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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `&M{cfp_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "`}~~.q  
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, DPe]daF  
^IZ)#1U  
?[ly`>KpJ  
r#WT`pav  
  class filler QH4wUU3X  
  { a\kb^D=T  
public : HQ!Xj .y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} puSLqouTM  
} ; fQWIw  
< (RC|?  
x+? 9C  
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: 1rw0sAuGy  
W]<$0  
+y[@T6_  
q<e&0u4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vi! Q  
Xog/O i  
Jsg I'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;S$Ll*f>D  
5yh/0i5|  
\^+ILYO:$  
`|1MlRM9  
二. 战前分析 ocwG7J\W  
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。 N5|Rmfo1  
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 y;" n9  
7>o .0  
y#ON|c /  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9D@$i<D:  
  /* --------------------------------------------- */ rgIrr5  
vector < int *> vp( 10 ); z `8cOK-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VeiElU3  
/* --------------------------------------------- */ &zL#hBE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zr$d20M2A;  
/* --------------------------------------------- */ '/0#lF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W:&R~R  
  /* --------------------------------------------- */ k!jNOqbb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J.*XXM- V  
/* --------------------------------------------- */ %/"Oxi^G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Gtv,Izt  
RR1A65B  
J}spiVM  
<Pqv;WI|R  
看了之后,我们可以思考一些问题: @54*.q$  
1._1, _2是什么? CDMfa&;T  
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。 tury<*  
2._1 = 1是在做什么? 3 K/Df#  
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。 ske@uzAz  
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。 # jYpVc{]  
!Gs} tiMH  
4z7G2  
三. 动工 Rz%e>)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @}FAwv^f  
L/}iy}  
xIbMs4'iEx  
k@!r#`j3  
template < typename T > 4YG/`P  
class assignment KHiFJ_3  
  { F SMj  
T value; ZU'!iU|8  
public : KV!<Oq  
assignment( const T & v) : value(v) {} AH7L.L+$M  
template < typename T2 > .;/L2Jv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S^RUw  
} ; r2*<\ax  
:LJ7ru2  
Y,z??bm~J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8"'x)y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C.a5RF0  
TT!ET<ciN  
*}b]rjsj  
Y8s;w!/  
  class holder  {E9v`u\  
  { E +_&HG}a  
public : 3 &&+Y X  
template < typename T > bPD)D'Hs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $j` $[tX6l  
  { ( `' 8Ww  
  return assignment < T > (t); Id8wS!W`7  
} (ClhbfzD  
} ; V*n==Nb5L  
#m. AN  
JV"NZvjN7d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :1fagaPg  
I8m:3fL"  
  static holder _1; }F1s tDx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PB'0?b}fab  
}Ag|gF!_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SQ(apc}N4  
而不用手动写一个函数对象。 J}g~uW  
</oY4$l'  
_uH9XGm  
G"s0GpvQ  
四. 问题分析 I@7/jUO  
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。 r((Tavn  
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。 :Z`4j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c,5n, i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $N+6h#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z MdC  
Rph%*~'  
五. 问题1:一致性 gy_$#e  
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?| _+QwREP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 97~K!'/^+y  
W^g'}}]T  
struct holder _g|acBF  
  { M=!i>(yG  
  // T{MC-j _T9  
  template < typename T > Q}vbm4)[  
T &   operator ()( const T & r) const 'w<BJTQIL  
  { ?T*";_o,B  
  return (T & )r; XF,<i1ZlM  
} )q^ Bj$  
} ; P;91~``b-  
f@z*3I;  
这样的话assignment也必须相应改动: -zfoRU v  
is#8R:7.:  
template < typename Left, typename Right > D5A=,\uk  
class assignment 0Qd%iP)6  
  { ym%slg  
Left l; KsdG(.I+ek  
Right r; a8uYs DS  
public : o"_=K%9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z]#hWfM4B:  
template < typename T2 > 7[o {9Yp&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "n?<2 wso  
} ; 6 DP[g8  
`.BR= ['O  
同时,holder的operator=也需要改动: UmP'L!  
