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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ececN{U/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vbp)/I-h  
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, @B6[RZR  
wpdT "  
t$J-6dW  
<G={V fr  
  class filler  ar yr  
  { ak zb<aT  
public : ]3G2mY;`"%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z; +x`i.  
} ; [(XKqiSV  
_wMz+<7bY  
lq~n*uwO}t  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: gd*\,P  
!TcjB;q'  
"F&uk~ b$  
827N?pU$)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |8"HTBb\CW  
ofJ@\xS  
,aeFEsi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %PpB$  
R= l/EK  
P;GUGG*W  
fg2}~ 02n  
二. 战前分析 N.]8qzW  
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。 I/adzLQ  
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 :3k(=^%G!  
/T?['#:r-)  
M1:m"#=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >.A{=?   
  /* --------------------------------------------- */ ?D#Vha  
vector < int *> vp( 10 ); _M?:N:e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }Vt5].TA  
/* --------------------------------------------- */ B|8(}Ciqx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ! !9V0[  
/* --------------------------------------------- */ R +k\)_F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h' 16"j>  
  /* --------------------------------------------- */ M/BBNT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O!a5  
/* --------------------------------------------- */ bz@4obRqf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ? O.&=im_  
-" DI,o  
{pVD`#Tl[  
*w!H -*`  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9 eP @}C6  
1._1, _2是什么? +s`n]1HC  
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。 JI.ad_IR  
2._1 = 1是在做什么? 9%4rO\q  
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。 e|`&K"fnq  
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。 Lm8 cY  
)ZT&V I  
_:{XL c  
三. 动工 N-suBRnW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q*2ljcb55  
il*bsnwpZv  
9khD7v   
xD1w#FMlQs  
template < typename T > )=~1m85+5B  
class assignment SwQb"  
  { TK'(\[E  
T value; zF{5!b  
public : srUpG&Bcx  
assignment( const T & v) : value(v) {} K{ N#^L!  
template < typename T2 > mI}'8 .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @L`t/OD  
} ; .Emw;+>  
)5hS;u&b  
k*M1m'1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QQqWJq~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n *U1 M  
S53[K/dZo  
Nhs]U`s(g  
&}rh+z  
  class holder r3#H]c  
  { * ,,D%L  
public : )PZ'{S  
template < typename T > "",V\m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -8g ;t3z  
  { q W) ,)i  
  return assignment < T > (t); UAa2oY&  
} 2uz<n}IV  
} ; yt$V<8a  
UA}k"uM  
d!!5'/tmS  
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:  u"tv6Qp  
X=-pNwO   
  static holder _1; |Zz3X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .I[uXd  
7x`uGmp1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FD[* mCGZ  
而不用手动写一个函数对象。 )'92{-A0  
pkhZW8O  
Aqq%HgY:t  
M++*AZ  
四. 问题分析 &%rX RP  
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。 amOBUD5Ld`  
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。 SI U"cO4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^BW V6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 om|M=/^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bx2E9/S3  
Q']:k}y  
五. 问题1:一致性 \3Ys8umKq  
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?| |0BmEF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,0;E_i7  
t/pHdxX*C7  
struct holder ;DBO  
  { {}[S,L  
  // .F &\xa{  
  template < typename T > H"6:!;9,  
T &   operator ()( const T & r) const p\~ lPXK  
  { \%f4)Qb  
  return (T & )r; 27}k63\  
} yin"+&<T  
} ; }B^KV#_{S  
L9&Z?$6J_p  
这样的话assignment也必须相应改动: t: r   
<5G*#0gw  
template < typename Left, typename Right > i e%ZX  
class assignment $D1Pk  
  {  jmz, 1[  
Left l; ,@8>=rT  
Right r; 5,k&^CK}  
public : Ay/ "2pDZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lhKd<Y"  
template < typename T2 > 9["yL{IPe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :^%My]>T  
} ; 0 ; M+8  
oe# :EfT  
同时,holder的operator=也需要改动: 8 }nA8J  
}r9f}yX9Q  
template < typename T > 3;@t {rIin  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6(VCQ{  
  { iE0A-;:5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y;3vr1?  
