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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zlR?,h-[3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |ZodlYF  
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, JS}{%(B  
XLMb=T~S  
s1|/S\   
q+B&orp  
  class filler s@MYc@k  
  { ==i[w|  
public : XqM3<~$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cYXM__  
} ; @EE."T9  
-hC,e/+  
r`c_e)STO  
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: qY\f'K}Q*  
b64 @s2]  
$gBd <N9|c  
jxJv.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0]HYP;E"U  
L 8{\r$  
P/&]?f0/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CK, 6ytB  
{'16:dTJ  
'!f5?O+E  
1-.~7yC  
二. 战前分析 r J KZ)N{  
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。 5NJ4  
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 hzk6rYg1  
k6=nO?$  
`9k0Gd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0Z{j>=$  
  /* --------------------------------------------- */ Mi~(aah  
vector < int *> vp( 10 ); eT2*W$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t>8XTqqi  
/* --------------------------------------------- */ Scv#zuv_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iAa;6mH  
/* --------------------------------------------- */ "`6n6r42  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (H+'X}1  
  /* --------------------------------------------- */ \.mI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <AJ97MLcc  
/* --------------------------------------------- */ tGB@$UmfU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HHqwq.zIy  
Gycm,Cy  
ko5V9Drc  
[]s^   
看了之后,我们可以思考一些问题: l }XU 59  
1._1, _2是什么? R *F l8   
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。 jD7NblX  
2._1 = 1是在做什么? tpuYiL  
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。 @29U@T  
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。 |d6T/Uxo  
:_M;E"9R  
=)|-?\[w  
三. 动工 Q]p(u\*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a#T]*(Yq)  
Nan[<  
!'LW_@  
%e&9.  
template < typename T > V ]90  
class assignment OzC\9YeA  
  { v@#b}N0n  
T value; 3]?#he  
public : %Qk/_ R1   
assignment( const T & v) : value(v) {} <V>dM4Mkr  
template < typename T2 > UwC=1g U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _#vrb;.+  
} ; Xy%p"b<  
{\[5}nV  
G\T fL^A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^] kF{ o?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O#Wh TDF"  
i*CZV|t US  
?.Pg\ur  
]r_;dYa  
  class holder aM4k *|H?  
  { z2Z^~, i  
public : 7=(Hy\Q5xH  
template < typename T > a'\o 7_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Mfv1Os:ST  
  { tnLAJ+ -M  
  return assignment < T > (t); GRY2?'`  
} $ /nY5[  
} ; 9uWY@zu  
/> 4"~q)  
"O(9m.CZ  
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: Zdn~`Q{  
"1, pHR-+R  
  static holder _1; |g *XK6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;qBu4'C)T  
T9s2bC.z55  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @g G<le6  
而不用手动写一个函数对象。 ES40?o*]x  
8zMu7,E  
IT$25ZF  
t]X w{)T  
四. 问题分析 2<}NB?f`N  
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。 n9s iX  
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。 $[yFsA6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j!3 Gz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Uo2GK3nT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^%` wJ.c  
@_z4tUP  
五. 问题1:一致性 2YDM9`5xs\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~RWktv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fNrgdfo  
NssELMtF!g  
struct holder ;D$)P7k6  
  { i E CrI3s  
  // ~/*MY  
  template < typename T > `UBYp p  
T &   operator ()( const T & r) const gJM`[x`T  
  { Y/7 $1k  
  return (T & )r; H@l}WihW  
} gy nh#&r  
} ; uIZWO.OdU  
"U7qo}`I  
这样的话assignment也必须相应改动: rylzcN9RM$  
M}!2H*  
template < typename Left, typename Right > PiA0]>  
class assignment HF(KN{0.B  
  { 3d|9t9v  
Left l; 6&/T@LQYrh  
Right r; RZ+`T+zL  
public : /d%=E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B7!3-1<k>  
template < typename T2 > ) Yd?m0m*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r\/+Oa'  
} ; M|R b&6O  
2p " WTd  
同时,holder的operator=也需要改动: p/h Rk<K6  
4R\ Hpt  
template < typename T > \eFR(gO+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,TFIG^Dvq  
  { #t+d iR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f%*/cpA)  
} nvPwngEQm  
q`r**N+zn  
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。 l'eyq}&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6R^^.tCs  
RU\/j%^  
return l(rhs) = r; =AuR:Tx  
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。 s;A@*Y;v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cb}[S:&|  
o>VVsH  
template < typename Tp > G["c\Xux  
class constant_t w`5xrqt@  
  { Ih"XV  
  const Tp t; Sm5H_m!  