2R@%Y/  
template < typename T > }=GM ?,7b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &TT":FPR  
  { "~$$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mvTb~)  
} F,}s$v  
[%8@D C'  
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。 |O (G nsZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xb^ Mo.\[  
W cGXp$M  
return l(rhs) = r; =7jEz+w#  
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。 l1-HO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X%4h(7;v  
!Yh}H<w0  
template < typename Tp > pCt}66k}  
class constant_t !wh=dQgMe  
  { 'DAltr<  
  const Tp t; 9YC&&0 C@  
public : )SiY(8y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J+2R&3;_O  
template < typename T > UC!5 wVY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |~$7X  
  { iHz[Zw^.s  
  return t; hx!`F  
} N lt4)  
} ; f=ib9WbR#  
 KOS yh<&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p.Y$A if.  
下面就可以修改holder的operator=了 <-)9>c:k  
S}gD,7@  
template < typename T > 3?ba 1F0Nw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G[6=u|(M  
  { tA qs2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); < l[` "0  
} % 0v*n8  
;BTJ%F.  
同时也要修改assignment的operator() t<lyg0f  
5Rs?CVVb  
template < typename T2 > $FCw$+w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^Kw(& v  
现在代码看起来就很一致了。 /=M.-MU2  
v MWC(m  
六. 问题2:链式操作 faVS2TN4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s^PmnFR  
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。 Y'_ D<Mp  
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。 h.b+r~u  
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。 hEcYpng~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )6G+tU'  
|Ow$n  
template < typename T > Oxn'bh6R0  
struct result_1 4TJ!jDkox  
  { r}@< K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~ 7BX@?  
} ; Qa?Q bHc  
Mcb<[~m  
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: \>[gl!B_Rr  
M9g1d7%  
template < typename T > AI fk"2  
struct   ref S ljZ~x,!  
  { N7B}O*;  
typedef T & reference; APuu_!ez1  
} ; Ph\F'xROe  
template < typename T > ?M<|r11}  
struct   ref < T &> uN&M\(  
  { =+Tsknq  
typedef T & reference; ~[;{   
} ; fiqj;GW  
^z?=?%{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R7t bxC  
"0Y&~q[=  
template < typename T > "GBUQ}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +2(Pc JR~  
  { .Bijc G  
  return l(t) = r(t); mg/]4)SF  
} I)uASfT$  
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。 ke</x+\F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 faJ8zX  
"j;!_v>=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 73#9NZ R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {lKEZirO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oi#k:vq4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sp,(&Y]US  
最后的布局是: | &\^n2`>  
                Add {r X5  
              /   \ lMPbLF%_  
            Divide   5 rN'k4V"K  
            /   \ F13%)G(  
          _1     3 U#l.E 1Z  
似乎一切都解决了?不。 N>T=L0`  
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。 &:,fb]p  
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。 dW6Q)Rfi  
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: LQ|<3]  
Ae3#>[]{  
template < typename Right > 9 &[\*{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '.xkn{c  
Right & rt) const ri;r7Y9V9`  
  { '4Y*-!9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |W/Hi^YE2  
} ~l@%=/m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {.%0@{Y  
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。  pe|\'<>i  
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。 zkvH=wL  
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。 gGD]t;<u  
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。 [/n' @cjNZ  
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? _c,&\ wl$  
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: LDSbd,GF  
yl|R:/2V  
template < class Action > ^&e;8d|f{  
class picker : public Action QTJrJD  
  { ol1AD: Ho  
public : 4O9tx_<JG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *,_2hvlz  
  // all the operator overloaded y& Gw.N}<r  
} ; A` oa|k!U  
/Ir 7 DZK  
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。 @#J H=-06  
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: J\9jsx!WQ  
`_6@3-%  
template < typename Right > a:wJ/ p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8~rT  
  { .jy)>"h0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P/HHWiD`D  
} y0lLFe~  
Z7ZWf'o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aj+zmk~-  
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。 I%C]>ZZh  
y;*My#  
template < typename T >   struct picker_maker c lq <$-  
  { 8VKb*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !G@V<'F  
} ; p` ^:Q*C"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9,}fx+^  
  { G;Pt|F?c  
typedef picker < T > result; PP~CZ2Fze  
} ; t4*aVHT  
/<G yg7o0  
下面总的结构就有了: 9Vh_XBgP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~ly`u  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3BuD/bs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =2Pz$q*ub  
至此链式操作完美实现。 75' Ua$  
;g!xQvcR  
8yNRx iW:  
七. 问题3 B>c[Zg1  
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。 ](idf(j  
4"`=huQ  
template < typename T1, typename T2 > GA}hp%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kjQIagw  
  { /6?tgr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eU<]h>2  
} Vu^Q4Z  
2*b# +b  
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: !^rITiy  
sf=%l10Fk#  
template < typename T1, typename T2 > .CB"@.7  
struct result_2 LD7? .  
