typedef Ret result_type; G;3%k.{  
} ; 7-``J#9=  
对于双参数函数的版本: 4 kjfYf@A  
 ,\s`T O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z-Uu/GjB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lcie6'<  
  { $G-<kC}8:  
typedef Ret result_type; KGYbPty}  
} ; ?1D!%jfi  
等等。。。 hhze5_$_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $Lr& V~  
4AS%^&ah  
template < typename Func > >U vP/rp  
struct func_return tL$,]I$1+  
  { 0+e=s0s.  
template < typename T > <NMJkl-r8r  
  struct result_1 v-tI`Qpb  
  { H-PVV&r   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n@8Y6+7i  
} ; 0&UG=q  
oI;ho6y)  
template < typename T1, typename T2 > V 9Qt;]mQ  
  struct result_2 byxlC?q7  
  { [,;e ,ld  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]~aj  
} ; 1ysfpX{=  
} ; TP rq:"K  
NX& dJ 6a  
He(65ciT<O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jy)=TJ!y  
Y(g_h:lf,]  
template < typename Func, typename aPicker > Z 2N6r6  
class binder_1 Vr EGR$  
  { w$:\!FImx  
Func fn; [kg?q5F)  
aPicker pk; !0W(f.A{K  
public : `NN P<z+\  
8Yh'/,o=L#  
template < typename T > S=_u3OH0  
  struct result_1 cXPpxRXBD  
  { .; F<X \_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eUcb e33  
} ; h mRmU{(Y  
x/DV>Nfn  
template < typename T1, typename T2 > 8ttJ\m  
  struct result_2 ]q1w@)]n}  
  { J"C9z{[Z&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9"S2KT@8  
} ; Rn~'S2`u  
YVMvT>/,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5@2Rl>B$  
g8Ex$,\,  
template < typename T > ^I!Z)/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I?'*vAW<  
  { 8\rca:cF   
  return fn(pk(t)); p(n0(}eVC'  
} ~6f/jCluR%  
template < typename T1, typename T2 > (%X *b.n=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .o/|]d`%  
  { 93]63NY  
  return fn(pk(t1, t2)); 0`x>p6.)G  
} AkQ(V  
} ; juR>4SH  
uppa`addK  
HPt3WBRzS;  
一目了然不是么? z\m$>C|  
最后实现bind U4"^NLAq  
|8'}mjs.Q  
L<!h3n  
template < typename Func, typename aPicker > b-_l&;NWg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oJTEN}fL  
  { Ak?9a_f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M2Nh3ijr  
} f SkC>mWv  
h"1}j'2>@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fqeqn[,  
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。 }k VC ]+  
,7B7X)m{3  
十一. phoenix P8YnKyI,.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LA6XTgcu  
6]1RxrAV  
for_each(v.begin(), v.end(), jA1S|gV  
( U2A-ub>7  
do_ ec!e  
[ PB^rniYh  
  cout << _1 <<   " , " w5i*pOG)Z  
] X"TL'"?fo  
.while_( -- _1), z\|<h=EU  
cout << var( " \n " ) =78y* `L  
) .4a|^ vT  
); jA,y.(mR  
m~+.vk  
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: r ~{nlLO}  
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 wo&IVy@s$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "o- -MBq4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (f&V 7n  
+PYV-@q  
/(~ HHNnh  
template < typename Cond, typename Actor > Nf4@m|#  
class do_while 791v>h    
  { OAkqPG&w  
Cond cd; GG#-x$jK  
Actor act; vE[d& b[  
public : vu.ug$T  
template < typename T > Aa9l-:R  
  struct result_1 l iY/BkpH  
  { @g[ijs\  
  typedef int result_type; Ov(k:"N  
} ; h Wt_}'  
i|h{<X7[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vVBWhY]  
O.dZ3!!+  
template < typename T > !*c%Dj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !S<p"   
  { SVa^:\"$[  
  do QO$18MBcc  
    { 8;qOsV)UDT  
  act(t); ^X#)'\T  
  } w8+ phN(-M  
  while (cd(t)); yHY2 SXm  
  return   0 ; 9+(b7L   
} %{ U (y#  
} ; @^0}wk  
!v3d:n\W8  
|$tF{\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \/dOv [  
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。 p_xJ KQS  
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。 c*owP  
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。 g#P]72TQ  
下面就是产生这个functor的类: |+h x2?Nv  
k6 OO\=  
&LV'"2ng8  
template < typename Actor > G$)q% b;Lz  
class do_while_actor }Q[U4G  
  { 5#z7Hj&w  
Actor act; c CjN8<  
public : #F/W_G7v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FpB3SJ6 B  
klmbbLce  
template < typename Cond > Cno[:iom  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y@}WxSK*0  
} ; 9|jMN j]vo  
l/?bXNt  
Zc";R!At  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tv-SX=T  
最后,是那个do_ hXH+C-%{  
*k\ ;G?  
L]YJ#5  
class do_while_invoker B|syb!g  
  { Bz{"K  
public : /?>W\bP<  
template < typename Actor > f3;[ZS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -R9{Ak  
  { UnDX .W*2  
  return do_while_actor < Actor > (act); P{RGW.Ci@  
} B8wGWZ@  
} do_; 5-4  
v%#@.D!)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )"Ujx`]4r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O>*Vo!z\f  
最后来说说怎么处理break和continue *"jlsI  
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。 p*jH5h cy  
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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