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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jFMf=u&U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y>: e4Q  
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, WF0[/Y  
BSib/)p   
0"to]=  
nI6[y)j  
  class filler *ioVLt,:R  
  { j9Y'HU5"  
public : &DgJu.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qC aM]Y  
} ; kan4P@XVS  
m6=Jp<  
=ADdfuKN  
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: L 2:N@TP  
RTR@p =ck  
)w3HC($g  
5L8)w5   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  zL,B?  
Us*"g{PQ  
^|0>&sTHOH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?yqTLj  
N N;'QiE  
]aF!0Fln~  
=-U8^e_Y  
二. 战前分析 YKT=0   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 IJt8 * cw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d*{NAq'9X  
V K)%Us-  
o1(?j}:c|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (jY -MF3  
  /* --------------------------------------------- */ 8 k%!1dyMB  
vector < int *> vp( 10 ); bAa+MB#A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^E3i]Oem  
/* --------------------------------------------- */ Y]R;>E5o|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3l8k O  
/* --------------------------------------------- */ :>'4@{'   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {a `#O9  
  /* --------------------------------------------- */  ,m-/R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8QYM/yAM  
/* --------------------------------------------- */ wpLC,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )m7 Yo  
U1wsCH3+n  
*3>$ f.QU  
Z-D4~?Tv  
看了之后,我们可以思考一些问题: _;1H2o2f  
1._1, _2是什么? C_JDQByfL  
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。 JM-rz#;1  
2._1 = 1是在做什么? (?7=$z!h  
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。 gZD,#D.hR  
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。 dUg| {l  
GcL:plz  
{tlt5p!4  
三. 动工 <!r0[bKz@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /Ky xOb)  
LT ZoO9O  
&CEZ+\bA  
"}jY;d#n  
template < typename T > =(x W7Pt~  
class assignment z sZP\  
  { $stBB  
T value; hn bF}AD  
public : C/{tvY /o  
assignment( const T & v) : value(v) {} eZ^-gk?  
template < typename T2 > -:|1>og  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &b#O=LF  
} ; ))qOsphN  
4x'N#m{p  
U%~L){<V[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [N-t6Z*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +%hA 6n  
U[Pll~m2b  
C {GSf`D!T  
-`o22G3w  
  class holder ?xbPdG":R  
  { ma<+!*|   
public : [e:mRMi  
template < typename T > [aK7v{Wu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ew|VDD(.  
  { _m+64qG_8'  
  return assignment < T > (t); BrQXSN$i  
} 6H\apgHm  
} ; X~ AE??  
'<35XjW  
1~HR;cTv=  
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: }LaRa.3  
D6KYkN(,v  
  static holder _1; Gg3cY{7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~HH#aXh*  
n2JwZ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uD2v6x236  
而不用手动写一个函数对象。 Ris5) *7  
g`}+K U  
QQ5G?E  
,KMt9 <  
四. 问题分析 %S<0l@=5`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。 cG"+n@ \  
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。 H ',Nt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Fj`6v"h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (>E 70|T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w1je|Oil  
Zljj  
五. 问题1:一致性 `nxm<~-\  
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?| kAEm#oz=g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =3Y:DPMB  
yX:*TK4  
struct holder O+Zt*jN;  
  { 39w|2%(O.  
