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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /ivA[LSS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o(5eb;"yi>  
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, HAtf/E]  
X":T>)J-  
I6B`G Im5  
8U$(9X  
  class filler ]g0h7q)79  
  { (aQNe{D#  
public : },W<1*|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <RFT W}f!  
} ; SJXA  
^zs]cFN#%  
u}:p@j}Zv  
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: %0<-5&GE  
"dN4EA&QJ  
NUvHY:  
*Mg. * N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *=p[;V  
(X?'}Ur  
)A 6 eD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |8:IH@K*  
@VVDN  
QwaAGUA  
;vDjd2@  
二. 战前分析 i4XE26B;e  
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。 4EZl (v"f`  
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~C#t^  
},;ymk|g[  
J_H=GHMp}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?;dfA/  
  /* --------------------------------------------- */ .e,(}_[[<  
vector < int *> vp( 10 ); y_F{C 9KE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M&/([ >Q  
/* --------------------------------------------- */ 6S2u%-]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !B#Lea  
/* --------------------------------------------- */ "B~ow{3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6*({ZE  
  /* --------------------------------------------- */ CI~P3"`]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ktu{I  
/* --------------------------------------------- */ L,<5l?u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a0]n>C`~  
3S97hn{|=  
av.L%l&d  
c@]_V  
看了之后,我们可以思考一些问题: sr*3uI-)L  
1._1, _2是什么? m/`"~@}&  
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。 Y9K$6lz  
2._1 = 1是在做什么? -S7y1 )7  
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。 NdlJdq  
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。 F*bmV>Qq  
s?JNc4q  
n.a55uy  
三. 动工 [It E+{U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1syI%I1  
:k"VR,riF  
j%V95M% $  
Gh:hfHiG  
template < typename T > r@XH=[:  
class assignment ?<l,a!V'6  
  { z'(][SB  
T value; J!5>8I(_wX  
public : 8)1 k>=  
assignment( const T & v) : value(v) {} (1|_Nr  
template < typename T2 > xD#r5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;ZSJ-r  
} ; 9MmAoLm  
 YXdd=F  
w[A$bqz   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `h:$3a:5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J'%  
<DM /"^*  
OjUZ-_J  
&f:"p*=a\  
  class holder '4L0=G:A<q  
  { me7?   
public : C XZO  
template < typename T > )Hp{8c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6^Q Bol  
  { ks=l Nz9  
  return assignment < T > (t); vuOixAkw  
} SR4cR)Iz  
} ; "K7{y4  
4]VoIUIuN  
3miEF0x[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TxN'[G  
lhyWlO  
  static holder _1; ?0U.1N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?0{8fGM4  
KXAh0A?&+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RwG@C|sG  
而不用手动写一个函数对象。 h{R>L s  
[|XMR=\>  
?_!} lg  
;Tn$c70  
四. 问题分析 +;H-0Q5  
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。 4t%g:9]vr  
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。 g^V4+3v|a'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rr@S|k:|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~ .FZF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zB8 @Wl  
h7}D//~p  
五. 问题1:一致性 aBH!K   
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?| &at^~ o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }i"\?M  
S#kA$yO  
struct holder '`/Qr~]  
  { Vm_waa  
  // `<0{U]m  
  template < typename T > E&}@P0^  
T &   operator ()( const T & r) const #i8] f{  
  { K%+[2Hj2  
  return (T & )r; q13bV  
} 8: x{  
} ; Q*W`mFul  
)YP"\E  
这样的话assignment也必须相应改动: jO|D# nC  
C6$F.v  
template < typename Left, typename Right > aCq ) hR  
class assignment vy <(1\  
  { <3[,bTIk  
Left l; LQ7.RK  
Right r; yBd#*3K1  
public : U]aH4 N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K>"]*#aBv  
template < typename T2 > GW]b[l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }# ~DX!Sj  
} ; Fp_?1 y  
sS 5aJ}Qs  
同时,holder的operator=也需要改动: Ik4FVL8~  
hzT,0<nw  
template < typename T > 1Q&\y)@bT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )} I>"n  
  { )2Ru} -H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N^)\+*tf1  
} d)_fI*:f  
m0: IFE($  
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。 QoGvjf3z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W[+=_B  
|>/T*zk<  
return l(rhs) = r; *Zj2*e{Z9U  
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。 :sf(=Y.qA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p~n62(  
W? `%it5  
template < typename Tp > w^_[(9 `  
class constant_t b5-WK;  
  { {Qe 7/ln!  
