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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j'K/22  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `Q,H|hp;k;  
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, ^LLzZnkcZ  
k9F=8q  
c&Q$L }  
/Z4et'Lo  
  class filler ?aMOZn?  
  { d/ @,@8:  
public : <OPArht  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <#HYqR',  
} ; hE-M$LmN@  
/qw.p#  
PPsE${!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \l3h0R  
=Fl^`*n  
T51 `oZ`  
e96k{C`j0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _SkLYL!=9  
akQ7K  
}ad|g6i`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [Vt\$  
RG`1en  
i!Ga5v8n:  
<a+Z;>  
二. 战前分析 |Q>IrT  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a' IdYW0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ? =+WRjF  
tLmTjX .6  
teVM*-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4KrL{Z+}  
  /* --------------------------------------------- */ dgePPhj  
vector < int *> vp( 10 ); T[A 69O]v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ga'swP=hf  
/* --------------------------------------------- */ <9 ;!3xG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {l >hMxij  
/* --------------------------------------------- */ jZ; =so  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "zy7C*)>r  
  /* --------------------------------------------- */ #LOwGJ$yVz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 40 0#v|b  
/* --------------------------------------------- */ v.5+7,4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YK~%xo  
1-QS~)+  
EJ@ ~/)<  
T]p-0?=4vv  
看了之后,我们可以思考一些问题: uW3!Yg@  
1._1, _2是什么? p D+k*  
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。 OZ!^ak  
2._1 = 1是在做什么? L8 @1THY  
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。 3f;>" P}  
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。 S21,VpW\  
t0 ?\l)  
POR\e|hRT]  
三. 动工 VLN_w$iEq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !{41!O,K#  
#R RRu2  
>lM l  
&jr3B;g!C  
template < typename T > & ZB  
class assignment E1f\%!2l  
  { 2GStN74Xr  
T value; "C3/T&F  
public : 01o4Th m  
assignment( const T & v) : value(v) {} >-{Hyx  
template < typename T2 > <rSF*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ws^ np  
} ; 7J&4akT{9  
SK.: Q5:  
pY$Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <b<j=_3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GowH]MO  
[PKR2UEe]  
dAe')N:KPI  
H 7 ^/q7  
  class holder D|#E9OQzs  
  { o%*xvH*A  
public : 6\S~P/PkE  
template < typename T > 2VCI 1E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *HB-QIl  
  { #LN`X8Wz'  
  return assignment < T > (t); 3DG_QVg^v  
} .w ,q0<}  
} ; ?[>3QE  
9Lfv^V0  
5nVt[Puw  
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: '$QB$2~V  
G9@0@2aY8  
  static holder _1; @AuO`I@p=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?b5 ^  
Nl(Foya%)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VOh4#%Vj  
而不用手动写一个函数对象。 @$K"o7+]   
F1Bq$*'N$w  
_t}WsEQ+P  
5+ MS^H  
四. 问题分析 $ o#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。 8SS|a  
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。 [;sRV<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HiJE}V;Vq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $7A8/#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7i1q wRv  
J!7MZL b  
五. 问题1:一致性 |IUWF%~^$+  
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?| U|j`e5)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "8zDbdK  
5.J.RE"M  
struct holder w^0nqh  
  { K,:N   
  // 63x?MY6  
  template < typename T > '>C5-R:O  
T &   operator ()( const T & r) const iMRwp+$  
  { `n?DU;,  
  return (T & )r; R .2wqkY  
} Ef13Q]9|  
} ; 0Z]!/AsC  
YkQd  
这样的话assignment也必须相应改动: 1]/.` ]1  
g9 5`.V}  
template < typename Left, typename Right > @2v_pJy^  
class assignment 2gVm9gAHUd  
  { 2SR:FUV/  
Left l; mXfXO*Cnp  
Right r; d9|<@A  
public : {U !g.rh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P J[`|  
template < typename T2 > LC!bIm5'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k~FRD?[u  
} ; 4#hSJ(~7S  
k2UVm$}u  
同时,holder的operator=也需要改动: ! #2{hQRu  
GF=g<H M  
template < typename T > \mlqO[ S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OprkR  
  { YQA ,f#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PXNh&N  
} |*tp16+6  
%vi<Ase g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Xh;#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R@k&SlL'`  
"@,}p\  
return l(rhs) = r; cDH^\-z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lQkQ9##*   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n^6j9 FQ7  
/ FEVmH?  
