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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P$v9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Lg{GN.  
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, !B/5@P  
/_mU%fl  
Hrg -5_  
9P& \2/ {  
  class filler U>hpYqf_  
  { =X3Rk)2r  
public : }u+cS[#-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x31Jl{x8\?  
} ; 7v V~O@JP  
wBz5_ OFVw  
#k t+ )>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =`g@6S  
cD'|zH]  
dmYgv^t  
7OD2/{]5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %\B@!4]  
3vj 1FbY  
o&RNpP*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yan,Bt{YJ  
lnnT_[ni.  
@a}\]REn  
}K|40oO5  
二. 战前分析 7e=s`j  
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。 Xz!O}M{4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C zxF  
%b>Ee>rdD  
[!YSW'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O^r,H,3S  
  /* --------------------------------------------- */ LLPbZ9q  
vector < int *> vp( 10 ); -DWnDku8=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A Eo  
/* --------------------------------------------- */ &d=ZCaP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vt(cC) )  
/* --------------------------------------------- */ Eb89B%L62G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~y>NJM>1  
  /* --------------------------------------------- */ LfX[(FP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z K6'wL!!I  
/* --------------------------------------------- */ "f4atuuXa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |g!3f  
]] 50c  
:,Mg1Zf  
C/YjMYwKgv  
看了之后,我们可以思考一些问题: @(any ^QJ  
1._1, _2是什么? hIFfvUl  
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。 x%%OgO +>  
2._1 = 1是在做什么? h`pXUnEZ  
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。 &5Huv?^a'  
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。 nZ/pi$7  
6.k>J{GG  
?btZdnQ))S  
三. 动工 Mcqym8,q|3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7 |Q;E|=-Y  
%<@x(q  
T*qSk!  
6Jd.Eg ~A7  
template < typename T > {qb2!}FQ  
class assignment L]{1@~E:q  
  { $m;DwlM  
T value; ':DLv{R  
public : p>= b|Qy|  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^'Qe.DW[  
template < typename T2 > 8Lr&-w8J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q3 yW#eD  
} ; st wxF?\NS  
4x2,X`pe3  
y\zRv(T=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #SqU>R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h4tAaPcS+  
G }U'?p  
!Hx[ `3  
UpS7>c7s  
  class holder rA[wC%%  
  { UzT"Rb:e  
public : rVv4R/3+   
template < typename T > =jkiM_<h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :Hq#co  
  {  r0,XR  
  return assignment < T > (t); @=dwvl' W  
} UB,:won  
} ; wAF<_NG#  
s_%KWkS  
D"8?4+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  C^*3nd3  
pFcCe 'd"  
  static holder _1; z~Is E8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +MyXIWmD  
lky5%H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m#`1.5%  
而不用手动写一个函数对象。 Ft 6{g JBG  
5DmW5w'p  
3NSX(gC%  
D]+]Br8  
四. 问题分析 <3!Q Xc  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jKr>Ig=$tA  
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。 pYz\GSd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W[t0hbV w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9y?)Ga  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qm>2,={h  
tA{h x -  
五. 问题1:一致性 v4vIcHDs  
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?| uYCWsw/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J=6( 4>  
HwZ"l31  
struct holder  i)= \-C  
  { @G^m+-  
  // A.cNOous|  
  template < typename T > mOfTq] @B  
T &   operator ()( const T & r) const Zmz $ hr  
  { w@x||K=Z  
  return (T & )r; ^NXxMC( e+  
} '+v[z=.8]  
} ; "Pa  y2  
WB5M ![  
这样的话assignment也必须相应改动: `y$@zT?j  
c' Q4Fzj0'  
template < typename Left, typename Right > 4(&sw<k  
class assignment ffR<G&"n~b  
  { e#!p6+#"  
Left l; @1s 2# )l(  
Right r; _K3;$2d|R  
public : th%T(D5n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9QHV%%  
template < typename T2 > ZoR6f\2M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zg$NrI&  
} ; o^W.53yX  
jIck!  
