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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '>@4(=I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9)`amhf>  
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, nH@(Y&S  
m0|K#^  
?^ZXU0IkP  
jM~Bu.7 i6  
  class filler TyF{tuF  
  { 2i\Q@h  
public : <I; 5wv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B2 c@kru  
} ; e,HMwD  
wW:7y>z)  
Wta]BX  
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: ~-TOsRvxR  
8pXKO"u],  
 1,,|MW  
ak;6z]f8[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n@!wp/J,  
%KtU1A(["  
OL'P]=U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \fZiL!E^7  
c'Z: 9?#5  
B^fT>1P  
t9FDU  
二. 战前分析 k[\a)WcY8  
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。 o#>a 5  
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 ]H ~Y7\N-v  
r}_lxr  
=O!|IAe#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /.R<,/gj  
  /* --------------------------------------------- */ X\Y}oa."A  
vector < int *> vp( 10 ); F8<"AI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V1B(|P  
/* --------------------------------------------- */ _qn?2u3mnR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \M{[f=6llh  
/* --------------------------------------------- */ Fj1NN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  ?CP2AK  
  /* --------------------------------------------- */ NjX[;e-u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a?F!,=F  
/* --------------------------------------------- */ PU1,DU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oFCgu{\kt  
_X4!xbP  
{$d<1y^  
y6-XHeU  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q&CElx?L  
1._1, _2是什么? gl{B=NN  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a 7#J2r  
2._1 = 1是在做什么? \'Ssn(s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wN97_Y=`n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  fRB5U'  
+m)q%I>  
]kD"&&HV  
三. 动工 xCXQ<77  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ooc\1lX  
Z^yNLF*&V  
" .4,."  
`zA#z />  
template < typename T > O^Q ,-=tA\  
class assignment c6&Q^p|CF  
  { 0 Y>M=|  
T value; !E2W\chi  
public : ` qUX.  
assignment( const T & v) : value(v) {} Es!Q8.  
template < typename T2 > k GHQ`h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F]EBD8/b  
} ; eF~dQ4RZ  
xwi\  
VwyVEZt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *$,:m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m&*JMA;^  
jZteooJG|  
7B7&9<gc  
w(9*7pp  
  class holder 3Fs5RC~a  
  { &c>?~-!W  
public : !4(zp;WY^  
template < typename T > o]ePP,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oDn|2Sdqd  
  { TP%+.#Fu  
  return assignment < T > (t); UAn&\8g_  
} AY,].Zg[  
} ; .iG&Lw\,  
k V;fD$iW;  
7fHc[,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -0Cnp/Yj@  
~q+hV+fa>  
  static holder _1; +s++7<C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S >yLqPp  
ea'&xs#GK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OsqN B'X  
而不用手动写一个函数对象。 `=UWqb(K_  
@-HG`c ct  
n]}W``=7  
l12{fpm  
四. 问题分析 rV6/Tdy  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gw36Ec<M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /w(e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q_kdCO{:df  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rG}\Zjn{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qIIJ4n  
8CbXMT  
五. 问题1:一致性 F@ Swe  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (wRgus  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6$\jAd|  
.8(OT./  
struct holder {vEOn-(7  
  { m_+sR!\H8  
  // XI<L;  
  template < typename T > ag-f{UsTy  
T &   operator ()( const T & r) const H@bf'guA|B  
  { nKa$1RMO  
  return (T & )r; 2*w0t:Yx e  
} 1y#D?R=E  
} ; 3cdTed-MIh  
a 2 IgC25  
这样的话assignment也必须相应改动: V!v:]E  
f| _u7"OX  
template < typename Left, typename Right > 5"XC$?I<}  
class assignment jhu07HX_  
  { N IdZ  
Left l; El\%E"Tk%  
Right r; =X\^J  
public : &>d:R_Q]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ApBWuXp|u  
template < typename T2 > F8-?dpf'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -Eu6U`"(  
} ; 2c6g>?  