template < typename Tp > pBA7,z"`mP  
class constant_t PBkt~=j  
  {  l"]}Ts#  
  const Tp t; 5iyd Z  
public : V[vl!XM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (;^syJrh  
template < typename T > #],&>n7'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1 Nd2{(  
  { [Nbm|["q~  
  return t; E\pL!c  
} l3F6AlPql  
} ; XFV!S#yEZ  
q;>7*Y&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z^MNf  
下面就可以修改holder的operator=了 W#WVfr  
agW@ {c  
template < typename T > ?o#%Xs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ax5<#3__  
  { n$,*|_$#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |R\>@Mg#B  
} _Qi&J.U>  
^\&e:Nkh  
同时也要修改assignment的operator() L"Olwwmk  
Bad:n o\W  
template < typename T2 > *CTlOy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ` 3K)GA  
现在代码看起来就很一致了。 2Gaa(rJ5o  
u-G+ j)  
六. 问题2:链式操作 pYZ6e_j1 ~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 % 0+j?>#X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H6 HVu |  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s'J:f$flS  
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。 5 -RsnF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RcU}}V  
  =`s!;  
template < typename T > I( 7NQ8H x  
struct result_1 {w^+\]tC  
  { =\:qo'l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @8rx`9  
} ; 0eu$ W  
} .y 1;.  
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: ktBj|-'>  
<oA7'|Bu<  
template < typename T > ;{tj2m,  
struct   ref T\j{Bi5 \J  
  { h2J/c#Qvh  
typedef T & reference; Y U5(g^<  
} ; dD|OSB7 I7  
template < typename T > Vi]W|bP  
struct   ref < T &> X1-'COQS%&  
  { w\i\Wp,FP  
typedef T & reference; };jN\x?&q  
} ; Df<xWd2  
``\i58K{e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K<qk.~ S  
*ipFwQ  
template < typename T > @ H7d_S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MWpQ^dL_  
  { cacr=iX  
  return l(t) = r(t); p=GBUII #  
} hp7|m0.JW  
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。 b Y\K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yvH A7eq*"  
se>8Z4  
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 7k9G(i[-+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^2on.N q>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <[\`qX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,<tX%n`v=  
最后的布局是: kG@@ot" n  
                Add =Og)q$AL  
              /   \ EwC{R`  
            Divide   5 u:gN?O/G  
            /   \ ^O<&f D  
          _1     3 b8"?VS5-"  
似乎一切都解决了?不。 ],FMwCI  
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。 _c*=4y  
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。 8WbgSY`  
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: ~yfNxH~k  
m)v"3ib  
template < typename Right > r1.nTO%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ICs\ z  
Right & rt) const hp* /#D  
  { 6)-X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y*>#T  
} E^lvbLh'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t.&Od;\[/  
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。 WDc+6/<  
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。 wF,UE _  
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。 $Ifmc`r1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [}/LD3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i2YuOV!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V_RTI.3p  
2FF4W54I  
template < class Action > ^G.Xc\^w:  
class picker : public Action 8XzR wYV  
  { H!nr^l'+  
public : pUq1|)g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sz {e''q  
  // all the operator overloaded ll6wpV0m  
} ; qg!|l7e  
Fpa ;^F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jm0- y%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P%=#^T&`}  
'0uh D.|G  
template < typename Right > ZF|+W?0&%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?~;:jz|9<'  
  { ]dk8lZ;bo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YZ7|K<   
} 8` @G;o  
W4e5Rb4~f"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ryCI>vJz  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y$Y_fjd_  
& )vC;$vD`  
template < typename T >   struct picker_maker jhu&& ==\f  
  { T ;vF(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GXjfQ~<]  
} ; C;`XlQG `  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {R61cD,n  
  { ?jt}*q>X]  
typedef picker < T > result; &A)B~"[~  
} ; . I'o  
c`WHNky%j  
下面总的结构就有了: R~jHr )0.#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 IS[thbzkZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  2KN6}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;M#_6Hd?qD  
至此链式操作完美实现。 O:"*q&;J  
=gvBz| +  
r8&^>4  
七. 问题3 OD 3f.fT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E3l> 3  
_~tEw.fM5  
template < typename T1, typename T2 > 0=q;@OIf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * U$!I?  
