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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ua\g*Cxh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \dCoY0Z ;  
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, EUmQn8  
.Ff;St  
}8GCOY  
j"HB[N   
  class filler ry3;60E \)  
  { ,\4@Ao  
public : \TkBV?W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pNr3u  
} ; I5>HB;Q  
W}+Q!T=  
O[3J Px  
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: &6FRw0GX  
=:v\}/  
C78YHjy  
jwyJ=W-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rPkV=9ull,  
bV|:MW <Wv  
<_8\}!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 37x2fnC  
YN9ug3O+  
FVT_%"%C9  
]plg@  
二. 战前分析 T/MbEqAf  
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。 KQaw*T[Q3w  
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 fyYT#r  
c^}gJ  
cG6Q$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h" Yi'  
  /* --------------------------------------------- */ DY^q_+[V  
vector < int *> vp( 10 ); ?Q wDV`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Fl]$ql   
/* --------------------------------------------- */ 8fTuae$^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yq4_ss'nB  
/* --------------------------------------------- */ kM*f9x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,'m<um  
  /* --------------------------------------------- */ }:5r#Cd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &`Q0&8d5  
/* --------------------------------------------- */ }7+G'=XI/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0vQ@n7  
nYY@+%` ]z  
&9, 6<bToP  
{$bAs9L  
看了之后,我们可以思考一些问题: (ScL  C  
1._1, _2是什么? Xgn^)+V:  
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。 5@P2Z]Q  
2._1 = 1是在做什么? \;I%>yOIu  
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。 $dFEC}1t  
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。 ?%i|].<-'  
Cd#[b)d ?^  
FGG Fi(  
三. 动工 PbJn8o   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bqFGDmu6'  
66fvS}x  
s[nXr   
BC%t[H} >R  
template < typename T > _OZrH(8  
class assignment ' ]l,  
  { ~A}"s-Kq5  
T value; .d^8w97  
public : &sh %]o8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0SwWLq  
template < typename T2 > FcdbL,}=<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yDWzsA/X  
} ; zK(9k0+s  
R#1h.8  
~ULuX"n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z<;<!+,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mNc (  
:@KWp{ D7  
`XB(d@%  
VzA~w` $d  
  class holder ;<Oe\X  
  { {kD|8["Ie'  
public : R}8!~Ma`|  
template < typename T > `LVItP(GUM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &Zs h-|N  
  { {vx{Hwyv  
  return assignment < T > (t); CSRcTxH  
} z ,87;4-  
} ; }N#jA yp!  
s7tNAj bgD  
15 x~[?!  
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: [~` ; .7~  
A 7'dD$9  
  static holder _1; J )oa:Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cT`x,2  
(zwxrOS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O`g44LW2n  
而不用手动写一个函数对象。 i{I'+%~R  
*Tl"~)'t~  
-d[9mS  
6{8qATLR  
四. 问题分析 K%[Rv#>;q|  
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。 vE;`y46&r  
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|tbwU)J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z `T<g!Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dz5a! e [  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "S(m1L?  
&"BmCDOq  
五. 问题1:一致性 ?=dyU(  
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?| &Y\Vh}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k`62&"T  
;gc Q9L  
struct holder ib/B!?/  
  { 'vgw>\X(  
  // AA;\7;k{  
  template < typename T > eG72=l)Mz  
T &   operator ()( const T & r) const yeFt0\=H  
  { $u|p(E:*  
  return (T & )r; 4Smno%jq  
} <:-|>R".  
} ; @2v L'6  
sOa`Tk  
这样的话assignment也必须相应改动: #[ vmS  
$2A%y14  
template < typename Left, typename Right > HTao)`.  
class assignment @ eqVu g  
  { Us+|L|/  
Left l; rV<yM$IA  
Right r; 2P`hdg  
public : 36` aG Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^2mmgN   
template < typename T2 > /0s1q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x/ {  
} ; BT: =  
8c`g{ *z  
同时,holder的operator=也需要改动: H^_[nL  
%a&Yt  
template < typename T > .e!dEF)D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3+u11'0=t  
  { %L.,:mtq)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,'v]U@WK  
} (Gf1#,/3~  
cF_ Y}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。 PaP47>(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \|BtgT*$b  
'b]GcAL  
return l(rhs) = r; '*MNRduE6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  ]hpocr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tu#VZAPW@  
),v[.9!}:  
template < typename Tp > /Z';# G,z  
class constant_t dy-m9fc6%  
  { j#$ R.  
