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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3Wxl7"!x m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %Ez%pT0TQ#  
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, 7r 07N'  
3.U5Each-  
zB/$*Hd  
sJg-FVe2  
  class filler } R!-*Wk  
  { 8fFURk  
public : 9_V'P]@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  /s.sW l  
} ; ?1?D[7$  
y;<^[  
XmXp0b7  
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: ,u^i0uOg  
zD}dvI}  
H>AQlO+J  
CT+pkNC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hu%rp{m^,  
cG1-.,r  
jG)fM?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mj=$[ y(  
|UZPn>F~  
9Xo'U;J  
g#ubxC7t<  
二. 战前分析 U4qp?g+:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z2~;u[0a[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :$."x '  
Ar7vEa81  
L^3~gZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L3iY Z>]  
  /* --------------------------------------------- */ "^VKs_U8o  
vector < int *> vp( 10 ); h~{TCK+I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sCU<1=   
/* --------------------------------------------- */ z1wy@1o'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EL$l . v  
/* --------------------------------------------- */ =Y#)c]`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %$ |=_K)Ks  
  /* --------------------------------------------- */ ~f0Bu:A)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NF&R}7L  
/* --------------------------------------------- */ 'qwFVP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >M[wh>  
m-S4"!bl  
eE5U|y)_  
}eb}oK  
看了之后,我们可以思考一些问题: $HT {}^B  
1._1, _2是什么? e8 4[B.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 YA9Xe+g  
2._1 = 1是在做什么? .vYU4g]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^+tAgK2   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 s9svuFb  
U">w3o|  
CM?dB$AwX  
三. 动工 <3zA|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +F$c_ \>  
n,}\;Bp  
E7@0,9A U  
lg FA}p@  
template < typename T > {\9vW; '  
class assignment f#}P>,TP  
  { K n%[&  
T value; @N,dA#  
public : ]+\;pb}bq  
assignment( const T & v) : value(v) {} PB00\&6H  
template < typename T2 > 'bVDmm).  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `K37&b;`[  
} ; d?^bCf+<  
{eA0I\c(C  
b!Pz~faXD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nylrF"'e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mlc0XDS%  
|n3fAN  
tQE=c 7/M  
2iC7c6hc  
  class holder _]:wltPv  
  { L;$Gn"7~  
public : xR `4<  
template < typename T > ^[6eo8Ck>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gBb+Q,  
  { ':YFm  
  return assignment < T > (t); ? hU0S  
} GyQu?`  
} ; s)X'PJ0&Bs  
``KimeA~  
a[d6@!  
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: l2Z!;Wm(  
l?GN& u  
  static holder _1; 7\I,;swo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /KGVMBifM  
I?c "\Fe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kSj,Pl\NC  
而不用手动写一个函数对象。 <yzgZXxIaS  
gE2k]`[j]  
YLs%u=e($  
X:Z4QqT  
四. 问题分析 ^-Ob($(\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 + |(-7 "  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :k9n 9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d Bn/_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'Vq_/g!?1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x[l_dmq  
.: gZ*ks~  
五. 问题1:一致性  JwEQR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @%Y$@Qb{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }jTCzqHW]  
B>sSl1opI  
struct holder 0\XG;KA  
  { T= Q"| S]V  
  // w5zr Ek#  
  template < typename T > &,E^ y,r  
T &   operator ()( const T & r) const eT 8(O36%  
  { p2T<nP<Pt  
  return (T & )r; 5n,?&+*L  
} USBU?WDt  
} ; t* eZe`|  
=(\ /+ 0-[  
这样的话assignment也必须相应改动: 2MS-e}mi  
vzDoF0Ts*p  
template < typename Left, typename Right > AA$+ayzx9{  
class assignment nGb%mlb  
  { Z,~Bz@5`"  
Left l; W  &wqN  
Right r;  peW4J<,  
public : >a;0<Ui&Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Z:zL^rvn  
