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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @m?QR(LJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gt\MS;jMa  
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, St<mDTi  
vm'5s]kdh  
g!i45-n3gt  
*FfMI  
  class filler up2+ s#  
  { 0A:n0[V:]  
public : fGv#s X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #XnPsU<J  
} ; $o+5/c?|  
2Sq_Tw3^  
j Y6MjZI  
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: n9;;x%6.I  
9=,uq;  
huudBc A[  
5`]UE7gT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nr)c!8  
p7ir*r/2  
c>1RP5vx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yIb,,!y9{  
\]9.zlB  
%Rh;=p`  
-AYA~O(&  
二. 战前分析 efG6v  
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。 "C?5f]T  
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 F/1#l@qN  
?%O3Oi Xz  
j$da8] !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _al|'obomy  
  /* --------------------------------------------- */ L'i-fM[#  
vector < int *> vp( 10 ); 7DKz;o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )s9',4$eK<  
/* --------------------------------------------- */ $DBGLmw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @FN*TJ  
/* --------------------------------------------- */ ~dHM4lGY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |BZDhd9<{  
  /* --------------------------------------------- */ WS2os Bc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^Cv^yTj;&  
/* --------------------------------------------- */ d/74{.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O8U<{jgAG  
!TAp+b  
as+GbstN  
XI Jlc~2  
看了之后,我们可以思考一些问题: /Jf~25F  
1._1, _2是什么? I =Wc&1g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %g]vxm5?  
2._1 = 1是在做什么? zu2HH<E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uE=$p)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m6 s7F/  
$XBAZ<"hd  
}%TSGC4{  
三. 动工 OndhLLz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fQnwy!-\  
sP'0Sl~NU  
1\L[i];L8  
$[@0^IJq=K  
template < typename T > hIJ)MZU|  
class assignment QO{y/{  
  { dz#5q-r  
T value; ?yXAu0  
public : ftk%EYT;  
assignment( const T & v) : value(v) {} .r+hERcB  
template < typename T2 > 2h {q h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E3/:.t  
} ; 9^F2$+T[:  
9H]_4?aX  
D~K;~nI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4y}"Hy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (/ " &  
t j Vh^  
Vy G4(X va  
Z< b"`ty.  
  class holder \nrP$  
  { aaWJ* >rJ  
public : vOI[Z0Lq9h  
template < typename T > ! o, 5h|\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]r]k-GZ$  
  { o=fgin/E\  
  return assignment < T > (t); d6 _C"r  
} Bz2'=~J  
} ; %1McD{  
ts9pM~_~  
j%Y\A~DV  
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: BRG|Asg(  
GgFi9Ffj  
  static holder _1; T&"i _no*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~H@+D}J?  
&[|VZ[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mjnUs-`W|  
而不用手动写一个函数对象。 K7vw3UwGN  
Y\/gU8w/  
10sK]XI  
}ZZ5].-a<D  
四. 问题分析 (d2@Mz  
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。 "u' )g&   
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。 \Mx JH[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @fn6<3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QBE@(2G}C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 = Rc"^oS  
Sj 3oV  
五. 问题1:一致性 i&+w _hD  
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?| nX%AeDBAT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =)<3pGO  
#'o7x'n^  
struct holder )+O r  
  { Il~01|3+m  
  // ('o&Q_  
  template < typename T > 2O""4_G  
T &   operator ()( const T & r) const M7y|EB))  
  { 1|y$~R.H  
  return (T & )r; <ZPZk'53<f  
} +S{  
} ; cHvF*A  
T.?k>A k  
这样的话assignment也必须相应改动: /nB'kg[h\  
uOk%AL>  
template < typename Left, typename Right > 4B O %{  
class assignment @6xGJ,s  
  { 89eq[ |G_  
Left l; )q?$p9  
Right r; z)L}ECZh9  
public : -]"T^w ib  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M StX*Zw  
template < typename T2 > E)'8U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }B!cv{{  
} ; qJs[i>P[W  
p%RUHN3G[  
同时,holder的operator=也需要改动: x6yW:tUG5  
, r+"7$  
template < typename T > H*!5e0~rR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N7.  @FK  
  { X.J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gi$gtLtN h  
}  Q9y*:  
wa3F  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |+EKF.K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nmE5]Pcg  
0^<,(]!  
