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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T?tgd J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C'.L20qW  
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, t\~P:"  
*rs5]U<  
CY s,`  
e.7EU  
  class filler hIs4@0  
  { hKLCJ#T  
public : @"Fme-~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cdl&9-}  
} ; *`ua'"="k  
;g5m0l5  
; >hNt  
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: -Ta9 pxZk  
f_jo+z{-ik  
iNtaDX| %/  
}Jy8.<Gd^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #~}nFY.  
CrC^1K  
9kN}c<o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A&.WH?p  
42{Ew8  
QdH\LL^8R4  
eL10Q(;P`  
二. 战前分析 z&#SPH*  
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。 `w#Oih!6A|  
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 ov ` h  
h)ECf?r<  
Z &Pg"a?\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?26I,:;  
  /* --------------------------------------------- */ ieDk;  
vector < int *> vp( 10 ); ddJQC|xR}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L[oui,}_  
/* --------------------------------------------- */ R&8Iz yM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rdl;M>0@  
/* --------------------------------------------- */ BZ94NOOdw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Su 586;\  
  /* --------------------------------------------- */ A-H&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $UMFNjL  
/* --------------------------------------------- */ ZXqSH${Tp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8p^bD}lN7  
6}gls}[0{e  
/ ;$#d}R  
#a/5SZP Z\  
看了之后,我们可以思考一些问题: x5,++7Tz  
1._1, _2是什么? lGV0 *Cji  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V]|^&A _c  
2._1 = 1是在做什么? A>vBQN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^W`<gR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zvYq@Mhr  
K SbKEA  
j`JMeCG=Ee  
三. 动工 prC;L*~8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,~aQL  
Eza`Z` ^el  
;kFDMuuO  
r54&XE]O  
template < typename T > 9v;Vv0k_  
class assignment RY]#<9>M  
  { F f$L|  
T value; 14Xqn8uOW  
public : R+2+-j4  
assignment( const T & v) : value(v) {} |jQ:~2U|   
template < typename T2 > {'XggI%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fu SL}P  
} ; 6 bomh2  
t9,\Hdo  
8|):`u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g-Mj.owu=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~qcNEl\-y  
-|J"s$yO4  
<LmIK  
3p3 9`"~  
  class holder T_i:}ul  
  {  J}htu  
public : *i\Qo  
template < typename T >  ~3Lg"I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qIVx9jNN  
  { ta35 K"  
  return assignment < T > (t); WB?jRYp  
} n)L*  
} ; DNOueU  
`e(c^z#  
hU(umL<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: aDq5C-MzG  
gcE|#1>  
  static holder _1; pf%=h |  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {J{+FFsr(  
_4rFEYz$d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qS403+Su1=  
而不用手动写一个函数对象。 m`v2: S}  
CUO+9X-<8  
jq-p;-i  
!Nu<xq@!  
四. 问题分析 &%8'8,.  
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。 1QqYQafA  
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。 u}>#Eb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  V_C-P[2~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vqnw#U4`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @PN#p"KaT  
[DJflCR&  
五. 问题1:一致性 1q~+E\x  
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?| JIOh#VNU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {FO;Yg'  
3Vsc 9B"w  
struct holder $k|g"9  
  { I[=j&rK`  
  // 3t`P@nL0;  
  template < typename T > P::TO-C  
T &   operator ()( const T & r) const 2Gz}T _e  
  { ln$&``L  
  return (T & )r; e8y;.D[2  
} j Yx38_5e  
} ; w3#Wh|LQ-  
n?A6u\sQ  
这样的话assignment也必须相应改动: uG?_< mun  
ie;]/v a  
template < typename Left, typename Right > r^h4z`:L  
class assignment 'Hc-~l>D  
  { >C7r:%  
Left l; UUSq$~Ct  
Right r; K2 he4<  
public : &/mA7Vf>eR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -c(F1l  
template < typename T2 > k xP-,MD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0F@"b{&0  
} ; _Bj)r}~7#  
f _[<L  
同时,holder的operator=也需要改动: _=+V/=  
z|=}1; (.  