template < typename T2 > M.B0)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D|m] ]B  
} ; fCg"tckE  
8K(3{\J[V  
同时,holder的operator=也需要改动: [!Uzw 2  
vb^/DMhz  
template < typename T > i$`OOV=/e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G&ZpQ)  
  { ?[<C,w~$`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Op''=Ar#sh  
} YT:])[gVV  
q6E8^7RtS@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e'%"G{(D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PEA<H0  
2|a@,TW}-  
return l(rhs) = r; tR`'( *wh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;&="aD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }t.J;(ff:  
2Cy">Exl  
template < typename Tp > eYSVAj  
class constant_t 79}voDFd  
  { 4-ijuqjN  
  const Tp t; 1 /@lZ  
public : g+CTF67  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ::'DWD1  
template < typename T > MZ9{*y[z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N0U6N< w  
  { oEfy{54  
  return t; @|A w T  
} c;RB!`9"  
} ; :.xdG>\n3  
!a %6nBo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f( =3'wQ  
下面就可以修改holder的operator=了 eAkC-Fm  
]*fiLYe9  
template < typename T > R^t )~\d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2Mqac:L  
  { "Yh[-[,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wD9Gl.uQ  
} bD*z"e  
. Y@)3  
同时也要修改assignment的operator() w?u4-GT  
H~fX >6>  
template < typename T2 > OXT'$]p.*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PH,MZ"Z%  
现在代码看起来就很一致了。 N%3 G\|~Q  
Z?XgY\(a(Q  
六. 问题2:链式操作  k2]Q~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^5BLuN6  
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。 z>n<+tso  
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。 ZAK NyA2  
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 H>oG$a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =2sj$  
JI&ik_k3  
template < typename T > ]U9f4ODt  
struct result_1 ^Ob#B!=  
  { W PDL$y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /Q|guJx  
} ; 4q<LNvJA  
.)eJL  
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: .nGYx  
%+>t @F,GM  
template < typename T > $x%3^{G  
struct   ref 52RFB!Z[  
  { D4';QCwo  
typedef T & reference; _6Ex}`fyJ  
} ; ZH@BHg|}H  
template < typename T > h~\bJ*Zp  
struct   ref < T &> Kr;7~`$[  
  { :#yjg1aej  
typedef T & reference; G"_ 8`l  
} ; \W^+aNbv=8  
e+_~a8 -|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^F}HWpF_  
FNQR sNi  
template < typename T > ~c;D@.e\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NTj:+z0  
  { N.j?:  
  return l(t) = r(t);  ~\0uy3%  
} T*m;G(  
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。 O-5s}RT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,F4 _ps?(  
qa|"kRCO  
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 VW," dmC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9lT6fW`v1Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R78=im7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \&|zD"*  
最后的布局是: *jAw  
                Add vocXk_  
              /   \ {{3n">s}:  
            Divide   5 w_*UFLMSqR  
            /   \ !;[cm|<E  
          _1     3 QH?}uX'x)G  
似乎一切都解决了?不。 muD7+rn?&  
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。 pONBF3H8  
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。 )_7OHV *3  
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: E`^?2dv+/  
i;'kQ  
template < typename Right > >Ei-Spy>Xl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vai.w-}Z  
Right & rt) const oH[4<K>  
  { ig] hY/uT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kO1.27D  
} 4sj:%% UE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "CS {fyJ  
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。 M*& tVG   
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。 S6J7^'h  
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。 %Pz'D6 /  
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。 f]P&>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? d8Keyi8[  
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: btQDG  
 :RYh@.  