  { w;g)Iy6x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <<~lV5  
} ; ^*j[&:d  
j58Dki->.  
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? PkZf(=-X  
这个差事就留给了holder自己。 [0( E>vm  
    {3_Ffsg`  
Wl@0TUK  
template < int Order > S S7D1  
class holder; IX > j8z[  
template <> 96^1Ivd  
class holder < 1 > m7bn%j-{$f  
  { |^>L`6uo  
public : 6ba2^3GH  
template < typename T > W,L>'$#pM  
  struct result_1 U/ v"?pg[  
  { "1=.5:yG  
  typedef T & result; D~t"9Z\  
} ; E#WjoIk  
template < typename T1, typename T2 > !ds"88:5^  
  struct result_2 1VPfa  
  { t/EMBfLc  
  typedef T1 & result; Y:#kel<  
} ; ~`W6O>  
template < typename T > 2xz%'X%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #Q!c42}M  
  { "m<eHz]D  
  return (T & )r; ` :B  
} kfG65aa>_  
template < typename T1, typename T2 > [7ek;d;'t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h|Teh-@A5  
  { ;8 /+wBnm  
  return (T1 & )r1; +)''l  
}  `i_L?C7  
} ; /I`!i K  
-hJ>wGI  
template <> HquB*=^xh  
class holder < 2 > n8y,{|  
  { R-0_226  
public : 071E%u,  
template < typename T > NC[GtAPD3  
  struct result_1 SFXfo1dqH  
  { [f0oB$  
  typedef T & result; VAG+y/q  
} ; zN8&M<mTl  
template < typename T1, typename T2 > ^`B##9g~  
  struct result_2 E?;T:7.%  
  { _sCJ3ZJ  
  typedef T2 & result; OL6xMToP  
} ; R)DNFc:  
template < typename T > 8 MACbLY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WPh |~]by<  
  { m}'t'l4 c  
  return (T & )r; UHsrZgIRYT  
} o )}<   
template < typename T1, typename T2 > ytcG6WN3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ty,)mx){)  
  { _|5FrN  
  return (T2 & )r2; 7.Kjg_N#Tr  
} e*'|iuDrY  
} ; }i/2XmA )  
c<t3y7  
z)?#UdBQv  
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> >。 %NAFU /&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X6"^:)&1M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s poWdRM2  
(fI&(";t  
return l(i, j) = r(i, j); #B.w7y5*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Osvz 3UMY3  
(^s&#_w03  
  return ( int & )i; PU/Br;2A  
  return ( int & )j; "3KSmb   
最后执行i = j; %?9r(&  
可见,参数被正确的选择了。 R4rm>zisVX  
O|7{%5h  
Ns(L1'9=  
& 4Iqm(  
,mBKya)  
八. 中期总结 h/+I-],RF  
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: 9'*ZEl^?D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '2q xcco  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -aeo7C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l1|,Lr  
Gk]qE]hi  
E( 4lu%  
^*UfCoj9Z  
?GD? J(S  
]OCJ~Zw  
九. 简化 -L4G WJ~.-  
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。 %F]9^C+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n4_:#L?  