同时,holder的operator=也需要改动: 6"yIk4u:  
v]y=+* A  
template < typename T > EbnV"]1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rmeGk&*R8  
  { }aL&3[>>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ) u1=, D  
} oZ>2Tt%  
cUr5x8<W).  
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。 b\p2yJ\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u1`JvfLrL  
W1ql[DqE{  
return l(rhs) = r; vngn^2  
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。 :{%~L4$HI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !M}ZK(  
]v#T9QQN  
template < typename Tp > H3+P;2 {  
class constant_t %7 $X *  
  { byPqPSY  
  const Tp t; ?hKpJA'%  
public : y>0Gmr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A().1h1_k  
template < typename T > O@a7MzJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]Xg7XY  
  { ?@QcKQ@  
  return t; Q+*@!s  
} 8;O/x  
} ; _|7bpt9  
E.G]T#wt0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9yp'-RKjw  
下面就可以修改holder的operator=了 lT_dzO  
e6Kyu*  
template < typename T > (3&P8ZGNR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uP.dCs9-  
  { (#nB90E{*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f=- R<l  
} ?N&s .  
Tr, zV  
同时也要修改assignment的operator() c9Q_Qr0'  
;_m; :<  
template < typename T2 > 8Yf=)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + aWcK6  
现在代码看起来就很一致了。 [0lO0ik>G  
@ssT$#)$!  
六. 问题2:链式操作 |OIU)53A-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XQZiJ %'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cXK.^@du  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y<PQ$D)  
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。 ~-'-<-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w`[`:H_z  
Dlz1"|SF  
template < typename T > Z61L;E  
struct result_1 zZP&`#TAy  
  { u56F;y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eQ<G Nvm  
} ; +@~e9ZG%a  
`E |>K\  
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: TjOK8 t  
s`=&l  
template < typename T > xW58B  
struct   ref ~|{_Go{ Q  
  { dv?t;D@p!  
typedef T & reference; fJ+4H4K  
} ; b^"mQ   
template < typename T > *!yA'z<  
struct   ref < T &> j|@8VxZ  
  { 2\CZ"a#[  
typedef T & reference; K4b2)8  
} ; l@`n4U.Gwl  
o)8VJ\ &  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;A0ZcgF  
JY%l1:}G3  
template < typename T > eh, _g.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w I[Hoi V  
  { V!s#xXD}  
  return l(t) = r(t); &:~9'-O  
} f'Rq#b@  
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 ('A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %&wi@ *#  
Rb0{W]opt+  
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 $|VdGRZ1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z>*a:|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8v6AfTo%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oo1h"[  
最后的布局是: I p|[  
                Add +9M";'\c  
              /   \ 10tTV3`IM  
            Divide   5 k<RaC=   
            /   \ dwb^z+   
          _1     3 bL|$\'S  
似乎一切都解决了?不。 mqDI'~T9 u  
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。 0|,Ij $  
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。 H-eHX3c7  
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: me90|GOx+  
eL [.;_  
template < typename Right > | NyANsI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *P?Rucg  
Right & rt) const Q1(4l?X@  
  { 0JW =RW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ZFK:|Ju  
} 3teP6|K'g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HT6$|j  
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。 | g"K7XfM4  
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。 Lc(eY{CY  
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。 W9S6 SO^\  
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。 bQdu=s[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sYB2{w   
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>, [V:  
V/RV,K1/  
template < class Action > ssl.Y!  
class picker : public Action :mt<]Oy3  
  { 7@&kPh}PG  
public : A>)Ced!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gOMy8w4>  
  // all the operator overloaded [MF&x9Ss?%  
} ; ,lVQ-qw5  
< Yc)F.:  
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。 hfg ^z5  
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: uvi&! )x  
D-e?;<  
template < typename Right > #X0Xc2}{f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0 qW"b`9R  
  { tjQ6[`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h+Y>\Cxg  
} gL`aLg_  
#VxN [770  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D'#,%4P,e\  
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。 M^G9t*I  
1v*N]}`HU  
template < typename T >   struct picker_maker g!Ui|]BI9  
  { AEUR` .  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t ;fJ`.  