template < class Action > z / YF7wrx  
class picker : public Action m/2LwN  
  { EPY64 {  
public : <G5d{rKZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qTGEi  
  // all the operator overloaded 6" s}<  
} ; im}=  
6b-j  
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。 'h?;i2[  
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=tj>{  
W~TT`%[  
template < typename Right >  P[l?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6$d3Ap@Gl  
  { ]A;{D~X^w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sz5&P )X  
} > @Ux8#  
uk8vecj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c]qq *k#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jz\LI  
yNw YP%"y  
template < typename T >   struct picker_maker 8T}Ycm5}  
  { M.h)]S>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =h`yc$ A(2  
} ; hQm"K~SW=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (#4   
  { Z#n!=k TTm  
typedef picker < T > result; }~Am{Er <l  
} ; 8z?q4  
?5%0zMC  
下面总的结构就有了: oZ)\Ya=  
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。 XT n`$}nz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^>g7Kg"0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |{KZ<  
至此链式操作完美实现。 r%*UU4xvB  
z}Qt6na]-  
]cz*k/*0  
七. 问题3 fvW7a8k3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 gtcU'4~  
WVP^C71  
template < typename T1, typename T2 > gC}r$ZB(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oGK 1D  
  { JN9 W:X.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S 1%/ee3  
} pa7Iz^i  
) o)k~6uT  
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: \= M*x  
+) pO82  
template < typename T1, typename T2 > +/g/+B_b  
struct result_2 E1atXx  
  { p4 \r`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^Fy{Q*p`(  
} ; Qx9lcO_  
a0vg%Z@!  
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? 8s,B,s.  
这个差事就留给了holder自己。 V b=Oz  
    g;bfi{8s_  
H.8f-c-4we  
template < int Order > JN{.-k4Ha  
class holder; l8"  
template <> NH?q/4=I0W  
class holder < 1 > f0 ;Fokt(  
  { yQ33JQr  
public : @KM !g,f  
template < typename T > 3NEbCILF  
  struct result_1 MEOVw[hO  
  { [")3c)OH|  
  typedef T & result; <X7x  
} ; 6cCC+*V{  
template < typename T1, typename T2 > 6K/j,e>L  
  struct result_2 _uvRC+~R  
  { {8NnRnzU  
  typedef T1 & result; DEGEr-  
} ; ,S|v>i, @  
template < typename T > NJEubC?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] ~;x$Z)  
  { `@8QQB  
  return (T & )r; e 1W9Z $m  
} F_m[EB  
template < typename T1, typename T2 > ])dq4\Bw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 93z oJiLRf  
  { =WaZy>n}7  
  return (T1 & )r1; hpftVEB  
} N :#"4e  
} ; u$7o d$&S  
=.@{ uu;  
template <> t)Iu\bP  
class holder < 2 >  V~V_+  
  { #q7`"E=M"  
public : /cPe zX  
template < typename T > ,_K /e  
  struct result_1 d" T">Og)  
  { lyBae?%&  
  typedef T & result; Q@]QPpe  
} ; `0@onDQVc=  
template < typename T1, typename T2 > Mlr\#BO"9  
  struct result_2 B~/:["zTh&  
  { @M[t|  
  typedef T2 & result; }Y/uU"t  
} ; Ap&Bwo 8b  
template < typename T > dgLE/r?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oDY $F%  
  { d ] J5c  
  return (T & )r; z(sfX}%  
} C;#-2^h  
template < typename T1, typename T2 > alQMPQVin  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VdrqbZ   
  { OK{_WTCe>  
  return (T2 & )r2; !d@qT.  
} ),#%jc2_^  
} ; <ID/\Qx`q  
MfJ;":]O!  
t5r,3x!E  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _#6_7=g@s6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MP5 vc5[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |9YY8oT.  
p 8,wr )  
return l(i, j) = r(i, j); 4Wz@^7|V5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p^QEk~qw  
{+CW_ce  
  return ( int & )i; !(:R=J_h  
  return ( int & )j; W@R\m=e2  
最后执行i = j; QnsD,F; /  
可见,参数被正确的选择了。 oPSucz&s  
RR,gC"cTi  
-+^E5  
,+0#.N s$  
f+#^Lngo  
八. 中期总结 rkdf htpI  
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: *D&(6$[^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W_ w^"'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T%GdvtmS>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2g>4fZ  
a[ Pyxx_K  
E-P;3lS~  
wc&%icF*cr  
lX^yd5M&f  
>HvgU_  
九. 简化 H7&>cM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2=P.$Kx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jNKu5"HB  
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: Q\WH2CK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZE+VLV v  
  +-*/&|^等 wR)U&da`@  
2. 返回引用。 tO0MYEx"  
  =,各种复合赋值等 A 9 I5  
3. 返回固定类型。 ZCdlTdY   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i98>=y~  
4. 原样返回。 zcF`Z {&+  
  operator, 6[r-8_  
5. 返回解引用的类型。 x+?P/Ckg  
  operator*(单目) Mf 7 Z5  
6. 返回地址。 $ {Y? jJ  
  operator&(单目) &NvvaqJ  
7. 下表访问返回类型。 iUNlNl ?  