  // ]0VjVU-  
  template < typename T > ?~;8Y=O  
T &   operator ()( const T & r) const i9NUv3#  
  { Wq+6`o  
  return (T & )r; ctv=8SFv(  
} Q)7iu  
} ; d8|bO#a%9  
(qDu|S3P  
这样的话assignment也必须相应改动: p#~Dq(Q  
`@acQs;0  
template < typename Left, typename Right > Qg\OJmv  
class assignment JY+ N+c\  
  { tntQO!pM  
Left l; q&h&GZ  
Right r; wgK:^D P  
public : cI9}YSk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~v 2E<S3  
template < typename T2 > +w ;2kw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A{5^A)$  
} ; *20$u% z2  
<_S>-;by  
同时,holder的operator=也需要改动: l@x/{0  
,Qgxf';+$  
template < typename T > >Jl(9)e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .kl _F7  
  { W?5u O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Y8z3O  
} cax]l O  
Ylc[ghx  
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。 )F\tU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bp06xHMu  
ohFUy}y  
return l(rhs) = r; - I$qe Xy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6gLk?^.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t,mD{ENm&  
(RP"VEVR  
template < typename Tp > %<|w:z$vp  
class constant_t $YM>HZe-  
  { GZ.F q  
  const Tp t; U*.Wx0QM  
public : c :S A#.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6R%Ra  
template < typename T > RJ ,a}w[9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jt?937{  
  { pXfg{2  
  return t; 2qY`*Y.2  
} ,\ y)k}0lH  
} ; x \.q zi  
vJheM*C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |U*wMYC  
下面就可以修改holder的operator=了 !2)$lM1@J  
SjT8 eH #  
template < typename T > 3d qj:4[f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,k*g `OTW  
  { l2))StEm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WUQlAsme  
} &-Bw7v  
mHqw,28}  
同时也要修改assignment的operator() 2|xNT9RW  
r Z0+mS'/G  
template < typename T2 > <,%qt_ !  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W}<'Y@[ ,  
现在代码看起来就很一致了。 lg)jc3  
1gEeZ\B-&  
六. 问题2:链式操作 1m*fkM#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 01n5]^.p  
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。 +Ar=89  
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。 "~y@rqIba  
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。 qNI2+<u)j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ('qu#.'  
(Kl96G<Wej  
template < typename T > <r_L-  
struct result_1 F;5S2:a@Z  
  { g$c\(isY;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YQb43Sh`  
} ; ;naD`([  
_lrCf  
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: >wiW(Ki}  
A %iZ_h^  
template < typename T > a?4'',~  
struct   ref Nwu,:}T  
  { (^fiw%#  
typedef T & reference; C]ev"Am_)  
} ; W 7k\j&x  
template < typename T > "0JG96&\  
struct   ref < T &> wAC*D=Qj  
  { bLrC_  
typedef T & reference; 2f'3Vjp~G  
} ; | |=q"h3(  
#7!P3j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?lg  
w)A@  
template < typename T > fiuF!<#;6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $q_e~+SXT  
  { ZT>?[`Vgc  
  return l(t) = r(t); &F4khga`^:  
} V) #vvnq  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1]wx Ru  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =Ri'Pr x&  
,G,'#]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ku=o$I8K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4l0ON>W(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L*TPLS[lh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Algk4zfK2,  
最后的布局是: '~2S BX?J  
                Add 02U5N(s  
              /   \ *=OU~68)C  
            Divide   5 iNn]~L1  
            /   \ |a7W@LVYD  
          _1     3 ?}y{tav=  
似乎一切都解决了?不。 y:6&P6`dx  
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。 g`6_Ao8  
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。 $3aq+w:  
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: qJY'"_Q{  
Ba=P  
template < typename Right > /s91[n(d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }pP<+U  
Right & rt) const 9G7lPK  
  { +8tdAw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ig Mm.1>  
} W2CCLq1(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~*WSH&ip  
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。 8Vcg30_+  
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。 wYxnKm~f  
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。 Ood8Qty(  
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。 K)m\xzT/  
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? *82f {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: Ku6bY|  
?.&]4z([  
template < class Action > >Ux5UD  
class picker : public Action m'|{AjH z6  
  { U#=Q`  
public : $vlc@]~d`&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _wa1R+`_  
  // all the operator overloaded H{Zfbb  
} ; W'f{u&<  
!}u'%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 crV2T  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4%h@K(iN  
qT( 3M9!  