  const Tp t; 5&D)W>{d  
public : q+.DZ @  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %*>=L$A  
template < typename T > !e*Q2H+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Pni  
  { v~[=|_{  
  return t; U2\g Kg[-Q  
} ;Xk-hhR  
} ; Z)<ljW  
_Isju S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;f#%0W{":  
下面就可以修改holder的operator=了 @Iia>G @Rz  
ZE.nB- H  
template < typename T > }OZ%U2PU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U+CZv1  
  { 6QkdH7Qf=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v: cO+dQ  
} A6v02WG_1T  
(zIP@ H  
同时也要修改assignment的operator() UX}ZE.cV  
vz #VW  
template < typename T2 > `of 5h* k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *kY\,r&!P  
现在代码看起来就很一致了。 AP' Uc A  
~McmlJzJG  
六. 问题2:链式操作 7dyGC:YuTL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 58\Rl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bq/ m?;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 PVH^yWi n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 S;sggeP7,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B!0o6)u'  
yoGe^gar  
template < typename T > ~UA-GWb  
struct result_1 X1?7}VO  
  { =kH7   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3 GmU$w  
} ; [g`9C!P-G  
X<dQq`kZ  
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: `CA-s  
JV(qTb W  
template < typename T > De%WT:v  
struct   ref NNLZ38BV7  
  { _U(b  
typedef T & reference; 3TVp oB`  
} ; B38_1X7  
template < typename T > }R4%%)j(Vj  
struct   ref < T &> p \A^kX^5  
  { ^2%_AP0=  
typedef T & reference; :IlRn`9X`  
} ; B{$4s8XU  
j&,,~AZm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A;7p  
0O<g) %Vz>  
template < typename T > xpCzx=n3.m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +EjH9;gx  
  { Q]]}8l2  
  return l(t) = r(t); <@6K(  
} 3>Y G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S L<P`H|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vp{! Ft8>  
A:PQIcR;V  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Wd#r-&!6j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QH@?.Kb_qU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G8dC5+h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,e$]jC<sv2  
最后的布局是: I4 {uw ge  
                Add yqR2^wZ%r  
              /   \ c]LE9<G  
            Divide   5 <wWZ]P 2]  
            /   \ R#gt~]x6k  
          _1     3 nt. A X  
似乎一切都解决了?不。 cK4Q! l6O  
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。 Xu\FcQ{  
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。 vVB8zS~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: {:BAh 5e|  
Y '7f"W  
template < typename Right > lVF}G[B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "#1KO1@G  
Right & rt) const V'?bZcRr~  
  { f'&30lF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]S;^QZ  
} d S]TTU1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,l/~epx4v)  
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。 QY2/mtI  
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。 "#,]` ME;  
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。 YHBH9E/B  
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。 j_H"m R  
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? 1AMxZ (e  
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: 9RA~#S|(T  
~,[-pZ <  
template < class Action > :U;n?Zu S  
class picker : public Action Xi"+{6  
  { S. my" j  
public : |R[@u=7s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K;kaWV  
  // all the operator overloaded Bh3N6j+$d  
} ; ?^I\e{),c  
#-vuY#gs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 XgRrJ.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Wm ri%  
V&nTf100  
template < typename Right > .m%/JquMFM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E57:ap)/  
  { d&[Ct0!++u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~*"]XE?M  
} S:!gj2q9|  
c#o(y6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %c+`8 wj  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 12l-NWXf  
NqyKR&;  
template < typename T >   struct picker_maker [R V_{F:'  
  { ,36AR|IO)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Mn$w_Z?  