  { 2aB^WY'tC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B`o]*"xkB  
} 0i|oYaC  
4e;y G>  
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: FwY&/\J7V  
f<*Js)k  
template < typename T1, typename T2 > f7~9|w&  
struct result_2 I,VH=Yn5,  
  { 3a 1u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Cc<,z*T  
} ; d,tU#N{Q6  
!F4@KAv  
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? 6"t;gSt 4  
这个差事就留给了holder自己。 L%$|^T=%  
    E+tB&  
N, *m ,  
template < int Order > .8uz 6~  
class holder; bY2 C]r(n  
template <> xD /9F18  
class holder < 1 > ?N=m<fn  
  { Cb@3M"1:  
public : drd/jH&  
template < typename T > )r z+'|,  
  struct result_1 *"98L+  
  { >,gvb5  
  typedef T & result; =rQP[ICs!  
} ; k({\/t3i  
template < typename T1, typename T2 > c.f"Gv  
  struct result_2 { "xln/  
  { :nS;W  
  typedef T1 & result; G,<T/f .{$  
} ; A'K%WW*'U  
template < typename T > #nO|A\N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j.ldaLdG  
  { kR@Yl Yo  
  return (T & )r; 6^n0[7  
} sv(f;ib  
template < typename T1, typename T2 > _#s=h_ FD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uV hCxUMQ  
  { ZBG}3Z   
  return (T1 & )r1; G633Lm`ri  
} ;HBC Ue<_  
} ; IU]^&e9u  
8?O>ZZtu  
template <> P;8>5;U4-  
class holder < 2 > Enq|Y$qm  
  { T<joR R  
public : N+)?$[  
template < typename T > 0hn-FH-XE  
  struct result_1 Q2];RS3.  
  { W85@v2b  
  typedef T & result; $1zvgep  
} ; XJ+6FT/qss  
template < typename T1, typename T2 > R%H$%cnj  
  struct result_2 xwZ8D<e-,  
  { (zYy }g#n  
  typedef T2 & result; n*'<uKpM  
} ; sz):oea@f@  
template < typename T > MfBdNdox7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HygY>s+3[  
  { tPyyZ#,  
  return (T & )r; ^t*x*m8  
} E%TpJl'U  
template < typename T1, typename T2 > u%dKig  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pA#}-S%  
  { & &<9p;E  
  return (T2 & )r2; ZRUhAp'<qj  
} V' 2EPYB  
} ; s& {Qdf  
_0 snAt^iC  
v)kEyX'K2d  
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> >。 F{\gc|!i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iG ,t_??  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |"$uRV=qm  
Vjm_F!S  
return l(i, j) = r(i, j); Qc{RaMwD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TE-;X,gDV_  
x q-$\#O  
  return ( int & )i; ftavbNR`W  
  return ( int & )j; &yz&LNn'  
最后执行i = j; *NSlo^R-[  
可见,参数被正确的选择了。 >1irSUj"~  
F X1ZG!  
$ 'QdFkOr  
qq0?e0H  
9<]a!:!^  
八. 中期总结 N\1/JW+  
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: 4`2$_T$ F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PI?j_8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 88a<{5 :z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zyN (4  
-05U%l1e  
re,.@${H  
gw3NS8 A+  
FX,$_:f6Y  
{rkn q_;0  
九. 简化 9g?xlue#?  
