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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h:a5FK@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A}t.`FLP,j  
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, U1 1rj,7  
fR_)e:  
0 m";=:(w  
f*NtnD=rJ  
  class filler   
  { b ?B"u^b!  
public : L)y}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~Xh(JK]  
} ; TG{=~2  
p%xo@v(  
{|%5}\%  
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: 4{}u PbS  
NO`LSF  
tN3Xn]   
AY [7yPP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [9'5+RXw3  
Dr7,>Yx  
;Zw!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !yoj ZG MB  
tE(x8>5A:  
gS4K](KH |  
0b?9LFd  
二. 战前分析 y{!`4CxF  
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。 &{Uaa  
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 dQ/Xs.8  
bxrByu~|1  
q/m}+v]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RNl%n}   
  /* --------------------------------------------- */ nITr5$f  
vector < int *> vp( 10 ); riFE.;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rouD"cy  
/* --------------------------------------------- */ "y_$!KY%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h*_r=' E  
/* --------------------------------------------- */ o'>jO.|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 68;,hS*|6  
  /* --------------------------------------------- */ )K8JDP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ir \d8.  
/* --------------------------------------------- */ djZOx;/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P)(Ly5$*  
D;BFl(l  
gRSM~<  
[MFV:Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: P@k ;Lg"  
1._1, _2是什么? YjvqU /[3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Vxo3RwmR  
2._1 = 1是在做什么? */O6cF7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1V FAfv%}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m4>v S  
+&(sZFW5o  
~qFi0<-M  
三. 动工 `9zP{p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &|/C*2A  
"O9uz$  
gl2~6"dc  
:_)Xe*O  
template < typename T > zT!JHG  
class assignment dH#o11[  
  { Q1buuF#CU&  
T value; B7?784{x,  
public : V9B $_j4  
assignment( const T & v) : value(v) {} G]QD6b9~  
template < typename T2 > ;d?4phl -.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } khjW9Aa8t  
} ; T(J&v|FK  
gbXzD`WQ  
BCsW03sQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F'pD_d9]e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _$i9Tk  
=qI JXV  
zVl(?b&CF  
u^!-Z)W  
  class holder y])xP%q2 O  
  { k3S**&i!CR  
public : pg4M$;ED  
template < typename T > FjkE^o>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >"zSW?  
  { 1ub03$pL;  
  return assignment < T > (t); w y:USS?  
} > { fX;l  
} ; r4!zA-{  
,h8)5Mj/J  
o] )qv~o)  
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: VNXB7#ry  
~[k 2(  
  static holder _1; CIO&VK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `lcpUWn  
NBUM* Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @B+  
而不用手动写一个函数对象。 t)$>++i  
{{@3r5K Gl  
cN&b$ 8O=%  
y$4,r4cmR|  
四. 问题分析 L.+5`&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K V  4>(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Xps MgJ/w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bG2 !5m4L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7v%~^l7:x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "b-6kM  
R:^GNra;  
五. 问题1:一致性 l}:9)nXA{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| F =d L#@^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X1tAV>k5'L  
9FJU'$FN  
struct holder h +N75  
  { )|Y"^K%Jm  
  // 7CrWsQl u  
  template < typename T > ==UH)o`?8  
T &   operator ()( const T & r) const 2&Wc4,O!i  
  { 15Yy&9D  
  return (T & )r; s- g[B(  
} o6B!ikz 8  
} ; sx*(JM}Be  
+de.!oY  
这样的话assignment也必须相应改动: LLaoND6  
,+zLFQC0@  
template < typename Left, typename Right > ZFz>" vt@  
class assignment ~w4aA<2Uq  
  { 9at7$Nq  
Left l; ~~'XY(\L@  
Right r; ;uR8pz e  
public : 4vE,nx=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >Pbd#*  