  operator[] a?_!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 : ,0F_["3  
  operator<<和operator>> _!vxX ]  
R07 7eX  
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。 O$<m(~[S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K9{]v=#I  
fk*$}f  
template < typename Left > !bf8 r  
struct value_return ^T(v4'7  
  { t0^chlJP$  
template < typename T > p6UPP|-S  
  struct result_1 qnFi./  
  { ii< /!B(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PVK. %y9  
} ; wH?r522`c  
8G GC)2  
template < typename T1, typename T2 > 0A]+9@W;  
  struct result_2 h'Gs$o7#P  
  { >!o||Yn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CN7 2 E  
} ; KwEyMR!  
} ; hFLD2 <   
7iI6._"!w  
jv8diQ.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <xb=.xe  
!CJh6X !  
下面我们来剥离functor中的operator() %E1_)^ ^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \FE  
$mH'%YDIl  
return l(t) op r(t) E5>y?N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w.AF7.X`1  
return op l(t) 6p=OM=R  
return op l(t1, t2) ^p@R!228  
return l(t) op W~EDLLZ  
return l(t1, t2) op uyE_7)2d  
return l(t)[r(t)] Kx8>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aPR0DZ@  
n@`D:;?{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E{):z g  
单目: return f(l(t), r(t)); etcpto=Mo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BQ[,(T`+R  
双目: return f(l(t)); (z8^^j[  
return f(l(t1, t2)); fga{ b7  
下面就是f的实现,以operator/为例 M1>2Q[h7  
z8MKGM  
struct meta_divide }&E'ox<S  
  { ]]R!MnU:$  
template < typename T1, typename T2 > @<^_ _."  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qD#E, "%  
  { aPELAU-  
  return t1 / t2; ^@"H(1Hxu/  
} MQ~OG9.  
} ; } `X.^}oe  
~8rVf+bg3  
这个工作可以让宏来做: VG)Y$S8.>  
8w 2$H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r~<I5MZY  
template < typename T1, typename T2 > \ &Fw8V=Pw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [ X7LV  
以后可以直接用 +{eZ@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mN!5JZ' 2  
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 GnCO{"n  
(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。。。) ])v,zp"u  
Y6&B%t<bo  
zi7>!#(  
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 ,JL Y oE+  
E#5$O2b#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tf:4}6P1  
class unary_op : public Rettype X+R?>xq{=h  
  { wZAY0@pA  
    Left l; I: j!A  
public : lZ\Si  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G!%Cc0d"7  
1cA4-,YO>  
template < typename T > vk^/[eha  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Lp$EC&%6  
      { ;z>?- j  
      return FuncType::execute(l(t)); Z`W @Od$f  
    } v/1&V+"^kd  
^GS,4[)H  
    template < typename T1, typename T2 > %-A#7\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {}Q A#:V  
      { u'm[wjCj c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?E6*Ef  
    } N9|v%-_?)  
