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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mM;p 7 sJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^ )[jBUT  
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, )\Ay4 d  
5R"(4a P  
:k7h"w  
c27\S?\ Jd  
  class filler a?X{k|;!7u  
  { |a[Id  
public : `F TA{ba  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VT`C<'   
} ; Oxhc!9F  
bG[)r  
~OQ/ |ws  
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: n*GsM6Y&  
K\vyfYi  
fp2.2 @[  
x $ oId{;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f<aJiVP  
B&k"B?9mL  
O!#bM< *  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xHY#"   
F8%.-.l)  
4! V--F  
9Jhc5G  
二. 战前分析 NU?05sF  
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$[cDf~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r @ IyK%  
j)neVPf%v  
,Rh6( I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?* %J Gz_  
  /* --------------------------------------------- */ 8LM 91  
vector < int *> vp( 10 ); BLs kUrPF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y.'5*08S0  
/* --------------------------------------------- */ r#CQCq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CHPu$eu  
/* --------------------------------------------- */ Lupug"p0   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xmI!N0eta  
  /* --------------------------------------------- */ xJ18M@" j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =6N%;2`84  
/* --------------------------------------------- */ SZ[ ,(h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <+wbnnK  
)LP=IT  
{!`0i  
 ;Iu}Q-b*  
看了之后,我们可以思考一些问题: sAG#M\A6  
1._1, _2是什么? !C$bOhc  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1D/9lR,  
2._1 = 1是在做什么?  KDODUohC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wNX2*   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `X06JTqf:  
^+m6lsuA  
a$r<%a6  
三. 动工 A*r6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +hJ@w-u,G  
)@O80uOFh  
Av#_cL  
TzJp3  
template < typename T > `?fY!5BA  
class assignment W".: 1ov#B  
  { <lBY  
T value; -J$,W`#z  
public : ).BZPyV<  
assignment( const T & v) : value(v) {} <^APq8>  
template < typename T2 > CQ`$' oy?W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G{ 9p.Q  
} ; Gidh7x  
m1mA:R\zM  
KG! W,tB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E mUA38  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *C (/ 2  
f ;[\'_.*  
/R2K3E#  
;E"TOC  
  class holder 0pYCh$TL1  
  { ,'KQFC   
public : {g%F 3-  
template < typename T > am$-1+iX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xzqgem`[\  
  { ]~!jf  
  return assignment < T > (t); <)vjoRv  
} <d$L}uQwg  
} ; U',9t  
\ nIz5J}3  
2Op\`Ht &  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: eq|G\XJ  
w _*|u  
  static holder _1; bR6g^Yf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jP]I>Tq  
S-M| 6fv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ww_gG5Fc$  
而不用手动写一个函数对象。 z2Pnni7Ys  
'g4t !__  
yK$.wd 2,  
:|GC~JElo5  
四. 问题分析 {Q&@vbw'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TTJFF\$?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X"S-f; b#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F|eKt/>e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #~ :j< =o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 63J_u-o  
 KKfC^g  
五. 问题1:一致性 *bl*R';  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d:U2b"k=/u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h\jV@g$  
Zd~l_V f  
struct holder 7+,6 m!4  
  { -|?I'~[#(  
  // sd@JQ%O  
  template < typename T > 36NENzK  
T &   operator ()( const T & r) const 6vx0F?>_  
  { /~,|zz  
  return (T & )r; A,tmy',d"  
} \m>mE/N  
} ; k *a?Ey$  
DNP %]{J  
这样的话assignment也必须相应改动: PRs[! EB6  
%s+H& vfQs  
template < typename Left, typename Right > ileqI/40f  
class assignment &8l"Dl  
  { &a'H vQV  
Left l; B,@<60u  
Right r; v<*ga7'S  
public : (QO8_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?!N@%R>5rN  
template < typename T2 > >i`V-"x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6#,VnS)`q  
} ; uxGY/Zf  
>S3,_@C  
同时,holder的operator=也需要改动: QY]^^f  
U"1z"PcV  
template < typename T > b(hnouS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SJYy,F],V"  
  { Q7 dXTS4H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r%M.rYLG{  
} ?w{lC,  
:# 1d;jx  
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。 }U)g<Kzh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xQ4'$rL1d  
;.=ZwM]C  
return l(rhs) = r; t0 [H_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 =hs !t|(*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: th@a./h"  
d?j_L`?+  
template < typename Tp > `MMh"# xN  
class constant_t '6^20rj  
  { :Hk:Goo2  
  const Tp t; bCM&Fe0GM  
public : o gcEv>0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} byj}36LN62  
template < typename T > 2>l =oXq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %SV5 PO@  
  { R)>/P{ A-P  
  return t; hXsd12  
} BPp`r_m8w}  
} ; /Iwnl   
gW{<:6}!*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a[<'%S#3x  
下面就可以修改holder的operator=了 d(.e%[`  
U@W3x@  
template < typename T > v/n4Lp$W^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KeU|E<|!  