} ; K+2k}Hx6J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1,UeVw/  
  { v C,53g  
typedef picker < T > result; V9aGo#  
} ; iA*^`NMaT  
^na8d's:  
下面总的结构就有了: pc9m,?n  
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。 m# 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。 2?vjj:P+h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BG ] w2=  
至此链式操作完美实现。 2"0q9Jg  
\l)Jb*t  
EFpV  
七. 问题3 2cv!85  
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。 g-G;8x'n  
\3nu &8d  
template < typename T1, typename T2 > ":=\ ci]e%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RNa59b  
  { hF m_`J&"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GD*rTtDWn  
} poLzgd  
G@$Y6To[  
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: 4wLN#dpeEy  
iYbp^iVg  
template < typename T1, typename T2 > GM]" $  
struct result_2 [/Q .MmnL  
  { ^(}D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bcx,K b  
} ; :mP%qG9U  
}~B@Z\`O  
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? h?t#ABsVK  
这个差事就留给了holder自己。 ~nQ=iB  
    ]0[Gc \h}  
7kiZFHV  
template < int Order > Ih Yso7g  
class holder; F+ ,eJ/]  
template <> ~yX8p7qr  
class holder < 1 > 1P8XVI'  
  { ^a>3U l{  
public : eXs^YPi  
template < typename T > _:N+mEF  
  struct result_1 ub/Z'!  
  { pr~%%fCh  
  typedef T & result; )I~U&sT\/  
} ; o )\\(^ld  
template < typename T1, typename T2 > h=?V)WSM  
  struct result_2 PhUG}94  
  { uGXN ciEp`  
  typedef T1 & result; 'gBGZ?^N!U  
} ; s&Bk@a8  
template < typename T > ^nO0/nqz]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @=i- *U  
  { N@qP}/}8  
  return (T & )r; <@F.qMl  
} : Xe,=M(l~  
template < typename T1, typename T2 > \,n|V3#G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T[?wbYfW  
  { Uz4!O  
  return (T1 & )r1; ;`")3~M3*  
} u& 4i=K'x8  
} ; vJ +sdG  
c+BD37S  
template <> L3N ?^^]  
class holder < 2 > u"$=:GK  
  { 7LFJi@*8  
public : F.rNh`44  
template < typename T > Xu.Wdl/{Ra  
  struct result_1 7lLh4__;`6  
  { A{Kc"s4fO  
  typedef T & result; :.VI*X:aQh  
} ; V yOuw9  
template < typename T1, typename T2 > z`}<mY E  
  struct result_2 %>];F~z  
  { Ee~<PDzB  
  typedef T2 & result; biLNR"/E  
} ; +6zW(Ql/  
template < typename T > k?bIu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y 4 wV]1  
  { "V= IG{.  
  return (T & )r; I ~U1vtgp  
} kVmR v.zZ  
template < typename T1, typename T2 > 9V'ok.B.x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &gxWdG}qx]  
  { B|f =hlY  
  return (T2 & )r2; mBwM=LAZ  
} B5A/Iv)2  
} ; S3?Bl'  
U}yq*$N  
e7_.Xr~[  
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> >。 u# TNW.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '9ki~jtf=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *+ i1m `6Q  
\4`:~c  
return l(i, j) = r(i, j); 5wE+p<-KX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JI3x^[(Z  
ron-v"!  
  return ( int & )i; DXa!"ZU  
  return ( int & )j; i-jrF6&  
最后执行i = j; ,<CFjtelO  
可见,参数被正确的选择了。 6*aU^#Hz6  
=,Zkg(M  
2FVO@D  
"y9]>9:$-  
X7~^D[ X  
八. 中期总结 hEh` cBO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %&5PZmnW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /g]NC?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IDY2X+C#U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !,cL c}a  
QomihQnc  
: MEB] }  
/ucS*m:<x  
#FhgKwx  
mx!EuF$I  
九. 简化 Ql1J?9W  
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。 W]W[oTJ5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A"}Ib'  
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~Yr`5+Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rj ] ~g  
  +-*/&|^等 $~,J8?)(z  
2. 返回引用。 2CF5qn}T  
  =,各种复合赋值等 U^;|as  
3. 返回固定类型。 )z_5I (?&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !{+a2wi  
4. 原样返回。 1\X_B`xwD  
  operator, . #FJM2Xk  
5. 返回解引用的类型。 Y2TXWl,Jk  
  operator*(单目) hDf!l$e.  