} S2w|\"  
A{Jv`K  
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。 [-=PK\ B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iO(9#rV  
kb Odg:  
return l(rhs) = r; LEKN%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。 W EZ(4ah  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s'J8E+&5  
`b+f^6SJn  
template < typename Tp > \2*<Pq  
class constant_t 2(Vm0E  
  { fYl$$.  
  const Tp t; ?yU|;my  
public : &Dgho  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Jr==AfxyT  
template < typename T > ehoDWO]S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TY],H=  
  { Nj@k|_1  
  return t; Q_x/e|sd  
} ke!)C[^7z  
} ; ,g;~:  
<U (gjX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +MIDq{B  
下面就可以修改holder的operator=了 3W5|Y@0  
Yy@;U]R  
template < typename T > a{mtG{Wc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VX2 KE@  
  { 1.4]T, `  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b,cA mZ  
} 'RC(ss1G  
ck){N?y  
同时也要修改assignment的operator() 4t|ril``]  
Eo!1 WRruF  
template < typename T2 > a]Bm0gdrO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9N:Bu'j&/  
现在代码看起来就很一致了。 u I}S9  
cO.U*UTmX  
六. 问题2:链式操作 ~ b!mKyrZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ola>] 0l  
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。 BOQ2;@:3  
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。 tz4MT_f  
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。 <=l!~~%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7%c9 nY  
*RD9 gIze  
template < typename T > pLE|#58I  
struct result_1 2G=Bav\n+  
  { NIY0f@1z-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >2_BL5<S  
} ; MS)#S&  
J}Bg<[n  
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: ka0T|$ u(s  
Xw(e@ :  
template < typename T > vRpMZ)e  
struct   ref >k,bHGj?  
  { RY8;bUSR  
typedef T & reference; q.yS j  
} ; &cV$8*2b^  
template < typename T > y)X;g:w  
struct   ref < T &> FVW<F(g`  
  { [=z1~dXKb  
typedef T & reference; 9OuK}Ssf  
} ; r :{2}nE  
R] tHd=kf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B$1e AwT9  
;nyV)+t+a  
template < typename T > :DXkAb2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #I|Vyufw  
  { *]nha1!S  
  return l(t) = r(t); %*wJODtB|  
} Qw!cd-zc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IHZ WNT2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *91iFeKj=  
%6j|/|#]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 LY'_U0y4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z6#N f,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *v)JX _  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }@J&yrqg  
最后的布局是: Q.7Rv XNw8  
                Add Tw/kD)u{  
              /   \ FY)vrM*yh  
            Divide   5 w|pk1~c(_  
            /   \ ~Z!xS  
          _1     3 <6Q]FH!6  
似乎一切都解决了?不。 |}b~ss^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *[*LtyCQt4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 VI,z7 \  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  LKieOgX  
6^F"np{w  
template < typename Right > 0N$tSTo.-<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &Y%Kr`.h  
Right & rt) const "%dWBvuO  
  { \j !JRD+j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Rj:r!XB:  
} W?mn8Y;{`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QMea2q|3$  
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。 %_;q<@9)  
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。 }`&#{>]2  
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。 H_sLviYLu  
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。 0kS[`a(}J  
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? M;OY+ |uA  
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: Vh$~]>t:f  
I~H:-"2  
template < class Action > pXL_`=3Q  
class picker : public Action M>P-0IC  
  { ;ZPAnd:pb  
public : .%_scNP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $%ZEP> ]  
  // all the operator overloaded X&nkc/erx  
} ; O9wZx%<  
7D\#1h  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <Z{\3X^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]IMBRZQqb  
fqZqPcT0  
template < typename Right > hAi50q;z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]b4*`}\  
  { ftq&<8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9#{?*c6  
} A1e|Y  
I&Q.MItW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8.HqQ:?&2t  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 c) Zid1  
&?YbAo_K  
template < typename T >   struct picker_maker _?#}@?  