  const Tp t; VZ#@7t  
public : %Sgdhgk1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tX<. Ud  
template < typename T > 2MV!@rx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XLog+F$`  
  { %^5|3l3y  
  return t; ;;A8TcE '  
} 4iXB`@k  
} ; R\^n2gK  
0[f8Gb3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _a~uIGN  
下面就可以修改holder的operator=了 &<oZl.T  
)A@i2I  
template < typename T > i`FskEoijq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gkc.HFn(  
  { jjT|@\-u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7U@;X~c  
} ?hz9]I/8  
T i{~  
同时也要修改assignment的operator() >ZE8EL  
"_g3{[es!  
template < typename T2 > Cwb }$=p'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Tlz $LI  
现在代码看起来就很一致了。 a*qf\ &Vb|  
I6jDRC0<  
六. 问题2:链式操作 myR}~Cj;q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3I" <\M4x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w 2o% {n\L  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 THFzC/~Q  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K}r@O"6*\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Po~u-5  
p+t79F.js  
template < typename T > +&U{>?.u  
struct result_1 e5 "?ol0  
  { #dd-rooQuD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kVH^(Pi  
} ; 6v]y\+  
5bfd8C  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8,5H^Bi  
]]InD N  
template < typename T > hj8S".A_  
struct   ref  Uu<Tn#nb  
  { TB8a#bK4  
typedef T & reference; 'QMvj` -  
} ; ZeL v!  
template < typename T > ThvVLK  
struct   ref < T &> 6G6B!x  
  { f`[gRcZ-  
typedef T & reference; jP{W|9@ (  
} ; ]Uy cT3A  
8.g (&F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E&RiEhuv  
)(aj  
template < typename T > ,pg\5b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x c[BQ|P=  
  { a9w1Z4  
  return l(t) = r(t); PGj?`y4  
} nJ ZQRRa:C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NY& |:F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1>$}N?u:T  
bM9:h  
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 [^J2<\<0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {|jrYU.k~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [xrM){ItW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7wm9S4+|  
最后的布局是: qM|-2Zl!+  
                Add HoFFce7o  
              /   \ 9AbSt&#  
            Divide   5 (t{m(;/  
            /   \ L'*P;z7<  
          _1     3 :Hn*|+'  
似乎一切都解决了?不。 U'Xw'?Uj  
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。 fuwv,[m  
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。 X53TFRxnT  
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: l5 FM>q  
Sv E|"  
template < typename Right > #4iiY6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CXzN4!  
Right & rt) const g#=~A&4q  
  { Pdg%:aY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H,? )6pZ  
} X~H ~k1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bc".R]  
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。 $c WO`\XM  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F$;vPAxbK"  
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。 R m{\ R  
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。 2Sq+w;/  
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? X1P_IB  
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: ,w+}Evp])  
~[|zf*ZISG  
template < class Action > kRyt|ryWh  
class picker : public Action (4U59<ie  
  { ^w+jPT-n  
public : &SzLEbU!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m^8KHa  
  // all the operator overloaded WdA6Y  
} ; 05|,-S  
K-xmLEu  
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。 w(P\+ m<%  
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: 'm;M+:l 6  
'k9?n)<DW  
template < typename Right > a-`OE"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pY3N7&m\:  
  { 0P5!fXs*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gAx8r-` `  
} rQncW~  
wGqQR)a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H3#xBn>9  
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。 jJpSn[{  
DIk\=[{2q  
template < typename T >   struct picker_maker jU#/yM "Y  
  { X9:(}=E V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FmALmS  
} ; s$ ONht  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cI)XXb4  
  { bw@Dc T&,  
typedef picker < T > result; ]~,V(K  
} ; =A6/D    
(3RU|4Ks  
下面总的结构就有了: ZKG S?z  
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。 a0"gt"q A  
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。  c|N!ZYJI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  s*gyk  
至此链式操作完美实现。 eQk ~YA]K  
kRs24 =  
3:$hC8  
七. 问题3 Jmb [d\ /D  
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。 HQ%-e5Q  
hT&,5zaWdv  
template < typename T1, typename T2 > Yx_[vLm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sx,O)  
  { GHHErXT\a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k'N `5M)  
} ^n@.  