return l(rhs) = r; ,w\ wQn>]K  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @!H '+c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %O) Z  
af>3V(7  
template < typename Tp > N~#D\X^t.  
class constant_t ~Yl$I,  
  { ^e9aD9  
  const Tp t; yz)ESQ~va  
public : &6"P7X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (:}<xxl  
template < typename T > zHFTCL>"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wvr+y!F  
  { $pu3Ig$^  
  return t; 4]BJ0+|mT  
}  nP_=GI  
} ; p?Sl}A@`  
Zc\S$+PM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8W{~wg`  
下面就可以修改holder的operator=了 G' Hh{_:  
~/c5 hyTx  
template < typename T > ~zMKVM1Q.,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ M[Q$:  
  { ER<eX4oU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8tZ} ;="F  
} |3@=CE7G  
ONWO`XD  
同时也要修改assignment的operator() 9v?V  
X% J%A-k]  
template < typename T2 > 2v^lD('  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YC)hX'A\  
现在代码看起来就很一致了。 a!u3 HS-i  
zz3 r<?#5  
六. 问题2:链式操作 [:pl-_.C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DcU C,  
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。 A}4t9|/K6  
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。 C"No5r'K3  
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。 +!$dO'0nt,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :0dfB&7  
YX `%A6  
template < typename T > W?PWJkIw  
struct result_1 0WS|~?OR@  
  { BGpk&.J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uHrb:X!q  
} ; @U7Dunu*f  
+E#PJ_H=F8  
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: z[biK|YL  
$B ?? Ip?P  
template < typename T > Z!)f*  
struct   ref rIPl6,w~  
  { T{;=#rG<  
typedef T & reference; H /%}R  
} ; XW:%vJu^`  
template < typename T > &fHc"-U}  
struct   ref < T &> \)GR\~z0h  
  { @YNGxg~*g  
typedef T & reference; #fzw WP  
} ; 7<4xtK`+b  
[iXi\Ex  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /fC\K_<N  
TMtI^mkB:  
template < typename T > LO}z)j~W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4]u,x`6C  
  { w=$'Lt!  
  return l(t) = r(t); JP_kQ  
} q-uLA&4  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #-dK0<:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NCxn^$/+>9  
500> CBL0O  
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 @:IL/o*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |Ib.)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y`=z.D{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UC;=)  
最后的布局是: x {vIT- f  
                Add +<B|qcT!  
              /   \ /[L)tj7B  
            Divide   5 lG < yJ~{  
            /   \ ` Rsl] GB  
          _1     3 PuU*vs3  
似乎一切都解决了?不。 Ir>2sTrm  
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。 z^9E;  
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。 mR!rn^<l  
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: :OX$LCi  
>OTl2F}4 !  
template < typename Right > -Fa98nV.WB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -UTV:^  
Right & rt) const +qZc} 7rJF  
  { k)Zn>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P_mi)@  
} T#Fn:6_=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yim#Pq&_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "p`o]$Wv  
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。 `+Xe'ey  
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。 c-|kv[\a  
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。 DUQ9AT#3  
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? |thad!?  
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: 0ovZ&l  
67fIIXk&  
template < class Action > }*Dd/'2+1  
class picker : public Action *n;>p_#  
  { ` )]lUvR  
public : +L n M\n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QWQ!Ak  
  // all the operator overloaded %L28$c3p  
} ; u5/t2}^T  
iW":DOdi_  
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。 Qz# 3p3N?  
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: s ?5 d  
S>(z\`1qm  
template < typename Right > -S7RRh'p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t+jIHo  
  { ^b:Xo"q#H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y3Y2 QC(  
} )'=V!H#U*  
cu:-MpE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {GAsFnZk  
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。 $>EqH?EQ  
\A ;^ UxG  
template < typename T >   struct picker_maker C1n? ?Y[  
  { ZHb7+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F@Pem  
} ; R2SBhs,+R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Sqvhz  
  { yg`E22  
typedef picker < T > result; /%-o.hT  
} ; FzA{U O  
bd.j,4^  
下面总的结构就有了:  Ls lM$  
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。 }Z^FEd"y  
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。 Zb}`sk#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M\9IlV?'  
