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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u69UUkG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #;[0:jU0  
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, esiU._:u  
jF-:e;-  
9}wI@  
43 vF(<r&f  
  class filler ..kFn!5(g  
  { +MZI\>  
public : D;&\)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G^sx/H76J  
} ; Xs{PAS0  
_7z]zy@PC5  
{O:{F?  
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: aGd wuD  
j 1;<3)%0  
DRpF EWsm  
>F>VlRg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); km*Y#`{  
hVz] wKP  
"O'c.v?{x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 182g6/,  
O/U?Wq  
HSWki';G  
{+m8^-T  
二. 战前分析 UEx13!iFo  
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。 1>uAVPa  
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 -g."{|  
TQu.jC  
=w* 8   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =;4K5l{c  
  /* --------------------------------------------- */ 1c{m rsB  
vector < int *> vp( 10 ); }N} Js*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2-DG6\QX|  
/* --------------------------------------------- */ IG{ lr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'A>?aUq]:  
/* --------------------------------------------- */ nU' qE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DS;\24>H  
  /* --------------------------------------------- */ `KtP ;nG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )Q62I\  
/* --------------------------------------------- */ s= ]NKJaQH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b*Q3j}cZ  
$/lM %yXe  
D;s%cL`  
`#' j3,\6  
看了之后,我们可以思考一些问题: wAw1K2d  
1._1, _2是什么? .'&pw }F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c:e3hJ  
2._1 = 1是在做什么? PZQAlO,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^.R!sQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 eKy!Pai  
w\MWr+4  
4/%fpU2  
三. 动工 h=S7Z:IaM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W+GC3W   
Vz$xV!  
,p3]`MG  
X4 ] miUmh  
template < typename T > eAo+w*D(  
class assignment m94PFD@N  
  { Q=8YAiCu  
T value; bf@g*~h@  
public : 78{9@\e"0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4BUG\~eI3  
template < typename T2 > n?nzm "g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v$0|\)E)  
} ; "{r8'qn  
4b[bj").A  
%L^(eTi[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h]h"-3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g5y`XFY  
Wlxmp['Bh  
@I-,5F|r  
z bYv}q  
  class holder } A+ncabm  
  { "T_9_6tH  
public : a7c`[   
template < typename T > /='0W3+o*L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U+*l!"O,  
  { VsJ+-IHm  
  return assignment < T > (t); ~Ni  
} z]r'8Jc  
} ; v@|<.  
~h_ _Y>  
u.|%@  
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: \wD/TLS}  
CV\^gTPmx  
  static holder _1; :>.{w$Ln%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nKzm.D gt_  
%-yzU/`JF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;  ?f+  
而不用手动写一个函数对象。 o S=!6h  
4VZI]3K,  
, + G  
Nd]F 33|X  
四. 问题分析 g3c<c S^l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  t1 YB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @]%eL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 triU^uvh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {Y@shf;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~9 .=t'  
7tXy3-~biz  
五. 问题1:一致性 'bJGQ[c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Bkd$'7UT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e)wi}\:q_  
_$96y]Bpi  
struct holder ed`"xm  
  { \894 Jqh  
  // #?Kw y  
  template < typename T > U!o7Nw@ z  
T &   operator ()( const T & r) const ;.Bz'Q  
  { pdRM%ug   
  return (T & )r; ?/OF=C#  
} b"A,q  
} ; 0t? o6 e  
o3dqsQE%  
这样的话assignment也必须相应改动: )][U6e  
Ny2 Z <TW  
template < typename Left, typename Right > _i {Y0d+  
class assignment zawu(3?~)5  
  {  Rpgg :  
Left l; !nSa4U,$w<  
Right r; 8j;Un]  
public : e?.j8 Q ~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X#ttDB  
template < typename T2 > 9 Gd6/2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >lV,K1Z  
} ; salC4z3  
ySr,HXz  
同时,holder的operator=也需要改动: EW*sTI3  
v1 8<~  
template < typename T > %jzTQ+.%]^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n#g_)\  
  { A:< %>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kScZ P8yw  
} KE3`5Y!  