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。 8!h'j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m<3v)R[>  
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: 76#.F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L,-u.vV  
  +-*/&|^等 ~ |,e_ zA  
2. 返回引用。 G\Q9IcJ0dY  
  =,各种复合赋值等 h[ 6hM^n  
3. 返回固定类型。 j [S`^2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {.#zHL ;  
4. 原样返回。 ":d*dl  
  operator, /?zW<QUI  
5. 返回解引用的类型。 (@ea|Fd#4  
  operator*(单目) {u 30r c"  
6. 返回地址。 o|2 87S|$  
  operator&(单目) t58m=4  
7. 下表访问返回类型。 $M]%vG  
  operator[] :+kUkb-/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %9c|%#3  
  operator<<和operator>> 9|K*G~J  
z=?0)e(H,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6hbEO-(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JY4_v>Aob  
*=^[VV!  
template < typename Left > 6dT|;koWbm  
struct value_return 2_olT_#  
  { :2q ?>\  
template < typename T > p\ txlT  
  struct result_1 AZ8UXq  
  { wd`R4CKhP]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %^^h) Wy}  
} ; rr>~WjZ3  
S.fXHtSx  
template < typename T1, typename T2 > ti;%BS  
  struct result_2 _XN~@5elrC  
  { k`IrZHMw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E2yz=7sv5  
} ; G(i\'#5+  
} ; l Z~+u  
t61'LCEis  
@c"yAy^t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gO{W#%  
r|8V @.@i  
下面我们来剥离functor中的operator() x\;GoGsez  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Bd4 C]E  
dt.-C_MO  
return l(t) op r(t) zlX! xqHj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9XN~Ln@}  
return op l(t) lIy/;hIc  
return op l(t1, t2) cJ4S!  
return l(t) op bf^ly6ml  
return l(t1, t2) op uf0^E3H  
return l(t)[r(t)] V9$-twhu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :A$wX$H01  
>#i $Tw  
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: #8qyg<F  
单目: return f(l(t), r(t)); Alh?0Fk3)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v j@V !j?  
双目: return f(l(t)); ) hPVX()O!  
return f(l(t1, t2)); s{%fi*  
下面就是f的实现,以operator/为例 6(5c7R#  
}` @?X"r  
struct meta_divide ks^|>  
  { 0- Yeu5A  
template < typename T1, typename T2 > $pBr &,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^k9rDn/AW  
  { \1khyF'  
  return t1 / t2; ]*h&hsS 0  
} |x[$3R1@  
} ; r2)pAiTM*  
 bn|DRy  
这个工作可以让宏来做: A@ { !:_55  
][ N) 2_^M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /op/g]O}  
template < typename T1, typename T2 > \ RQJ9MG w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .hnF]_QQ  
以后可以直接用 .kzms  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H!^C2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u> In(7\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^"/Dih\_  
9/Q S0  
GfQ^@Tl  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !%)L&W_  
]LY^9eK)>{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YmA) @1@U  
class unary_op : public Rettype HO G=c!b  
  { kOzt"t&  
    Left l; 8ST~$!z$  
public : 8Y]}Gb!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BfEx'C  
k4* ! Q_A  
template < typename T > v,@E}F~-f1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zh hGqz[K  
      { j?d!}v  
      return FuncType::execute(l(t)); c8!j6\dC*  
    } )m>6hk  
Wpa$B )xg  
    template < typename T1, typename T2 > EsNk<Ra  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5D >BV *"  
      { @<%oIE~]F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 's/27=o  
    } ?RqTbT@~  
} ; c[6zX#{`  
3 pHn_R  
%j!z\pa  
同样还可以申明一个binary_op Y# .6d  
[cY?!Qd 0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <m:4g ,6  
class binary_op : public Rettype sL;z"N@PK  
  { eF*TLI<[^I  
    Left l; qL u8!|QT  
Right r; }b<87#Nb9R  
public : WCWSLEAza  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '&1  
u>j5`OXo  
template < typename T > DPR;$yV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z;``g"dSw  
      { [Ja(ArO3|[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,$ho2R),Fn  
    } MJpP!a^Q  
QGu7D #%|  
    template < typename T1, typename T2 > n^3NA| A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | 3hT{  
      { $a)J CErN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hG< a  
    } p,!fIx  
} ;  [ ((h<e  
5n-9#J$  
oR!n bm  
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 _wIBm2UO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v[p/c.p?i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {-:4O\/  
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。 wi![0IE )  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~Tpe,juG_  
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。。。 &zaW"uy3T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o9DYr[  
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) ~pDRF(  
下面是修改过的unary_op m1M;'tT@  
u-]vK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g!~-^_F  
class unary_op 5&G Q=m  
  { p3>Q<  
Left l; mdmZ1:PBM  
  YMd&To0s  
public : a 5~G  
/gMa"5?,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OtrXYiKB   
oP 6.t-<dU  
template < typename T > {PP ^Rb)  
  struct result_1 FkB6*dm-  
  { G "c&C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; VPq5xSc?  