至此链式操作完美实现。 w<btv]X1  
MkkA{p  
F{kG  
七. 问题3 rA[nUJ,  
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。 ;B*L1'FF%t  
=z+-l5Gu"  
template < typename T1, typename T2 > JN-D/s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N&x@_t""   
  { 5 Xk~,%-C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #j\*Lc"Ur:  
} $#TID=  
`CPZPp,l6`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #)Ep(2  
]aREQ?ma&z  
template < typename T1, typename T2 > 8u4gx<;O  
struct result_2 q$ bHO  
  { i?lX,9%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y"r3i]  
} ; rve7YS'  
Rd`{qW  
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?  =7*oC  
这个差事就留给了holder自己。 Dm&lSWW`/  
    e6Wl7&@6  
f S(^["*G  
template < int Order > D%6ir*%T  
class holder; w2.qT+; v  
template <> ": mCZUt  
class holder < 1 > ]kyle3#-~  
  { pHq{S;R2G  
public : YhEiN. ~  
template < typename T > =c :lS&B  
  struct result_1 >l y&+3S  
  { !a.3OpQ  
  typedef T & result; W ]a7&S  
} ; FRb&@(;  
template < typename T1, typename T2 > mMel,iK=  
  struct result_2 $_4oN(WSz  
  { jI@bTS o  
  typedef T1 & result; U/}AiCdj@  
} ; Uh<H*o6e 9  
template < typename T > d w|-=~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AaJ,=eQ  
  { @SX%? mk8G  
  return (T & )r; iuvtj]/  
} WiPM <'  
template < typename T1, typename T2 > }Z~pfm_S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Sd?b5|G~  
  { " 8~f  
  return (T1 & )r1;  f'7 d4  
} .Y=Z!Q  
} ; K8e4ax  
okd  ``vG  
template <> ^(E"3 c  
class holder < 2 > 'XC&BWJ  
  { nPQZI6>  
public :  r*~n`  
template < typename T > Requ.?!fG;  
  struct result_1 7J #g1  
  { eH"qI2A  
  typedef T & result; 5$ (b3]  
} ; 'fp<FeTg  
template < typename T1, typename T2 > NgDZ4&L  
  struct result_2  eLe,=  
  { CDwFVR'_Af  
  typedef T2 & result; e<: 4czh8  
} ; xCmI7$uQ#  
template < typename T > ')Dp%"\?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9-X{x95]  
  { +35)=Uov  
  return (T & )r; i-K"9z| )  
} E@\d<c.  
template < typename T1, typename T2 > \4]zNV ~x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &r 5&6p  
  { /)eNx  
  return (T2 & )r2; WF3DGqs_]  
} SNopAACf1  
} ; i-Ge *?  
(50[,:#  
/e j/&x15  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V'f&JQ A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b7>,-O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [qjAq@@N#q  
B6Wq/fl/  
return l(i, j) = r(i, j); aHVdClD2o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hPEp0("  
i_jax)m%  
  return ( int & )i; _k"&EW{ Ii  
  return ( int & )j; qCxD{-9x{  
最后执行i = j; % RBI\tj  
可见,参数被正确的选择了。 O=!)})YG  
D-2v>l_  
h1G*y  
Cnc\sMDJ\B  
,&zjOc_v  
八. 中期总结  01UR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^J*G%*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o\=i0HR9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1b %T_a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {YO%JTQ  
p'uqh e X  
t^bdi}[  
S,)|~#5x  
#sm_.?P  
Zh fD`@>&  
九. 简化 J4*:.8Ki  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 w50Bq&/jX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fW4cHB 9|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [iO$ c]!H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +|}K5q\  
  +-*/&|^等 #<PA- y  
2. 返回引用。 35N/v G0  
  =,各种复合赋值等 r%m7YwXo  
3. 返回固定类型。 YKX>@)Dxv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |)72E[lL  
4. 原样返回。 7gdU9c/q,  
  operator, KWn1%oGJ  
5. 返回解引用的类型。 &xiDG=I#  
  operator*(单目) 8y 4D9_{  
6. 返回地址。 -'p@ lk  
  operator&(单目) gw&#X~em  
7. 下表访问返回类型。 r PRuSk-f  
  operator[] h^ecn-PC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tci%=3,)  
  operator<<和operator>> HC;I0&v>  
kT } '"  
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。 jhEg#Q$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jq+$_Uqd  
l3Bxi1k[C  
template < typename Left > [K4+G]6  
struct value_return rO?x/{;ai  
  { $b i_i|?  