  { mwVH>3{j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?&EPZqI  
} ; '<5Gf1 @|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &:`T!n  
  { 34_:.QK-  
typedef picker < T > result; *L7 ZyERs  
} ; +C1/02ZJ  
u:tLO3VfJ  
下面总的结构就有了: b<};"H0a  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w]X~I/6g  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 T V\21  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?VS(W  
至此链式操作完美实现。 c7X5sMM,  
b/cc\d<  
T5?@'b8F6  
七. 问题3 ;V`e%9 .  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 r7o63]  
M%pxv6?""{  
template < typename T1, typename T2 > f?kA,!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Z z" `  
  { Z12-Vps  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w^EAk(77  
} 0FD#9r  
jR`q  y<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5xX*68]%  
^_ L'I%%[  
template < typename T1, typename T2 > ^M6xRkI  
struct result_2 e}Cp;c]=  
  { v?BX 4FO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fl<|/DCg  
} ; fBBNP)  
Gh}sk-Xk=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pE<dK.v6  
这个差事就留给了holder自己。 pe$" nUy|  
    \)'s6>58|  
F+ qRC_C>O  
template < int Order > 1^^<6e  
class holder; jPU:&1(_ n  
template <> H+y(W5|2/X  
class holder < 1 > @T[}] e  
  { aal5d_Y  
public : aF1i!Z  
template < typename T > !PJD+SrG  
  struct result_1 (4=NKtA^G  
  { 9gR@Q%b)  
  typedef T & result; 1eQa54n  
} ; 19O /Q,9  
template < typename T1, typename T2 > E uxD,(  
  struct result_2 sc dU  
  { O& k+;r  
  typedef T1 & result; ? hU0S  
} ; GyQu?`  
template < typename T > s)X'PJ0&Bs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ``KimeA~  
  { a[d6@!  
  return (T & )r; 7qj<|US  
} DU(QQ53  
template < typename T1, typename T2 > v&6I\1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :MPWf4K2s  
  { <yzgZXxIaS  
  return (T1 & )r1; gE2k]`[j]  
} YLs%u=e($  
} ; S_?{ <{  
uj#bK 7  
template <> 5%M 'ewu  
class holder < 2 > @9S3u#vP  
  { sbn|D\p  
public : \`3YE~7J/  
template < typename T > /NRdBN  
  struct result_1 vt)u`/u  
  { fui;F"+1  
  typedef T & result; 2\Bt~;EIx  
} ; bV c"'RQ  
template < typename T1, typename T2 > &L6xagR7M  
  struct result_2 FVw;`{  
  { g2Pa-}{  
  typedef T2 & result; '4 T}$a"i  
} ; &Luq}^u  
template < typename T > n<RvL^T=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TY,5]*86I&  
  { }!-BZIOlO  
  return (T & )r; $M%<i~VXe&  
} W ~(4t:hp  
template < typename T1, typename T2 > ( -^-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4rkj$  
  { 1=Npq=d  
  return (T2 & )r2; +pDZ,c,  
} K??(>0Qr}r  
} ; n:QFwwQ`Q;  
kB~KC-&O  
7i(U?\A;.  
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> >。 o2p;$W4`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qz]b8rX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2^Y@e=^A  
]M2<b:yo  
return l(i, j) = r(i, j); }EFMJ,NQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^|Bpo(  
#a7 Wx}  
  return ( int & )i; \X&LrneR"t  
  return ( int & )j; 7-Bttv{  
最后执行i = j; j;%RV)e  
可见,参数被正确的选择了。 Tgxxm  
X{2))t%  
r(qAe{  
d3% 1 P)  
E1'| ;}/  
八. 中期总结 k)l*L1Y4:  
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 j-_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {zGM[A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kC : pal  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4q%hn3\  
^uZ!e+   
&dA{<.  
[Ol}GvzJ7  
#fT1\1[]  
]*fiLYe9  
九. 简化 & QO9/!  