6. 返回地址。 *}'3|e4w}  
  operator&(单目) S]Qf p,  
7. 下表访问返回类型。 UrmnHc>}c  
  operator[] ZVyJ%"(E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s/0bXM$^  
  operator<<和operator>> B fu/w   
v&)G~cz  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0t?g!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A7I{Le  
;U&~tpd  
template < typename Left > B; ^1W{%J  
struct value_return Ul Mc8z  
  { b:Tv Ta  
template < typename T > LL_@nvu}M  
  struct result_1 >H,5MM!  
  { H oO1_{q"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ms=N+e$n  
} ; $YiG0GK<"  
)agrx76]3w  
template < typename T1, typename T2 > v:gdG|n"  
  struct result_2 (XNd]G  
  { +[` )t/   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m^o?{ (K  
} ; 9yK\<6}}QH  
} ; 7P:/ (P  
NpH:5hi  
hiEosI C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5p>rQq0  
;--p/h*.  
下面我们来剥离functor中的operator() Hbl&)!I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0O?\0k;o  
#('GGzL6c  
return l(t) op r(t) tI<6TE'!p#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N *,[(q  
return op l(t) m>^vr7  
return op l(t1, t2) G2dPm}sZG  
return l(t) op xQ! Va  
return l(t1, t2) op IqFmJs|C  
return l(t)[r(t)] i 2 ='>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p+;;01Z+_  
6~O;t'd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: f{-,"6Y1  
单目: return f(l(t), r(t)); u/apnAW@M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zm vtUma  
双目: return f(l(t)); DFQ`<r&!  
return f(l(t1, t2)); &-L9ws  
下面就是f的实现,以operator/为例 ao"Z%#Jb~  
pQoZDD@B$  
struct meta_divide RREl($$p  
  { zbJ}@V  
template < typename T1, typename T2 > ]Na;b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ch)E:Dvq6  
  { : cPV08i  
  return t1 / t2; fS3%  
} XCT3:db  
} ; %3yrX>Js  
m A('MS2  
这个工作可以让宏来做: blUS6"kV}  
3uL$+F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5& _R+g  
template < typename T1, typename T2 > \ "iJAM`Hi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $S^rKp#  
以后可以直接用 LhSXz>AX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c~= {A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 D7Y?$=0ycb  
(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。。。) 69 J4p=c,  
c_u7O \  
=N2@H5+7  
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 qE.3:bQ!`  
S`& yVzv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gh}* <X;N  
class unary_op : public Rettype hyY^$p+  
  { zVis"g`  
    Left l; P]7s1kgaS  
public : iV:\,<8d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AD >/#Ul  
9hgIQl  
template < typename T > 1[-RIN;U8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rIX 40,`  
      { gX(8V*os^  
      return FuncType::execute(l(t)); x[R?hS,0 t  
    } X;v{,P=J  
4M;S&LA  
    template < typename T1, typename T2 > Pr,C)uch  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X7SSTcA   
      { 88}04  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2<*Yq 8  
    } mhF@S@  
} ; _)~|Z~  
&zPM# Q  
u1|v3/Q-  
同样还可以申明一个binary_op qc3?Aplj  
&{8[I3#@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^y~oXS(  
class binary_op : public Rettype 5a/3nsup5  
  { JEfhr  
    Left l; _+gpdQq\p  
Right r; 2|`~3B)#  
public : KF7d`bRe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PAiVUGp5[  
 LNvkC4  
template < typename T > R(2MI}T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{ lm z<g  
      { ^.M_1$-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3]>YBbXvE  
    } }'\M}YM  
z u1gP/  
    template < typename T1, typename T2 > !9^GkFR6n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +EZr@  
      { we?t/YB=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QzYaxNGv  
    } e XdH)|l,\  
} ; r<*Y1;7H'  
UHDcheeRD  
+PO& z!F  
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 tOPk x(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7VJf~\%1j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) obw:@i#  
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。 U27ja|W^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L~_zR>  
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。。。 ~5Rh7   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'v@1_HHW\  
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) ;e~K<vMm;y  
下面是修改过的unary_op o#IWH;ck.  