template < typename T > D @4&@>  
  struct result_1 ~b6<uRnM.  
  { k vgs $  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y +_5"LV  
} ; 7N59B z  
dD.d?rnZq7  
template < typename T1, typename T2 > 1J{z}yPHc  
  struct result_2 U)I `:J+A  
  { C +?@iMh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D8D!16_  
} ; +^&v5[$R  
} ; T m@1q!G  
3}#XA+Z  
@;n$caw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VgZaDd;  
ID)gq_k[8,  
下面我们来剥离functor中的operator() -C'X4C+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c%LB|(@j{  
g<T`F  
return l(t) op r(t) ?#EXG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J"2ODB5"  
return op l(t) 1={Tcq\]  
return op l(t1, t2) <Ec)m69P  
return l(t) op Va |9)m  
return l(t1, t2) op kW2nrkF  
return l(t)[r(t)] K%TKQ<R|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3P^gP32  
@<TfA>*VJ  
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: X-N$+[#  
单目: return f(l(t), r(t)); `TlUJ]d)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ME10dr  
双目: return f(l(t)); (~pEro]?+)  
return f(l(t1, t2)); ~~:8Yv[(  
下面就是f的实现,以operator/为例 97))'gC  
?.Yw%{?TG  
struct meta_divide ~j&:)a'^  
  { k-ex<el)#  
template < typename T1, typename T2 > 6[2?m*BsN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {|J2clL  
  { } Ved  
  return t1 / t2; :%b2;&A[  
} .kKwdqO+zB  
} ;  ~!d)J  
,S0~:c:)  
这个工作可以让宏来做: Mm7n?kb6  
%1?V6&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kdMS"iN8x  
template < typename T1, typename T2 > \ |o=\9:wV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PUZXmnB  
以后可以直接用 F%+rOT<5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6u, 0y$3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "QFADk1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) AB &wn>q  
;{q) |GRF  
|UDD/e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 X>GY*XU  
U:4Og8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AUjTcu>i  
class unary_op : public Rettype YG1`%,OW`  
  { aLk2#1$g  
    Left l; 1gy}E=noP  
public : cYwC,\ uF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gL}Y5U+s  
Q.2nUT`  
template < typename T > ,Ho.O7H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OZ14-}Lr5  
      { 5F sj_wFk  
      return FuncType::execute(l(t)); yqb <<4I  
    } Nl<,rD+KSD  
!@Vp Bl  
    template < typename T1, typename T2 > -zLI!F 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {i}Q}OgYq  
      { ftU5 A@(T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $F()`L{Tj  
    } 9egaN_K  
} ; /^eemx  
8Pdnw/W  
rHBjR_L.2  
同样还可以申明一个binary_op VrE5^\k<a  
1LIV/l^}f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ftH%, /,  
class binary_op : public Rettype TIh zMW\/K  
  { _%Ld E z  
    Left l; J9=0?^v-:B  
Right r; :aqskeT  
public : EM w(%}8w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} })SdaZ  
T_%]#M  
template < typename T > 5 ^z ,'C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $(L7/M  
      { sfPN\^k2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 71&+dC  
    } gG;W:vR}l  
to|9)\  
    template < typename T1, typename T2 > RZh)0S>J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4bzn^  
      { w ]-iM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OLup`~  
    } G(\1{"!  