  { w2-:!,X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tx$kD2  
} @ ;%+Ms  
gWt}q-@nRR  
同时也要修改assignment的operator() r(ej=aR  
Vej [wY-c  
template < typename T2 > 8]@)0q {r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } up[9L|  
现在代码看起来就很一致了。 hT `kma  
3 ;M7^DM  
六. 问题2:链式操作 mWOW39Ku  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^ olaq(z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E5a1 7ra  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;x 9_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?hpT"N,hF9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l^.d 3b  
l@ +lUx8  
template < typename T > k[TVu5R  
struct result_1 ?C( ' z7  
  { Lk?%B)z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gm,vLs9H$T  
} ; |Ai/q6u  
3AKT>Wy =  
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: }6;K+INT  
v"nN[_T  
template < typename T > N?xZ]?T  
struct   ref 6f"jl  
  { fkLI$Cl  
typedef T & reference; :O`7kZ]=n  
} ; )?5027^  
template < typename T > nz{ ;]U1  
struct   ref < T &> #w%d  
  { )-98pp7~BB  
typedef T & reference; Z XCq>  
} ; U GA_^?4  
6`K R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p>4tPI}bf  
b3/@$x<  
template < typename T > xJG&vOf;?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C`G+b{o  
  { Hrjry$t/J  
  return l(t) = r(t); [/h3HyZ.  
} }BF!!*  
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。 0P{^aSxTP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 " ^v/Y  
LtIR)EtB]  
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 "_LDs(&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KCBA`N8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 myq@X(K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \,UpFuU\  
最后的布局是: uDtml$9rN  
                Add Cz1Q@<)  
              /   \ WqX$;' }h  
            Divide   5 _xKIp>A  
            /   \ XmZs4~\K$G  
          _1     3 pZE}<EX  
似乎一切都解决了?不。 +9^V9]{Vo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .<m${yU{3  
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。 HZINsIm!?  
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: ;;4>vF#*  
P O*;V<^  
template < typename Right > d}RU-uiW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (Q]Ww_r~  
Right & rt) const ABx< Ep6  
  { Mb!b0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <?2g\+{s9  
} VyMFALSe]h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RJ\'"XQ  
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。 V=i/cI\  
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。 ugu|?z*dI  
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。 Ub,5~I+`  
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。 >='y+ 68  
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? MyZ5~jnr\  
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: z|M+ FHl$  
 JT,[;  
template < class Action > T1-.+&<  
class picker : public Action }'KHF0   
  { HZawB25{  
public : o8 B$6w:_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^g'P H{68  
  // all the operator overloaded 5cF7w  
} ; +s j2C  
Z[ 53cVT^  
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。 MaS-*;BY,  
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: 9cIKi#Bl  
[mcER4]}  
template < typename Right > UfkQG`G9H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T5_/*`F  
  { tqFE>ojlI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EXbaijHQG  
}  NZu2D  
O}-+o1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u|+Dqe`  
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。 Im!fZ g  
t" $#KP<  
template < typename T >   struct picker_maker OTj J'  
  { 0woLB#v9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pwg\b  
} ; N|2PW ~,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ods~tM  
  { v.6K;TY.  