template < typename T2 > 3smcCQA%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^t9"!K  
} ; Ao?H.=#y  
Dve5Ml-  
同时,holder的operator=也需要改动: X$PT-~!a  
mxP{"6  
template < typename T > BXyZn0k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _y5b>+  
  { KWN0$*4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ed>_=i  
} .o.@cLdU  
$\m=-5 0-  
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。 y~p7&^FeR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WpSdukXY{  
3lA<{m;V  
return l(rhs) = r; k{"~G#GwP  
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。 ZN G.W0{p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RQ}x7< /{  
;) (qRZd6  
template < typename Tp > Qzb8*;4?FF  
class constant_t ROQk^  
  { $ZwsTV]x  
  const Tp t; y(6&90cr  
public : KC8A22  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L=zeFn  
template < typename T > uR@\/6!@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tty 6  
  { M(?|$$   
  return t; #r:J,D6*  
} (VwS 9:`  
} ; \p [!@d^  
_RY<-B   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LdVGFlcXi  
下面就可以修改holder的operator=了 KJcdX9x  
B'atwgI0  
template < typename T > 8=)A ksu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P#rwYPww\  
  { q0DoR@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )p12SGR5  
} =NyzX&H6  
@oYTJd(v{  
同时也要修改assignment的operator() >:Q:+R;3o  
s( 2=E|  
template < typename T2 > <fs2;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } klJDYFX=HK  
现在代码看起来就很一致了。 ] p'+F  
q w|M~vdm  
六. 问题2:链式操作 iT9cw`A^%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?CL1^N%  
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。 -aKL 78  
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。 >JCSOI  
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。 >G/>:wwSP.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct McH*J j  
D95$  
template < typename T > .' D+De&y  
struct result_1 POUB{ba  
  { ^D oJ='&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7fnKe2M M  
} ; |]r# IpVf  
fbo64$!hZ  
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: l]3g6c  
:M|bw{P*  
template < typename T > ^b>E_u  
struct   ref pPG!{:YT  
  { fBw+Y4nCO7  
typedef T & reference; _ [XEL+.  
} ; YVu8/D@ o  
template < typename T > z?1G J8  
struct   ref < T &> |byB7 f  
  { $_)YrqSo~  
typedef T & reference; n'4D;4  
} ; |[k6X=5  
J8? 6yd-7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;hd> v&u#  
% k$+t  
template < typename T > h/-7;Csv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !dVcnK1  
  { R>pa? tQgK  
  return l(t) = r(t); \EB]J\ x<  
} h`3;^T  
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。 )-9|3`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uVOpg]8d  
ZpI_/  
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  _%i|*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ufEt"P-X.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ']+H P9i$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,u~\$ Az6  
最后的布局是: 1T}|c;fc  
                Add +".&A#wU  
              /   \ 3%|<U51  
            Divide   5 l\$_t2U  
            /   \ \Xxx5:qM  
          _1     3 s#* mn  
似乎一切都解决了?不。 BIV]4vl-&  
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。 r=&PUT+vt  
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。 0b*a2_|8k  
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: n!HFHy2  
~Ycz(h'(  
template < typename Right > bmT  J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xW"J@OiKL  
Right & rt) const Q&M(wnl5  
  { NG5H?hVN=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3P-#NL  
} &Lq @af#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O]{H2&k@  
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。 X8;03EW;  
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。 BKvF,f/g  
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。 wJ IJPYTK  
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。 ~xvQ?c ?-  
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? %R&3v%$y*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ZMx_J  
UK& E#i  
template < class Action > /!AdX0dx  
class picker : public Action b[RBp0]x  