template < typename T > F4It/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w<zIAQN  
  { >G);j@Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [OHxonU  
} ipQLK{]t  
W"):-Wq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X'%E\/~u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T^:UBjK6t{  
k9)jjR*XxG  
return l(rhs) = r; %TX@I$Ba  
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。 =.y~fA!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Em?d*z  
]x\-$~E  
template < typename Tp > 8dV=[+  
class constant_t >"gf3rioW  
  { Xua+cVc\y  
  const Tp t; :80Z6F.k`  
public : iOwx0GD.n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [E+$?a=  
template < typename T > m0LTx\w!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z^V6K3GSz-  
  { gT$Ju88  
  return t; #Xhdn\7  
} kjEEuEv  
} ; .gG1kWA-  
(ohq0Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J\d3N7_d  
下面就可以修改holder的operator=了 wSb 1"a  
/3e KN  
template < typename T > \zieyE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s4 6}s{6   
  { 7:9.&W/KE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {LX.iH9}l  
} )N=NR2xBZ  
4Fp0ZVT  
同时也要修改assignment的operator() +|bmT  
0TN;86Mo  
template < typename T2 > (WK&^,zQn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0GB:GBhZ  
现在代码看起来就很一致了。 Z-E`>  
Hu.t 3:w  
六. 问题2:链式操作 hGd<<\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HHq_P/'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M@4UGM`J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 P`#Z9 HM4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *.\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `D`sr[3n  
vFE;D@bz:  
template < typename T > BZud) l24  
struct result_1 ;3\3q1oX  
  { XK|R8rhg8`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c6nflk.l  
} ; sXi=70o  
8<.C3m 6h  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {Zh>mHW3  
Lb;zBmwB  
template < typename T > w=^`w:5X  
struct   ref ZKQG:M~|  
  { `}BF${vF  
typedef T & reference; 7<%<Ff@^)O  
} ; wD68tG$  
template < typename T > Qtbbb3m;  
struct   ref < T &> S+'rG+NJ  
  { "I=\[l8t  
typedef T & reference; UlAzJO6"  
} ; 9cEv&3  
@J5Jpt*IE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C8 vOE`U,J  
-RS7h  
template < typename T > ZQ_xDKqRV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L=q+|j1>  
  { -1ce<nN  
  return l(t) = r(t); b&=5m  
} oP!;\a( SL  
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。 vG;zJ#c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wjh=Q  
:6zG7qES3  
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 3G uH857ov  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qf=1?=l291  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +T=(6dr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U5-@2YcH  
最后的布局是: ={5#fgK>  
                Add "y_#7K  
              /   \ lY{FSGp  
            Divide   5 TQ{Han!  
            /   \ ]S(%[|  
          _1     3 :$_6SQ<?  
似乎一切都解决了?不。 mwY IJy[  
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。 KN?6;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。 ukvtQz)  
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: )ZBY* lk9  
[74F6Qp  
template < typename Right > )u/H>;L P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UN%Vg:=  
Right & rt) const m}8[#:  
  { ?gPKcjgoH!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Q 'i2*j  
} +&Hr4@pgW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \EKU*5\Hp>  
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。 <JV"@H=  
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。 Hew d4k  
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。 wWSdTLX  
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。 p|Q*5TO  
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? u ~3%bJ]  
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: o/C\d$i'  
GEEW?8  
template < class Action > Fe.t/amS/  
class picker : public Action 8ZCoc5  
  { P ~#>H{  
public : lip[n;Ir>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} quvanx V-L  
  // all the operator overloaded N<Q jdD&  
} ; gqR)IVk>%  
q~@]W=  
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。 I+!:K|^  
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: = pI?A^  
 .AYj'Y  
template < typename Right > OiAJ[L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y!5$/`AF  
  { }lK3-2Pk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $5v0m#[^  
} BW"&6t#kA  
,ZQZ}`x(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *26334B.R  
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_c,BlfGMH  
gtYAHi  
template < typename T >   struct picker_maker VR  
  { 'kYwz;gp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pGSai &  
} ;  Y=`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LGc&o]k  
  { :K ~  
typedef picker < T > result; bsd99-_(4  
} ; tX!n sm1  
W5^.-B,(K  
下面总的结构就有了: `]LSbS  
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。  be e5  
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。 []0mX70N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7 Sa1;%R  
至此链式操作完美实现。 `xiCm':  
^'p|!`:  
( Y+N@d  
七. 问题3 m=Q[\.Ra  
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。 cEe? *\G  
A:y.s;<L 0  
template < typename T1, typename T2 > 3+J0!FVla  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dq IlD!  
