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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "3?N*,U_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }C'H@:/  
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, nt5x[xa  
5n1aRA1  
Qf'%".*=~8  
sOf;I]E|  
  class filler 1DTA Dh0  
  { id" -eMwp  
public : w,s++bV;L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ir,3' G  
} ; l>kREfHq!{  
v/s6!3pnl  
=_"[ &^  
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: f Yt y7  
<mk'n6B  
VEc^Ap1?'  
Sc?UjEs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2~wIHtd  
3j h: K   
#+Pk_?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @:ojt$  
nZtP!^#  
b@> MA  
zxo" +j4Ym  
二. 战前分析 rgK:ujzW!  
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。 `"-ln'nw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \ y^Ho1Fj  
}JWLm.e  
%x]8^vze  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Twi7g3}/jB  
  /* --------------------------------------------- */ r](%9Y  
vector < int *> vp( 10 ); 7<Yf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L3@upb  
/* --------------------------------------------- */ Ld9YbL:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m 4r!Ck|  
/* --------------------------------------------- */ P{gGvC,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B(zcoWQ*B  
  /* --------------------------------------------- */ GdlzpBl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h,palP6^  
/* --------------------------------------------- */ oRALhaI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z=|NoDZ  
yPmo@aw]1  
~CRd0T[^  
PL}c1Ud  
看了之后,我们可以思考一些问题: j} .,|7X  
1._1, _2是什么? }}Kj b  
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。 P\nz;}nv  
2._1 = 1是在做什么? ~x #RIt  
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。 YTk"'q-  
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。 W[R^5{k`  
jI;iTKjB(  
Z+%w|Sx  
三. 动工 ^{m&2l&87  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :,f~cdq=  
uex m|5|  
DDwj[' R  
zQ=c6xvm8  
template < typename T > gd,3}@@SH  
class assignment kgZiyPcw  
  { YPU*T&~  
T value; ox&PFI0Gn  
public : 937 z*mh  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ht,dMt>:  
template < typename T2 > hh1 ?/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |l#<vw wE  
} ; \$B%TY  
yd>b2 M  
ih[!v"bv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $.0l% $7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~w,c6 Z  
[vV5@nP:  
6A ;,Ph2  
VHbQLJ0  
  class holder O'L9 s>B  
  { $[*QsU%%  
public : hUo}n>Aa  
template < typename T > >69-[#P!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5Kw$QJ/  
  { /9 ^F_2'_  
  return assignment < T > (t); K K_  
} %0MvCm  
} ; oj'a%mx  
=mQdM]A)2  
2Vwv#NAV k  
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: 1!P\x=Nn_  
IBn+4 2V  
  static holder _1; Hdxon@,+cd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~B704i  
<{Pr(U*7}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JsA.j qkB  
而不用手动写一个函数对象。 [zw0'-h.  
dR|*VT\  
`m_ ('N  
z=[?&X]O9b  
四. 问题分析 QrSF1y'd  
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。 , |lDR@  
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。 $E,,::oJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S!@h\3d8{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g7-*WN<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /qwl;_Jcf  
">|G^ @|:A  
五. 问题1:一致性 N\nxo0sl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| OciPd/6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oa;vLX$   
8TH fFL  
struct holder XN Gw@$  
  { Q?xCb  
  // q,% lG$0v  
  template < typename T > 0Uf.aP  
T &   operator ()( const T & r) const (/;<K$u*h  
  { \ y}!yrQ  
  return (T & )r; _+*+,Vx  
} vP. ^j7wB  
} ; 5z=.Z\M`8  
:+? w>  
这样的话assignment也必须相应改动: ~\]lMsk+  
Ss$/Bh>hN  
template < typename Left, typename Right > EU,f;H  
class assignment e{6I-5`|,#  
  { 0n)99Osq(u  
Left l; vjz 'y[D  
Right r; - xE%`X  
public : 7mBH #Q)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?? 2x*l1  
template < typename T2 > E-v#G~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AQU^7O  
} ; N/V~>UJ0{*  
HD~o]l=H  
同时,holder的operator=也需要改动: 1{Kv  
BTAt9Z8qK  
template < typename T > 3vC"Q!J&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4 >`2vb  
  { kes GwMr"e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {4^NZTjd@  
} , #nYHD  
j#rj_uP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m3']/}xHO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EpUBO}q]  
!l|fzS8g  