public : ' MxrQ;|S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,S!azN=  
template < typename T > O6OP =K!t:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F|!){=   
  { 1@-Ns  
  return t; \P6$mh\T  
} L+i(TM=  
} ; /~<@*-'  
|)*fRL,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q*9!,!e  
下面就可以修改holder的operator=了 aca=yDs2  
o !U 6?  
template < typename T > }B1!gz$YNO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,l)^Ft`5  
  { p}~qf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); % oo2/aF  
} :*KHx|Q  
L'kmNVvYN  
同时也要修改assignment的operator() U-3i  
w.TuoWo>  
template < typename T2 > =z /dcC$r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q?8| [.  
现在代码看起来就很一致了。 8#g1P4  
BT"XT5@  
六. 问题2:链式操作 9_5ow  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |/)${*a4n  
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。 :n-]>Q>5=k  
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。 Uw7h=UQh  
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。 ~ (jKz}'~U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MpR2]k#n<  
lx7Q.su'  
template < typename T > &:`U&06q  
struct result_1 (P:<t6;+  
  { AQwdw>I-FX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $F5 b  
} ; w}YlVete  
{Sj9%2'M)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H|HYo\@F#  
av|g}xnj  
template < typename T > ?snp8W-WB  
struct   ref 4v{o  
  { ZG&>:Si;  
typedef T & reference;  e0,|Wm  
} ; #iHs* /85  
template < typename T > O[ef#R!  
struct   ref < T &> Fkd+pS\9g~  
  { fNW"+ <W  
typedef T & reference; (O(}p~s  
} ; jr:7?8cH0L  
SR |`!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @/ohg0  
P&^;656r  
template < typename T > JAem0jPC8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yL-YzF2  
  { G\+L~t  
  return l(t) = r(t); |M, iM]  
} QvKh,rBFVG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7V!*NBsl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ) u`[6,d  
`M^= D&Bf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .E8_Oz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z?*w8kU&>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N@Uy=?)ZJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LAS'u "c|  
最后的布局是: IHv[v*4:  
                Add 9^#c| 0T  
              /   \ %2{ %Obp'  
            Divide   5 }%{LJ}\Px  
            /   \ i\rDu^VQ  
          _1     3 TI,&!E?;  
似乎一切都解决了?不。 FwkuC09tI  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 HOJs[mqB%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `3WFjU 5a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P"8~$ P#  
kr9*,E9cv  
template < typename Right > _8F`cuyW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q %"VYt4  
Right & rt) const st:`y=F_  
  { D!Pq4'd(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0vD7v  
} S]Mw #O|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sg3OL/"  
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。 T^k7o^N>  
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。 9Hb6nm  
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。 tne ST.  