} ; 0qm CIcg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,[3}t%Da  
  { uH#X:Vne  
typedef picker < T > result; 'Z)#SzY  
} ; m= %KaRI  
*\*]:BIe&v  
下面总的结构就有了: L1&` 3a?pL  
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。 {U4{v=,!I  
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。 >)k[085t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :_Iz( 2hV  
至此链式操作完美实现。 )( pgJLW  
<RcB: h  
,rOh*ebF  
七. 问题3 M~)iiKw~MY  
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。 7/K'nA  
+-rSO"nc  
template < typename T1, typename T2 > O{Q+<fBC9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AdbTI#eY  
  { ;u<F,o(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s~k62  
} - %?> 1n  
TCi0]Y~a  
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: O9RnS\  
u++a0>N  
template < typename T1, typename T2 > 5i'KGL  
struct result_2 9f CU+s  
  { dP"cm0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hl2|Ec  
} ; Equ%6x  
s !I I}'Je  
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? bPMf='F{r  
这个差事就留给了holder自己。 i%MR<M  
    |w-s{L3@+  
xXJzE|)1h!  
template < int Order > Y5*A,piq  
class holder; sosIu  
template <> '1zC|:,  
class holder < 1 > S+?*l4QK  
  { COd~H  
public : Np;tpq~  
template < typename T > COD^osM@  
  struct result_1 1y eD-M"w  
  { 5nK|0vv%2  
  typedef T & result; r^Soqom3  
} ; ANR611-a  
template < typename T1, typename T2 > G#='*v OtO  
  struct result_2 yKmHTjX=  
  { ,S?:lQuK5  
  typedef T1 & result; kn WI7  
} ; \\ZhM  
template < typename T > v'Up& /(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y }h2  
  { :]* =f].  
  return (T & )r; u%Z4 8wr  
} YT@N$kOg_  
template < typename T1, typename T2 > p4K 8L'nZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _HAr0R8BY  
  { $<f+CtD4  
  return (T1 & )r1; 4ijZQ  
} /#}%c'  
} ; W\e!rq  
f&X M|Bg  
template <> W#^p%?8pR  
class holder < 2 > v^ 1x}  
  { -Q1~lN m:  
public : x/ P\qI  
template < typename T > Tn$| Xa+:s  
  struct result_1 OW8TiM mK  
  { 6|1#Prj  
  typedef T & result; "||G`%aO+t  
} ; p\xsW "=8q  
template < typename T1, typename T2 > 'b_SQ2+A  
  struct result_2 <"S/M]9  
  { dW#l3_'3T  
  typedef T2 & result; Ki3 wqY  
} ; mPi{:  
template < typename T > "~IGE3{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?=?9a  
  { o5NrDDH  
  return (T & )r; lpefOnO[  
} '9 <APUyu  
template < typename T1, typename T2 > KYFkO~N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l`{JxVg  
  { d.NB@[?*  
  return (T2 & )r2; 23`pog{n  
} +@#-S  
} ; H, O_l%  
q5~fU$ ,  
;[-y>qU0  
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> >。 N_E :?Jo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }sGH}n<9*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GoKMi[b  
\"A~ks~  
return l(i, j) = r(i, j); ,An*w_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N~ M-|^L  
LD}ZuCp!  
  return ( int & )i; .{k^ tf4  
  return ( int & )j; zMN4cBL9m  
最后执行i = j; _l.kbfp@  
可见,参数被正确的选择了。 5,W DmhJ  
C`C$i>X7^  
%g%#=a;]q  
N/ mC,7Q  
y]E ?\03"  
八. 中期总结 XAc#ywophi  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }U7 ><I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 las|ougLy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;-T%sRI:|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nc%ly *  
>=Un=Q%  
B (dq$+4  
8'Ph/L,  
]w|,n2DG  
kculHIa\.  