  { ch : 428  
public : %@pTEhpF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JmN;v|wF:c  
  // all the operator overloaded eTrGFe!8w  
} ; J>Zd75;U  
y)(SS8JR  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A9tQb:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \N"K^kR4  
rZpc"<U  
template < typename Right > YrZAy5\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cMK6   
  { ?cg+RNI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); If4YqBG  
} M6DyOe<  
#axRg=d?K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {bc<0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .v;2Q7X  
?pQ, 5+8  
template < typename T >   struct picker_maker }T(|\ X  
  { 70KXBu<6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?0_i{BvN  
} ; tbOe,-U-@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ( !Ml2  
  { jv_sRV  
typedef picker < T > result; xR1g  
} ; c+4SGWmO  
]$*N5Y  
下面总的结构就有了: GD< Afni  
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。 $L`7(0U-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bWMM[pnL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 typ*.j[q  
至此链式操作完美实现。 R^8Opf_UN  
QAb[M\G  
^OA}#k NTW  
七. 问题3 );Gt!]p`;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KJ pM?:  
wlKL|N  
template < typename T1, typename T2 > @)}Vk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2'pxA:  
  { Ho"FB|e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9"V27"s  
} 8E0Rg/DnT  
Yn I   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: da[l[b;  
sDbALAp +  
template < typename T1, typename T2 > r0S7e3xb  
struct result_2 @H{$,\\  
  { 0!(Ii@m=N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =20Q! wcu  
} ; Rbr vY  
i [j`'.fj  
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? b#XS.e/uf  
这个差事就留给了holder自己。 XU SfOf(  
    <F=j6U7   
{[Yv@CpN  
template < int Order > yyA/x,  
class holder; 5h20\b?=$  
template <> /n"A%6S  
class holder < 1 > Jv)]7u  
  { ?94da4p  
public : 9Z+@i:_}  
template < typename T > m9PcDhv  
  struct result_1 "[#jq5> :  
  { F48`1+  
  typedef T & result; N!Y'W)i16  
} ; /pyKTZ|  
template < typename T1, typename T2 > FAQ:0 L$G  
  struct result_2 ?T4%"0  
  { Zn9w1ev  
  typedef T1 & result; \XB71DUF  
} ; ec]ksw6T+  
template < typename T > X=.+XP]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G&Cl:CtC  
  { _<3:vyfdC  
  return (T & )r; N?pD"re)6  
} oW/&X5  
template < typename T1, typename T2 > [e&$4l IS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const slPFDBx  
  { Pq_Il9  
  return (T1 & )r1; 4Y)3<=kDG  
} k| jC c  
} ; :+R ||q i  
:*oI"U*f  
template <> A: @=?(lI3  
class holder < 2 > W)9KYI9u  
  { {) .=G  
public : PD/~@OsxU  
template < typename T > I&(cdKY z  
  struct result_1 _nTjCN625  
  { e=F' O] 5  
  typedef T & result; v4ueFEY  
} ; liU=5 BL  
template < typename T1, typename T2 > MRJdQCBV  
  struct result_2  vb70~k  
  { ,*%8*]<=  
  typedef T2 & result; ]X-ZRmB`  
} ; <`N\FM^vo  
template < typename T > @:c 1+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I H:Hf v  
  { AN.`tv  
  return (T & )r; 2ag]p  
} Xbu >8d?n  
template < typename T1, typename T2 > tHu8|JrH+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &[s^`e  
  { >?tcL *  
  return (T2 & )r2; +"p" ,Z  
} ]XP[tLY Y  
} ;  vG  
=)bZSb"<"  
MK"Yt<e(o  
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> >。 Y{J/Oib  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "1[N;|xa  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ga,yFw  
+HfjnEbtBs  
return l(i, j) = r(i, j); ]T*{M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \ _i`=dx  
(JM4W "7'  
  return ( int & )i; i;\i4MT  
  return ( int & )j; Z,d/FC#y(  
最后执行i = j; @*c+`5)_  
可见,参数被正确的选择了。 x[>A'.m@)  
8XY4  
Q% dpGI  
RL&*.r&  
KlrKGmy,)  
八. 中期总结 N.&K"J  
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: w1GCjD*y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iYnw?4Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y&&Y:+ V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ! 4s $ 93  
\XpPb{:>  
{$s:N&5  
r] ]Ke_s!  