typedef picker < T > result; wZg~k\_lF  
} ; gSk0#Jt  
adtgNwg  
下面总的结构就有了: {+^&7JX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 WkMB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l+#uQo6cqQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >sGiDK @  
至此链式操作完美实现。 'j9x(T1M1  
<u}[_  
-KL5sK  
七. 问题3 {U)q)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 V4ybrUWK  
X?$"dqA  
template < typename T1, typename T2 > >aAsUL5W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nC}Y+_wo0  
  { ^@ Xzh:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n >@Qx$-  
} cS%;JV>C  
6(/*E=bOKV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gs(ZJO1 /L  
QT4&Ix,4T1  
template < typename T1, typename T2 > he|.Ow  
struct result_2 Y;{(?0 s  
  { C.RXQ`-P}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H}cq|hodn  
} ; (H;,E-  
r8Z.}<j  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? BUUc9&f3o  
这个差事就留给了holder自己。 v+~O\v5Q  
    !l$k6,WJi  
0D/7X9xg9+  
template < int Order > m#^;V  
class holder; ?&D.b$  
template <> o|APsQE  
class holder < 1 > ,rX|_4 n*  
  { D%= j@  
public : ;!B,P-Z"g  
template < typename T > tu^C<MV  
  struct result_1 L=gG23U&  
  { 'yR\%#s6  
  typedef T & result; y\=^pla  
} ; eyy%2> b  
template < typename T1, typename T2 > CQs,G8 \/  
  struct result_2 L|p+;ex  
  { <l< y R?  
  typedef T1 & result; \F14]`i  
} ; 9?uU%9r5P  
template < typename T > gkDXt^Ob  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2>g!+p Ox  
  { !$p E=~1C  
  return (T & )r; QTU$mC]  
} ^sF(IV[>  
template < typename T1, typename T2 > A$rCo~Ek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N7!(4|14  
  { ri49r*_1  
  return (T1 & )r1; sC_doh_M  
} jxZ_-1  
} ; Hq|{Nt%Q  
x_- SAyH  
template <> C_&ZQlgQ  
class holder < 2 > 19i=kdH  
  { 6M[OEI5  
public : U.1&'U*  
template < typename T > Y?%=6S  
  struct result_1 *t`=1Ioj  
  { |P-kyY34  
  typedef T & result; %?J-0  
} ; >gDKkeLD  
template < typename T1, typename T2 > \*Z:w3;r  
  struct result_2 \^dYmU  
  { :ay`Id_tm  
  typedef T2 & result; ctR ^"'u  
} ; =WK's8FB;8  
template < typename T > cXNR<`   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :H/Rhx=  
  { Ki(0s  
  return (T & )r; I.p"8I;  
} :/6u*HwZh  
template < typename T1, typename T2 > %-an\.a.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ufN`=IJ%  
  { J!H)[~2/  
  return (T2 & )r2; 4+Y9":<  
} A",R2d  
} ; Vg7BK%  
X]s="^  
0NXaAf:2Z  
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> >。 nMOXy\&mI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kQ|phtbI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /a\]Dwj5  
:JK+V2B$H  
return l(i, j) = r(i, j); 1n#{c5T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K*5Ij]j&  
BX2}ar  
  return ( int & )i; v %S$5  
  return ( int & )j; P%ZU+ET  
最后执行i = j; )jMk ~;'r  
可见,参数被正确的选择了。 pz]KUQ  
;W3c|5CE  
7lAnGP.;  
?$=Ml$  
lN7YU-ygz  
八. 中期总结 9w-;d=(Q  
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: NYPjN9L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wdRk+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ !k\~4U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hYVy65Ea  
LGWQBEXw  
]C>h_,EZc  
Bb7Vf7>  
=!=DISPo  
Pk:b:(4  
九. 简化 DK<}q1xi  
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。 L]=LY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B";Dj~y  
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: 7/bF0 4~%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @Dd3mWKq  
  +-*/&|^等 _ Uv3g lK  
2. 返回引用。 fKa]F`p_h  
  =,各种复合赋值等 MYUL y2)  
3. 返回固定类型。 Yz>8 Nn'_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]F4|@+\9  
4. 原样返回。 2l+t-  
  operator, Cp#}x1{  
5. 返回解引用的类型。 F ZfhiIf  
  operator*(单目) -\g@s@5  
6. 返回地址。 NZuylQ)0  
  operator&(单目) RYM[{]4b5F  
7. 下表访问返回类型。 {QT:1U \.  