#Cpd9|  
同时,holder的operator=也需要改动: ?;[w" `"  
wLc4Dm*V  
template < typename T > W-NDBP:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ym%xx!9  
  { ls@i".[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h8Yx#4  
} 7 d LuX   
#(An6itl  
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。 IxLhU45  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q9Y9w(  
.7K7h^*F  
return l(rhs) = r; `]Q:-h  
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。 hn#1%p6t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !;?+>R)h  
%_!bRo  
template < typename Tp > R2Zgx\VV'  
class constant_t &f-Uyr7?  
  { }=c85f~i  
  const Tp t; AbZKYF P  
public : aDO !  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '%q$` KDb  
template < typename T > QQWadVQo  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a~'a  
  { jv&*uYm  
  return t; '!/<P"5t  
} KQB3 m"  
} ; UQ{L{H   
ggJO:$?$L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DI+fwXeg  
下面就可以修改holder的operator=了 qkiI/nH3  
ep)>X@t  
template < typename T > bv&;R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t+9][Adf  
  { |PC*=ykT3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j~!X;PV3  
} %Dwk  
0#nPbe,Lj  
同时也要修改assignment的operator() YW7b)u Yf  
oYukLr  
template < typename T2 > )wT-8o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rqY`8Ry2M  
现在代码看起来就很一致了。 z11O F  
:Nz9xD$S5  
六. 问题2:链式操作 J+`VujWT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ."9];)2rx  
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。 Oil?JI Hq  
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。 euC&0Ee2  
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。 hEp(A8g)bQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uD^cxD  
|UX(+; n  
template < typename T > .ev?"!Vpp9  
struct result_1 E{|W(z,  
  { Y'8?.a]'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "1%5,  
} ; p,eTY[k?  
/pT =0=  
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: [PDNwh0g5  
u fw]=h)  
template < typename T > 9Gnc9_]I;W  
struct   ref #`)(e JF  
  { b:TLV`>/&  
typedef T & reference; !qWH`[:  
} ; E"5*Ei)^3  
template < typename T > 7eAX*Kgt<_  
struct   ref < T &> ev*k*0  
  { Ru>MFG  
typedef T & reference; oM>Z;QVRC:  
} ; )r jiY%F$  
(jAg_$6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n CdR EXw  
V=o t-1,j7  
template < typename T > oC0qG[yp9S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const njputEGX  
  { >&}%+r\  
  return l(t) = r(t); . QBF`Rz  
} #T'{ n1AI  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ui/a|Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LGw$v[wb  
$7^o#2 B  
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 pe 1R(|H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Pu"P9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1pgU}sRk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QC}CRkp  
最后的布局是: 'Wm x)0)  
                Add \RC'XKQ*n  
              /   \ y.< m#Zzt  
            Divide   5 %`1q-,>v  
            /   \ {+Rog/;S'  
          _1     3 \D*KGd]M0  
似乎一切都解决了?不。 62ws/8d6f  
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。 Yp^rR }N  
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。 +[\FD; >  
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: a6)BqlJ  
GkQpELO:  
template < typename Right > ?iWi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ju1D = b  
Right & rt) const @~"h62=] -  
  { Ng~FEl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H[U!%Z  
} ',JinE95  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ws|j#X<  
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。 2{H@(Vgpbr  
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。 Dv5D~on{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 i#vYyVr[  
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。 gc-@"wI?  