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。 !C3MFm{B  
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? |es?;s'  
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: PuA9X[=  
%,@e^3B  
template < class Action > zkuU5O  
class picker : public Action eo?;`7  
  { o.!~8mD  
public : 'm FqE n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qh|_W(`y  
  // all the operator overloaded yy i#Mo ,  
} ; _M`--.{\O[  
fPR1f~r  
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。 `tA" }1;ka  
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: v,-HU&/*B  
RL@VSHXc  
template < typename Right > d\|?-hY`[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  ~- _kM  
  { SwTL|+u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d"*uBVzXm  
} 8"2=U6*C  
[S9K6%w_!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -$cmG4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .ps-4eXF  
yW1)vD7  
template < typename T >   struct picker_maker /_AnP  
  { 4C61GB?Vy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NV72  
} ; irFMmIb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ORHp$Un~)  
  { |Mu p8(gCk  
typedef picker < T > result; [B#R94  
} ; 'MUv5 Th  
4ew" %Cs*  
下面总的结构就有了: bYpnt V  
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。 t^R][Ay&  
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。 bnq; )>&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Mc3|T4)U  
至此链式操作完美实现。 ODNM+#}`  
pN:Kdi  
Wz49i9e+d  
七. 问题3 [q) 8N  
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。 Ln')QN  
t{^*6XOcJ  
template < typename T1, typename T2 > |ef7bKU8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eTI%^d|  
  { Lsq A**=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iNtaDX| %/  
} B%)%  
O`x;,6Vr  
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: 1PVtxL?1P  
zZPuha8  
template < typename T1, typename T2 > e6R}0w~G  
struct result_2 _~IR6dKE  
  { X0bN3N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~:kZgUP_f  
} ; 42{Ew8  
mZtCL  
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? #%iDT6  
这个差事就留给了holder自己。 vj'wm}/  
    : UGZ+  
Bu<M\w?7Y  
template < int Order > ;4R$g5-4X  
class holder; ;f0I 8i,JN  
template <> "pi=$/RD9  
class holder < 1 > ]HKQDc'  
  { u]<,,  
public : 5nv#+ap1 "  
template < typename T > C%$edEi  
  struct result_1 :)wy.r;N  
  { `5cKA;j>b  
  typedef T & result; &S{RGXj_  
} ; >kj`7GA  
template < typename T1, typename T2 > qON|4+~u%  
  struct result_2 R&8Iz yM  
  { cs,N <|  
  typedef T1 & result; +%zAQeb  
} ; 7 E r23Q  
template < typename T > V+* P2|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4ni<E*  
  { @| M|+k3  
  return (T & )r; rq8K_zp  
} <Swt);  
template < typename T1, typename T2 > Q i,j+xBp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [w>$QR  
  { eJF5n#  
  return (T1 & )r1; ?i7%x,g(Z  
} cv-PRH#  
} ; ?]|\4]zV  
/ ;$#d}R  
template <> {C 6=[  
class holder < 2 > iEVb"w0 59  
  { +X#vVD3"  
public : aE`c%T):`  
template < typename T > _X^1IaL  
  struct result_1 Q3n,)M[N  
  { Q8:Has  
  typedef T & result; !o5 W  
} ; ^W`<gR  
template < typename T1, typename T2 > 5A)2} D]  
  struct result_2 |4)>:d  
  { HmiR.e%<b  
  typedef T2 & result; ^1S!F-H4\  
} ; PlU*X8  
template < typename T > IpINH3odT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B-?6M6#  
  { yCd-9zb=  
  return (T & )r; *rM^;4Zt  
} ,0~^>K  
template < typename T1, typename T2 > G"-?&)M#a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :#LLo}LKp  
  { T%.8 '9  
  return (T2 & )r2; %824Cqdc  
} 6*PYFf`  
} ; oz,np@f)J  
Jv>gwV{  
j#X.KM   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s [M?as  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a=1NED'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }\z.)B4,  
RJL2J]*S  
return l(i, j) = r(i, j); v6=RY<l"m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RHaI~jb  
l Q'I  
  return ( int & )i; Nh8Q b/::  
  return ( int & )j; NTdixfR  
最后执行i = j; (_niMQtF}  
可见,参数被正确的选择了。 eK6hS_E  
Fz3fwLawI  
6%'.A]"  
8UW^"4  
V@B__`y7  
八. 中期总结 -|J"s$yO4  
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: HKU~UTRnZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nim*/LC[:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3p3 9`"~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~k\fhx  
zjJ *n8l  
9E zj"  
j5K]CTz#  
UR%/MV  
?+_Gs;DGVE  
九. 简化 txJr;  
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。 8e*,jH3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ta35 K"  
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: DwaBdN[!7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N^#ZJoR  
  +-*/&|^等 M}`B{]lLz  
2. 返回引用。 bt"W(m&f  
  =,各种复合赋值等 ~T ]m>A!  