vw` '9~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3iiOxg?j  
class unary_op 94XRf"^  
  { ) |hHbD^V  
Left l; Uzk_ae  
  cr{dl\ Na  
public : p-/}@r3Z+  
2aQ}| `  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U7G|4(  
Vb2")+*:  
template < typename T > *c@]c~hY,  
  struct result_1 &J=x[{R  
  { S*rcXG6Q^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YGLR%PYv"  
} ; b$FXRR\G  
n6*; ~h5  
template < typename T1, typename T2 > -ANq!$E  
  struct result_2 BCH I@a  
  { 5gPAX $jH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %$!EjyH9  
} ; <JJi  
P q( )2B  
template < typename T1, typename T2 > `RE1q)o}8M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dGc>EZSdj  
  { 5xG/>f n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !Jo.Un7  
} *Xd_=@L&B  
O0"&wvR+5  
template < typename T > i)e)FhEY6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SiJX5ydz  
  { q}5&B =2pM  
  return OpClass::execute(lt(t)); PiIILX{DuH  
} 0M>%1 *  
lc0ZfC  
} ; dnTXx*I:  
?rV c}  
 ]cI(||x  
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 ]%%cc  
好啦,现在才真正完美了。 k<S!|  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0 .p $q  
;d  >  
template < typename Right > 8%9OB5?F6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %K]nX#.B&  
  { 0b}lwo,|\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +<I1@C  
} ~LzTqMHM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >:P3j<xTv  
RwwX;I"o%  
:Zd# }P  
wwmODw<tT  
DSHpM/7  
十. bind !PrO~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]# T9v06w  
先来分析一下一段例子 WJL,L[XC  
r^6v o6^  
+NEP*mk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &On0)G3Rc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P^LOrLmo8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j|WaWnl=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |wj/lX7y  
我们来写个简单的。 3/@'tLtN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o [ %Q&u  
对于函数对象类的版本:  g^E n6n)  
`\P:rn95;  
template < typename Func > 9Au+mIN  
struct functor_trait _>:g&pS/  
  { 4%j&]PASa1  
typedef typename Func::result_type result_type; vR~*r6hX8  
} ; _?_Svx2  
对于无参数函数的版本: #(*WxVE  
^NLKX5Q  
template < typename Ret > LDvF)Eg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?\F,}e  
  { NI s4v(!  
typedef Ret result_type; %dT%r=%Y  
} ; |I+E`,n"b  
对于单参数函数的版本: .Na>BR\F  
<CmsnX  
template < typename Ret, typename V1 > W\<#`0tUt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Pe wPl0  
  { X7c*T /  
typedef Ret result_type; Yhw* `"X  
} ; 8rp-Xi W  
对于双参数函数的版本: = xX^  
BK d(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \ bT]?.si  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EJtU(HmW  
  { Z#MODf0H@  
typedef Ret result_type; 'H cDl@E  
} ; 5!ReW39c ;  
等等。。。 /?XfVhA:A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =OZ_\vO  
C${TC+z  
template < typename Func > r&3fSx9  
struct func_return 2aje$w-  
  { i)(Q Npv  
template < typename T > ycAQPz}=I  
  struct result_1 ^:)&KV8D|  
  { ]VYl Eqe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -% f DfjP  
} ; cT0g, ^&  
}t-r:R$,  
template < typename T1, typename T2 > N~ozyIP,  
  struct result_2 iRVLo~  
  { %-'U9e KN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6HqK%(  
} ; YYvs~?bAy  
} ; 99:L#0!.W  
}b^lg&$(  
^c7L!F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]Ojt3) fB  
::`j@ ]  
template < typename Func, typename aPicker > GQZUC\cB  
class binder_1 J;kbY9e  
  { jw[`_  
Func fn; 7=AKQ7BB>b  
aPicker pk; vZDQ@\HrC  
public : ,`7GI*Vq  
Cp* n2  
template < typename T > 8Z!ea3kAT  
  struct result_1 H= y-Y_R  
  { Le'\x`B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j&mL]'Zy  