  operator[] E>kgEfzxP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4x" je  
  operator<<和operator>> da$ErN '{  
|L6 +e *  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 HG)h,&nc-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IKnXtydeI}  
}Q_ }c9?  
template < typename Left > !H`uN  
struct value_return I_ na^s h*  
  { =]0AZ  
template < typename T > JjHQn=3AJ  
  struct result_1 2bTM0-  
  { DC=XPn/V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *YWk.  
} ; Uy$?B"Z  
0|~3\e/QV  
template < typename T1, typename T2 > ]dnB ,  
  struct result_2 8&v%>wxR@  
  { \`YV)"y" ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Og"\@n  
} ; zG~nRt{4  
} ; U_5\ FM  
,/..f!bp  
+qmV|$rmM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \_|r>vQ  
t<znz6  
下面我们来剥离functor中的operator() ^vo]bq7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |3 v+&eVi  
<*DP G\6Ma  
return l(t) op r(t) D<xDj#Z~1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pv,I_"  
return op l(t) 8[H)t Kf8  
return op l(t1, t2) 79>_aD9  
return l(t) op RU,!F99'1  
return l(t1, t2) op Y!AQ7F  
return l(t)[r(t)] Xldz& &@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (J`EC  
:tBZu%N/N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J.n-4J#@  
单目: return f(l(t), r(t)); cy#N(S[ 1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); go5l<:9  
双目: return f(l(t)); s%t =*+L\  
return f(l(t1, t2)); b "5WsJ:'#  
下面就是f的实现,以operator/为例 S{c;n*xf  
%ysf FE  
struct meta_divide f}+8m .g2  
  { |&H(skF_  
template < typename T1, typename T2 > L@8C t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nWv6I&  
  { xi"Ug41)  
  return t1 / t2; BI 0 A0  
} O@? *5  
} ; )` 90*  
Bhw|!Y&%  
这个工作可以让宏来做: ^ot9Q  
kIYV%O   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 73kL>u  
template < typename T1, typename T2 > \ D^\2a;[AxA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~[4zm$R^  
以后可以直接用 K!_''Fg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y,=TB#  
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 nN!R!tJPa  
(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。。。) ?FwjbG<  
-XARew  
%& b70]S(  
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 K^+}__;]  
Z^yhSbE{5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ${)s ~[  
class unary_op : public Rettype odC}RdN  
  { \t@4)+s/)  
    Left l; }uk]1M2=  
public : :Y2J7p[+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |!H@{o  
9!|+GIjn  
template < typename T > Ld3!2g2y7&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]<?7Cp P  
      { "=\@ a=  
      return FuncType::execute(l(t)); 9V( esveq  
    } Jl(G4h V'\  
7T}r]C.  