3. 返回固定类型。 Z,RzN5eN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O ,J>/  
4. 原样返回。 8J=? 5  
  operator, .Obw|V-  
5. 返回解引用的类型。 udxFz2>_l$  
  operator*(单目) J5di[nu  
6. 返回地址。 pf%=h |  
  operator&(单目) !g?|9  
7. 下表访问返回类型。 *?Lv3}E  
  operator[] (*Z)(O*z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '[U8}z3  
  operator<<和operator>> b1^vd@(lx  
Ozw;(fDaU  
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。 t`WB;o!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NhfJ30~  
rx $mk  
template < typename Left > 8 BY j  
struct value_return lphFhxJA{  
  { O}tZ - 'T  
template < typename T > 4zASMu  
  struct result_1 2>|dF~"  
  { L; T8?+x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vGc,vjC3x  
} ; )'Oh `$M  
}E+!91't.^  
template < typename T1, typename T2 > ;,$NAejgd  
  struct result_2 O!zV)^r  
  { B\<Q ;RI2;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U1@IX4^2`  
} ; ,R'@%,/  
} ; IC#>X5  
IM:=@a{  
|M>eEE*F<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6BY-^"W5`  
!(mjyr  
下面我们来剥离functor中的operator() wAX1l*`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Vsc 9B"w  
#hW;Ju73  
return l(t) op r(t) sSOOXdnGG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !$DIc  
return op l(t) r>dwDBE  
return op l(t1, t2) _9faBrzd  
return l(t) op ji1viv  
return l(t1, t2) op YsG%6&zEq  
return l(t)[r(t)] /|r^W\DV&x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] - |kA)M[  
TK5K_V*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: vbkI^+=,YY  
单目: return f(l(t), r(t)); z3`-plE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4FEk5D  
双目: return f(l(t)); ?f#y1m  
return f(l(t1, t2)); n?A6u\sQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 F|F]970  
$i&e[O7T;  
struct meta_divide O>qll 6]{@  
  { `D>S;[~S7  
template < typename T1, typename T2 > WzAb|&?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JCz@s~f\y  
  { ]Gpxhg  
  return t1 / t2; Yb:\a/ y  
} H70LhN  
} ; 8j Mk)-  
@'YS1N<  
这个工作可以让宏来做: @L>q (Kg  
&/mA7Vf>eR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IKABBW  
template < typename T1, typename T2 > \ A&s:\3*Kh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2uG0/7  
以后可以直接用 l-K9LTd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0F@"b{&0  
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 EM]s/LD@%  
(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。。。) MJ7Y#<u  
+IrLDsd  
;+0t;B!V  
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 C2@,BCR  
Ol1e/Wv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =6woWlfb  
class unary_op : public Rettype '=[?~0(B  
  { 4?0vso*X<:  
    Left l; -%2[2p  
public : ;ToKJ6hN|*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HuB<k3#sPy  
0%,!jW{`  
template < typename T > pV.Av  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nqw&< x+  
      { el2bd :  
      return FuncType::execute(l(t)); dOqOw M.y  
    } Fp@TCPe#  
%R@X>2l/_  
    template < typename T1, typename T2 > 7+]=-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &f!z1d-qg?  
      { bx<RV7>0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6WV\}d:  
    } 0.dgoq 3u  
} ; 5:O-tgig.  