} ; {66Q" H"I  
@1`W<WP  
template < typename T1, typename T2 > G!> iqG  
  struct result_2 `[g# Mxw  
  { N{0+C?{_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )VV4HoH]8  
} ; :G6 xJlE|  
~_/<PIm  
template < typename T1, typename T2 > \Nh^Ig   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D]LFX/hlH  
  { o|Yn(xu-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UpE1PLZlB  
} $; KQY7  
;%3thm7+  
template < typename T > 9!Q $GE?vl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k:(e79  
  { xIq"[?m  
  return OpClass::execute(lt(t)); &+|jJ{93z  
} 75^)Ni  
UeK, q>i  
} ; 5Tcl<Y6l  
[TpA26#TTO  
tDuUAI54  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug CBz(hCaI  
好啦,现在才真正完美了。 -E,{r[Sp  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0& SrKn  
r7wx?{~ 28  
template < typename Right > )\:lYI}Wpm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *cI6 &;y  
  {  !z "a_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m;$F@JJ  
} k=d%.kg  
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。 6@ (k8<3  
nEZ-h7lzl(  
q:D0$YY0  
0qotC6l~_w  
5Qm.ECXV  
十. bind  5K_N  
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。 sEgeS9a{  
先来分析一下一段例子 Fh3Dc 83~  
f6aT[Nw<  
56j/w[&8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OJC*|kN-#^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E-7a`S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D,m&^P=%e  
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。 X<@y*?D9D  
我们来写个简单的。 ,sRrV $,"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O. .@<.  
对于函数对象类的版本: ~[ ks|  
Cs~\FI1wR  
template < typename Func > L2V $%*6  
struct functor_trait aLyhxmn ^)  
  { d q+7K  
typedef typename Func::result_type result_type; tp,mw24  
} ; ,co9f.(w  
对于无参数函数的版本: V]CK'   
VES4x%r=  
template < typename Ret > yg]nS<K~4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 07G*M ]  
  { vY+_tpuEH  
typedef Ret result_type; =+sIX3  
} ; [(.T%kJ  
对于单参数函数的版本: U}C#:Xi>$  
?#{2?%_  
template < typename Ret, typename V1 > T\$^>@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LF3GVu,  
  { oJz:uv8Pe.  
typedef Ret result_type; `QyALcO   
} ; .of:#~  
对于双参数函数的版本:  kAe-d  
BBuYO$p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~sU! 1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]mLTF',5  
  { : QhEu%e  
typedef Ret result_type; "'p+qbT8  
} ; }s)&/~6  
等等。。。 =~2 Uv>YG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 77bZ  
w]P7!t  
template < typename Func > NtP.)  
struct func_return +/UXy2VRt$  
  { Le$u$ulS  
template < typename T > KA*l6`(  
  struct result_1 3~1lVU:  
  { Z?j='/u>@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (A<sFw?  