g %mCg P  
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&;e<6l&{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n7fhc*}:`  
!CUl1L1DSi  
return l(rhs) = r; 8{jXSCP#  
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。 dhtH&:J< ;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q4m> 3I  
4j=3'Z|  
template < typename Tp > M5h r0 R{  
class constant_t IFTNr2I  
  { 20V~?xs~  
  const Tp t; = g{I`u  
public : %PYO9:n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :s_> y_=g  
template < typename T > K>DN6{hnV;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Cq!eAc  
  { FE\E%_K'n7  
  return t; kw$ 7G1Q  
} ~{I.qv)>M~  
} ; d <}'eBT'  
kM506U<g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TI DgIK  
下面就可以修改holder的operator=了 vW=-RTRH  
Qp:I[:Lr;  
template < typename T > xn3 _ ED  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i]r(VKX  
  { )$:1e)d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pq{`WgA^  
} Rlewp8?LB  
!:|*!  
同时也要修改assignment的operator() ?gMx  
`f>!/Zm%9  
template < typename T2 > Q-w# !<L.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X} k;(rb  
现在代码看起来就很一致了。 V O:4wC"7  
@q'kKVJs  
六. 问题2:链式操作 syR"p,3EC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RE;A 0E_3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0(7 IsG=t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >}V?GK36  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 tVRN3fJH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `3F#k[IR  
/Sj~lHh  
template < typename T > +]%S}<R  
struct result_1 T'5{p  
  { |Mq+QDTTw~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G\gjCp?!  
} ; TN0KS]^A3  
O=2|'L'h!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: C#U(POA  
qi4P(s-i  
template < typename T > vUpAW[[  
struct   ref g0grfGo2p  
  { H.ZIRt !RB  
typedef T & reference; ^&?,L@fW  
} ; gyvrQ, u  
template < typename T > ,0! 2x"Q=  
struct   ref < T &> v1:.t  
  { +yP!7]  
typedef T & reference; ~*Y#Y{  
} ; FW|& iS$  
u(f   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jA{5)-g  
dQj/ Sr  
template < typename T > i5}Zk r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DO: ,PZX  
  { J9mK9{#q  
  return l(t) = r(t); <T_3s\  
} bTD?uX!^@  
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。 cT'Bp)a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XGSFG ~d  
072C!F  
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 IA`voO$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8TP$?8l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )=~&l={T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NpH8=H9  
最后的布局是: 0zr27ko  
                Add A"JdG%t>.h  
              /   \ fa/S!%}fO  
            Divide   5  \(\a=  
            /   \ EwPrh  
          _1     3 &ys>z<Z  
似乎一切都解决了?不。 Q>{$Aqc,e  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c|?(>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~tp]a]yV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: uos8Mav{E  
]@$^Ju,  
template < typename Right > cLZ D\1Mt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P=n_wE  
Right & rt) const Yqs=jTq`{  
  { c< $<n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *igmi9A  
} T3{O+aRt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TWRP|i!i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 RCR= W6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "h+Z[h6T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &O' W+4FAc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 s/"bH3Ob9v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H a!,9{T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M/<ypJ  
jR/Gd01)  
template < class Action > w5m /[Z  
class picker : public Action f]NLR>$L}  
  { 8oX1 F(R  
public : ]\M{Abqd{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VIp|U{  
  // all the operator overloaded 9mi@PW}1  
} ; ] U>MYdGWb  
Ypyi(_G(?>  
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。 oYu xkG  
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: O=o}uB-*6  
IBT>&(cnV  
template < typename Right > T)zk2\u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l?m"o-Gp3  
  { =!\Nh,\eQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #p(gB)o:l  
} Xw4Eti._D  
\ja6g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .\XRkr'-  
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。 hV7EjQp  
| 1B0  
template < typename T >   struct picker_maker #*.!J zOg  
  { ^OY$ W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }WsPuo  
} ; M}|(:o3Yo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 07.p {X R  
  { [edF'7La  
typedef picker < T > result; eHgr"f*7   
} ; CF;Gy L1M  
{ I{ 0rV  
下面总的结构就有了: 3WwS+6R  
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。 >j?5?J"  
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。 ;dzy 5o3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !BoGSI  
至此链式操作完美实现。 \g34YY^L3  
)g:5}+  
mV^w|x  
七. 问题3 M XG>|  
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。 o26Y }W  
0C<\m\|~k  
template < typename T1, typename T2 > 85E$m'0O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vU>^  
  { 0fqcPi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q'jOI_b  
} ei= 4u'  
j3sz"(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (pELd(*Ga  
,buX|  
template < typename T1, typename T2 > IUOf/mM5  
struct result_2 MD[hqshoh  
  { F8w7N$/V",  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {7e(0QK  
} ; FS"Ja`>j~  
I=L[ "]  
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? 0ca0-vY  
这个差事就留给了holder自己。 mlByE,S2E  
    $oW= N   
*B&P[n  
template < int Order > 'dj3y/ k%  
class holder; J`5VE$2M  
template <> 4u5j 7`O  
class holder < 1 > ]O|>nTa  
  { 0/ QDfA?  