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? G}b]w~ML ~  
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: Lh!J >  
YUtC.TR1  
template < class Action > RC7]'4o  
class picker : public Action T[UN@^DP(  
  { svcK?^ HTe  
public : 5YeM%%-S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BBwy,\o#  
  // all the operator overloaded  3KlbP  
} ; 128EPK  
i:Y^{\Z?V  
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。 +M\`#i\g>  
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: iJ1"at  
3TeY%5iVt  
template < typename Right > vqDu(6!2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (MxQ+D\  
  { MOQ*]fV:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d928~y W  
} | *2w5iR  
"n(hfz0y%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $P/~rZ@M@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Vc\MV0lr  
rWa2pO  
template < typename T >   struct picker_maker !Qu"BF   
  { &=] ~0$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N8F~8lTi  
} ; v&DI`xn~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  ]hk  
  { tE<H|_{L  
typedef picker < T > result; K*K,}W&}  
} ; `T@i.'X  
u8&Z!p\  
下面总的结构就有了: lb4Pcd j  
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。 E7j(QO f  
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。 SJb&m-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Yvw(t j5_5  
至此链式操作完美实现。 EE&K0<?T|:  
GfoLae  
[8 ]z|bM  
七. 问题3 .sha&  
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。 #rMlI3;  
46_xyz3+  
template < typename T1, typename T2 > _.tVSV p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PUT=C1,OFR  
  { #+ 0M2Sa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <J< {l  
} _S<3\%(0  
*+Ek0M  
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: #L=x%8B  
e$<0 7Oc  
template < typename T1, typename T2 > bh,[ 3X%  
struct result_2 81? hY4  
  { nLbFg0?+t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h \fjBDU^  
} ; DE}K~}sbd  
+\d56j+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? t<.)Z-Ii  
这个差事就留给了holder自己。 n{n52][J]  
    36}?dRw#p  
o4G?nvK-  
template < int Order > X`kk]8 =  
class holder; lA| 5E?  
template <> 'N (:@]4N  
class holder < 1 > (-UYB9s  
  { O,{6*[)@  
public : q/4J.j L  
template < typename T > 9UdM`v)(  
  struct result_1 [M]  
  { =upeRY@u5  
  typedef T & result; u^@f&BIG]:  
} ; X9v.1s,  
template < typename T1, typename T2 > > kG GR  
  struct result_2 '\l"   
  { xI#9  
  typedef T1 & result; Qp)v?k ]  
} ; Vz~{UHH6  
template < typename T > @Q)OGjaq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @'#,D!U  
  { UdT *E: 6  
  return (T & )r; uw>Ba %5  
} g1/:Q%R,  
template < typename T1, typename T2 > l%k\JY-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7OcW C-<  
  { q<xCb%#Jl  
  return (T1 & )r1; fiK6@,  
} }"nItcp.1  
} ; YqhAZp<  
'nzg6^I7g  
template <> $p1(He0 2  
class holder < 2 > I5k$H$  
  { ^cOUQ33  
public : sJB;3"~  
template < typename T > :KQ~Cb  
  struct result_1 I:R[;TB?y  
  {  ~^NtO  
  typedef T & result; u 1J0$  
} ; Ec!"O3%!M^  
template < typename T1, typename T2 > 8bTn^!1  
  struct result_2 RuL i,'u  
  { Sj%u)#Ub  
  typedef T2 & result; >{q]&}^U  
} ; C)um9}  
template < typename T > faE t6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5V?& 8GTe  
  { {% rA1g  
  return (T & )r; 0IsPIi"7  
} .?8;qA  
template < typename T1, typename T2 > wcrCEX=I>{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q:2>}QgX}  
  { /C:Y94B-z  
  return (T2 & )r2; u 1>2v  
} wT6"U$cV  
} ; zU5v /'h>d  
qzYwt]GNS  
R5N%e%[  
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> >。 CuaVb1r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^h(ew1:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t|w_i-&b,  
`l\7+0W  
return l(i, j) = r(i, j); m( r,Acy6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =:xW>@bh|  
+%+tr*04O  
  return ( int & )i; [`ebM,W  
  return ( int & )j; l.q&D< _  
最后执行i = j; vLv@&lMW  
可见,参数被正确的选择了。 kjTduZ/3 "  
u0JB\)(-/h  
UFXaEl}R   
W>${zVu  
%^?fMeI|Y  
八. 中期总结 Y@;CF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &C `Gg<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E(*0jAvO[z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J?*1*h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DwM)r7<Ex  
U\g/2dM  
F6|TP.VY_.  