~q1s4^J  
@L~y%#  
九. 简化 '17=1\Ss6;  
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。 ~pF'Qw" z|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o+tY[UX  
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: &bL1G(}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "@f`O  
  +-*/&|^等 h`vM+,I  
2. 返回引用。 *wSl~J|ZM%  
  =,各种复合赋值等 #Y{"`5>  
3. 返回固定类型。 &FK=w]P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k5ZwGJ#r  
4. 原样返回。 =W4cWG?+  
  operator, d[S!e`,iD  
5. 返回解引用的类型。 ,:v}gS?Uq  
  operator*(单目) )Z^( +  
6. 返回地址。 t4JGd)r  
  operator&(单目) J,q:  
7. 下表访问返回类型。 $>BP}V33  
  operator[] qt1# P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 - jyD!(  
  operator<<和operator>> Nh+$'6yT%  
b ;}MA7=  
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。 t7~mW$}O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nY*ODL  
m?m,w$K  
template < typename Left > Al` ;SWN  
struct value_return B"EMir'  
  { 2dq{n.cgs  
template < typename T > (Q'XjN\#  
  struct result_1 ;wN.RPE_^  
  { +g.WO5A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  c\x?k<=  
} ; YJ"gm]Pm  
d)0%|yX6  
template < typename T1, typename T2 > \{&55>  
  struct result_2 gWlmQl  
  { ]ny(l#Hu:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  t]vz+VQ  
} ; L8$7^muad  
} ; uj]GBo=  
?Rwn1.Z  
F1+2V"~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait * r%  
P_?1Rwm-45  
下面我们来剥离functor中的operator() [lnN~#(Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T[7DJNdG6  
Jz-f1mhQV  
return l(t) op r(t) J]~3{Mi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BPPhVE  
return op l(t) 7;_5 [_  
return op l(t1, t2) Y Jv{Z^;M  
return l(t) op I%(+tJ  
return l(t1, t2) op 3oIoQj+D  
return l(t)[r(t)] zMG4oRPP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "90}H0(+  
:N[2*.c[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .O,gl$y}  
单目: return f(l(t), r(t)); hrW.TwK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0}b8S48|?  
双目: return f(l(t)); V}J W@  
return f(l(t1, t2)); T|}HK]QOX  
下面就是f的实现,以operator/为例 \l[5U3{  
yy>4`_  
struct meta_divide Uvuvr_IP  
  { 1X{A}9nA  
template < typename T1, typename T2 > "RG.vo7b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &{ f5F7E@  
  { FIS-xpv$  
  return t1 / t2; ~pw_*AN  
} d_yqmx?w  
} ; XRz.R/  
` Y ut 1N  
这个工作可以让宏来做: p"X\]g^jA>  
4dy)g)wM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :wF(([&4p!  
template < typename T1, typename T2 > \ Gm|QOuw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }tJ:-!*2  
以后可以直接用 bVVa5? HP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T JVNR_x  
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 9XoKOR(  
(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。。。) 1'd "O @  
)GR^V=o7,Y  
i&l$G55F  
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 ZNx{7]=a  
Na`qAj}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kc(_?`  
class unary_op : public Rettype c"QI`;D_c  
  { MBg^U<t8  
    Left l; ^*0;Z<_  
public : =B/^c>w2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ngNg1zV/q  
.N5"IY6>  
template < typename T > -Rf|p(SJ,E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const adxJA}K}  
      { bEy%S "\<  
      return FuncType::execute(l(t)); <n#JOjHV  
    } ) wGC=,  
SC!IQ80H#D  
    template < typename T1, typename T2 > @!F9}n AP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7N""w5  
      { NeWssSje  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q=EQDHmh  
    } l"vT@ g|  
} ; foN;Q1?lS  
't>Qj7vh0  
u&g} !Smc8  
同样还可以申明一个binary_op Onk~1ks:  
H)4Rs~;{'g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L72GF5+!!  
class binary_op : public Rettype 3 $RII -}>  
  { 5= F-^  
    Left l; u}$U|Cw-;T  
Right r; p;B +g X  
public : J6Kf z~%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WpvH} l r}  
^ZV xBQKg  
template < typename T > +wio:==  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]f-e/8$`@  
      { } K Ou  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WTd}) s  
    } `|v#x@s  
uIba{9tM"P  
    template < typename T1, typename T2 > RJ-CWt [LG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *}0Q S@FN  
      { me9RnPe:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )WzCUYE1/  
    } ;1y\!f3#V~  
} ; z,NHH):~  
wbpxJtJB  
3 C[ ;2  
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 X)|%[aX}q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o3`Z@-.G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q!7\`>.2:{  
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 xN5K`q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (+ >n/I6  
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。。。 3b_#xr-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]>:>":<:  
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) $)uQ%/DH>  
下面是修改过的unary_op }^iE|YKz  
>LNl8X:Cz*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bhgh ]{  
class unary_op vdo[qk\C  
  { -~xd-9v?  