} ; o3s ME2  
]<Ugg  
Q5!"tF p  
同样还可以申明一个binary_op qGH s2Og  
,(D:cRN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =P,h5J  
class binary_op : public Rettype ^")SU(`  
  { bOY<C%;C  
    Left l; P S$6`6G  
Right r; A,WZ}v}_  
public : BLno/JK0}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D09/(%4j  
t V]BcDp  
template < typename T > Q\!0V@$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *irYSTA$  
      { nMBKZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qjtrU#n  
    }  C0Oe$& _  
G"xa"hGF  
    template < typename T1, typename T2 > EYLqg`2A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6)@Y41H]C  
      { &+K:pU?[$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~EV7E F  
    } 0/vmj,&B(  
} ; 7,pn0,HI  
0_A|K>7  
$@wTc  
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 o1dECLQa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vz~QR i*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1TuN   
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。 @Yl&Jg2l'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :X66[V&eH  
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。。。 R Cgn\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R cz;|h8  
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) K]<49`MX  
下面是修改过的unary_op t9!8Bh<  
*h H\H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +V N&kCx)  
class unary_op 4ox[,  
  { &B;M.sz~C4  
Left l; *k(|r>  
  L^7"I 4=(D  
public : \["'%8[:gR  
'f?=ks<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b!pG&7P  
Hxw 7Q?F  
template < typename T > 8 <~E;:  
  struct result_1 )-RI  
  { iaq+#k@V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |KC!6<}T~9  
} ; 6dzY9   
?xb4y=P7  
template < typename T1, typename T2 > '5*8'.4Sy  
  struct result_2 Q&X#( 3&'  
  { Q;'{~!=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l1EI4Y9KG  
} ; +ROwk  
YyF=u~l  
template < typename T1, typename T2 > `u *:wJsv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TsvF~Gdp  
  { >@mvb@4*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '/ >7pB  
} <6djdr1:b  
5V{> 82  
template < typename T > $z"1&y)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gXQ s)Eyv  
  { ??7c9l5,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8vuA`T!~G  
} ^1b/Y8&8A  
JxV 0y  
} ; m7F"kD  
bH7 lUS~  
Y >83G`*}b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I|SQhbi  
好啦,现在才真正完美了。 XEB1%. p  
现在在picker里面就可以这么添加了: ';\v:dP  
&t1Uk[  
template < typename Right > S 6|#9C&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :d!qZFln  
  { y>5??q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z<Pf[C  
} qoo+=eh!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BSMM3jXb  
uxjx~+qFd  
mHYR?  
"s!|8F6$  
Z#1 'STg  
十. bind iz0GL&<  
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。 S=N3qBH6  
先来分析一下一段例子 ?|`Ba-  
wUj#ACqB  
J'=iEI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hA6D*8oXD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $r'PYGn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RdirEH *H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8vK$]e36  
我们来写个简单的。 3Aqw )B'"_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C=sEgtEI  
对于函数对象类的版本: k,kr7'Q  
EJz?GM  
template < typename Func > lO>9Q]S<  
struct functor_trait -fA1_ ?7S  
  { DMcH, _(  
typedef typename Func::result_type result_type; +IM: jrT(  
} ; ],3#[n[ m  
对于无参数函数的版本: C;EC4n+s  
$ncJc  
template < typename Ret > W{v{sQg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s[}4Q|s%  
  { .EXe3!J)!  
typedef Ret result_type; K!\$MBI  
} ; V?0Yzg$sy  
对于单参数函数的版本: ]nM 2J}7  
NY,ZTl_  
template < typename Ret, typename V1 > #AN]mH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B}&9+2M  
  { v"K #  
typedef Ret result_type; q5UD!& W  
} ; L  (#DVF  
对于双参数函数的版本: A'=,q  
h,(f3Ik0O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^s;xLGl]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *2(W`m  
  { AB1.l hR  
typedef Ret result_type; *\M$pUS{  
} ; Ul`~d !3zH  
等等。。。 Q~y) V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K4[X P]\jr  
;GjZvo  
template < typename Func > :=J^"c  
struct func_return A@o:mZ+XN(  
  { 8=Z]?D=  
template < typename T > 6M/*]jLq4  
  struct result_1 '20SoVp  
  { @_L:W1[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wyVQV8+&>  