ew>XrT=Zm  
()Y~Q(5ji  
z 9vInf@M  
九. 简化 OSRp0G20k\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dcDyK!zz"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hCi60%g/n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _zR+i]9   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +Zb;Vn4  
  +-*/&|^等 (of#(I[m7  
2. 返回引用。 qrb[-|ie&  
  =,各种复合赋值等 T-'OwCB1q  
3. 返回固定类型。 )MtF23k)g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w^\52  
4. 原样返回。 T`9lV2x*P  
  operator, .iYJr;9`d  
5. 返回解引用的类型。 @KXV%a'  
  operator*(单目) BGvre'67  
6. 返回地址。 FI)17i$  
  operator&(单目) [@&m4 7  
7. 下表访问返回类型。 %vn|k[n D  
  operator[] 'f#{{KA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ts ,ZvY]  
  operator<<和operator>> V><,UI=,n  
RFi S@.7  
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。 4)S,3G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^ sOQi6pL  
<ykU6=  
template < typename Left > {JO^ tI  
struct value_return q;B4WL}  
  { S-a]j;U  
template < typename T > `68@+|#  
  struct result_1 .u)X3..J  
  { evya7^,F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f&=AA@jLv  
} ; nXaC 3W:"  
+vw\y  
template < typename T1, typename T2 > \S"isz  
  struct result_2 .r|tSfm6  
  { j%Y#(Q>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =Z{O<xw'  
} ; )\1@V+!E%  
} ; '50OgF'  
K='z G*$l  
/74QMx?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R8Wr^s>'  
0%32=k7O[  
下面我们来剥离functor中的operator() /,BD#|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zUt' QH7E.  
h8x MI  
return l(t) op r(t) AgWa{.`f:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _F4Ii-6  
return op l(t) Wjo[ENHM  
return op l(t1, t2) M=8.Bp|Ye  
return l(t) op ZFi ee|,q  
return l(t1, t2) op ](Xb _xMf  
return l(t)[r(t)] %@<8<6&q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fnpYT:%fG  
Y@NNrGDkT*  
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: `jDTzhO~  
单目: return f(l(t), r(t)); 5^}\4.eXo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9)D6Nm  
双目: return f(l(t)); ]RwpX ^ 1  
return f(l(t1, t2)); ,bZL C  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,dv+p&Tz2  
-{KQr1{5UM  
struct meta_divide CLxynZ \;  
  { Bm:98? [  
template < typename T1, typename T2 > 1m'k|Ka  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,[N%Q#  
  { kC:uG0sW  
  return t1 / t2; nB_?ckj,  
} '<gI8W</  
} ; raW>xOivR  
g!|=%(G=  
这个工作可以让宏来做: k 9_`(nx  
^dI424  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kPKB|kP\  
template < typename T1, typename T2 > \ V"[g.%%Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  Z< 1  
以后可以直接用 !-g{[19\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]dF ,:8  
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 9G9t" {  
(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。。。) ?L x24*5%  
.zr-:L5{  
$6qh| >z.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gLb`pCo/  
2ElJbN#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~b(i&DVK  
class unary_op : public Rettype ;RH;OE,A  
  { 2my_;!6T[  
    Left l; 8mCxn@yV  
public : EHSlK5bD,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OP;v bZ  
_Mi5g_  
template < typename T > 2kqup)82e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q'+)t7!  
      { 7( #:GD  
      return FuncType::execute(l(t)); T*I{WW  
    } ]q\b,)4 e  
['b}QW@Fx  
    template < typename T1, typename T2 > Z/G ev"p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w3N[9w?1  
      { 0}<|7?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3t.l5m Rg5  
    } Z3%}ajPu[  
} ; K> %Tq  
CVDV)#JA  
36.Z0Z1'F>  
同样还可以申明一个binary_op ke!?BZx  
'Oxy$U   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XUrXnz|>  
class binary_op : public Rettype q~rEq%tk  
  { ]yV!  