template < typename Right > }Wxu=b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <t9#~x#'b  
  { J(CqT/Au-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qla$}dnvc  
} 3GkVMYI  
}R.<\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _1D'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。 p=T,JAIt  
Ol8ma`}Nq3  
template < typename T >   struct picker_maker j5lSu~  
  { m791w8Vr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9UD~$_<\  
} ; 2Z3c`/k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _7?LINF9  
  { /UG H7srx  
typedef picker < T > result; ~(2G7x)  
} ; &"vh=Z-  
"Dbjp5_  
下面总的结构就有了: 0E9LZOw4T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Mz}yf5{f  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -5 -X[`cF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 joa|5v'  
至此链式操作完美实现。 : b^\O  
#q`-"2"|  
1:I47/  
七. 问题3 Z-(Vfp4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 MjIp~?*  
tOn_S@/r  
template < typename T1, typename T2 > ;U6z|O7L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1-.UkdZ}  
  { X|Gsf= 1S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AplXl=  
} vh8{*9+  
:G#>):  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mz\d>0F U.  
chE~UQ  
template < typename T1, typename T2 > B2UQO4[w  
struct result_2 (uB evU\  
  { !o.l:Mr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *M*:3 v 0  
} ; vO#4$ ,  
(/J$2V5-  
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? 86J7%;^Xa  
这个差事就留给了holder自己。 E}S)uI,gn  
    I2JE@?  
?(Dk{-:T'  
template < int Order > ^:Vwblv(  
class holder; tWkD@w`Lnn  
template <> $E;`Y|r%WK  
class holder < 1 > 9OYsI  
  { g0-hN%=6  
public : _1w?nN'  
template < typename T > `$|!h-"  
  struct result_1 vJg|}]h>L  
  { }a= &o6=  
  typedef T & result; /`yb75  
} ; =k]RzeI  
template < typename T1, typename T2 > <5*cc8  
  struct result_2 eup#.#J  
  { ]kC/b^~+m  
  typedef T1 & result; ^hOnLy2  
} ; j'lfH6_')e  
template < typename T > v%t "N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $N[-ks2 {@  
  { Y$8 >fv  
  return (T & )r; 3RpDIl`0  
} ~Ein)5  
template < typename T1, typename T2 > lxTW1kr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D.G+*h@ g  
  { a@_.uD  
  return (T1 & )r1; #7OUqp  
} 3^kZydZ CN  
} ; <'H^}gQow  
#&vP(4p  
template <> _iBNy   
class holder < 2 > i>gbT+*E!  
  { oy90|.]G  
public : 3{o5AsVv  
template < typename T > h amn9  
  struct result_1 vluA46c  
  { XYD}OddO  
  typedef T & result; )]Xj"V2  
} ; V6'"J  
template < typename T1, typename T2 > gD0O7KO  
  struct result_2 d)m +Hc.  
  { .{as"h-.O  
  typedef T2 & result; 4}B9y3W:v  
} ; 7_>No*[  
template < typename T > (JS1}T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $<c0Z6f  
  { yRaB\'  
  return (T & )r; e2|2$|  
} f1F#U @U  
template < typename T1, typename T2 > Y*iYr2?;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l v]TE"  
  { f,Vj8@p)x  
  return (T2 & )r2; Tvr2K84l  
} {f] K3V  
} ; O:'UsI1Y  
j`1% a]Bwc  
L{xCsJ3d  
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> >。 }9[E+8L1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \ 4y7!   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hR" j[  
C Sx V^  
return l(i, j) = r(i, j); U1<EAGo|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]v7f9MC'\  
der'<Q.U:k  
  return ( int & )i; f]H[uzsV  
  return ( int & )j; iTi]D2jC  
最后执行i = j; `Y `Ujr\6  
可见,参数被正确的选择了。 n2\;`9zm  
_SM5x,Zd  
[4'C4Zl  
6?n AO  
uNe5Mv|}  
八. 中期总结 3B:U>F,]4  
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: U-(2;F)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o*H j E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VH1PC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Eh\0gQ=  
e,/b&j*4th  
w[@>k@=  
7!Z\B-_,  
-MZ LkSU  
6tXx--Nh  
九. 简化 jt-Cy  
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。 P]A>"-k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iD=VNf  
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: v[VUX69  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7)sEW#d!  
  +-*/&|^等 K:&FWl.  