return l(rhs) = r; *u ^mf~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y3Qb2l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: De^Uc  
#O,;3S  
template < typename Tp > 4m"6$  
class constant_t Tg yY 9  
  { KSgYf;  
  const Tp t; (`)ZR %i  
public : kb~;s-$O`s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >[r,X$]  
template < typename T > x"83[0ib  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HE{JiAf  
  { =pnMV"'9  
  return t; kdW$>Jqb  
} Y2d(HD@  
} ; m4_ZGjmJM  
ejh0Wfl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g/(3D  
下面就可以修改holder的operator=了 ttd ^jT  
6 6C_XT  
template < typename T > 1a]QNl_x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !L3\B_#  
  { wi-F@})f#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >`=9So_J  
} WvN{f*  
$, vX yZ  
同时也要修改assignment的operator() e.Gjp {  
>)*0lfxTZ  
template < typename T2 > ]WvV*FL9D3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S>;+zVF]  
现在代码看起来就很一致了。 K:L_y 1!T  
5MHc gzyp  
六. 问题2:链式操作 #D ]P3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G/N1[)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E2i'lO\P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]S+KH \2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y_= ]w1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *b,4qMr  
h1Nd1h@-   
template < typename T > zFm:=,9  
struct result_1 " 7g\X$  
  { `6RR/~kP(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B*OBXN>'P  
} ; wO&+Bb\=  
F S!D  
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: )s|o&aP>  
21sXCmYR,t  
template < typename T > 5*\]F}  
struct   ref t|?eNKVV9'  
  { (Tv~$\=  
typedef T & reference; @bF4'M  
} ; :x3"Cj  
template < typename T > ^ ^T xx  
struct   ref < T &> RMs+pN<5  
  { Ny5$IIF e  
typedef T & reference; %V|n2/O Y  
} ; /2>.*H_2  
cq"#[y$r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~s2la~gu  
&cZl2ynPi  
template < typename T > a\B'Qe+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -8Q}*Z  
  { !rTkH4!_  
  return l(t) = r(t); })umg8s  
} Vb,'VN%   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x(7Q5Uk\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 td5! S]  
Q" G;L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^t Y _ q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y2aN<>f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8}K4M(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LV@tt&|N  
最后的布局是: W|(U} PrC  
                Add jidRh}>a=  
              /   \ ![&9\aH  
            Divide   5 KnC:hus  
            /   \ F$@(0c  
          _1     3 Eg(.L,dj  
似乎一切都解决了?不。 6PT"9vR`)  
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。 I~Q G  
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。 zuS4N?t`p  
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: uc Ph*M  
B &e'n<  
template < typename Right > *~kHH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |f3 :9(p  
Right & rt) const cRv#aV  
  { 7;9 Jn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |3G;Rh9w,  
} bD`h/jYv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #z =$*\u  
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。 ]cM,m2^2  
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。 |ZG0E  
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。 [LM9^*sG2V  
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。 1#KBf[0  
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? ^&KpvQNW_  
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: C."\ a_p  
;: 0<(!^*  
template < class Action > k:8NOx|s"  
class picker : public Action k [iT']  
  { dy]ZS<Hz8G  
public : <72q^w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NA+7ey6  
  // all the operator overloaded \)i,`bz  
} ; 5Z`f .}^w  
H'}6Mw%ra  
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。 U+,RP$r@  
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: ,olP}  
yof8LWXx  
template < typename Right > -I[KIeF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NqM=Nu\  
  { "V`5 $ur  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rV}&G!V_t  
} v8K`cijSS  
-z">ov-)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V1yP{XT=  
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。 $|t={s34  
.'b| pd  
template < typename T >   struct picker_maker JnLF61   
  { EMzJyGt7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ajW2HH*9}A  
} ; ?5;N=\GQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RZ|M;c  
  { zEt!Pug  
typedef picker < T > result; W'6sY@0m  
} ; 1Gy [^  
B Q2N_*v  
下面总的结构就有了: /[A#iTe  
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。 K[S)e!\.  