public : >v,X:B?+FL  
template < typename T > od!44p]  
  struct result_1 7@{%S~TN  
  {  hlVC+%8  
  typedef T & result; b()8l'x_|K  
} ; wiI@DJ>E  
template < typename T1, typename T2 > ^y>V-R/N  
  struct result_2 g=td*S  
  { M{L<aYe  
  typedef T1 & result; 0L>3 i8'  
} ; @ 51!3jeu  
template < typename T > Oem1=QpaC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const URVW5c  
  { 'pA%lc)  
  return (T & )r; P"7` :a  
} x)?V{YAL  
template < typename T1, typename T2 > n~0wq(8M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const />xEpR3_A  
  { a @? $#>  
  return (T1 & )r1; F.TIdkvp  
} 1XN%&VR>^D  
} ; O+-+=W  
fS}Eu4Xe  
template <> ](oeMl18R  
class holder < 2 > tM5(&cQ!d  
  { z 4}"oQk:r  
public : *$7^.eHfdd  
template < typename T > %ZRv+}z  
  struct result_1 Z*Ffdh>*:&  
  { :+ YHj )mN  
  typedef T & result; Q^{TcL8  
} ; g(P7CX+y  
template < typename T1, typename T2 > /,I?"&FWc  
  struct result_2 u4lM>(3Y}  
  { ^fKKsfIf  
  typedef T2 & result; .yF-<Y  
} ; n*GB`I*g  
template < typename T > MO ~T_6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ywm"{ U? 8  
  { ;FlDRDZ%  
  return (T & )r; `_yksh3zL4  
} og$dv 23  
template < typename T1, typename T2 > igOX0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _U*R_2aV  
  { ,% yC4  
  return (T2 & )r2; +!@xH];  
} h6~xz0,u  
} ; =)y$&Ydj  
g,E)F90  
~/4j&IG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~JZLWTEe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eZ) |m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CMC p7- v  
GGHMpQ   
return l(i, j) = r(i, j); |%4nU#GoB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h(2{+Y+  
#p"F$@N   
  return ( int & )i; '5$: #|-  
  return ( int & )j; Il/`#b@h  
最后执行i = j; fCa lR7!  
可见,参数被正确的选择了。 wOUCe#P|r  
'!X`X=  
pz2E+o  
}Bh\N 5G%  
'1!%yKc0  
八. 中期总结 S%p,.0_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^p4`o>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \R&ZWJKh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 34k(:]56|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :qXREF@h  
/_<_X 7  
"% \ y$  
j.Y!E<e4]  
=[4C[s  
1|*%  
九. 简化  t":^:i'M  
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。 [9EL[}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #~*v*F~3  
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: TbMlYf]It  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +SV!QMIg  
  +-*/&|^等 :^7_E&  
2. 返回引用。  K0*er  
  =,各种复合赋值等 M9V,;*  
3. 返回固定类型。 Mn\L55?E(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cL %eP.  