/3A^I{e74  
HkQ*y$$  
同样还可以申明一个binary_op W`K7 QWV4  
&Ts-a$Z7?S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O_$m!5ug  
class binary_op : public Rettype ElS9?Q+  
  { lCAIK  
    Left l; ^ s1Q*He  
Right r; ;w'D4p= P  
public : ` jzTmt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WtViW=j'  
RMd[Yr2e  
template < typename T > cU ? 0(z7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M(jgd  
      { Wm_4avXtO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x 8Retuv  
    } i7ISX>%  
kjEEuEv  
    template < typename T1, typename T2 > 5nv<^>[J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .gG1kWA-  
      { R>,:A%?^b5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &n6$rBr %  
    } i-bJS6  
} ; wB.Nn/p  
1c<=A!"{  
ZX5xF<os8  
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 S>.SSXlM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q@ 2i~Qo[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Z|ffc1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F_Y7@Ei/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f` :i.Sr  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 JAAI_gSR3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1"/He ` 4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) BDVHol*g  
下面是修改过的unary_op _{R=B8Zz\  
'&.#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G"X8}:}  
class unary_op R<sJ^nx  
  { t'BLVCu  
Left l; 4!+pc-}-  
  _/Gczy4)#  
public : V6t,BJjS  
h.-@ F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~.A)bp  
Hu.t 3:w  
template < typename T > ]4h92\\965  
  struct result_1 ~n[xtWO0  
  { ox:[f9.5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +x_Rfk$fb  
} ; GDu~d<RH  
2R=DB`3  
template < typename T1, typename T2 > 5QPM t^  
  struct result_2 Lg~B'd8m  
  { *.\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?shIj;c[  
} ; A3B56K  
vk*=4}:  
template < typename T1, typename T2 > !PrwH;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gp4A.\7  
  { N5]0/,I}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IX*idcxR  
} XK|R8rhg8`  
si&S%4(  
template < typename T > f 1w~!O9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  emK$`9  
  { dDm):Z*`b  
  return OpClass::execute(lt(t)); )\6&12rj  
} X5X?&* %{  
0j30LXI_  
} ; T/^Hz4uA7  
Jrg2/ee,*  
U+)xu>I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1AG=%F|.  
好啦,现在才真正完美了。 `}BF${vF  
现在在picker里面就可以这么添加了: Kv.>Vf.T}_  
.so[I  
template < typename Right > q4}PM[K?=\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Qtbbb3m;  
  { fO0(Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F1jglH/MF)  
} "I=\[l8t  
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。 w3=%*<  
AtF3%Z v2  
Ix(?fO#uNF  
Gm9hYhC8  
YqPQ%  
十. bind ;]gP@h/  
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。 x~GQV^(l3  
先来分析一下一段例子 {"&SJt[%X  
/1x,h"T\<  
A5i:x$ww  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 87:!C5e}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5B&;uY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t Z`z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %]I ZLJ  
我们来写个简单的。 &v"3*.org@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VH=S?_RY>  
对于函数对象类的版本: oS7(s  
\3'9Uz,OC  
template < typename Func > :WSDf VX  
struct functor_trait DyQM>xw)t  
  { 1Wm)rXW[x  
typedef typename Func::result_type result_type; *+uHQgn(  
} ; c)A{p  
对于无参数函数的版本: P>sFV  
+T=(6dr  
template < typename Ret > dn }`i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z]2]XTmWs  
  {  ?p(/_@  
typedef Ret result_type; 5v?;PX  
} ; ;x:rZV/  
对于单参数函数的版本: ;=<-5;rI  
X=Ys<TM,  
template < typename Ret, typename V1 > q^A+<d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3,]gEE3  
  { m;D- u>o  
typedef Ret result_type; Wm);C~Le  
} ; u1z  
对于双参数函数的版本: mwY IJy[  
d3W0-INL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K]j0_~3s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mz1G5xcl  
  { ?V}j`r8|\4  
typedef Ret result_type; _UT$,0u_i  
} ; -s|}Rh?Y  
等等。。。  qNm$Fx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -jn WZ5.  