    Left l; )"qa kT  
Right r; c& < Fr[AK  
public : *$#W]bO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <g-9T-Ky  
.Q<>-3\K  
template < typename T > "x%Htq@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nz%DM<0$  
      { %J#YM'g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G3C~x.(f  
    } "RedK '7g  
3Nl <p"=  
    template < typename T1, typename T2 > p$O.> [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3N 8t`N  
      { zh%#Y_[R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PoNi "Pv  
    } <<UB ^v m  
} ; 6 o^,@~:R  
`34zkPB??  
j 'FVz&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?}qttj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '|ad_M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y~(h>gi,x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .nTwPrG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i|c'Lbre`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 U1Q:= yD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rUTcpGH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }pDqe;a{  
下面是修改过的unary_op XWDL5K  
~W*FCG#E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =pr` '  
class unary_op "7U4'Y:E  
  { }I2wjO  
Left l; T _r:4JS  
  oVnvO iAc  
public : 60P<4  
"33Fv9C#bK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0Vj4+2?L5;  
bw(a6qKK  
template < typename T > 'QJ:`)z  
  struct result_1 90Pl$#cb2  
  { dMPc:tJT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Z aRy$?  
} ; <5d ~P/,  
Y5f1lUT  
template < typename T1, typename T2 > Q}`0W[a ~  
  struct result_2 @X%C>iYa9  
  { ]Gzm^6v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j_/>A=OD  
} ; *lYVY) L  
-^K"ZP1  
template < typename T1, typename T2 > Amp#GR1CA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y?rPlA_  
  { \j+1V1t9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6wPaJbRtaM  
} EH$1fvE  
.>q8W  
template < typename T > .rO]M:UY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S3F;(PDzy  
  { C](f>)Dz /  
  return OpClass::execute(lt(t)); dFRsm0T  
} #[,IsEpDO1  
%]F d[pzF  
} ; C\\~E9+  
:=}BN  
.@2m07*1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -] L6=  
好啦,现在才真正完美了。 v;BV@E0}x  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ld\R:{M"  
aL*&r~`&e'  
template < typename Right > j-0z5|*KE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lyIl-!|  
  { eds o2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2X.r%&!1M  
} oin$-i|Xp!  
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。 <x@}01 ~  
YO#M/%^j  
=w;F<M|Y  
:Uz|3gq  
O&vVv _zh  
十. bind ?*2CpM&l  
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。 &?W0mW(  
先来分析一下一段例子 2I%MAb&1@  
%;cddLQ\xY  
ydFD!mO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VA WF3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dOa+(fMe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yGI;ye'U  
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。 #~#R-   
我们来写个简单的。 ~F7 -HaQJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uYn_? G  
对于函数对象类的版本: zxJ]" N  
TBs|r#  
template < typename Func > 3Iua*#<m,  
struct functor_trait wE[]6\_x1  
  { ]"J~:{, d  
typedef typename Func::result_type result_type; rk&IlAE  
} ; N6>(;ugJ1-  
对于无参数函数的版本: wL;l Q&  
"*($cQ$v  
template < typename Ret > )n+Lo&C<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wy yWyf  
  { |P[w==AAf  
typedef Ret result_type; ,eOB(?Ku  
} ; C+'/>=>a.  
对于单参数函数的版本: ~{d$!`|a  
05z,b]>l  
template < typename Ret, typename V1 > kr+D,h01  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6tB+JF  
  { E;,u2[3  
typedef Ret result_type; $g/SWq  
} ; .}&` TU  
对于双参数函数的版本: 8u"!dq  
Vc_'hz]Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T~--92[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R(('/JC  
  { Qi^Z11  
typedef Ret result_type; {K <iih  
} ; jB`,u|FG  
等等。。。 `rgn<I"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RzBF~2 >i  
_XG/Pp)  
template < typename Func > XDsx3Ws  
struct func_return esHg'8?U  
  { U@g4w!$r  
template < typename T > )+l\w3^6  
  struct result_1 nKS7Q1+  
  { q'|rgT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pczug-nB  
} ; lH#u  
GO8GJ;B-U  