  { JbO ~n )%x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UZEI:k,dv  
} m^_6:Q0F!8  
F`nb21{0y&  
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: mR8W]'gl.L  
/H:I 68~  
template < typename T1, typename T2 > {k5X*W  
struct result_2 ^uS/r#l  
  { [ BT)l]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E42eOGp9i  
} ; 0F#>CmD  
cL8#S>>u.  
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? W>M~Sk$v  
这个差事就留给了holder自己。 \V2,pi8'v  
    y<XlRTy[}  
CzV(cSS9-  
template < int Order > AM} brO  
class holder; G5D2oQa=8  
template <> ?3Ij*}_O2  
class holder < 1 > pium$4l2#  
  { Wk^RA_  
public : $jd<v1"o  
template < typename T > 2X-l{n;>  
  struct result_1 DWt*jX*  
  {  ==/n(LBD  
  typedef T & result; 0aR,H[r[?  
} ; 8u2+tB  
template < typename T1, typename T2 > 5FC4@Ms`  
  struct result_2 O3n_N6| q  
  { 4gdY`}8b^}  
  typedef T1 & result; o2-@o= F  
} ; "0jJh^vk  
template < typename T > BO.dz06(Rw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E)ugLluL  
  { ]%RNA:(F'  
  return (T & )r;  .Qt4&B  
} %;z((3F  
template < typename T1, typename T2 > <-UOISyf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fk^3a'/4KJ  
  { iy\KzoB  
  return (T1 & )r1; w W$(r-  
} nY `2uN~9  
} ; GR'Ti*Qi  
lf>nbvp  
template <> d0 er^ ~  
class holder < 2 > Qq0l* )mX  
  { h5|.Et  
public : %-;b u|  
template < typename T > AyE\fY5  
  struct result_1 Mo|wME#M  
  { ]*%+H|l  
  typedef T & result; lm'Zy"~::  
} ; h`MdKX$  
template < typename T1, typename T2 >  eIPG#A  
  struct result_2 Aj"7q  
  { E@QA".  
  typedef T2 & result; v.Ogf 5  
} ; m8R=?U~!S  
template < typename T > H5wb_yBQ+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j!#O G  
  { wpPn}[a  
  return (T & )r; H*e'Cs/  
} Y'"N"$n'_  
template < typename T1, typename T2 > MW Wu@SY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9$d.P6|d>  
  { &hZwZgV +3  
  return (T2 & )r2; Ef7:y|?  
} t Y1Et0  
} ; e(\I_  
)3?rXsSR  
'u[%}S38  
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> >。 b^V'BC3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =_=*OEgO]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?{J!#`tfV  
ZykrQ\q9  
return l(i, j) = r(i, j); hCc0sRp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9q4_j  
H30OUrD  
  return ( int & )i; ['Z{@9  
  return ( int & )j; z?.(3oLT  
最后执行i = j; V 7<eQ0;m  
可见,参数被正确的选择了。 delf ]  
,-#GX{!  
-Wjh**  
o42`z>~  
tEhr  
八. 中期总结 .)PqN s:  
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: aw$Y`6,S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 INNAYQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^Vo"fI`=C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (r F?If  
>A jCl  
QUP|FIpZ  
|>utWT]S  
wGXwzU  
uW[3G  
九. 简化 j@P5(3r  
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。 ' iQ9hQjD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \graMu}-  
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: fi=?n{e'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T\3[F%?  