4. 原样返回。 YbVZK4  
  operator, `5t~ Vlp  
5. 返回解引用的类型。 .Xta;Py|J  
  operator*(单目) v]drDVJ   
6. 返回地址。 g[2[ zIB=  
  operator&(单目) "=f,4Zbj  
7. 下表访问返回类型。 gO~>*q &  
  operator[] ohXbA9&(x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :)_P7k`>e/  
  operator<<和operator>> j~2t^Qz  
-J!k|GK#MX  
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。 Iq;a!Lya-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #$t93EI  
ZCuh^  
template < typename Left > {flxZ}  
struct value_return hEFn>  
  { ^oHK.x#{  
template < typename T > ]N'4q}<5o  
  struct result_1 kD+B8TrW  
  { XK l3B=h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9OF(UFgS  
} ; (j}Wt8  
#|xj*+)H  
template < typename T1, typename T2 > ]=^NTm,  
  struct result_2 z81`Lhg6  
  { %c c<>Hi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wd:SBU~f5*  
} ; 9hwn,=Vh)  
} ; 9NC6q-2  
j|% C?N  
D2Kh+~l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `H;O! ty&d  
]kkH|b$[T  
下面我们来剥离functor中的operator() doe u`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ( (mNB]sy  
;#D:S6 L  
return l(t) op r(t) %}~Ncn_r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1lUY27MF  
return op l(t) bDcWPwe  
return op l(t1, t2) o2(*5*b!@e  
return l(t) op @6DV?VL  
return l(t1, t2) op rUF= uO(  
return l(t)[r(t)] v/Ei0}e6~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2ap0/l[  
.7zdA IKW  
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: 5@Lz4 `  
单目: return f(l(t), r(t)); +Y^/0=6h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); | \JB/x  
双目: return f(l(t)); qxwD4L`S  
return f(l(t1, t2)); *C(XGX\?-  
下面就是f的实现,以operator/为例 FU~:9EEx  
0jwex  
struct meta_divide bl B00   
  { 4[]4KKO3Q2  
template < typename T1, typename T2 > @xtfm.}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) au1(.(  
  { C@ z^{Z+  
  return t1 / t2; \xaK?_hv  
} g*#.yC1/  
} ; g TP0:  
aq,?  
这个工作可以让宏来做: RnkrI~x  
xBcE>^{1.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X6@G)68  
template < typename T1, typename T2 > \ Ik|nL#JH]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n.xW"omN  
以后可以直接用 ?g'? Ou  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *e05{C:kS  
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 "(d7:!%  
(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。。。) -z4pI=  
vvG#O[| O  
*] cm{N  
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 rfMzHY}%  
h|1 /Q (  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JuT~~Z  
class unary_op : public Rettype :AB$d~${M>  
  { 13P8Zmco  
    Left l; .qBf`T;  
public : m;nT ?kv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }%9A+w}o  
Lm}:`  
template < typename T > Fn!kest  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ebS>_jD  
      { !N1DJd  
      return FuncType::execute(l(t)); p9)'nU'\t  
    } +K%4jIm  
e[7n`ka '  
    template < typename T1, typename T2 > Xj<B!Wn*Xb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~O}LAzGb  
      { v [ 4J0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @nS+!t{  
    }  + >oA@z  
} ; 7,2bR  
Ie~#k[X  
J_A5,K*r|  
同样还可以申明一个binary_op I vQ]-A}N  
zj^Ys`nl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (TV ye4Z  
class binary_op : public Rettype ,$96bF "#  
  { IPoNAi<b  
    Left l; 3R[5prE<  
Right r; Q0_UBm^f  
public : jdGoPa\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IOsitMOX:  
+idj,J|  
template < typename T > *s9 +  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s^b2H !~  
      { @4D$Xl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t .&YD x  
    } RS~jHwIh  
^U.8grA  
    template < typename T1, typename T2 > Y\ len  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bCF"4KXK  
      { [g:ZIl4p\P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q]Cmaf(  
    } VMUK|pC4 K  
} ; mRw &^7r  
h$FpH\-  
fKMbOqU_  
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 VSCOuNSc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nTweQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #s)Wzv%OX  
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。 FaC;vuSpy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M3350  
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。。。 | *Dklo9{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $e7dE$eH  
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) !52]'yub  
下面是修改过的unary_op R;gN^Yjk:  
PG8|w[V1"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I_IDrS)O  
class unary_op 9GuG"^08  
  { hGx)X64Mw  
Left l; ((TiBCF4  
  8C2s-%:  
public : MS-}IHO  
z )2h\S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _ a|zvH  
 h+Dp<b  
template < typename T > (7G5y7wI"  
  struct result_1 y1!c:&  
  { {i)k#`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lz?F ,].  