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。 &WZ&Tt/)/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R>B6@|}?  
至此链式操作完美实现。 h@dy}Id  
tLcw?aB  
j/;wxKW  
七. 问题3 ]f>0P3O5&  
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。 EHK+qrym  
:LCyxLI  
template < typename T1, typename T2 > {DZ xK(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ R eX$9  
  { >[l2KD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y h53Z"a  
} J-qUJX~4c  
S6Y:Z0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [I}z\3Z %  
ueEf>0  
template < typename T1, typename T2 > 1024L;  
struct result_2 e*Y<m\*  
  { ^!z(IE'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H5*#=It  
} ; 5_1\{lP  
a(LtiO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FKUo^F?z  
这个差事就留给了holder自己。 Bj GfUQ  
    I&`aGnr^^  
GT\ yjrCd  
template < int Order > Ns]$+|  
class holder; jig3M N  
template <> v3{%U1>}v  
class holder < 1 > z[@i=avPG  
  { m\70&%v  
public : F"1tPWn  
template < typename T > N 1ydL  
  struct result_1 BkP4.XRI  
  { ;*0nPhBw0>  
  typedef T & result; 2.vmZaKP  
} ; %cBOi_}}~  
template < typename T1, typename T2 > iNc!z A4  
  struct result_2 N6`U)=2o>h  
  { b1;h6AeL  
  typedef T1 & result; -/2B fIq  
} ; *qu5o5Q  
template < typename T > eL.WP`Lz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 56 Z  
  { E#,\[<pc  
  return (T & )r; U8-OQ:2.  
} Uq~b4X$  
template < typename T1, typename T2 > UD.ZnE{"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const efE=5%O  
  { T8&eaAoo  
  return (T1 & )r1; 97~>gFU77#  
} TZGk[u^*  
} ; jFip-=T{4  
 e<(6x[_  
template <> o1"N{ Eu  
class holder < 2 > d]:G#<.  
  { 3V7WIj<  
public : R+_!FnOJ  
template < typename T > yz,0 S'U  
  struct result_1 H_Xk;fM  
  { uUV"86B_  
  typedef T & result; 'oH3|  
} ; eoXbZ  
template < typename T1, typename T2 > Bl^ BtE?-b  
  struct result_2 >; tE.CJH  
  { yPY{ZADkQ  
  typedef T2 & result; HA7%8R*.2i  
} ; O /:FY1  
template < typename T > \w"~DuA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *K|ah:(r1\  
  { zR <fz  
  return (T & )r; 9gglyoZ%  
} q"oNFHYPDs  
template < typename T1, typename T2 > W\j)Vg__e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TD%L`Gk  
  { B?yj U[/R  
  return (T2 & )r2; <1B+@  
} [^7P ]olW  
} ; 42p1P6d  
fFYoZ/\  
OhMJt&s9P=  
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> >。 a2ho+TwT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $rTb'8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8Lgm50bs  
S4?WR+:h  
return l(i, j) = r(i, j); OZd (~E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yimK"4!j5A  
aC%Q.+-t  
  return ( int & )i; %n GjP^  
  return ( int & )j; 4Gh\T`=  
最后执行i = j; [~X&J#  
可见,参数被正确的选择了。 .gzfaxi  
0w0{@\9  
$zU%?[J  
$d!Vxm  
M] +.xo+A  
八. 中期总结 bM5o-U#^ C  
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: (xoYYO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U]w"T{;@.)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KV$4}{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X/90S2=P  
c8Ud<M .  