XpzdvR1  
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: "y>\ mC  
x@+m _y  
template < typename T1, typename T2 > rK*s/mX <  
struct result_2 ^4LkKYMS  
  { ,jBd3GdlZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; khl(9R4a  
} ; H/_R!G8 \  
d7A08l{  
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? &XosDt  
这个差事就留给了holder自己。 lz!F{mR  
    }DTpl?l  
XD`QU m  
template < int Order > %S8e:kc6  
class holder; 'sJ=h0d_[V  
template <> P>=~\v nN#  
class holder < 1 > &\][:kG;  
  { ?JTy+V2t  
public : 09"C&X~  
template < typename T > d"+zDc;  
  struct result_1 rt%.IQdY  
  { m?-3j65z  
  typedef T & result; ze Qgg|;  
} ; %3'4QmpR  
template < typename T1, typename T2 > 9`\hG%F  
  struct result_2 @oC8:  
  { 4-[L^1%S[  
  typedef T1 & result; t=iSMe  
} ; ;C%40;Q  
template < typename T > vq *N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2q J}5  
  { [7?K9r\#  
  return (T & )r; FG7}MUu  
} !v|j C  
template < typename T1, typename T2 > )((Jnm D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i TY4X:x  
  { M#on-[  
  return (T1 & )r1; @`aR*B  
} >#B%gxff  
} ; _3h(R`VdWO  
^~(vP:  
template <> s bd;Kn  
class holder < 2 > /hf}f=7kH  
  { & |u  
public : 1?"vKm  
template < typename T > xBd#  
  struct result_1 m/n_e g  
  { l2>G +t(,  
  typedef T & result; aQwcPy|1R  
} ; ^AMcZ6!\  
template < typename T1, typename T2 > QJp _>K  
  struct result_2 9 )u*IGj  
  { "K`B'/08^  
  typedef T2 & result; zcD&xoL\H  
} ; =6imrRaaV  
template < typename T > n'0^l?V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z71.5n!C  
  { B;[{7J]  
  return (T & )r; < i*v  
} [=9-AG~}  
template < typename T1, typename T2 > /ZZo`   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jt"0|+g|  
  { *}Zd QJL  
  return (T2 & )r2; 2}>jq8Y47  
} =v=a:e  
} ; :L&Bbw(  
jNB|98NN  
lz@fXaZM  
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> >。 EsXCi2]1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?1i>b->  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jDI O,XuF  
$'dJ+@  
return l(i, j) = r(i, j); x;S v&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]p:x,%nm  
*qYcb} ]  
  return ( int & )i; 4.7OX&L'G  
  return ( int & )j; [sp=nG7i&  
最后执行i = j; Ra<mdteZT  
可见,参数被正确的选择了。 g e:UliHJ  
h<\o[n7j  
/4+M0Pl  
n|IdEgD$  
~PP*k QZlJ  
八. 中期总结 S{{D G  
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: GrjL9+|x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :.f =>s]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *DObtS_ 6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #ebT$hf30  
e*jt(p[Ge  
6tB-  
qCOv4b`  
N_Cu%HP  
1u7 5  
九. 简化 %h 6?/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /ZHuT=j1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3g9xTG);eA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &N GYV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;!DUNzl  
  +-*/&|^等 2;r(?ebw  
2. 返回引用。 EMzJJe{Cv  
  =,各种复合赋值等 1U.se` L  
3. 返回固定类型。 8:0QIkqk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,n TC7V  
4. 原样返回。 Y*;Z(W.V#  
  operator, aAiSP+#  
5. 返回解引用的类型。 {\j h? P|  
  operator*(单目) n( l!T 7  
6. 返回地址。 'A .c*<_  
  operator&(单目) :,%~rR  
7. 下表访问返回类型。 N[d*_KN.!  