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: 'rq#q)1MT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {uQ)p=  
  +-*/&|^等 "VVR#H}{  
2. 返回引用。 ,IZxlf%  
  =,各种复合赋值等 gBiQIhz  
3. 返回固定类型。 r(2'0JQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) : R*^Izs=  
4. 原样返回。 UE$[;Zg  
  operator, !7a^8   
5. 返回解引用的类型。  '?>O  
  operator*(单目) 6Cv2>'{S  
6. 返回地址。 "qP^uno  
  operator&(单目) P+%)0*W  
7. 下表访问返回类型。 0jZ{?  
  operator[] Kac j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V<7K!<g)b  
  operator<<和operator>> eYSGxcx  
JW.&uV1Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 R{Kd%Y:2Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0<]!G|;|  
Zow^bzy4  
template < typename Left > !m:PBl5  
struct value_return mW(_FS2%,  
  { ?OYwM?Uf  
template < typename T > {hq ;7  
  struct result_1 ci NTYow  
  { {F9Qy0.*u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [tf^i:2  
} ; GTIfrqT  
> FcA ,  
template < typename T1, typename T2 > C05{,w?  
  struct result_2 ].T;x|  
  { 5!Mp#lO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C`T5d  
} ; h/bYtE  
} ; ?UhAjtYIS  
|iJZC  
}/}`onRZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eHyuO)(xH1  
oYm{I ~"  
下面我们来剥离functor中的operator() ez:o9)N4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IV#My9}e  
]}L1W`n  
return l(t) op r(t) vc{]c }  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ty|c@X  
return op l(t) pC. 4AkEO  
return op l(t1, t2) Py0 i%pZ  
return l(t) op )n[Mh!mn  
return l(t1, t2) op <m gTWv  
return l(t)[r(t)] WuZ n|j'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iZUz6  
\bl,_{z?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *rKv`nva5  
单目: return f(l(t), r(t)); x<7` 109]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U*U )l$!  
双目: return f(l(t)); y\|\9Q%D  
return f(l(t1, t2)); HPCA$LD  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nl)jQ  
G6F['g);  
struct meta_divide C^: &3,  
  { [>9"RzEl  
template < typename T1, typename T2 > !4.^@^L|\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "8dnFrE  
  { [a*>@IR  
  return t1 / t2; ]BD5+>;  
} ~{$'sp0  
} ; ZUI9[A?  
'R5l =Wf  
这个工作可以让宏来做: :+^llz  
HZ4 ^T7G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I[IQFka}  
template < typename T1, typename T2 > \ OL"5A18;M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J` --O(8Ml  
以后可以直接用 oOSyOD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }'v ?Qq  
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 Guc^gq}  
(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。。。) ,lYU#Hx*  
v86`\K*0Y  
x&b-Na3Xi  
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 '=Y~Ir+  
SFNd,(kB*z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DOU?e9I2  
class unary_op : public Rettype 4\WkXwoqQO  
  { buyz>IC P  
    Left l; b:I5poI3  
public : -7VV5W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1c~#]6[  
e1}0f8%  
template < typename T > I _G;;GF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~mo `  
      { RA67w&  
      return FuncType::execute(l(t)); > o`RPWs  
    } @CUDD{1o  
<"%h1{V  
    template < typename T1, typename T2 > %4K#<b"W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d/QM   
      { iPYlTV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l Nto9  
    } L<]P K4  
} ; e2ZUl` {g  
L KR,CPz  
&g>+tkC  
同样还可以申明一个binary_op hG3Lj7)UH  
F4gc_>{|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !qve1H4d2  
class binary_op : public Rettype t4f\0`jN  
  { VO?NrKyeW  
    Left l; rrRC5h  
Right r; "evV/Fg (  
public : &" n9,$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lB@K;E@r8  
=R`2m  
template < typename T > !PbFo%)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ka [NYW{.  
      { nEr, jd~f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K6hN N$F!  