Zd%wX<hU"  
6/?onEL9_  
eB=&(ZT  
u`.)O2)xU  
九. 简化 gujP{Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &xhwOgI#,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 So8 Dwz?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T:zM]%Xh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :=TIq  
  +-*/&|^等 Pr(@&:v:  
2. 返回引用。 { PJ>gX$  
  =,各种复合赋值等 2  
3. 返回固定类型。 &6 <a<S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h_+  
4. 原样返回。 PB7-`uz  
  operator, j;7E+Yp  
5. 返回解引用的类型。 Bf]Bi~w<  
  operator*(单目) "P54|XIJ\  
6. 返回地址。 ?FjnG_Uz`D  
  operator&(单目) Wz"H.hf  
7. 下表访问返回类型。 Kop(+]Q&n  
  operator[] -zn_d]NV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5V\",PA W  
  operator<<和operator>> y+w,j]  
@SpP"/)JY  
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。 ZTz07Jt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tq3Rc}  
%>_6&A{K,d  
template < typename Left > @\XeRx;  
struct value_return Ie(.T2K  
  {  o kA<  
template < typename T > %D8.uGsh  
  struct result_1 \q4r/SbgW  
  { 1JfZstT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Mqvo j7  
} ; f7][#EL  
i}P{{kMJ  
template < typename T1, typename T2 > ;RX u}pd  
  struct result_2 8.8t$  
  { m&gB;g3:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X<Z(,B  
} ; 3X11Gl  
} ; x.wDA3ys  
7`&ISRU4  
|:JT+a1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xa.8-a"hz  
S\< i`q  
下面我们来剥离functor中的operator() ^.\O)K {h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M}#DX=NZc  
uf9&o#  
return l(t) op r(t) QDV+(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PnaiSt9p?r  
return op l(t) kaB4[u  
return op l(t1, t2) %K-8DL8|(  
return l(t) op ?6&8-zt1?  
return l(t1, t2) op F]UH\1  
return l(t)[r(t)] _UP fqC ?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M?%x= q\<  
`(0B09~7  
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: )3:0TFS}}k  
单目: return f(l(t), r(t)); (H !iK,R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A8*zB=C  
双目: return f(l(t)); VDbbA\  
return f(l(t1, t2)); N\ !  
下面就是f的实现,以operator/为例 % J^x `P  
-LszaMR}  
struct meta_divide 8Ejb/W_  
  { II}M|qHaK  
template < typename T1, typename T2 > @e GBF Ns  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #Ir?v  
  { T TN!$?G3  
  return t1 / t2; pcwYgq#5  
} Rt+-ud{O  
} ; M lR~`B}m  
"O4A&PJD  
这个工作可以让宏来做: SI+Uq(k  
4A!]kj 5T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ % (y{Sca  
template < typename T1, typename T2 > \ ` z0q:ME  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y -a   
以后可以直接用 K8_v5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?l^Xauk4Pj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UE.kR+1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1d<Uwb>  
bPU i44P  
g=56|G7n  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S*V}1</L  
wc4BSJa,19  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @I`^\oJ  
class unary_op : public Rettype )_=2lu3%{  
  { k_=yb^6[U  
    Left l; #;j:;LRU  
public : TB! I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P.,U>m  
M}V!;o<t^  
template < typename T > Mz(Vf1pi%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9_?xAJ  
      { r[a7">n  
      return FuncType::execute(l(t)); Y#ZgrziYM  
    } -SrZ^  
0 Uropam  
    template < typename T1, typename T2 > T`ibulp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Xh)34q  
      { LKu\Mh|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T$xB H  
    } `x9Eo4(/  
} ; USz~l7Xs  
[X.bR$>  
g"evnp  
同样还可以申明一个binary_op go uU  
Q!e560@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > esqmj#G  
class binary_op : public Rettype \!-BR0+y;  
  { $')C&  
    Left l; aixX/se  
Right r; li r=0oq<  
public : j<B9$8x&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hJ@vlMW  
Q5+1'mzAB  
template < typename T > kOYUxr.b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l#'V SFm&  
      { t~) P1Lof\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <xOX+D  
    } zfeT>S+  
Iux3f+H  
    template < typename T1, typename T2 > +xFn~b/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *; o%*:  
      { 6p9fq3~7Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HEF e?  