2. 返回引用。 kW>Q9Nc=V  
  =,各种复合赋值等 ](yw2c;m e  
3. 返回固定类型。 T-x1jC!B'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *het_;)+{  
4. 原样返回。 (6i)m c(  
  operator, 1SoKnfz{6  
5. 返回解引用的类型。 L<bZVocOb_  
  operator*(单目) ]O2ku^yM  
6. 返回地址。 )3g7dtq}  
  operator&(单目) ZGrjb22M  
7. 下表访问返回类型。 ?r"][<  
  operator[] sr%tEKba)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =)}m4,LA  
  operator<<和operator>> +-~hl  
],vUW#6$N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6B 4Sd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^mr#t #[e  
F;p>bw  
template < typename Left > DIO @Zo  
struct value_return Q*|O9vu'D  
  { SiJ0r @  
template < typename T > =/wAk0c^y  
  struct result_1 i1RU5IRy|j  
  { tX)l$oRPr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b6%T[B B  
} ; iR j/Tm*T'  
#;GIvfW  
template < typename T1, typename T2 > /rp.H'hC  
  struct result_2 Gxk=]5<7  
  { .U|e#t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V {R<R2h1  
} ; [9S\3&yoh  
} ; No8~~  
PGZ.\i  
kb<Nuw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ezw(J[).C  
x9}D2Ui  
下面我们来剥离functor中的operator() :<Z*WoEmt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n|`L>@aw,  
K$_Rno"  
return l(t) op r(t) lk8g2H ,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #q.Q tDz  
return op l(t) gbNPD*7g9  
return op l(t1, t2) n]I_ LlbY  
return l(t) op Fhw:@@=  
return l(t1, t2) op P7r?rbO"  
return l(t)[r(t)] `c@KlL*!Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^/`:o}7K7  
J5Rr7=:*S  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Iw(2D(se  
单目: return f(l(t), r(t)); #W`>vd}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Irmc*;QE  
双目: return f(l(t)); 9hG)9X4  
return f(l(t1, t2)); Sqj'2<~W  
下面就是f的实现,以operator/为例 w$Lpuu n{  
s6<`#KFAg  
struct meta_divide UEmNT9V  
  { S%n5,vwE  
template < typename T1, typename T2 > (pXZ$R:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PZ2$ [s0W  
  { k]FP1\Y  
  return t1 / t2; aH<BqD[#  
} Di{T3~fqU  
} ; bv$g$  
5^'PjtW6  
这个工作可以让宏来做: -DDH)VO  
+f/G2qY!t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4~-"k{Xt  
template < typename T1, typename T2 > \ b}'XDw   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  Qj(q)!Ku  
以后可以直接用 .um]1_= \  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dA-ik  
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 <V)T_  
(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。。。) J \U}U'qP  
\[&`PD  
<(x[Qp/5P  
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 1c);![O  
De`)`\U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +P,hT  
class unary_op : public Rettype #I[tsly}  
  { >*rsRR  
    Left l; `9M:B&  
public : +jD?h-]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [G:wPp.y  
S8;Dk@rr(y  
template < typename T > ") kE 1D%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const clK3kBh~&  
      { C!xqp   
      return FuncType::execute(l(t)); Z#.J>_u )  
    } q:N"mp<%  
u )+;(Vd  
    template < typename T1, typename T2 > >-rDBk ;K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \(Z'@5vC  
      { g/ONr,l`-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +@D [%l|  
    } g(xuA^~J  
} ; Dg~r%F  
l1}=>V1  
i6wLM-.)  
同样还可以申明一个binary_op @dE|UZ=(  
9d{iq"*R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %RA8M- d  
class binary_op : public Rettype N@J "~9T  
  { }.O,P'k  
    Left l; [eL?O;@BD  
Right r; 0eq="|n^|  
public : Q#NXJvI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B0I(/ 7  
6wH]W+A  
template < typename T > O o9 ePw7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A-<\?13uW  
      { CuRYtY@9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r@L19d)J  
    } Q?Vq/3K;  
@!/w'k 8  
    template < typename T1, typename T2 > vU&I,:72 H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HSHY0  
      { P!yE{_%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4UD7!  