    template < typename T1, typename T2 > x$Tf IFy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &u7oa  
      { 7__?1n~{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [*AWCV  
    } LX_{39?<{  
} ; , 1` -u$  
uw`fC%-xh  
5D%gDw+"  
同样还可以申明一个binary_op N"q C-h  
p7kH"j{xD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *QT|J6ng  
class binary_op : public Rettype JOm6Zc  
  { ' 5%`[&  
    Left l; a#G]5T Z  
Right r; 7f\@3r  
public : /l@h[}g+d-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fK{[=xMr@  
iu(+ N~  
template < typename T > .a *^6TC.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &9F(uk=X  
      { xMAb=87_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l`A4)8Y@  
    } q=40  l  
 p3YF  
    template < typename T1, typename T2 > +|=5zWI /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I{0bs Tp;  
      { ';0NWFP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _cW6H B^j  
    } f8'$Mn,  
} ; ,@'M'S  
p/f!\  
Y?>us  
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 $=-Q]ld&]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Lv{xwHnE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {k}EWV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A->y#KQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4: <=%d  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g}]EIv{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '#b7Z?83C  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X;?Z_3I:5  
下面是修改过的unary_op r 7mg>3  
M"t=0[0DM:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9IRvbE~2  
class unary_op khW9n*  
  { i;Y@>-[e<  
Left l; A' \jaB  
  l< y9ue=  
public : ;I+"MY7D  
(BA2   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q#i^<WUpg  
iC{~~W6  
template < typename T > OZ$"P<X_"  
  struct result_1 &z\]A,=T c  
  { Gkr^uXNg#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B~u_zZE  
} ; f~.w2Cna  
] _/d  
template < typename T1, typename T2 > Iy}r'#N  
  struct result_2 ~Lc>~!!t  
  { x,Cc$C~YP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y%H;o?<WX  
} ; (Jw[}&+  
5g- apod  
template < typename T1, typename T2 > RT45@   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LaZF=<w(  
  { %;0w2W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a.5s5g)8  
} }eX_p6bBw  
kC R)k=*  
template < typename T > r<oI4px  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /s%I(iP4  
  { eh'mSf^=p  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4:}`X  
} 9xg_M=72  
rI}E2J  
} ; r2T?LO0N{  
34C ^vBp  
l\^q7cXG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %6 <Pt  
好啦,现在才真正完美了。 71tMX[x  
现在在picker里面就可以这么添加了: {K'SOh H4?  
(Df<QC`0v  
template < typename Right > ^c]Sl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vc2xAAQ  
  { 4C /8hsn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LM'` U-/e$  
} {NK>9phoB  
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。 t%z7#}9$  
>V(2Ke Y  
U8-9^}DBA  
5?kA)!|UB  
eq/5$b(  
十. bind \|>eG u  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 73~Mq7~8  
先来分析一下一段例子 H>XbqIkL@  
-e(2?Xq9  
Xy*X4JJh^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |V 9%@ Y?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qd|*vE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r-YQsu&  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0]oQ08  
我们来写个简单的。 xdo{4XY^*W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )dL?B9d:  
对于函数对象类的版本: xYu~}kMu  
L)nVNY@Mc  
template < typename Func > _ z4rx  
struct functor_trait /1li^</|p`  
  { T %a]3  
typedef typename Func::result_type result_type; ^}1RDdQ"U  
} ; jZ D\u%  
对于无参数函数的版本: g[M@  
bOz\-=au  
template < typename Ret >  ,O~2 R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )vU{JY;  
  { ^Js9E  
typedef Ret result_type; )q l?}  
} ; Jj6kZK  
对于单参数函数的版本: 1M;)$m:  
rFy9K4D  
template < typename Ret, typename V1 > &HXSO,@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c&Zm>Qo[  
  { ABHZ)OM  
typedef Ret result_type; #P9VX5Tg  
} ; _5m }g!  
对于双参数函数的版本: @E>^\!nH  
\34|9#*z-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <@vE 3v;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '9/kDkt!  
  { :9h8q"T  
typedef Ret result_type; |Gf{}  
} ; &V:dcJ^Q  
等等。。。 _(z"l"l=$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .E}});l  
z>0"T2W y  
template < typename Func > r#Fu<so,  
struct func_return hrL<jcv|  
  { "|G,P-5G"  
template < typename T > .)3 2WD%  
  struct result_1 L,D>E  
  { K?tk&0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PW`Tuj  
} ; aOD"z7}U  
YiCDV(prT  
template < typename T1, typename T2 > 1%@~J\qF  
  struct result_2 J9 =gv0  
  { c'B"Onu@m*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i`SF<)M(  
} ; op-#Ig$#  
} ; 3-R3Qlr  
.;:xx~G_Q  
*YtNt5u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R,\ r{@yrz  
dc>y7$2  
template < typename Func, typename aPicker > 1;P\mff3Y  
class binder_1 .HBvs=i  
  { cMl%)j-  
Func fn; %8L<KJd  
aPicker pk; 8[C6LG  
public : AVr!e   
DOerSh_0W  
template < typename T > I5L7BTe  
  struct result_1 *jK))|%  
  { 1,j9(m2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  {K9E% ,w  
} ; ]CZLaID~  
+*J4q5;E[?  