} ; }~'Wz*Gm  
"}+/ 0$F  
;L%~c4`l~m  
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 |B$\3,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A y[L{!)2{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bCe-0!Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T`ZJ=gv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W8h\ s {  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Rs[]i;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LhRe?U\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *+Q*&-$  
下面是修改过的unary_op l{o{=]x1  
ykhCt\t[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %ys}Q!gR  
class unary_op @5G7bY7Nz  
  { y]4 `d  
Left l; azc:C  
  *Y0,d`  
public : nnl9I4-O  
O~'yP @&`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J\D3fh97-  
$QBUnLOek&  
template < typename T > z35Rjhj9  
  struct result_1 $-fY8V3[  
  { 1ZFSz{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "q/M8  
} ; AV3,4u  
:Ia&,;Gc  
template < typename T1, typename T2 > |bnjC$b*  
  struct result_2 XqH<)B ]  
  { AK?j1Pk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p=gUcO8  
} ; 7zZ|=W?&{  
: X|7l?{xW  
template < typename T1, typename T2 > J3^ZPW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qJt gnk|  
  { |UO;St F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lFY8^#@  
} A'(F%0NF6  
iRHQRdij  
template < typename T > R_n-&d 'PP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U/o}{,$A  
  { Nb/%>3O@  
  return OpClass::execute(lt(t)); fEv36xb2S  
} :ygz/L  
Qo *]l_UO;  
} ; ACltV"dB^  
}*R6p?L5  
9W$)W  
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 eJp-s" %  
好啦,现在才真正完美了。 9'h^59  
现在在picker里面就可以这么添加了: !OgoV22  
[`\Qte%UH  
template < typename Right > 'FFc"lqj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :K:gyVrC  
  { .Kwl8xRg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (C@@e'e  
} htym4\Z=  
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。 rapca'&#  
!I_4GE,  
8:fiO|~%  
SH|$Dg  
/z:K#  
十. bind kq0m^`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q Db}b d5  
先来分析一下一段例子 c%.& F  
nB0 ol-<  
'Sh5W%NM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} We?:DM [  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1tpD|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [Cp{i<C  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 y8z%s/gRh  
我们来写个简单的。 1hij4m$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: a"aV&t  
对于函数对象类的版本: l:f sZO4  
?s33x#  
template < typename Func > cyNLeg+O*  
struct functor_trait musxX58%  
  { Zh^w)}(W  
typedef typename Func::result_type result_type;  64fG,b  
} ; Kjw\SQ)2~  
对于无参数函数的版本: #KW:OFT  
p]4 sN  
template < typename Ret > 3IFU{0a`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UI;{3Bn  
  { Lai"D[N  
typedef Ret result_type; Shz;)0To  
} ; m@~x*+Iz  
对于单参数函数的版本: IhLfuyFWu  
0aWb s$FyU  
template < typename Ret, typename V1 > Q,`kfxA`O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2_X0Og8s[  
  { sf0U(XYQ^  
typedef Ret result_type; W$S.?[X  
} ; |3m%d2V*hF  
对于双参数函数的版本:  <@u6*]  
>k|[U[@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e_V(G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p;Kr664  
  { qE{S'XyM,  
typedef Ret result_type; ]XU#i#;c  
} ; (xL=X%6a  
等等。。。 i;Y^}2   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n TG|Isa  
5Y^ YKV{  
template < typename Func > )3sb 2 #  
struct func_return @4$E.q<0  
  { +$5^+C\6A  
template < typename T > K<GCP2  
  struct result_1 W6Pg:Il7  
  { C.<4D1}P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bAp`lmFI  
} ; \ua.%|  
:xCobMs_/  
template < typename T1, typename T2 > ny=iAZM>q  
  struct result_2 F1>,^qyG6  
  { 9lv 2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x}d\%* B  
} ; #Gx@\BE{  
} ; uE(w$2Wi  
y1X.Mvc  
~_%[j8o&l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pG&.Ye]j  
M .,|cx  
template < typename Func, typename aPicker > s3J$+1M >  
class binder_1 vaL-Mi(_  
  { z@~rm9d  
Func fn; 14RL++  
aPicker pk; pjFgIG2=9  
public : zlE kP @)  
d@hJ=-4  
template < typename T > 16vfIUtb  
  struct result_1 f$|v  
  { xh0!H| R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uypD`%pC  
} ; AI2CfH#:C  
V 6F,X`7  
template < typename T1, typename T2 > TL>e[ PBO  
  struct result_2 _qV_(TpS+  
  { V QI7lJV"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;G$FLL1   
} ; Cb.Aw!  