} ; 0tm "kzy  
2KNKdV3NK  
template < typename T1, typename T2 > HBf8!\0|/  
  struct result_2 ]bU'G$Qm&s  
  { x) qHeS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \5pAG mgD  
} ; iJj?~\zp  
} ; i(cb&;Xx:A  
hZ /  
`F`'b)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yp/V 8C  
Rb>RjHo S  
template < typename Func, typename aPicker > %JH_Nw.P  
class binder_1 sN` o_q{Q  
  { ';T5[l,  
Func fn; ]TZWFL-  
aPicker pk; u:u 7|\q  
public : GbrPtu2{@V  
~9'4w-Sy  
template < typename T > r D!.N   
  struct result_1 |>fS"u  
  { 1?#p !;&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z?> y  
} ; bqwW9D(  
Mh/>qyS *2  
template < typename T1, typename T2 > "Ohpb!J9  
  struct result_2 x]01j4HJ  
  { 48NXj\L[y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6!D  
} ; oHFDg?Z`  
Z.OrHg1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .p*D[o2 9  
I)/7M}t`  
template < typename T > 9^*YYK}%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FveK|-  
  { 3&Zx*:  
  return fn(pk(t)); 5i-;bLm  
} zc~xWy+  
template < typename T1, typename T2 > z ex.0OT;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SIVLYi  
  { X ^ ]$/rI)  
  return fn(pk(t1, t2)); "?(Fb_}i  
} \kGtYkctZ  
} ; 7tO$'q*h  
nVA'O  
|}y}o:(  
一目了然不是么? dX}dO)%m{  
最后实现bind YhK/pt43C  
){|Lh(  
UNLNY,P/!)  
template < typename Func, typename aPicker > 0guc00IN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v5ddb)  
  { f<:SdtG5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2*DS_=6o  
} V~"d`j  
Z8 n%=(He  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W$&Ets8zo  
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。 /;m!>{({)  
>w#3fTJ  
十一. phoenix 3Ty{8oUs^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -#M~Nb I,  
l'8TA~  
for_each(v.begin(), v.end(), =QO[zke:  
( fv'P!+)t  
do_ b'"%   
[ BcO2* 3  
  cout << _1 <<   " , " $5(%M8qmQ  
] }ucg!i3C  
.while_( -- _1), 5!{g6=(  
cout << var( " \n " ) vszAr( t  
) *K)53QKlE  
); 6]49kHgMhe  
eL4@% ]o  
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: "T[jQr  
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 b<cM[GaV~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n.>'&<H>9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \-id[zKb  
T0)y5  
[zd-=.:+M[  
template < typename Cond, typename Actor > 3YF]o9  
class do_while pg`;)@  
  { g7yHhF>%X  
Cond cd; y+x>{!pw  
Actor act;  +6-!o,(  
public : lhODNWi  
template < typename T > KA2B3\  
  struct result_1 )yAPYC  
  { zX Pj7K*  
  typedef int result_type; w' >v@`y  
} ; 5E(P,!-.  
WX"M_=lc-@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _j tS-CnO  
aJ@qB9(ZBe  
template < typename T > ]}c=U@D,9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . M $D  
  { a{.n(M  
  do pD/S\E0@t  
    { a-5$GvG  
  act(t); Db:WAjU  
  } dPX>A4wp  
  while (cd(t)); IvSrJe[;  
  return   0 ; WF0>R^SpZ  
} W5g!`f  
} ; +:Zi(SuS]  
X;RI7{fW%X  
m <ruFxY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :HQ/vVw'"9  
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。 |{"7/~*[  
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。 ]gk1h=Y~h  
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。 =Bx~'RYl1d  
下面就是产生这个functor的类: !g:UM R  
7!)%%K.z6  
:M`BVZ1t  
template < typename Actor > "VCr^'  
class do_while_actor Ry~LhU:  
  { 7QFEQ}  
Actor act; ,FO|'l  
public : "G(/MT^C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =LzW#s=O  
\OH:xW~  
template < typename Cond > [RuY'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $^>vJk<  
} ; /HD2F_XA  
-lEh}r  
r"{1H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5E=Odep`  
最后,是那个do_ |XZf:}q5:  
>fQN"(tf  
[X]o`  
class do_while_invoker v$Z1Lh  
  { w:v:znQrW  
public : %9M49 s  
template < typename Actor > x$I>e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MG>;|*$%  
  { 2Mp;/b!  
  return do_while_actor < Actor > (act); fOAb?:D  
} ny}utO  
} do_; WFG/vzJ  
rK wkj)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PN=yf@<V3F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :f:C*mYvu  
最后来说说怎么处理break和continue HS9U.G>  
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。 \PJ89u0  
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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