} ; PYf`a`dH  
db XG?K][  
template < typename T1, typename T2 > mHMej@  
  struct result_2 ]1[;A$7  
  { XN0Y#l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U+i[r&{gb  
} ; rh l5r"%  
}Tef;8d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Mvh_>-i  
#"M Pe4  
template < typename T > *j* WE\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mww]l[1'EL  
  { D{l((t3=T  
  return fn(pk(t)); .0|J+D  
} yW&i Uh=0  
template < typename T1, typename T2 > p{J_d,JH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X m3t xp#  
  { HW G~m:km  
  return fn(pk(t1, t2)); >g2B5KY  
} 8#Z5-",iw  
} ; HKkf+)%)x  
PS22$_}   
("oA{:@d  
一目了然不是么? 0R]CI  
最后实现bind bsr y([N>w  
A!kyga6F5  
Mt Z(\&~  
template < typename Func, typename aPicker > QBy*y $  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D=>^m=?0  
  { +;Gl>$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {\&"I|dpe  
} f)x}_dw%  
zOOX>3^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iFA"m;$  
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。 *La =7y:  
S8RB0^Q7  
十一. phoenix &3f.78a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jQ)>XOok  
5!zvoX9  
for_each(v.begin(), v.end(), ;" *`  
( j#f&!&G5<&  
do_ "/?qT;<$)  
[ 0d ->$gb  
  cout << _1 <<   " , " sriz b  
] JY+[  
.while_( -- _1), ? ^CGJ1  
cout << var( " \n " ) 72zuI4&  
) A%1=6  
); 2&fwr>!$  
!y`e,(E  
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: C#&6p0U  
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 u&xK>7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;NeP&)Td  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,<^HB+{Wo  
ha=z<Q  
=> =x0gsgj  
template < typename Cond, typename Actor > ,`zRlkX  
class do_while g4~qc I=a  
  { I)6Sbt JV^  
Cond cd; #L0I+ K,K\  
Actor act; I uj=d~|>  
public : 77d`N  
template < typename T > `Qf :PX3  
  struct result_1 Ib8i#DV  
  { R TUNha^<T  
  typedef int result_type; \q|PHl  
} ; qo- F9u1J  
f](uc(8Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ; ,<J:%s  
}>~>5jc/Pg  
template < typename T > &2=KQ\HO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d %W}w.  
  { !u}3H|6~  
  do J*!:ar  
    { ;-GzGDc~0  
  act(t); bTGK@~  
  } FraW6T}_  
  while (cd(t)); d$rUxqB.  
  return   0 ; o}+Uy  
} _-J@$d%  
} ; sC_UalOC_  
BQ&q<6Tk  
t}k'Ba3]:Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N%A`rY}u  
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。 y!N)@y4  
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。 ai jGz<  
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。 LIC~Kehi  
下面就是产生这个functor的类: Cw&D}  
G5#}Ed4  
)?&kQ^@v  
template < typename Actor > Y;F R"~^  
class do_while_actor ?s)sPM?  
  { 1`]IU_)1B  
Actor act; <-:@} |br  
public :  7EP|X.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]esLAo  
Gj19KQ1G  
template < typename Cond > s.^9HuM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #2R%H.*t  
} ; ,/`E|eG1G  
C!{AnWf  
NS4'IR=;E!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r`R~{;oT  
最后,是那个do_ 2HGD{;6>v{  
),Ho(%T\  
$l,Zd6<1q  
class do_while_invoker CQzjCRS d  
  { Wt9iL  
public : cia-OVX  
template < typename Actor > qD;v/,?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;xO=Yhc+  
  { k5t^s  
  return do_while_actor < Actor > (act); )s<WG}  
} Yuo1'gE+  
} do_; ).}k6v[4)  
BU:Ecchbr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n R\n\   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sci4EGc  
最后来说说怎么处理break和continue Wx?&igh  
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。 Cld<D5\|f+  
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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