fJuJ#MX{:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JFfx9%Fq  
lxZXz JkqZ  
template < typename T > N *fN&0r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=/l@d  
  { VMp6s%m  
  return fn(pk(t)); +Ji dP  
} *L=CJg  
template < typename T1, typename T2 > v&Kw 3!X#E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eC?N>wHH  
  { /1*\*<cs  
  return fn(pk(t1, t2)); _N6GV$Q  
} ":OXs9Yg  
} ; SPBXI[[-  
=B 9U  
xQQ6D  
一目了然不是么? 0 !Yi.'+  
最后实现bind 6o!"$IH4  
^IpS 3y  
mYCGGwD  
template < typename Func, typename aPicker > WVZ\4y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n):VuOjm  
  { Ap/WgVw;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D+OkD-8q  
} FwyPmtBj  
]l`DR4 =  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2bqwnRT}  
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。 VrpY BU  
{PZe!EQ  
十一. phoenix 3iB8QO;pp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Nbr{)h  
`g7' )MSy  
for_each(v.begin(), v.end(), q07>FW R  
( ;RXv%ML  
do_ [yz;OoA:;  
[ m9/a!|fBE  
  cout << _1 <<   " , " a.P^+h  
] N'4*L=Ut  
.while_( -- _1), tZJKB1#WbP  
cout << var( " \n " ) sB $!X@  
) !*p lK6a  
); :H~r _>E  
46b.= }  
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: \>+gZc]an  
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 =Oy,SX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <R2bz1!h.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dpy,;nqzeN  
k,2% %m  
8_>R'u[  
template < typename Cond, typename Actor > 5QlJX  
class do_while grZN.zTO  
  { aD.A +es  
Cond cd; H]cCyuCdH  
Actor act; ak%8|'}  
public : Q,scjt[  
template < typename T > k vb"n}  
  struct result_1 ak R*|iK#b  
  { Xh ?{%?2  
  typedef int result_type; T+I|2HYqOj  
} ; N7|ctO  
6uDNqq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s;>jy/o0 s  
, =#'?>Kq  
template < typename T > Ox58L>:0m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EM"YjC)F  
  { wEdXaOEB5  
  do |KuH2, n0  
    { L;Nm"[ `  
  act(t); C3|M\[*fp  
  } !O*\|7A(  
  while (cd(t)); <|v]9`'  
  return   0 ; YS/4<QA[  
} w!61k \  
} ; IyMKV$"  
~GZ(Ou-&  
y8\44WKW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5WEF^1  
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。 HH^eEh4g  
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。 xand%XNv  
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。 1Eh (U  
下面就是产生这个functor的类: *\emRI>  
 $///N+B  
f)>=.sp  
template < typename Actor > }z}oVc  
class do_while_actor v=!]t=P)t  
  { `Dj-(~x  
Actor act; $cc]pJy"}  
public : QHK$2xtq|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y:xZ(RgfF  
l2xM.vR  
template < typename Cond > *f1MgP*GKF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pbJs3uIR  
} ; Ok9XC <Xu  
;as B@Q  
>=wlS\:"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %;GDg3L[p  
最后,是那个do_ _Y=>^K]9K  
?,]25q   
oTZNW  
class do_while_invoker JBp^@j{_  
  { /.P*%'g  
public : I U/gYFT  
template < typename Actor > Po% V%~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _L9`bzZj  
  { Ue! &Vm  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'RXh E  
} i&RPY bT{  
} do_; K^EW*6vB8O  
Ao(Xz$cQfW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,'[0tl}8K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >A#]60w.  
最后来说说怎么处理break和continue @jX[Ho0W'  
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。 .#@*)1A#t  
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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