    } g'(bk@<BP  
} ; /T w{JO#Q  
6_Fr\H  
P8tdT3*6/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 : uncOd.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,QY$:f<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +1ICX  
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。 <+roY"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ->sxz/L  
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。。。 ~dYCY_a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $C4~v  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I\~[GsDY  
下面是修改过的unary_op s^wm2/Yw  
bn(N8MFCV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8>&@"j  
class unary_op m8q4t ,<J  
  { va6Fp2n<1*  
Left l; i5VZ,E^E  
  d1<";b2Jt^  
public : ?[ xgt )  
Hr|f(9xA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <^5!]8*O  
2{-29bq  
template < typename T > bdg6B7%Q  
  struct result_1 /( Wq  
  { zBF~:Uc`B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u_(~zs.N]  
} ; ;tjOEmIiU  
`JySuP2~/  
template < typename T1, typename T2 > 36 "n7  
  struct result_2 cb}"giXQTB  
  { (Xd8'-G$m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NAGM3{\5v$  
} ; |N.2iN:  
_f1o!4ocx  
template < typename T1, typename T2 > QL?_FwZL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z 6:Wh  
  { 0HzqU31%l@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AkhG~L  
} (8d uV  
9LDv?kYr  
template < typename T > k9Pvh,_wp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hbw(o  
  { "tJ+v*E  
  return OpClass::execute(lt(t)); I |Oco?Q"  
} *_(X$qfoW  
Nu5|tf9%A  
} ; %5o2I_Cjz  
pRd.KY -<  
yPN'@{ 5#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I652Fcj  
好啦,现在才真正完美了。 ^/f~\ #R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7EJ2 On  
&d_^k.%y  
template < typename Right >  WR;1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HK;NR.D  
  { K"#$",}=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (Ou%0 KW  
} GAz -yCJp  
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。 kpm;ohd  
>Bt82ibN  
M5dYcCDE  
NkZG   
bZqTT~'T  
十. bind ]G/m,Zv*:  
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。 =RoG?gd{R  
先来分析一下一段例子 eV9U+]C`  
pv_o4qEN  
-`O{iHfM|P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f1 ;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VD;*UkapZx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^HKXm#vAB  
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。 oaIk1U;g  
我们来写个简单的。 SE'Im  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d:=' Xs  
对于函数对象类的版本: t R^f]+Up  
LrB 0x>  
template < typename Func > x~5uc$  
struct functor_trait '7iz5wC#  
  { ~Amq1KU*Z  
typedef typename Func::result_type result_type; BoD{fg  
} ; 2HX/@ERhmu  
对于无参数函数的版本: -l^<[%  
j*{0<hZb}  
template < typename Ret > !~ox;I}S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >3 o4 U2  
  { 6(n0{A  
typedef Ret result_type; djd/QAfSC  
} ; )U/jD  
对于单参数函数的版本: R9J!}az'  
ZpTDM1ro  
template < typename Ret, typename V1 > #Hw|P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?CpVA  
  { E C#0-,z  
typedef Ret result_type; d"wA"*8~y  
} ; G|6qL  
对于双参数函数的版本: 77>oQ~q  
8mI(0m'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y;i=c6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o) )` "^  
  { c6h?b[]  
typedef Ret result_type; inut'@=G/  
} ; vFPY|Vzh  
等等。。。 KC/O EJ`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {6i|"5_j  
~?Zib1f)  
template < typename Func > PR:k--)D  
struct func_return oC0ndp~+&  
  { 56V|=MzX]  
template < typename T > W06aj ~7Z  
  struct result_1 ?cU,%<r  
  { |]\zlH"w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fY<#KM6X  
} ; Bf{u:TCK  
7;>|9k  
template < typename T1, typename T2 > q lc@$  
  struct result_2 !eX0Q 2  
  { i%2u>N i^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GVY7`k"km  
} ; Q,U0xGGz  
} ; 6v`3/o  
GZ%vFje_ K  
HC iRk1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V_7\VKR  
P9v(5Z00|d  
template < typename Func, typename aPicker > F}; R  
class binder_1 ;ALWL~Xm  
  { #QNN;&L]R  
Func fn; AA\a#\#Z3  
aPicker pk; dN8Mfa)  
public : H& |/|\8F  
\ .xS  
template < typename T > v~$ V  
  struct result_1 (W1 $+X  
  { ">V1II 7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >|f"EK}m!  