  +-*/&|^等 YN#XmX%  
2. 返回引用。 6"%qv`.Fp  
  =,各种复合赋值等 j+>Q#&h9  
3. 返回固定类型。 vgk9b!Xd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @36S}5Oa  
4. 原样返回。 =~,l4g\  
  operator, 1ih*gJPpj  
5. 返回解引用的类型。 QMb^&?;s  
  operator*(单目) >UN vkQ:  
6. 返回地址。 dQ6GhS ~  
  operator&(单目) 5; f\0<-  
7. 下表访问返回类型。 )F E8D  
  operator[] 6Q$BUL}2?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "_)|8|gN  
  operator<<和operator>> "^"'uO$  
JN^bo(kb  
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。 PW^ 8;[\QP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xu%d,T$G  
[d:@1yc  
template < typename Left > ,i![QXZ  
struct value_return 0x#E4v (UA  
  { )k~1,  
template < typename T > Bm<^rhJ9  
  struct result_1 UT;4U;a,m  
  { bX&e_Pd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;+9(;  
} ; ^2JPyyZa  
`oPLl0  
template < typename T1, typename T2 > AA.Ys89V  
  struct result_2 #^; s<YZ`  
  { <i7agEdZD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z5ZKks   
} ; oek #^:pF  
} ; -fQX4'3R  
1gk0l'.z  
ex0oAt^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pj@Yqg/  
 Q>[Ce3  
下面我们来剥离functor中的operator() oB}K[3uB:t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wO!% q[  
~zj"OG"zOw  
return l(t) op r(t) )^(P@D.L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #!1IP~  
return op l(t) :@;6  
return op l(t1, t2) .xo_}Vw  
return l(t) op %A=|'6)k2  
return l(t1, t2) op gE1|lY$NL  
return l(t)[r(t)] G V=OKf#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9PCa*,  
WN1Jm:5YV  
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: |yU3Kt  
单目: return f(l(t), r(t)); H8sK}1.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oL)lyUVT  
双目: return f(l(t)); OMi02tSm  
return f(l(t1, t2)); ^+URv  
下面就是f的实现,以operator/为例 C|9[Al  
l_ZO^E~D_  
struct meta_divide eL_^: -   
  { ~@?"' !U  
template < typename T1, typename T2 > |FjBKj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +R9%~Z.=  
  { K:uQ#W.&  
  return t1 / t2; 2*Va9HP!q  
} l$=Gvb  
} ; ~ t"n%SgY  
98h :X%  
这个工作可以让宏来做: 5d%_Wb'  
|$Qp0vOA}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,YQ=Zk)w  
template < typename T1, typename T2 > \ Imke/ =h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n$IWoIdbGN  
以后可以直接用 4bPqmEE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +< GrRYbC  
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 IN<:P  
(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。。。) SQKi2\8w  
G2=F8kL  
^M [#^wv,  
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 v*smI7aH  
V/@[%w=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eSJAPU(D  
class unary_op : public Rettype sE^ns\&QP=  
  { ;tXB46  
    Left l; yB 1I53E  
public : !p-'t]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ful]OLV+  
l#tS.+B7  
template < typename T > =VCi8jDkP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jkZ_c!  
      { &"sX^6t  
      return FuncType::execute(l(t)); ,\BfmC_i  
    } qw9e) `3$  
u![4=w  
    template < typename T1, typename T2 > O)Xd3w'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u4go*#  
      { FAH[5VD r%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T_3V/)%@  
    } =%Q\*xaR.W  
} ; I/u'bDq  
Z'voCWCd  
qPp1:a"   
同样还可以申明一个binary_op *K]>}  
1-4   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .a ~s_E  
class binary_op : public Rettype QWU5-p9e8  
  { Z}]:x `fXd  
    Left l; /&~nM  
Right r; =4YbVA+(  
public : 6lB{Ao?|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HY*l4QK  
 Bq~AU#  
template < typename T > pP?<[ql[w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "r5'lQI  
      { 9itdRa==  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =YS!soO  
    } -0=}|$H.  
daaga}]d  
    template < typename T1, typename T2 > v1`bDS?*Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^4n2 -DvG  
      { u.ULS3`C/X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a7QlU=\  
    } 7H8GkuO  
} ; {jj]K.&  
T{5M1r  
@c.11nfn`  
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 N[|by}@n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TMnT#ypf<5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) avYh\xZ  
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。 T>AI0R3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mSVX4XW<  
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。。。 =RCfibT!C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e8WPV  
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) Zq2H9^![y~  
下面是修改过的unary_op OF<[Nh\.  