template < typename T1, typename T2 > $AfM>+GQ`n  
  struct result_2 RLw;(*(g  
  { h^?\xm|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { WIJC ',Y  
} ; <PapskO>  
} ; 8s"%u )  
Q(lo{AFc  
K&bzDzd`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4^TG>j?M  
fhar&\;S  
template < typename Func, typename aPicker > >Nvjl~o5  
class binder_1 6""G,"B  
  { wN`jE0 {  
Func fn; ]j'p :v  
aPicker pk; %JXE5l+pJ  
public : 7{e% u#  
!>v2i"  
template < typename T > hakKs.U|[  
  struct result_1 vu|n<  
  { ^c<ucv6.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wLmhy,  
} ; "7!;KHc  
5Y.vJz  
template < typename T1, typename T2 > V@Rrn <l  
  struct result_2 E^QlJ8  
  { #OIcLEn%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t\Nq R  
} ; ?kWC}k{  
|?rNy=P,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 21 O'M  
.P;*Dws  
template < typename T > kgnmGuka  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ey_" ~OB  
  { yOphx07 (  
  return fn(pk(t)); 74H)|Dkx  
} %70~M_  
template < typename T1, typename T2 > L%BNz3:Dt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TatpXN\  
  { >SML"+>  
  return fn(pk(t1, t2)); Ans cr  
} [K9'<Qnu  
} ; KAC6Snu1  
IOb*GTb  
:E_g"_  
一目了然不是么? z*kutZ:6Y  
最后实现bind 9^,Lc1"M>  
x97 j  
0uWR<,]  
template < typename Func, typename aPicker > 3{""58  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b?TO=~k,  
  { ?3*l{[@J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z54EG:x.7^  
} 2@9Tfm(=  
^.#jF#u~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J/\V%~ 1F  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 JQ,1D`?.a  
[ JpKSTg[  
十一. phoenix `&KwtvkdI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vY%d   
>H'4{|  
for_each(v.begin(), v.end(), {7$c8i  
( WKT4D}{1  
do_ `wus\&!W  
[ 3D` YZ#M  
  cout << _1 <<   " , " [21 =5S  
] 3|1i lP  
.while_( -- _1), w9NHk~LHKF  
cout << var( " \n " ) ux_Mrh'  
) ?**+e%$$  
); 6b+b/>G0  
7]9 a<  
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&+ &!  
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 IqC]!H0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }D7I3]2>   
那么我们就照着这个思路来实现吧: b+@JY2dvj  
0|$v-`P$  
CPP` qt%f  
template < typename Cond, typename Actor > nyBJb(5"B  
class do_while c/zJv*}x ?  
  { Cz 72?[6  
Cond cd; +)j$|x~(A  
Actor act; c%&: 6QniZ  
public : !'mq ?C=  
template < typename T > u#Z#)3P  
  struct result_1 0Uz\H0T1  
  { UG2nX3?  
  typedef int result_type; p /#$io  
} ; ?\$#L^;b}  
rypTKT|U;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {jYOs l  
s0DGC  
template < typename T > jJuW-(/4[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q.]}]QE   
  { c8L~S/t  
  do %7"X(Ts7B  
    { iTag+G4*  
  act(t); "kMguK}c  
  } wm)#[x #  
  while (cd(t)); bKrhIU[  
  return   0 ; W6"v)Jc>_  
} 3 |hHR  
} ; qxFB%KqU  
Svc|0Ad&  
SILQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c3:,Ab|  
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。 J]&y$?C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4F{)i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 fcNL$U&-,i  
下面就是产生这个functor的类: .2>p3|F  
XVKfl3'%  
5]HS^II"  
template < typename Actor > tZ^Ou89:rG  
class do_while_actor @1DX  
  { NR -!VJQ  
Actor act; y($%;l   
public : t%'Z<DmG+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gF[z fDm  
$:  ]o]a  
template < typename Cond > S zUpWy&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oo=Qt(#  
} ; &4b&X0pU  
i?fOK_d  
G8r``{C!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $)RNKMZC}A  
最后,是那个do_ yto,>Utzg  
-C<zF`jO  
(*oL+ef-C  
class do_while_invoker =0G!f$7^i  
  { _~*,m#uxJ  
public : N 5i+3&  
template < typename Actor > Dh5X/y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H63,bNS s  
  { \/1<E?Q f  
  return do_while_actor < Actor > (act); Td G!&:>  
} /c2w/+ _  
} do_; d4nH_?  
L ]w/P|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D3)zk@N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 );Z1a&K5k  
最后来说说怎么处理break和continue 9A,^c;  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 c zm& ~n6$  
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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