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。 NR98I7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~n)gP9Hv  
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: gZ{q85C.>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |n9q 4*dN  
  +-*/&|^等 "v%|&@  
2. 返回引用。 G'>?/l#  
  =,各种复合赋值等 F|Y}X|x8Q  
3. 返回固定类型。 Gvo|uB#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z>n<+tso  
4. 原样返回。 ]{2Eo  
  operator, L p(6K  
5. 返回解引用的类型。 Mv\odf\]  
  operator*(单目) qRV5qN2{XY  
6. 返回地址。 I @sXmC2$\  
  operator&(单目) c UJUZ@ol  
7. 下表访问返回类型。 drv"I[}{A  
  operator[] IiX`l6L~W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u+U '|6)E  
  operator<<和operator>> hU 3z4|~+  
ez2rCpA  
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。 F0&BEJBkU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f76bEe/B9  
6Vq]AQx  
template < typename Left > Y(:.f-Du  
struct value_return Kzv*`  
  { OfSy_#aEK  
template < typename T > 7mUpn:U  
  struct result_1 .bwKG`F  
  { O&ur |&v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'yrU_k,h  
} ; Gp<7i5  
ch^tq",1>  
template < typename T1, typename T2 > d&!ZCq#_e  
  struct result_2 E`^?2dv+/  
  { s :4<wmu4=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U}r^M( s!  
} ; xlJ8n+  
} ; 4sj:%% UE  
ISp'4H7R+N  
d;Uzl 1;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9PpPAF  
!W^b:qjJ  
下面我们来剥离functor中的operator() Sk'S`vH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: upD 2vtU  
Q%x |  
return l(t) op r(t) f/_RtOSw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 319 &:  
return op l(t) 01 UEd8  
return op l(t1, t2) `#X\@?'5  
return l(t) op (k@%04c  
return l(t1, t2) op C2 ~t  
return l(t)[r(t)] $#bgt   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .x 1&   
v|VfSLZTb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FG?69b>  
单目: return f(l(t), r(t)); kQr\ktN\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {5ujKQOcR  
双目: return f(l(t)); q- U/JC  
return f(l(t1, t2)); ac/=%om8u  
下面就是f的实现,以operator/为例 ( TQx3DGq  
U[!x 0M  
struct meta_divide tkN5 |95  
  { |{KZ<  
template < typename T1, typename T2 > 0a#2 Lo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LI>tN R~  
  { `%8byy@$  
  return t1 / t2; oGK 1D  
} f}4bnu3  
} ; rA/jNX@S  
yJt0KUw@!  
这个工作可以让宏来做: 8P wobln  
Ab]`*h\U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;P` z ?>J:  
template < typename T1, typename T2 > \ U!GG8;4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0;*1g47\  
以后可以直接用 ?m)3n0Uh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /$'R!d5r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |<,!K;@  
(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。。。) G0Q8"]  
hFDY2Cp]D  
`|p3@e  
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 '.n0[2>  
P= e3f(M2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .t/XW++  
class unary_op : public Rettype 9-<EeV_/  
  { X8TwMt  
    Left l; ";jj`  
public : (lDbArqy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &E@8 z&  
hpftVEB  
template < typename T > N :#"4e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u$7o d$&S  
      { =.@{ uu;  
      return FuncType::execute(l(t)); wS Ty2Oyo;  
    } b%w?YR   
[B}$U|V0  
    template < typename T1, typename T2 > 1^G*)Qn5Df  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xWY%-CWY.  
      { `"N56  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3JB?G>\!  
    } D^(Nijl9U  
} ; W'Wr8~{h  
5*.JXx E;U  
JLS|G?#0  
同样还可以申明一个binary_op gr\UI!]F  
:iWW2fY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PgNg1  
class binary_op : public Rettype S#IlWU  
  { Cr?|bDv}o  
    Left l; z(sfX}%  
Right r; C;#-2^h  
public : alQMPQVin  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VdrqbZ   
OK{_WTCe>  
template < typename T > \,YF['Qq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ga5O&`h  
      { =(ULfz[:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dLV>FpA\  
    } y be:u  
_*d8:|qw  
    template < typename T1, typename T2 > o!q3+Pp;}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f(Vr&X  
      { d5/x2!mH8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dQD YN_  
    } _K(w &Kr  
} ; 7Y`/w$  
[LDV*79Z  
*]<M%q!<6  
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 DnbT<oEL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [If%+mHdU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -;5WMX 6  
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。 AE1EZ#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (*{Y#XD{  
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。。。 {)E)&lL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ao2NwH##  
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) ~>h_#sIBC  
下面是修改过的unary_op ^Ht!~So  
*D&(6$[^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W_ w^"'  
class unary_op T%GdvtmS>  
  { 2g>4fZ  
Left l; a[ Pyxx_K  
  E-P;3lS~  
public : .M3]\I u  
n< npJ*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I[mlQmwsL.  