  operator[] /cF 6{0XS9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]]`hnzJX  
  operator<<和operator>> .pNWpWL.  
z kQV$n{  
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。 m619bzFlB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z0g3> iItM  
TKj8a(R_  
template < typename Left > f305yo  
struct value_return DZ5%-  
  { I>o+INb:  
template < typename T > fs+l  
  struct result_1 j9u/R01d  
  { <#<4A0:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /"+YE&>\  
} ; -;&aU;k  
_}R?&yO  
template < typename T1, typename T2 > $'*@g1v Y  
  struct result_2 ~[d U%I>L^  
  { H|k!5W^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y,?s-AB  
} ; BM!\U 6  
} ; ^ }Rqe  
p0~=   
- FV$Sne  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z=:<]j#=  
JUXIE y^  
下面我们来剥离functor中的operator() *CZvi0&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [~9rp]<  
{.pR$]6B"+  
return l(t) op r(t) { 2G9>'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &M(=#pq9  
return op l(t) N|K,{ p^li  
return op l(t1, t2) QEK,mc3  
return l(t) op *c4uCI:0t  
return l(t1, t2) op H_KE^1  
return l(t)[r(t)] ?nJ7lLQA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |@? B%sY  
xO)vn\uJ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )k@W 6N  
单目: return f(l(t), r(t)); Ab`mID:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s8Kf$E^?e.  
双目: return f(l(t)); +6 t<FH  
return f(l(t1, t2)); hNs970i  
下面就是f的实现,以operator/为例 .r[b!o^VR  
yzr>]"o  
struct meta_divide x'kwk  
  { \U;4 \  
template < typename T1, typename T2 > d!kiWmw,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;ZZ%(P=-  
  { S o; ;  
  return t1 / t2; 9XWHr/-_@  
} WGjT06a\  
} ; 4<._)_m  
H?98^y7  
这个工作可以让宏来做: Qb}7lm{r  
sPY *2B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #k2&2W=x  
template < typename T1, typename T2 > \ Jcf'Zw"\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -BUxQ8/,  
以后可以直接用 $O"S*)9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #~?Q?"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 'U ',9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q!K@  
]:`q/iS&  
tu\;I{ h=0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xcdy/J&  
Qj: D=j8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7[5g_D t  
class unary_op : public Rettype 9,|{N(N<!  
  { 2%4dA$H#4w  
    Left l; Ug>yTc_(7  
public : owL>w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `s#0/t  
cPA-EH  
template < typename T > usEd p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s\ft:a@  
      { PD$XLZ  
      return FuncType::execute(l(t)); nIdB,  
    } Cj31>k1  
-1).'aJ^  
    template < typename T1, typename T2 > pQ%~u3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )6U&^9=  
      { 2RXU75VY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OAPR wOQ^=  
    } +U/+iI>0  
} ; 1A\Jh3;Q  
N,U<.{T=A  
M mH[ 7R  
同样还可以申明一个binary_op L,#ij!txS  
Q\>9PKK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2mUq$kws  
class binary_op : public Rettype -oc@$*t  
  { *olV Y/'O  
    Left l; I^|6gaP|6  
Right r; z5G<h  
public : XnC`JO+7M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8a{S*  
2q V.`d  
template < typename T > ! bbVa/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iaXpe]w$n  
      { J6pQ){;6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MX!t/&X(n  
    } 9x;CJhX  
W,&z:z>  
    template < typename T1, typename T2 > m(Ghe2T:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hq9yu*!u  
      { RC(fhqV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7"}<J7"})  
    } &w\E*$  
} ; / J 3   
LASR*  
8W' ,T  
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 QC@nRy8%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b0W~*s [4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dH4wyd`  
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。 y\-f{I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /H 3u^  
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。。。 Y r3h=XY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CBaU$`5  
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) TAfLC)  
下面是修改过的unary_op <>3}<i<[&  
OO)m{5r,{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vLQ!kB^\W  