} ; 4 e1=b,  
^9 gFW $]  
template < typename T1, typename T2 > *4;MO2g  
  struct result_2 VQO6!ToKY  
  { *wcb5p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o[W7'1O  
} ; vd>X4e ^j  
]?p&sI4  
template < typename T1, typename T2 > E=.4(J7K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w%&lCu@v  
  { _Kg:jal  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mr]IxTv  
} ({g7{tUy^H  
\e64Us>"x  
template < typename T > 00 Qn1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p=vu<xXtD  
  { FWv-_  
  return OpClass::execute(lt(t)); )>$@cH  
} <o8j+G)K#  
<taN3  
} ; j'#M'W3@  
FOxMt;|M  
sHx>UvN6  
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 pJ7M.C!  
好啦,现在才真正完美了。 ."<mL}Fi(  
现在在picker里面就可以这么添加了: vkWh2z  
s)ymm7?  
template < typename Right > 7{ zkqug  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5_@ u Be~  
  { sBGYgBu!a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ly1V@  
} o qa]iBO  
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。 E(F<shT#  
47b=>D8  
g/&`NlD  
6\ g-KO  
2`qO'V3Q  
十. bind Zb<IZ)i#1  
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。 |X/ QSL  
先来分析一下一段例子 ,b2YUb]U  
7yGc@kJ?  
m?I$XAE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i#o:V/Z .  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zrWkz3FN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T >X nVK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #gzY _)E  
我们来写个简单的。 [;3` Aw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jdsNZV  
对于函数对象类的版本: AV\6K;~  
^sR]w]cz.  
template < typename Func > Nf(Np1?;c  
struct functor_trait !iBe/yb  
  { Sq"O<FmI  
typedef typename Func::result_type result_type; 6KuB<od  
} ; 4<b=;8  
对于无参数函数的版本: SXfuPM  
{//;GC*  
template < typename Ret > x9Veg4Z7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z DDvXz  
  { 42X N*br  
typedef Ret result_type; ;Z%PBMa  
} ; \~|+*^e)  
对于单参数函数的版本: qP6 YnJWl  
q 65mR!)  
template < typename Ret, typename V1 > "L'0"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,f ..46G  
  { /,v>w,  
typedef Ret result_type; wg<UCmfu!  
} ; %$K2$dq5  
对于双参数函数的版本: (\^| @  
%c[Q_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +L(0R&C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <T?H H$es)  
  { P%`|Tu!B  
typedef Ret result_type; w E^6DNh  
} ; C{mL]ds<  
等等。。。 tHlKo0S$0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy am >X7  
y5;l?v94  
template < typename Func > $2u^z=`b!%  
struct func_return HPT{83  
  { \*{tAF  
template < typename T > IR ; DdF  
  struct result_1 ^fVLM>p<;  
  { N|cWTbi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > <cK  
} ; 1<Fh aK  
hs'J'~a  
template < typename T1, typename T2 >  wfr+-  
  struct result_2  g wM~W  
  { 5 fpBzn$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xlQl1lOX  
} ; bo^d!/ ;  
} ; }1<_  
2,.%]U  
'\yp}r'u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0Y7b$~n'Y  
E[N5vG<  
template < typename Func, typename aPicker > f( (p\ &y  
class binder_1 8SmtEV[b3  
  { TNY d_:j  
Func fn; #$trC)?~q  
aPicker pk; o(iv=(o  
public : XEd|<+P1  
%si5cc?  
template < typename T > +[l52p@a  
  struct result_1 TE+d?  