=og5Mh,  
template < typename T > jNKu5"HB  
  struct result_1 T#ktC0W]h  
  { HYd&.*41rE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; drr W?U  
} ; JQ-O=8]  
s&T"/4  
template < typename T1, typename T2 > .Ux bwTup  
  struct result_2 YVcFCl  
  { (o+(YV^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q-scL>IkCb  
} ; $ {Y? jJ  
&NvvaqJ  
template < typename T1, typename T2 > iUNlNl ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a?_!  
  { _gAU`aO^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); " 3ryp A  
} uVnbOqR<X  
l/(|rl#6  
template < typename T > BSe{HmDq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '@~\(SH  
  { \Y37wy4  
  return OpClass::execute(lt(t)); m tPmVze  
} cV=0)'&<`_  
O+8]y4%5  
} ; u"WqI[IV  
"x;|li3;  
K)e;*D  
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 I_QWdxn  
好啦,现在才真正完美了。 3>Ne_kY  
现在在picker里面就可以这么添加了: =6PTT$,  
_J|cJ %F>%  
template < typename Right > {KH!PAh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^oykimYI-  
  { ~353x%e'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hUL5V1-j  
} R^[b I;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dA[MjOd3  
<a=,{O  
S6Er# )k  
tc.`P]R   
# Uc0 W  
十. bind BWtGeaW/sr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 bSK> p3  
先来分析一下一段例子 %Z:07|57I[  
S,Y\ox-  
`5J`<BPs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <B+xE?v4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 itH` s<E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 17hFwo`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gb_r <j:w  
我们来写个简单的。 @;^7kt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |.asg  
对于函数对象类的版本: o@o0V  
8`I/\8;H'p  
template < typename Func > `~~.0QC  
struct functor_trait 1[? xU:;9  
  { |sG@Ku7~4  
typedef typename Func::result_type result_type; 2q4dCbJ!  
} ; erhxZ|."P  
对于无参数函数的版本: @<^_ _."  
qD#E, "%  
template < typename Ret > DK\Ud6w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *x0nAo_n  
  { s":\ >  
typedef Ret result_type; 5eP0W#  
} ; [/P}1 c[)U  
对于单参数函数的版本: 3U.?Jbm-8  
tTX@Bb8  
template < typename Ret, typename V1 > [,@gSb|D?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r~<I5MZY  
  { &Fw8V=Pw  
typedef Ret result_type; [ X7LV  
} ; do-mkvk  
对于双参数函数的版本: oBBL7/L  
/o/0 9K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ">-mZ'$#L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <B3v4 f  
  { /,tQdD&  
typedef Ret result_type; ('9LUFw\  
} ; >Rnj6A|Q  
等等。。。 FQ" ;v"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l.Psh7B2  
Xa=M{x  
template < typename Func > bwr}Ge  
struct func_return $y2"Q,n+  
  { JGLjx"Y  
template < typename T > &5x ]9   
  struct result_1 -pF3q2zb  
  { $ts%SDM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~qjnV  
} ; 5O7 x4bY  
PkqOBU*|=  
template < typename T1, typename T2 > g^`; B"  
  struct result_2 iC$mb~G  
  { r+#!]wNPe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y*f 5_  
} ; Q?1' JF!G  
} ; S4'\=w #  
8J5{}4s\f  
o<pb!]1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; aI`4;  
$L@os2  
template < typename Func, typename aPicker > z 8w&;Ls  
class binder_1 MO1t 0Myc  
  { ulqh}Uv'  
Func fn; SK>*tKY  
aPicker pk; Y[\ZN  
public : {I]X-+D|_  
Gtyy^tz[  
template < typename T > QcXqMx  
  struct result_1 ,hggmzA~  
  { Dej2-Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; & rsNB:!  