九. 简化 t5pf4M7  
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。  zWIC4:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^ $t7p 1  
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: R%N&Y~zH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p,+$7f1S  
  +-*/&|^等 ^+ +ec>  
2. 返回引用。 gb_k^wg~1'  
  =,各种复合赋值等 *.9.BD9  
3. 返回固定类型。 nr<&j#!L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C/Dc1sj  
4. 原样返回。 gyW##M@{  
  operator, <ib# PLRM  
5. 返回解引用的类型。 Yj^n4G(h  
  operator*(单目) zy9# *gGq  
6. 返回地址。 P:y M j&)  
  operator&(单目) =<,AzuV  
7. 下表访问返回类型。 7:t *&$  
  operator[] NPM}w!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wg[D*a  
  operator<<和operator>> 'WG%O7s.  
438+ zU  
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。 Dh|8$(Jt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: agFWye  
 w|>O!]K]  
template < typename Left > 0g@ 8x_3  
struct value_return $z~sN  
  { :8bz+3p  
template < typename T > 'i|z>si[*  
  struct result_1 AtN=G"c>_  
  { ` AA[k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <Vk^fV  
} ; S&@uY#_(*T  
h@"dpmpe  
template < typename T1, typename T2 > PXk+Vi,%k  
  struct result_2 ~E=.*: 5(  
  { (:>: tcE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X#mppMU  
} ; $!<J_ d*  
} ; HUtuUX  
KF|<A@V  
Oi=>Usd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [*O#6Xu  
j|&?BBa9  
下面我们来剥离functor中的operator() eXI^9uH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D^Bd>Ey4  
XTD _q  
return l(t) op r(t) )IGE2k|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5Y 4W:S  
return op l(t) ?3"bu$@8  
return op l(t1, t2) QUp()B1  
return l(t) op YB h :  
return l(t1, t2) op Oc;0*v[I  
return l(t)[r(t)] gg(^:`+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y_$=Pu6H  
Eoug/we  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XX5 ):1  
单目: return f(l(t), r(t)); 1\q2;5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UDHk@M  
双目: return f(l(t)); m-lUgx7  
return f(l(t1, t2)); yG5T;O&  
下面就是f的实现,以operator/为例 #e0tT+  
#~54t0|Cd>  
struct meta_divide ip4:px-  
  { xQC.ap  
template < typename T1, typename T2 > ur-&- G^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e*e}X&|(g  
  { :<w3.(Z  
  return t1 / t2; l tr =_  
} }> k9]Y  
} ; 0s:MEX6w|  
yOGa W~  
这个工作可以让宏来做: 1sZwW P  
v9Oyboh(y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e =Vu;  
template < typename T1, typename T2 > \ W|3XD-v@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BclZsU=xn  
以后可以直接用 G8@({EY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =*qu:f\y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 JY#IeNL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Dg/&m*Yl  
L$h.VQv+  
0ANqEQX  
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 'MPt K  
?@l9T)fF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /] ce?PPC  
class unary_op : public Rettype ; )O)\__"-  
  { Ob?>zsx  
    Left l; D{h1"q  
public : @#1k+tSA,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N VzR2  
;RW!l pGjP  
template < typename T > r80w{[S$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H^p ?t=Y  
      { BD[XP`[{  
      return FuncType::execute(l(t)); s d>&6 R^  
    } JJq= {;  
;_M .(8L  
    template < typename T1, typename T2 > n[CESo%[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~qLbyzHaB  
      { 7NRq5d(lP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _(3VzI'G  
    } qiiX49}{  
} ; ($' rV!}  
Zgt, 'T  
Miqu  
同样还可以申明一个binary_op -<sn+-uE:  
3'Q H\t5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b{s_cOr/  
class binary_op : public Rettype Y.3]vno?X  
  { ~!&WK,k6  
    Left l; ]]Ypi=<'  
Right r; aG8}R~wH&  
public : 3Tg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0K`3BuBs  
|[}YM %e  
template < typename T > g}@_ @  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |! i3Y=X  
      { RO=[Rr!   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AQU4~g mI  
    } li8l+5d q  
c~b[_J)  
    template < typename T1, typename T2 > !v<r=u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sAfSI<L_  
      { <w(UDZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;#P@(ZVT  
    } a Umcs!@  