class unary_op T}DP35dBzE  
  { ;-SFK+)R"  
Left l; 4`Com~`6"  
  OsS5WY0H  
public : EOqvu=$6  
aLr\Uq,83  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aD yHIh8  
r$3{1HXc  
template < typename T > U)IW6)q  
  struct result_1 Y{c_5YYf  
  { E,"?RbG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s)_Xj`Q#  
} ; EW;R^?Z  
02g!mJW>}y  
template < typename T1, typename T2 > 1J8okBhZ  
  struct result_2 JNY;;9o  
  { o`B,Pt5vu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X\X* -.]{  
} ; tI651Wm9  
x13t@b  
template < typename T1, typename T2 > R@lmX%Z1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Af8&PhyrU  
  { W zM9{c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .xXe *dm%  
} DPENYr  
4F_*,_Y  
template < typename T > \0 &7^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |&JCf =  
  { SM>V o+  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2&*r1NXBE  
} &\(p<TF  
lq2Ah=FuN  
} ; T;6 VI|\  
WfbG }%&J  
, sEu[m  
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 j$%KKl8j  
好啦,现在才真正完美了。 U68o"iE  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6nxX~k  
4k9O6  
template < typename Right > :1Jg;G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const //C3tW  
  { [%U(l<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bzFwQi}>  
} \A gPkW  
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。 X"V,3gDG  
RS&l68[6  
=rBNEd  
xE/r:D#  
}Dk*Hs^E  
十. bind H8[ L:VeNT  
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。 O`2;n.>\  
先来分析一下一段例子 EsA)o 5  
N(<4nAE  
%E q} H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c"X`OB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^l\U6$3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <0,c{e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E. @n Rj#  
我们来写个简单的。 Q v/}WnBk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8 VMe#41  
对于函数对象类的版本: d! 0p^!3  
X}?`G?'  
template < typename Func > #h'F6  
struct functor_trait #7S[Ch}O  
  { ZJev_mj  
typedef typename Func::result_type result_type; 0pP;[7k\  
} ; zUg-M  
对于无参数函数的版本: -)%l{@Mr  
qaK9E@l  
template < typename Ret > P]*,955*)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0eQwi l@  
  { S]^`Qy)  
typedef Ret result_type; B4k ~~;|  
} ; v]CH L# |  
对于单参数函数的版本: <uXZ*E  
(ly4[G1y  
template < typename Ret, typename V1 > >5Vv6_CI0?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  6C6<,c   
  { ` <+MR6M  
typedef Ret result_type; E0XfM B]+  
} ; 'UGkL;  
对于双参数函数的版本: OZ2gIK  
octBt`\Of  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hk'D@(h S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M*|,05>  
  { {j%'EJ5  
typedef Ret result_type; m[~fT(NI  
} ; eh=.Q<N  
等等。。。 ^8p=g -U\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }G,PUjg_^3  
sJ{S(wpi"  
template < typename Func > w'NL\>  
struct func_return Opc, {,z6  
  { .t\#>Fe  
template < typename T > }Gmwm|`*  
  struct result_1 V=%j ]`Os  
  { n&V\s0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L+s3@ C;b  
} ; &s.S) 'l4l  
NRU&GCVwu  
template < typename T1, typename T2 > |tl4I2AV  
  struct result_2 cE3g7(a  
  { Bf37/kkf(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1n+C'P"  
} ; }GV5':W@WG  
} ; kk6Af\NZ  
15NeC7GAh  
rr/0pa$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z(F`M;1>xI  
xY] Y  
template < typename Func, typename aPicker > (* WO<V  
class binder_1 ~ ;CnwG   
  { B(+J?0Dj  
Func fn; N"A863>  
aPicker pk; 0Z.bd=H  
public : X?PcEAi;w  
+6dq+8msF  
template < typename T > y8j wfO3  
  struct result_1 E0 ~\ A;  
  { g\;&Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Zf< j  
} ; =ELl86=CG  
<Lz/J-w  
template < typename T1, typename T2 > fO6i  
  struct result_2 Pc"g  
  { 8UY[$lc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3i KBVN  
} ; hzG+s#  
]iP  +Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v#yeiE4  
!% 'dyj  
template < typename T > lOk'stLNa&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wGRMv1|lIu  
  { 9 b?Nlk8d  
  return fn(pk(t)); rUJIf;Zwo  
} {ek a xSR  
template < typename T1, typename T2 > Qq,w6ekr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkvG=  
  { [FhFeW>  
  return fn(pk(t1, t2)); ZdcG6IG+  
} y2nwDw(xF  
} ; FVi7gg.?  