    } +q%goG8  
IvH+94[)  
    template < typename T1, typename T2 > jK1! \j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <N&f >7  
      { H@2+wr)$}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1D]wW%us  
    } +-V?3fQ  
} ; ?&_\$L[  
#oY7v,x\  
2 G{KpM&  
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 Z`M Q+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s yvi/6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,r4af<  
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。 .?NAq[H%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \C|06Bs $  
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。。。 e0 EJ[bG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F4Z0g*^x  
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) ,/9|j*9H  
下面是修改过的unary_op Jq)k?WS  
x|5/#H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >?<d}9X  
class unary_op Xw5" JE!.  
  { i[J',  
Left l; %R>MSSjvr  
  VvKH]>*  
public : `#U6`[[  
+__Rk1CVh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S0yT%V  
uM#/  
template < typename T > T94$}- 5/)  
  struct result_1  1qF.0  
  { XwMC/]lK<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d?.x./1[qi  
} ; R\?!r4  
ysPW<  
template < typename T1, typename T2 > 24fWj?A|^  
  struct result_2 { q<l]jn9  
  { v>R.ou(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =c'LG   
} ; A:Z:&(NtE:  
K.~U%v}  
template < typename T1, typename T2 > #$E vybETx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,5:86'p  
  { +0DIN4Y(4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Ji A  
} _u; UU$~  
HL]?CWtGP  
template < typename T > xm5D$m3#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \=~Ap#Mpc4  
  { Yg b#U'|  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z(P#]jI]  
} nFSa~M  
wDk[)9#A   
} ; G <q@K-  
hyp`6?f  
N8TO"`wdbs  
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(4k{=\ph]  
好啦,现在才真正完美了。 j? A +qk  
现在在picker里面就可以这么添加了: K km7L-  
I\_R& v  
template < typename Right > XA68H!I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YX(%jcj*  
  { ~S9nLb:O{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C Qebb:y  
} |%}?*|-  
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。 4=Zlsp  
_1~Sj*  
F)G#\r  
(@Bm2gH  
]jYM;e  
十. bind >J1o@0tk  
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。 _%]H}N Q  
先来分析一下一段例子 B$G8,3,:  
P?F:x=@'|  
!8$}]uWP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} moGbBkO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [*(MI 9WM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7blZAA?-  
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。 1 /`>Eh  
我们来写个简单的。 Dcf`+?3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZI1RB fR  
对于函数对象类的版本: h;6@-\6  
BI s!  
template < typename Func > :Z)s'd.  
struct functor_trait 8"@<s?0\"  
  { gM8eO-d  
typedef typename Func::result_type result_type; c8u0\X,  
} ; >,v~,<3 i  
对于无参数函数的版本: 1NTe@r!y  
U7W ct %  
template < typename Ret > y.Py>GJJ1S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C{D2mSS  
  { 4}CRM# W2  
typedef Ret result_type; ,#A,+!4  
} ; ) E\pQ5&  
对于单参数函数的版本: @l8?\^N  
SCo9[EJ  
template < typename Ret, typename V1 > eIO}/npT]Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [|YMnV<B  
  { (R, eWWF8~  
typedef Ret result_type; n F-FoO98  
} ; /H)g<YA  
对于双参数函数的版本: >@X=E3  
cA*%K[9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {MS&t09Wh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P+/L, u  
  { gSC@uf  
typedef Ret result_type; Pzqgg43Xf  
} ; Z`W.(gua  
等等。。。 ;KhYh S(q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy buoz La  
.q=X58tHu  
template < typename Func > m H?hzxa+  
struct func_return xU&rUk/L  
  { @ZVc!5J_,  
template < typename T > % /s1ma6q  
  struct result_1 Xk3Ufz]QN  
  { 1Nz\3]-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ..!yf e"5  
} ; LV[4zo]=  
\bg^E>-  
template < typename T1, typename T2 > %tMfOW  
  struct result_2 Vf@/}=X *  
  { 2#R"#Q!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FR <wp  
} ; eZv0"FK X  
} ; [  /D/  
Kq*^*vWC  
s[g1e i9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iPIA&)x}  
wK3}K  
template < typename Func, typename aPicker > V*?,r<(  
class binder_1  D;5RcZ  
  { s^U^n//  
Func fn; F,D &  
aPicker pk; V$@2:@8mo  
public : f9$98SI  
1~*_H_Q't  
template < typename T > * n[6H  
  struct result_1 =:b/z1-v  
  { o 2DnkzpJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1 ID! rxE  
} ; #y?z2 !  