} ; 8/tvS8I#y  
_NkVi_UX  
template < typename T1, typename T2 > O<H5W|cM  
  struct result_2 <<ze84 E  
  { K~U5jp c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I_h8)W  
} ; cTq}H_hC  
Zy<gA >  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} McXid~  
IM^K]$q$47  
template < typename T > 2#^@awJ ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R Cgn\  
  { R cz;|h8  
  return fn(pk(t)); K]<49`MX  
} t9!8Bh<  
template < typename T1, typename T2 > Ki8]+W37  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Dn"<-9:  
  { O%Mi`\W@  
  return fn(pk(t1, t2)); (|*CVI;  
} 7I_1Lnnf  
} ; q@"0(Oj  
IKm_YQ$XOy  
"IvFkS=*Q  
一目了然不是么? p>O>^R  
最后实现bind | M|5Nc>W  
5y1:oiE/  
tbNIl cAWS  
template < typename Func, typename aPicker > 3~r>G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {cYS0%Go  
  { zx(=ArCRr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9/@7NNKJ  
} 3=)!9;uY  
8ph*S&H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <z=d5g{n  
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。 7FTf8  
5*n3*rbU:  
十一. phoenix o\ M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K).Gj2 $  
LzS)WjEN  
for_each(v.begin(), v.end(), AwC"c '  
( LXGlG  
do_ _>k&,p]y  
[ Lwzk<+>w^  
  cout << _1 <<   " , " +im>|  
] ZbZCW:8>k  
.while_( -- _1), zS6oz=  
cout << var( " \n " ) HZ+l){u  
) -/7[\S  
); XITh_S4fs=  
SGp}(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:  3g#  
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 @gn}J'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fBi6% #  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X<j(AAHE  
Ul/Uk n$  
a@ub%laL Z  
template < typename Cond, typename Actor > P`HDQ/^O  
class do_while _T{ "F  
  { {Y(#<UDM  
Cond cd; j&c YRKpz  
Actor act; B F,8[|%#  
public : BSMM3jXb  
template < typename T > uxjx~+qFd  
  struct result_1 mHYR?  
  { "s!|8F6$  
  typedef int result_type; m! 3e>cI  
} ; FthrI  
h3<L,Olp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vpoYb  
WcG}9)9  
template < typename T > XuY#EJbZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ei Yj`P  
  { T- |36Os4  
  do ?q %&"  
    { [T<Z?  
  act(t); /ZeN\ybx  
  } j -R9=vB2  
  while (cd(t)); =u.jZ*u]WT  
  return   0 ; \a .^5g  
} [PI!.9H  
} ; /4!.G#DLQ  
Si:$zGL$(  
G|h@O'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *MG*]\D  
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。 5r-OE-U{  
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^+)  
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。 C~ r(*nr  
下面就是产生这个functor的类: A.%MrgOOX  
,?k~>,{3  
0<n*8t?A-  
template < typename Actor > wt(Hk6/B  
class do_while_actor hYI0S7{G  
  { 1e'Ez4*  
Actor act; B}&9+2M  
public : ?C6DK{S(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z^etH/]Sy  
e0nr dM[i  
template < typename Cond > )^)j=xs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6 #vc"5@M  
} ; !go$J]T  
+ bU*"5"  
'WC> _ L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VxKD>:3c  
最后,是那个do_ 6zf3A:]&{  
 !=f$ [1  
ylo/]pVs  
class do_while_invoker @7fx0I'n  
  { f-BEfC,}'  
public : UgBD| ~zu  
template < typename Actor > @_L:W1[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wyVQV8+&>  
  { &W|r P(  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2l YA% n  
} M`=bJO:  
} do_; L4x08 e  
2`ED?F68gH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {f12&t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M< 1rQW'  
最后来说说怎么处理break和continue DJGq=*  
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。 v Wt{kg;  
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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