~m,mvRS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^*$WZMMJ1  
class unary_op FvtM~[Q  
  { \rw'QAi8r  
Left l; "GIg| 3  
  rm7*l<v6  
public : 7;$L&X  
m\R@.jkZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (_s!,QUe  
-7C=- \]  
template < typename T > W2X+N acD  
  struct result_1 3!ajvSOI9j  
  { r&j+;JM5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7+A-7ci  
} ; qqO10~Xc  
B8BY3~}]  
template < typename T1, typename T2 > !T&u2=`D  
  struct result_2 IAt+S-q0  
  { >E 2WZHzd2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MOH,'@&6^  
} ; [8om9 Z3  
hH|XtQ.n^  
template < typename T1, typename T2 > 6P/9Vh j'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v~W6yjp  
  { ,rvZW}=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [3bwbfHhi  
} ^HU=E@  
y+~Aw"J}  
template < typename T > \C'I l w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CsQ}P)  
  { 'KW+Rr~tZn  
  return OpClass::execute(lt(t)); %Tm' aY"  
} O.m.]%URW  
sjVl/t`l  
} ; "p_[A  
zfT'!kb,(  
"}azC|: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 cR@}   
好啦,现在才真正完美了。 B+e~k?O]1  
现在在picker里面就可以这么添加了: *TMM:w|1  
BfO}4  
template < typename Right > 0^tJX1L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a6K$omu  
  { r%?}5"*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c+ H)1Dfq  
} /(}l[jf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '\3.isTsx  
39^uLob  
\?Oa}&k$F8  
8B(Q7Qj  
#onfac-3  
十. bind Tu T=  
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。 m]b.P,~v  
先来分析一下一段例子 )Z`viT  
P24    
I5AjEp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :r[-7 [/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;Q%19f3,6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,@j& q  
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。 :Y&W)V-  
我们来写个简单的。 < oG\)!O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MDXQj5s^  
对于函数对象类的版本: &qj&WfrB,  
% w/1Uo24  
template < typename Func > wz2)seZY  
struct functor_trait S}oF7;'Ga  
  { >!WBl Sy  
typedef typename Func::result_type result_type; 7.=s1~p  
} ; gbi~!S-  
对于无参数函数的版本: (:hmp"S  
D"><S<C\C  
template < typename Ret > N=}Z#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bk(XJAjY  
  { Kh_>Vm/  
typedef Ret result_type; Pn){xfqDl  
} ; 2tTV5,(1  
对于单参数函数的版本: TEy.zzt  
<UHf7:0V  
template < typename Ret, typename V1 > 5^R#e(mr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3xR#,22:}  
  { :1Yd;%>92  
typedef Ret result_type; Z)>a6s$ih<  
} ; olW`.3f  
对于双参数函数的版本: 5s2}nIe  
sJ*U Fm{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BwA~*5TFu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "h|0]y^2  
  { v8M#%QoA  
typedef Ret result_type; K":tr~V;  
} ; Q#AHEm{9;s  
等等。。。 T_ #oMXZ/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {@`Uf;hPAX  
8&iI+\lCy  
template < typename Func > ;&:Et  
struct func_return CF 0IP  
  { N`:b vr  
template < typename T > hndRg Co  
  struct result_1 GOgT(.5  
  { ?v*7!2;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JqIv&W  
} ; b-gVRf#F  
}Bg<Fm  
template < typename T1, typename T2 > QE6-(/  
  struct result_2 8 ?R_O}U  
  { \?I wR]@y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #GJh:#tt^  
} ; QxL FN(d  
} ; !S}Au Mw  
qf{B  
=5#Jsn?U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '.v^seU  
ZOsn,nF  
template < typename Func, typename aPicker > Lu5.$b  
class binder_1 )}lV41u  
  { }J lW\#  
Func fn; 1Ac1CsK*  
aPicker pk; sM_e_e  
public : n#,l&Bx  
y=`(`|YW}`  
template < typename T > _YUF /B'  
  struct result_1 |}Lgo"cTC  
  { ':dHYvP/UX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eF\C?4  
} ; S?tLIi/  
!d )i6W?  