} ; AtYe\_9$C  
EE#4,d`J  
gfw,S;  
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 dY68wW>d|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "3LOL/7f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =|bM|8,  
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。 1`r 4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [Pi8gj*  
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。。。 W`^'hka  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pvQw+jX  
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) WmP"u7I4  
下面是修改过的unary_op G/J5aj[  
R+#|<e5@%o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 49^;T;'v  
class unary_op #+|{l*>  
  { !>Db  
Left l; SfyZ,0  
  )TFaG[tj  
public : VZ'[\3J  
oh-Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8n?qm96  
kih;'>H<  
template < typename T > {3lsDU4  
  struct result_1 $GNN* WmHw  
  { ~dC)EG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )7Gm<r  
} ; 3_~V(a  
Mi,yg=V  
template < typename T1, typename T2 > D5Wo e&g,  
  struct result_2 $FZ~]Ef  
  { &Vg+n 0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iUFS1SN \  
} ; LoSblV  
q6f+tdg=  
template < typename T1, typename T2 > 3h aYb`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W~aVwO'(  
  { ^]( sCE7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zk__CgS#  
} /T]2ZX>  
H ifKa/}P8  
template < typename T > qxf!]jm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K>l$Y#x}k  
  { F?\XhoJ3G  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q4Zuz)r*  
} $[T^ S  
8{#W F#  
} ; CeSr~Ikg|  
ynvU$}w ~'  
m.pB]yq&  
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 jB!p,fqcb  
好啦,现在才真正完美了。 I;<0v@  
现在在picker里面就可以这么添加了: B\r2M`N5  
rCGXHbj%  
template < typename Right > 9+ nB;vA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +%7v#CY &  
  { LQ`s>q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4='Xhm  
} ?1*Ka  
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。 K'%2'd  
p:Ry F4{b2  
}(A`aB_  
8=CdO|XV  
Q^prHn*@  
十. bind  <K;  
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。 ~~a,Fyko2  
先来分析一下一段例子 qq.M]?Z  
_8A  
\(2w/~  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  a?S5 =  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {L~j;p_G&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nF>41 K  
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。 qmqWMLfC  
我们来写个简单的。 )UbPG`x8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CX?q%o2b  
对于函数对象类的版本: YbtsJ <w  
|eykb?j`  
template < typename Func > J|,Uu^7`  
struct functor_trait \ne1Xu:hM  
  { U{i xok  
typedef typename Func::result_type result_type; })W9=xO~  
} ; M2H +1ic  
对于无参数函数的版本: 3}aKok"k  
EQI9 J#;+  
template < typename Ret > ~hD!{([  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |y9(qcKn$  
  { k%uR!cL  
typedef Ret result_type; jq%%|J.x  
} ; oC ?UGY~xL  
对于单参数函数的版本: _PT5  
]QKo>7%[  
template < typename Ret, typename V1 > ypU-/}Cf,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -V g(aD  
  { GWFF.Mo^  
typedef Ret result_type; T_R2BBT v  
} ; A0hKzj  
对于双参数函数的版本: ! Gob `# r  
Vu.VH([b]Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %,T=|5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ')N[)&&Q{  
  { "&Hr)yyWG  
typedef Ret result_type; SR%k|YT  
} ; y0vJ@ %`  
等等。。。 F m?j-'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [|".j#ZlK  
e"oTlB  
template < typename Func > 4)"S /u  
struct func_return U#V&=~-  
  { wZ4w`|'  
template < typename T > ^H"o=K8=  
  struct result_1 !3F3E8%  
  { yPrF2@#XZ/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d1P|v( `S9  
} ; s&hJ[$i  
ziDvDu=  
template < typename T1, typename T2 > BP4xXdG  
  struct result_2 LBxmozT  
  { 0$A^ .M;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nw4 I<Q  
} ; apOXcZ   
} ; lArKfs/   
HQvJ*U4++  
6Hbu7r*tm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y'aK92pF:  
q9 :g  
template < typename Func, typename aPicker > NSa6\.W)  
class binder_1 V7b;qC'  
  { {xAd>fGG+y  
Func fn; yk y% +@2q  
aPicker pk; 7nm'v'\u+V  
public : }* \*<d 3  
:8K}e]!c1  
template < typename T > 2E8G 5?qe)  
  struct result_1 e)= " Fq!  