  { <YU+W"jQT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -~z]ut<Z  
} ; CS[[TzC=5  
P $4h_dw  
template < typename T1, typename T2 > vwZd@%BO  
  struct result_2 y>+xdD0 +  
  { _y~H#r9:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .eQIU$Kw!O  
} ; V&)lS Qw  
+QS7F`O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B-63IN  
}T!2IaAB  
template < typename T > qta^i819  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Al?LO;$Pa?  
  { s^nPSY!  
  return fn(pk(t)); C:C9swik"5  
} @)0-oa,u+  
template < typename T1, typename T2 > q7id?F}3&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I{Pny/d`  
  { /rRQ*m_  
  return fn(pk(t1, t2)); b}P5*}$:9"  
} cp|&&q  
} ; ![O@{/  
IEb"tsel  
K*&?+_v :  
一目了然不是么? F^iv1b  
最后实现bind F_Q,j]0  
\L14rQ t  
H]:z:AAvX  
template < typename Func, typename aPicker > Bsm>^zZ`YU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $)OUOv  
  { h'8w<n+%)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7Gb(&'n  
} s(yVE  
5gpqN)|)[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /$OX'L&b  
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。 Kgi| 7w  
@uc N|r}=R  
十一. phoenix bI^zwK,@4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #A|~s;s>N  
.hh 2II  
for_each(v.begin(), v.end(), Up|\&2_  
( ZB-+ bY  
do_ .F'fBT` $  
[ (n{sp  
  cout << _1 <<   " , " Ck,.4@\tK  
] kqYvd]ss  
.while_( -- _1), ,WF)GS|7V  
cout << var( " \n " ) _#c^z;!  
) 4uip!@$K  
); &JoMrcEZ  
F\. n42Tz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Is6<3eQ\x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ],r?]>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s)]Z*#ZZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ) Qve[O  
CL(,Q8yG  
uNLB3Rdy}  
template < typename Cond, typename Actor > v |/IN  
class do_while 6p/gvpZ  
  { 7lpd$Y  
Cond cd; HF-Msu6  
Actor act; 4%WV)lt  
public : lj"L Q(^  
template < typename T > Fi{~UOZg  
  struct result_1 .rj FhSr$  
  { :)nn/[>fC  
  typedef int result_type; WG 9f>kE  
} ; to Ei4u)m  
(^g?/i1@d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !x.^ya  
7p}G!]`  
template < typename T > ^o't &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o a,Ju  
  { 8|[\Tp:;  
  do 78tWzO  
    { `4s5yNUi=  
  act(t); 5Ah-aDBj  
  } h Ia{s)  
  while (cd(t)); =K2Dxu_:  
  return   0 ; uPe4Rr  
} lh* m(  
} ; GK}?*Lf s  
O?@1</r^  
{xt<`_R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yy?|q0  
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。 ] K7>R0  
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。 B$7m@|p!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bxP>  
下面就是产生这个functor的类: @1P1n8mH]  
s<qSelj  
: o$ R@l  
template < typename Actor > @u/<^j3Q  
class do_while_actor uqZLlP#&#  
  { bl\44VK2'  
Actor act; $X5~9s1Wl  
public : -mZo`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?{qw /&  
vnz.81OR  
template < typename Cond > t; n6Q0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \E.t=XBn  
} ; e%G- +6  
~0?p @8  
S$]:3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L4sN)EI  
最后,是那个do_ h_]3L/  
}Iub{30mp  
8BNsh[+  
class do_while_invoker ^Gv<Xl  
  { sVkR7 ^KsG  
public : XrC{{K  
template < typename Actor > S^)r,cC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <E@ 7CG.=  
  { GMU<$x8o  
  return do_while_actor < Actor > (act); *cp|lW!ag  
} #2DH_P  
} do_; z/fRd6|[  
@.*[CC;&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~<, \=;b/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (uOW5,e7  
最后来说说怎么处理break和continue O)Nt"k7 b  
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。 fokT)nf~^8  
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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