} ; A;'*>NS  
'ZUB:R@[  
template < typename T1, typename T2 > 6iZ:0y0t+6  
  struct result_2 ,e{|[k  
  { A$a>=U|Z8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q6e;hl  
} ; NF0=t}e  
} ; v1m'p:7uGB  
G8Qo]E9-/  
jlA?JB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @}r2xY1  
8e:\T.)M  
template < typename Func, typename aPicker > _Dv<  
class binder_1 dm+}nQI \  
  { e]qbh_A  
Func fn; 5'mpd  
aPicker pk; 1vG]-T3VC  
public : =/6rX"\P  
pp!>:%  
template < typename T > 1/l;4~p7'  
  struct result_1 {Iu9%uR>@  
  { jb5nL`(j$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KXtc4wra  
} ; `PH*tdYrh  
DClV&\i=o  
template < typename T1, typename T2 > @ a$HJ:  
  struct result_2 Jm5&6=  
  { bTrQ(qp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -2\%?A6L  
} ; j0]|$p  
/;K?Y#mf~j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fho$:S  
[tP6FdS/M=  
template < typename T > \`MX\OR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `H7V['  
  { 4NN81~v 4  
  return fn(pk(t)); \kQ@G  
} )HFl 0[vT  
template < typename T1, typename T2 > TfFuHzZZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Q $D6+  
  { )}KQtkU8:  
  return fn(pk(t1, t2)); L 2Z9g`>  
} 1,/L&_=_A  
} ; m$UrY(6d  
9tt0_*UX  
HJh9 <I  
一目了然不是么? Y >N`(  
最后实现bind /P8`)?f~y  
DKzP)!B "  
#G/ _FRo`  
template < typename Func, typename aPicker > k\~A\UIYo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EXrOP]Kl  
  { OG C|elSM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (ru9Ke%Dx  
} ?Ww\D8yV&  
5ZPe=SQ{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;44?`[oP  
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。 (_Ld^ ^|  
7LB#\2  
十一. phoenix eL7rX"!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sHr!GF  
* YhX6J1  
for_each(v.begin(), v.end(), R8ui LZd  
( %L^S;v3  
do_ /JOEnQ5X\!  
[ @Qa)@'u  
  cout << _1 <<   " , " unUCn5hJ=  
] 7fB:wPlG;  
.while_( -- _1), S&rfMRP  
cout << var( " \n " ) =h"*1`  
) Mv O!p  
); L,QAE)S'a  
Q%AD6G(7  
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: lYz$~/sd  
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 aJ"Tt>Y[.~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `T;M=S^y*E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'aWzam>  
<<Fk[qMA  
wJ| wAS  
template < typename Cond, typename Actor > B_B~Y8=3`  
class do_while SAa hkX  
  { /wj L<  
Cond cd; _DAAD,'<a  
Actor act; F>F&+63Q-  
public : f17pwJ~=  
template < typename T > gXR1nnK  
  struct result_1 %mda=%Yn  
  { x7s75  
  typedef int result_type; $jDp ^ -  
} ;  ?2g\y@  
CDz-IQi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n-cz xq%n  
Xu1tN9:oE  
template < typename T > kdWk{ZT^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x{B%TM-Ey  
  { \\qw"w9  
  do FL 5tIfV+  
    { Ve4!MM@ti  
  act(t); U 9?!|h;7  
  } *(~=L%s  
  while (cd(t)); uQ;b'6Jcp  
  return   0 ; qYMTud[Vf  
} A3UC=z<y  
} ; iG[an*#X  
JvHGu&Nr!  
Ef;OrE""  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @Y#{[@Hp%  
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。 ypuW}H%`  
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。 $=j}JX}z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A@@Z?t.  
下面就是产生这个functor的类: | Wrf|%p  
!/w<F{cl  
S*o%#ZJN  
template < typename Actor > p& > z=Z*  
class do_while_actor ak?XE4-N  
  { /lQGFLZL  
Actor act; ~PT( /L  
public : crJyk#_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OG_2k3v  
zl: 5_u=T  
template < typename Cond > W@^O'&3d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c%uX+\-$  
} ; `]^JOw5o  
N'fE^jqU  
Os?`!1-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3N) bJ  
最后,是那个do_ 3B(6^iS  
\advFKN  
zL @ZNH  
class do_while_invoker pZ/aZg1Ld  
  { S-"&#OfWg<  
public : +_8*;k@F'  
template < typename Actor > r@3VN~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <Gy)|qpK[  
  { 0R,?$qM\  
  return do_while_actor < Actor > (act); VP$`.y  
} 'm@0[i  
} do_; "8Ud&o  
Cwxy ~.mI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Fz_SID  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n lsQf3  
最后来说说怎么处理break和continue '3f"#fF6  
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。 ]@W.5!5H  
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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