  { 2x>7>;>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Bl]RpHCe  
} ; I8a3:)  
*`} !{ Mb  
template < typename T1, typename T2 > FDFwx|  
  struct result_2 ;L,i">_%u[  
  { 0SfW:3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /GVjesN  
} ; 0-~s0R89A  
X%)~i[_DV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "fr{:'HX  
Nm !~h|3  
template < typename T > N]eBmv$|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /oW]? 9  
  { C1'y6{,@  
  return fn(pk(t)); dB6['z)2  
} m.p $f$A_  
template < typename T1, typename T2 > (i L*1f   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :hT.L3n,  
  { D2g/P8.<A  
  return fn(pk(t1, t2));  IMr#5  
} |.,]0CRg  
} ; 6I: 6+n  
LPBa!fq  
=\_gT=tZ  
一目了然不是么? n\)1Bz  
最后实现bind BPa,P_6(  
]=VRct "  
0^R, d M  
template < typename Func, typename aPicker > PWZd<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^D5Jqh)  
  { d&CpaOSu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q\}+]|nGs  
} 'B{FRK  
y+T[="W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /2zan}  
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。 F$(ak;v}  
m3BL  
十一. phoenix 2mn AL#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gc"hU:m  
:IU7dpwDl  
for_each(v.begin(), v.end(), S\h5 D2G;  
( PWyf3  
do_ yw$4Hlj5  
[ qx b]UV,R  
  cout << _1 <<   " , " 4")`}T  
] Jn^b}bk t  
.while_( -- _1), iX6>u4~(  
cout << var( " \n " ) ) PTvw>  
) E0R6qS:'  
); *s*Y uY%y  
')!X1A{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Oo@o$\+v  
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 i4,p\rE0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BH1h2OEe#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VK]U*V1  
UL-_z++G  
sa4w.9O1GS  
template < typename Cond, typename Actor > J6n>{iE  
class do_while T"[]'|'  
  { $GFR7YC 7  
Cond cd; sde>LZet/  
Actor act; Hl0" zS[  
public : Cl`i|cF\  
template < typename T > X0u,QSt' O  
  struct result_1 +ZM,E8  
  { &K\80wGK  
  typedef int result_type; W\k8f+Ke  
} ; (_zlCHB  
A vq+s.h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >< $LV&  
WA8<:#{e  
template < typename T > @wgd 3BU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <mE`<-$  
  { X n$ZA-  
  do Zt!A!Afu  
    { Os@b8V 8,A  
  act(t);  >Ua'*  
  } }I&.xzJ  
  while (cd(t)); "0PrdZMx  
  return   0 ; :rUMmO-  
} :.,9}\LK  
} ; teg5g|*  
3$nK   
>MHlrSH2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Zk%@GOu\  
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。 b<00 %Z  
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。 Bzrnmz5S  
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。 3T)rJEN A  
下面就是产生这个functor的类: }yEV&& @  
w'2FYe{wj  
J+`aj8_B  
template < typename Actor > VTu#)I7A^@  
class do_while_actor ;Z d_2CZ  
  { n"Ie>  
Actor act; +:.Jl:fx4  
public : 25)9R^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +-^>B%/&Z  
I_ mus<sE  
template < typename Cond > v.Ba  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;7lON-@BI  
} ; .J)TIc__|A  
CJ\a7=*i  
iYStl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `F7]M  
最后,是那个do_ =\oH= f  
}tW-l*\U  
%+(AKZu:  
class do_while_invoker t]LiFpy2IC  
  { a:)FWdp?9  
public : R ZY=c  
template < typename Actor >  vmqa_gU\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4k;FZo]S  
  { ETdXk&AN  
  return do_while_actor < Actor > (act); @f-X/q]P  
} 8}  B  
} do_; fHup&|.  
bmv8nal<Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {cm?Q\DT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OyZR&,q  
最后来说说怎么处理break和continue JN0h3nZ_  
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。 + Q-b}  
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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