x5QaM.+=J  
template < typename Func > '0\@McU]  
struct func_return Pt&(npjN,  
  { 4'6`Ll|iq  
template < typename T > o99pHW(E  
  struct result_1 ^)?d6nI  
  { #7ov#_2Jd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 63.wL0~  
} ; Zum0J{l h  
Rb%%?*|  
template < typename T1, typename T2 > Hew d4k  
  struct result_2 RPIyO  
  { ,SQZD,3v4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _>=L>*  
} ; f{"8g"[[)(  
} ; $b<6y/"  
=xsTDjH>  
~}!3G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &q`q4g&7  
,(.MmP`  
template < typename Func, typename aPicker > F[4;Xq  
class binder_1 0vVV%,v  
  { {0;3W7  
Func fn; P ~#>H{  
aPicker pk; LY[~Os W  
public : %0$qP0|`3I  
l3Lyea:  
template < typename T > i~3u>CT  
  struct result_1 3d-%>?-ee  
  { DhX#E&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,o^y`l   
} ; {t Thy#  
M;0]u.D*=  
template < typename T1, typename T2 > fZxIY,  
  struct result_2 U,+[5sbo  
  { v^ /Q 8Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  .AYj'Y  
} ; RN)dS>$  
3SSm5{197  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .e'eE  
dB+N\HBY  
template < typename T > n!')wIk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,jC3Fcly  
  { ATy*^sc&"  
  return fn(pk(t)); <BSc* 9Q  
} P_c,BlfGMH  
template < typename T1, typename T2 > oW^*l#v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gORJWQv  
  { \`ZW* EtPI  
  return fn(pk(t1, t2)); ]r3Kg12Mi  
} 2DB7+aZ*  
} ; :5/Uh/sX  
2o#,kGd  
sHcTd>xS  
一目了然不是么? ]`bQW?  
最后实现bind MWNPPYww  
11|Rdd+}  
h(qQsxIOhS  
template < typename Func, typename aPicker > pDQ}*   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l c_E!"1  
  { EwS!]h?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lpRR&  
} /t6X(*xoy  
/XudV2P-CA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y7S4d~&  
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。 /m( =`aRt  
rCS#{x  
十一. phoenix ^m/14MN|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NxVw!TsR  
a=XW[TY1  
for_each(v.begin(), v.end(), hk/! 'd  
( 1xU3#b&2tC  
do_ Dfd-^N!  
[ SlSM+F  
  cout << _1 <<   " , " k|BHnj  
] vA)O {W\o  
.while_( -- _1), k8,?hX:  
cout << var( " \n " ) T6pLoaKu  
) *jMk/9oa<N  
); D0mI09=GtQ  
v`V7OD#:j]  
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: l;sy0S"DO]  
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 Bm\qxQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _5MNMV LwW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \v6 M:KR5/  
)RYG%  
bS >0DU   
template < typename Cond, typename Actor > 5'w^@Rs5  
class do_while /%4_-Cpm  
  { 5j0{p$'9  
Cond cd; N~g :Wf!  
Actor act; BZb]SoAL  
public : n,~;x@=5  
template < typename T > !GW ,\y  
  struct result_1 [+w3J#K  
  { W$qd/'%  
  typedef int result_type; E42eOGp9i  
} ; @<M*qK1h  
B/Gd(S`@q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cL8#S>>u.  
.Hc(y7HV  
template < typename T > okq[ o90  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N~pIC2Woo  
  { r}u%#G+K,  
  do I _i6-<c.Q  
    { M HL("v(@B  
  act(t); tn|,O.t  
  } J ti(b*~  
  while (cd(t)); 7([h4bg{  
  return   0 ; 0)Rw|(Fpo]  
} '!Gs>T+  
} ; !3oKmL5  
xt4)Ya  
fag^7rz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8hA^`Y  
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。 `(0LK%w  
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。 bXYA5wG  
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。 h{ lDxOH*  
下面就是产生这个functor的类: 44\>gI<  
7@a 0$coP  
8u2+tB  
template < typename Actor >  n i  
class do_while_actor aFY_:.o2k`  
  { O3n_N6| q  
Actor act; (#q<\`  
public : HNa]H;-+5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NYABmI/0c  
Ip}Vb6}  
template < typename Cond > rVQX7l#YI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iA!7E;o  
} ; {dPgf  
oK+ WF  
oUx[+Gnv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^IgY d*5  
最后,是那个do_ jnu Y{0(&  
[ neXFp}S  
~un%4]U  
class do_while_invoker |m,VTViv;i  
  { ?p[O%_Xf  
public : r^HA aGpC  
template < typename Actor > j2 h[70fWC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w W$(r-  
  { K#K\-TR|$  
  return do_while_actor < Actor > (act); Aox3s?  
} e=/&(Y  
} do_; 0;~yZ?6_F  
dMl+ko  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YEYY}/YX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Qq0l* )mX  
最后来说说怎么处理break和continue oJ*1>7[J  
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。 0MIUI<;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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