template < typename T1, typename T2 > xiF%\#N  
  struct result_2 >y9o&D  
  { OQ7c| O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?X'* p<`  
} ; C.E> )  
j>*SJtq7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wP/9z(US  
[bv@qBL  
template < typename T > @'*#]YU8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <S$21NtM87  
  { HiG/(<bs9O  
  return fn(pk(t)); 5{q/z^]  
} dCP Tpm  
template < typename T1, typename T2 > ~Ls I<z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PAwg&._K  
  { *'YNRM\}  
  return fn(pk(t1, t2)); ZPsY0IzLo  
} p qN[G=0  
} ; %`QsX {?,  
:EwA$`/  
rp#*uV9;  
一目了然不是么? W<91m*  
最后实现bind H}V*<mg w  
m]d6@"Z.  
0Eu$-)  
template < typename Func, typename aPicker > HoE.//b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'uAC oME@  
  { eBTedSM?t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UT<b v}(J  
} 'lsq3!d.  
wT~;tOw~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `$Flgp0P  
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。 [RFK-E  
$t# ,'M  
十一. phoenix mUyv+n,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u AS8F=9xP  
&9dr+o-(~  
for_each(v.begin(), v.end(), #D/ }u./  
( G\>\VA  
do_ |vDoqlW  
[ x";.gjI |g  
  cout << _1 <<   " , " B Ff. Rd95  
] W/r?0E  
.while_( -- _1), 199hQxib:  
cout << var( " \n " ) f93rY<  
) renmz,dJ,  
); QjjJtKz  
_HHJw""j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: h}`&]2|]  
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 o%^k T&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Hrg=sR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B,vHn2W  
`-K)K<  
}RN=9J  
template < typename Cond, typename Actor > S5E,f?l  
class do_while XJlDiBs9=Q  
  { C+(Gg^ w  
Cond cd; E0)mI)RW.  
Actor act; <W=[ sWJ  
public : *fvI.cKiGP  
template < typename T > o eJC  
  struct result_1 me[J\MJ;w^  
  { 5lHN8k=mm2  
  typedef int result_type; w] 5U  
} ; 9u7n/o&8v6  
;sck+FP7w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Sp`fh7d.(  
$-fjrQ  
template < typename T > ^=izqh5S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i_9Cc$Qh<  
  { Y6f+__O  
  do cGpN4|*rQ  
    { ))CXjwLj;  
  act(t); X$uz=)  
  } C;)Xwm>e  
  while (cd(t)); rq'##`H  
  return   0 ; qtdxMX]iR  
} ~E3SC@KL  
} ; / UaNYv/  
&w;^m/zP3  
RQ*|+ ~H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z}LOy^TL  
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。 M\y~0uZ  
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。 nv_m!JG7  
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。 +YQ~t,/  
下面就是产生这个functor的类: ^T}}4I_Y  
liugaRO8J  
c >u>Pi;Z  
template < typename Actor > 5Aa31"43n  
class do_while_actor hyk|+z`B  
  { MfNpQ:]c\  
Actor act; a9? v\hG  
public : j1;_w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EU^}NZW&v:  
>Bh)7>`3c  
template < typename Cond > X ]pR,\B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;"d,~nLn  
} ; M 9(ez7Z  
dJ%wVY0z=  
Nh1e1m?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }sTH.%  
最后,是那个do_ ]/ZA/:Oa+  
so?pA@O  
S{^6iR  
class do_while_invoker |n|U;|'^  
  { Pp1zW3+Q  
public : %jbJ6c  
template < typename Actor > R "/xne  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9atjK4+o  
  { [ 5CS}FB  
  return do_while_actor < Actor > (act); zmy4tsmX  
} AkYupP2]v  
} do_; };|!Lhl+  
Xk{!' 0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0%;N9\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VZT6;1TD$8  
最后来说说怎么处理break和continue ~ V@xu{  
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。 :DOr!PNA  
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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