"[%NXan  
template < typename T1, typename T2 > j}|6k6t  
  struct result_2 <D=%5 5  
  { z/TRqD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [7B&<zY/?  
} ; \KEL.}B9E  
;HC"hEc!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 83dOSS2  
P k,^q8;  
template < typename T > =m40{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wjl? @K  
  { Kb}N!<Z*  
  return fn(pk(t)); u0x\5!?2  
} i"b*U5k  
template < typename T1, typename T2 > Y8d%L;b[D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YONg1.^!(  
  { JmBYD[h,  
  return fn(pk(t1, t2)); *)w 8fq  
} J:>TV.TP  
} ; xS.0u"[  
j_{gk"2:d`  
5pDxFs=v  
一目了然不是么? 4uv }6&R  
最后实现bind BYGLYT;Z  
X0lIeGwrQ  
WgjaMmht  
template < typename Func, typename aPicker > 8FMP)N4+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IL~yJx_11  
  { iD\joh-C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +EFur dX\  
} zJ\I%7h*  
Fm@GU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LR^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。 IuTTMAt  
LvR=uD  
十一. phoenix 55AG>j&41  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w#o<qrpHf  
0 cQf_o  
for_each(v.begin(), v.end(), :9)>!+|'  
( l +#`  
do_ $Fo ,$  
[ 41:Z8YL(  
  cout << _1 <<   " , " ZF`ckWT:-N  
] zR/ATm]9  
.while_( -- _1), <sPB|5Ak  
cout << var( " \n " ) Z?b. PC/  
) v\<`"  
); A*$vk2VWw  
}3+(A`9h f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: SVR AkP-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor TKmC/c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UqAvFCy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w0.#/6  
0D\FFfs  
@P8q=j}l9  
template < typename Cond, typename Actor > m{1By/U  
class do_while >s{[d$  
  { lUp 7#q  
Cond cd; :gR`rc!  
Actor act; <}e<Zf!  
public : 1mB6rp  
template < typename T > U$-FQRM4K  
  struct result_1 lKm?Xu'yH  
  { osnDW aN  
  typedef int result_type; 8>w/Es5  
} ; KJ-D|N,8@^  
yeW|Ux:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "c}b qoN  
vzVl2  
template < typename T > 6h5*b8LxA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *zmbo >{(  
  { Yu8WmX,[  
  do "BTA"  
    { 6I>W(_T  
  act(t);  u2DsjaL  
  } F6fm{  
  while (cd(t)); F'Wef11Yz  
  return   0 ; <|.M]]}j  
} Z,!Rj7wZ  
} ; 7`P(LQAr!  
}e82e  
K r9 @  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;z&p(e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6#.R'O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 l lQ<x  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jx-W$@  
下面就是产生这个functor的类: K%Rx5 S  
' rXkTm1{  
0z,c6MjM+  
template < typename Actor > $bN%x/  
class do_while_actor G;tIhq[$Vb  
  { lte~26=e  
Actor act; B^KC~W  
public : <yIJ$nBx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WJ mj|$D  
nc`[fy|}  
template < typename Cond > `OBDx ^6F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $#0%gs/x  
} ; =LuA [g  
$ccI(J`zux  
6~}=? sX4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &<L+;k~P%  
最后,是那个do_ ~ Iv[  
u[cbRn,W  
a1s=t_wT  
class do_while_invoker ne;,TJ\  
  { &oAuh?kTq  
public : jtd{=[STU  
template < typename Actor > \n/_ Px  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8 2_3|T  
  { PI }A')Nq.  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^D\#*pIO  
} ~(Fy GB}  
} do_; ]0\8g=KK  
SA}]ZK P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MF=@PE][  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $rf5\_G,96  
最后来说说怎么处理break和continue ==c\* o  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 l'$AmuGj  
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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