} ; l\<.*6r  
fO<40!%9cQ  
template < typename T1, typename T2 > gOF^?M11x  
  struct result_2 p9v:T1 ?  
  { +nYFLe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d$!Q6ux;  
} ; g=Xf&}&=x  
?sN{U\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DDE-$)lf>  
%>+uEjbT  
template < typename T > g5V\R*{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Ok1j0~~  
  { #asg5 }  
  return fn(pk(t)); qC`}vr|Z  
} <-VBb[M#  
template < typename T1, typename T2 > s.J 4&2Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c^}y9% 4c  
  { 80lei  
  return fn(pk(t1, t2)); '*J+mZtN  
} ] !/  
} ; J0xHpe  
&@iOB #H  
r:*G{m-  
一目了然不是么? ON2o^-%=  
最后实现bind H|% J"  
{npm9w<;  
:=Olp;+_  
template < typename Func, typename aPicker > 2` o @L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B+W7zv  
  { oE ' P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 10S I&O  
} 3h7RQ:lUi  
^Jp T8B}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^exU]5nvz  
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。 CG1MT(V7?  
}gbLWx'iG  
十一. phoenix o/pw=R/):  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z,,"yVk`,  
>|taU8^|G}  
for_each(v.begin(), v.end(), JFT$1^n  
( }c/p;<  
do_ wGyVmC  
[ __=53]jGE  
  cout << _1 <<   " , " 3FBLCD3  
] !se1W5ke#  
.while_( -- _1), ucN' zq  
cout << var( " \n " ) '=dQ$fs  
) Oeh A3$|#  
); 7FC!^)x1  
,L ig6Z`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |ADf~-AY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wJC[[_"3 I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D$l!lRu8+L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sq|\!T  
^{M$S0g|N  
4=Th<,<  
template < typename Cond, typename Actor > t;* zr*  
class do_while =B}IsBn'J  
  { Am, {Fj  
Cond cd; +?J  N_aR  
Actor act; )Zq'r L<  
public : ciS +.%7  
template < typename T > ?fxM 1<8  
  struct result_1 o/Ismg-p  
  { 'z|Da&d P  
  typedef int result_type; g5y+F]'I  
} ; Z^kE]Ir#EV  
A8-[EBkK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8~Kq "wrbu  
e,%|sAs[  
template < typename T > )7 5 7   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#)1 zD}  
  { Fb{N>*l.  
  do x Lan1V  
    { OAXA<  
  act(t); IxbQ6  
  } o GuAF q  
  while (cd(t)); $;^|]/-  
  return   0 ; $Cz2b/O  
} s#^0[ Rt  
} ; tVG;A&\,6  
i-|N6J  
?UsCSJ1V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z~t0l  
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。 VeQGdyhY  
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。 \5a.JfF  
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。 UFj H8jSBx  
下面就是产生这个functor的类: /43l}6I  
e]~p:  
}m+Q(2  
template < typename Actor > #D9.A7fCc5  
class do_while_actor $gr>Y2i  
  { i^DMnvV.  
Actor act; [FBS|v#T  
public : NK0'\~7&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7r;1 6"  
J4+K)gWB  
template < typename Cond > ]'5Xjcx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KElEGW  
} ; L-9fo-  
 \ ca<L  
)0/9 L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /9br&s$B  
最后,是那个do_ r^m&<)Ca  
r D@*xMW  
a3 }V/MY  
class do_while_invoker qSP &Fi  
  { 0OO[@Ht  
public : "qgwuWbM  
template < typename Actor > :i&]J$^;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,7d/KJ^7  
  { F^GNOD3J  
  return do_while_actor < Actor > (act); $b`nV4p  
} c^I^jg2v  
} do_; Bz/ba *  
7(}'jZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y"lEMY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ph yIea  
最后来说说怎么处理break和continue 35l%iaj]G5  
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。 /ZyMD(_J  
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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