    } >mRA|0$  
} ; to~Ap=E  
6QVdnXoG/  
<a%9d<@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 v <1d3G=G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~oO>6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xaQ]Vjw  
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。 ("UcjB^62  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "w ] Bq0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R,[ dEP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lN$#lyy  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o= VzVg  
下面是修改过的unary_op E O^j,x g  
/Zw^EM6c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3'WJx=0?  
class unary_op l;^Id#N  
  { :'RmT3  
Left l; EGWm0 F_  
  nDx}6}5)  
public : <PL94  
gj{2" tE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c?oNKqPzg  
|fX @o0H  
template < typename T > 6$-Ex  
  struct result_1 t-_~jZ<  
  { 0~{jgN~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "IbXKS>t  
} ; M:V'vme)+  
@{16j# 'R  
template < typename T1, typename T2 > 9xL8 ];-  
  struct result_2 M3- bFIt  
  { F|\^O[#R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x*GGO)r  
} ; nxH+XHv  
KS%LXc('  
template < typename T1, typename T2 > iX4?5yz~<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4DaLt&1  
  { n$B SO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ';"W0  
} %D|p7&  
 ,r\  
template < typename T > +\~.cP7[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r|2Y|6@  
  { 9m^"ca  
  return OpClass::execute(lt(t)); ktX\{g!U  
} G3O`r8oZcJ  
Gs^hqT;h  
} ; Wj0=cIb  
n[$bk_S  
|HhqWja  
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`/t;xk  
好啦,现在才真正完美了。 c*LB=;npI  
现在在picker里面就可以这么添加了: f5p>oXo4b  
Pi|WOE2  
template < typename Right > ;"/[gFD5u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -Lh\]  
  { Ni]V)wGE;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =.19 7)e  
} H +Dv-*i  
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。 3ZRi@=kWz  
/'KCW_Q  
n.+%eYM<  
c:QZ(8d]L  
i*-[-hn-V  
十. bind ~,j52obR6Z  
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。 T](N ^P  
先来分析一下一段例子 }6zo1"  
G Y??q8  
Q+L;k R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "9W] TG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PvW {g5)S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \*] l'>x1  
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。 (bpO>4(S  
我们来写个简单的。 CG@3z@*?.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BPgY_f  
对于函数对象类的版本: 45g:q  
!h\.w9o[  
template < typename Func > (I(?oCQ  
struct functor_trait ZBw]H'sT  
  { FDfLPCQm  
typedef typename Func::result_type result_type; @)[Q6w`x  
} ; RsTz3]`yv  
对于无参数函数的版本: 9g %1^$R  
]Rah,4?9f  
template < typename Ret > bYs K|n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fC6zDTis8A  
  { z?T;2/_7  
typedef Ret result_type; 6T*MKu  
} ; ^y" #2Ov  
对于单参数函数的版本: &Pk #v  
uY6]rt_#a  
template < typename Ret, typename V1 > X/< zxM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~SKV%  
  { .`./MRC  
typedef Ret result_type; 7 'T3W c  
} ; (i..7B:  
对于双参数函数的版本: ylFoYROO  
\gz(C`4{j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ..FEyf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $7J9Yzp?L  
  { 2HA-q),6  
typedef Ret result_type; uJxT)m!/  
} ; dJYsn+  
等等。。。 "AN*2)e4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o2AfMSt.  
 kwI[BF  
template < typename Func > j!1 :+H_L  
struct func_return ,"6Bw|s  
  { & OO0v*@{  
template < typename T > g=G>4Ua3  
  struct result_1 .D X  
  { m5c=h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OKW}8qM  
} ; z@za9U`6i  
n 0/<m.  