'Ipp1a Z_M  
ZboY]1L[j  
一目了然不是么? VZ69s{/.B  
最后实现bind PcxCal4  
>M`ryM2=D  
W7R`})F  
template < typename Func, typename aPicker > IYZ$a/{P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3m2hB%SNb  
  { CFo>D\*J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gp&o  
} J0%e6{C1  
#* KmPc+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ze?(N~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9^D5Sl$g  
Wzm!:U2R*  
十一. phoenix ?+^vU5b1u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MlbQLtw  
@fjVCc;  
for_each(v.begin(), v.end(), 'aLTiF+  
( [PRQa[_  
do_ qKL :#ny  
[ 1/hk3m(C  
  cout << _1 <<   " , " eyUhM jd  
] P&3Z,f0  
.while_( -- _1), ^seb8o7  
cout << var( " \n " ) g`NJ `  
) Ms * `w5n  
); !:zWhu,  
i'6>_,\(  
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: GxFmw:  
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 BAy]&q|.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wO>P< KBU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e\Igc.  
vC j, aSW  
@'D ,T^I  
template < typename Cond, typename Actor > XkGS3EY  
class do_while ZSs)AB_Pe/  
  { /8$*{ay  
Cond cd; ?WD JWp%  
Actor act; =r?#,'a  
public : W.|r=   
template < typename T > D(z}c,  
  struct result_1 7ThGF  
  { L5wrc4  
  typedef int result_type; szZ8-Y  
} ; 7QnQ=gu  
h#EksX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DrY5Q&S  
2%i3[N*  
template < typename T > ,o?yS>L_r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =x QLf4>  
  { \R}`S`fIw`  
  do K1*oYHB  
    { 1kDr;.m%  
  act(t); {(00,6M)i  
  } h3udS{9 '8  
  while (cd(t)); \os iY ^  
  return   0 ; 5:T)hoF@  
} MhaoD5*9  
} ; c;M&;'#x  
Pl9Ky(Q`V  
"3\C;B6I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $VgazUH% =  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4Iq-4IG(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ytsPk2@WR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @xBw'  
下面就是产生这个functor的类: M~o\K'  
'K8emt$d+  
C{5^UCJkg  
template < typename Actor > |1rKGDc  
class do_while_actor q%rfKHMA50  
  { XH"-sZt  
Actor act; M8,_E\*  
public : Q*GJREC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N.l\2S}  
5VLJ:I?0O  
template < typename Cond > u`j9m @`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8B|qNf `Yi  
} ; bAd$ >DI[  
 Ie<`WU K  
9^AfT>b~f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q^Lk^PP7  
最后,是那个do_ i^O(JC  
v})-:  
/-mo8]J#2~  
class do_while_invoker wv6rjg:7  
  { CSBk  
public : )]W|i9  
template < typename Actor > VvS  ^f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .&Q'aOg  
  { L FncY(b  
  return do_while_actor < Actor > (act); q|r/%[[!o  
} Fh3>y2 `/  
} do_; Wu\szI"  
j/h>G,>T=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z4UJo!{S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'u)zQAaw.  
最后来说说怎么处理break和continue kpQXnDm 2  
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。 !K0:0:  
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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