template < typename T1, typename T2 > m^+ ~pC5  
  struct result_2 pdu  
  { I'YotV7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '1nU[,Wj  
} ; K>6p5*&  
V0(ABi:d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }A ^,y  
TR20{8"  
template < typename T > <rF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O,v$'r W  
  { z$b!J$A1  
  return fn(pk(t)); gV;GC{pY  
} 5w9<_W0d  
template < typename T1, typename T2 > 55\mQ|.Jn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b5R*]  
  { a QFHB!  
  return fn(pk(t1, t2)); kRPg^Fw"Vw  
} S\(_"xJPp  
} ; Mr(3]EfgO  
r0>T7yPAK  
.EwK>ro4  
一目了然不是么? z(qz(`eGC&  
最后实现bind _{%H*PxTn=  
,,gYU_V  
!C?z$5g  
template < typename Func, typename aPicker > (#qVtN`t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tAUMSr|?  
  { 70eN]OY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~O6=dR  
} jK53-tF~I  
79_MP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J;dFmZOk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QZol( 2~Y  
}p~%GA.=98  
十一. phoenix yk/XfwQ5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K#@FKv|("  
{'%=tJ[YX  
for_each(v.begin(), v.end(), 4y]*"(sQ;  
( |Oe6OCPf  
do_ dQ]j r.  
[ RU=%yk-gM  
  cout << _1 <<   " , " ;f Gi5=-  
] XJ9>a-{  
.while_( -- _1), lRb)Tz6SE  
cout << var( " \n " ) Y|F);XXIl  
) R#>E{[9  
); 4p.O<f;A8  
Qw:j2g2H7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: szHUHW~;J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .PgkHb=l@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S%2qB;uw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mD! imq%=  
9EEHLx"  
c1[;a>  
template < typename Cond, typename Actor > {8Ll\j@ "  
class do_while ) =[Tgh  
  { uw]Jm"=w  
Cond cd; R[QE:#hT  
Actor act; /+u*9ZR&1  
public : n !QjptQ  
template < typename T > SzgVvmM}  
  struct result_1 2r,fF<WQ  
  { myXV~6R 3  
  typedef int result_type; Rjf |  
} ; l< Y x  
< qBPN{'a"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dx^3(#B  
)lbF'.i  
template < typename T > m<E7cY3mX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x{m)I <.:  
  { 39"'Fz?1  
  do 4{|lzo'&  
    { _R]h]<TQ  
  act(t); m#Cp.|>kP4  
  }  [7bY(  
  while (cd(t)); aUnm9u r  
  return   0 ; M`(xAVl  
} rP'oU V_  
} ; *)`:Nm~y  
SV.*Z|"^N  
U5Y*xm<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PSRGlxdO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;RU)Q)a)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ! `SR$dnE  
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。 ;j$84o{  
下面就是产生这个functor的类: ,GK>|gNsb  
$z<CkMP!U7  
'@$?A>.cj  
template < typename Actor > t[<=QK  
class do_while_actor g$A1*<+  
  { :A[ Gtc(_  
Actor act; k=LY 6  
public : .8"o&%$`V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <a'j8pw9i  
sx22|j`)V  
template < typename Cond > WYq, i}S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b^v.FK46G  
} ; `q F:rQ  
kr3ZqMfeI  
%hXa5}JL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KmMt:^9  
最后,是那个do_ 9Vp$A$7M  
7QQnvoP  
&oT]ycz%  
class do_while_invoker ~WVrtYJu  
  { .9`.\v6R  
public : [x@iqFO9  
template < typename Actor > }@x0@sI9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k(T/yd rw  
  { RlpW)\{j?  
  return do_while_actor < Actor > (act); xEbcF+@  
} b6#V0bDXHD  
} do_; ^.k}YSWut  
P*\.dAi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $PNR?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lw3Z^G  
最后来说说怎么处理break和continue eQMY3/#  
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。 T,k`WR  
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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