template < typename T1, typename T2 > e3o?=;  
  struct result_2 zx #HyO[a  
  { mVaWbR@HS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %:/@1r7o>  
} ; H$D),s gv  
} ; <b JF&,  
:mYVHLmea  
c{"=p8F_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {J&[JA\   
?nf!s J'm  
template < typename Func, typename aPicker > =6.4  
class binder_1 /)+V(Jlu  
  { T`ofj7$:  
Func fn; G 6r2 "  
aPicker pk; j\hI, mc  
public : d76nyQKK  
a:v5(@8  
template < typename T > LE@<)}Au^  
  struct result_1 QUQw/  
  { Am'%tw ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M6nQ17\{  
} ; b((> ?=hh  
Jn:h;|9w  
template < typename T1, typename T2 > S4ys)!V1V  
  struct result_2 T]_]{%z  
  { "26=@Q^Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \&8 61A;  
} ; {s7 3(B"  
=)c^ik%F&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j^1Yz}6nR  
4*U5o!w1{  
template < typename T > (IXUT6|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C0K0c6A (4  
  { n g,&;E  
  return fn(pk(t)); luWr.<1  
} 7g7[a/Bts  
template < typename T1, typename T2 > GQH15_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .&i_~?1[N  
  { v\Y8+dD  
  return fn(pk(t1, t2)); zJ*(G_H  
} -F$v`|(O+  
} ; Fp&tJ]=B.  
I/B*iW^  
_ ?o>i/  
一目了然不是么? g)mjw  
最后实现bind 4JO[yN  
*|4/XHi  
g\2/Ia+/@  
template < typename Func, typename aPicker > BjyV&1tRV!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $P h#pM(  
  { 6 h%,%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %,UTFuM`  
} j 06 mky  
V(5*Dn84  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }?)U`zF)7}  
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。 p]eVby"  
@|PUet_pb  
十一. phoenix cj\?vX\V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ul<:Yt&nI  
Y|!m  
for_each(v.begin(), v.end(), "wR1=&gk  
( 8l l}"  
do_ q o6~)Aws  
[ &_$0lI DQ  
  cout << _1 <<   " , " Qv W vS9]  
] ";U#aK1p  
.while_( -- _1), o- v#Zl  
cout << var( " \n " ) X> T_Xc  
) `iN H`:[w  
); Kw7uUJR  
mUNAA[0 L  
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: XI+GWNAmJ  
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 Y#t9DhzFWo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $@HW|Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eg1Mdg\a  
FnPn#Cv>*  
Itz[%Dbiq9  
template < typename Cond, typename Actor > YuUJgt .1  
class do_while wEF"'T  
  { z"c,TlVN3  
Cond cd; /|p\l"  
Actor act; 5gSe=|we*p  
public : YU`}T<;bg  
template < typename T > !l-Q.=yw  
  struct result_1 YB1Jv[  
  { 4:= VHd  
  typedef int result_type; hTQ8y10a  
} ; MCAWn H  
`>- 56 %  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D<g d)  
J=J!)\m  
template < typename T > ^ 4Uk'T7V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -asjBSo*D  
  { skYHPwJdW  
  do VGf&'nL@,  
    { V-(*{/^"  
  act(t); if?X^j0  
  } e>m+@4*sn  
  while (cd(t)); t$3B#=  
  return   0 ; wBJ|%mc3TA  
} R"y xpw  
} ; ;$67GK  
rvacCwI  
P(UY}oU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CofTTYl  
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。 3a[LM!  
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。 ,A5}HRW%  
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。 i#aKW'  
下面就是产生这个functor的类: o)GesgxFa5  
#w@FBFr@  
6:q,JB@i  
template < typename Actor > YwS/O N  
class do_while_actor &Oc `|r*  
  { fR b  
Actor act; /:v}Ni"6nF  
public : `-.6;T}2U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D_?dy4\  
<G0Ut6J>  
template < typename Cond > f _Hh"Vh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8!b>[Nsc  
} ; 0#NbAMt  
p"6ydXn%  
IML.6<,(Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CkRilS<  
最后,是那个do_ S5:&_&R8[  
8>9MeDE  
$DaQM'-  
class do_while_invoker :r2d%:h%2  
  { }KYOde@  
public : kxR!hA8wv4  
template < typename Actor > v cUGBGX_&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const = c1>ja  
  { )5`~WzA  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4M!wm]n/%5  
} uz I-1@`  
} do_; XgyLlp;,O  
4:Oq(e_(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OrF.wcg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jZQ{ XMF  
最后来说说怎么处理break和continue P 'o]#Az  
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。 ^ p7z3ng  
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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