Left l; R52!pB0[  
  H11Wb(6Wu  
public : ,`wxXU7  
w(@`g/b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XrvrN^'  
EXzY4D ^  
template < typename T > ar{e<&Bny  
  struct result_1 mEqV&M1;7l  
  { dxd}:L~z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y3xP~]n  
} ; xq]&XlA:ug  
Z BYmAD  
template < typename T1, typename T2 > 71 2i |  
  struct result_2 |)lo<}{  
  { Tu"yoF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m760K*:i\  
} ; T&h|sa(   
'R$~U?i8  
template < typename T1, typename T2 > 0q3 :"X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jVA xa|S  
  { <ImeZ'L7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RXP"v-  
} \K4m~e@!  
%1lLUgf3G/  
template < typename T > ''(T3;^ +  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 Hq$h  
  { 9 (&!>z  
  return OpClass::execute(lt(t)); kfHLjr.  
} Oll\T GXP!  
VOiphw`  
} ; Zw3|HV(so  
;xRyONt  
9DT}sCLz:B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d EXw=u  
好啦,现在才真正完美了。 zL{KK9Or  
现在在picker里面就可以这么添加了: z C``G<TB  
?LW1D+  
template < typename Right > Z# :Ww  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @!Pq"/  
  { 8=?I/9Xh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -8TLnl~[  
} Di L@NU!$q  
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。 @tP,l$O&  
Zs4N0N{  
=l\D7s  
+uH1rF_&@  
H<>x_}&  
十. bind ZE1#{u~[y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RS93_F8   
先来分析一下一段例子 "'8$hV65.p  
vbWX`skU  
;^xku%u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =EG[_i{r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CR _A{(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +Y \#'KrA  
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。 @Wv*`  
我们来写个简单的。 'E@D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: AvwX 2?tc  
对于函数对象类的版本: T|=8 jt,  
E;X'.7[c  
template < typename Func > 's9)\LS>p  
struct functor_trait cBAA32wf  
  { Tc qqAc   
typedef typename Func::result_type result_type; w,P2_xk`  
} ; V^Nc0r   
对于无参数函数的版本: "B\qp"N  
l^SKd  
template < typename Ret > `yf#(YP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _LS=O@s^  
  { 4}0s^>R  
typedef Ret result_type; a]Lr<i8#%  
} ; sQ_{zOUPh  
对于单参数函数的版本: zi5;>Iv0}  
mO\6B7V!  
template < typename Ret, typename V1 > Ltu;sw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -PX {W)Aw  
  { EBn7waBS  
typedef Ret result_type; -yC},tK  
} ; _qGkTiP  
对于双参数函数的版本: 6g!t1%Kb  
#]Cr zLe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^v`|0z\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /2YI!U@A  
  { 8 /\rmf\  
typedef Ret result_type; b,!h[  
} ; T+gqu &9R  
等等。。。 w+JDu_9+A]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {? 6]_J  
K}* s^*X  
template < typename Func > FkRrW^?5G  
struct func_return [WB8X,  
  { \Q & Kd|  
template < typename T > 2AdV=n6Z  
  struct result_1 -f'z _&KI  
  { PsTwJLY   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qEywExdiu  
} ; J0{0B=d;  
Er%nSH^"  
template < typename T1, typename T2 > e\)PGjSI  
  struct result_2 tW 9vo-{+  
  { /Jo*O=Lpo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;ASlsUE\)  
} ; uRp-yu[nt%  
} ; 7H=/FT?e]  
a*o=,!  
UD .$C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b2ZKhS8  
G"C'/  
template < typename Func, typename aPicker > QV"  |  
class binder_1 p6sXftk  
  { k3u3X~u  
Func fn; /9i2@#J}W1  
aPicker pk; 38rC; 6  
public : ?*Jv&f#  
7=}`"7i~  
template < typename T > g"F vD_  
  struct result_1 IY+P Yad  
  { +$ P0&YaQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mhVSZhx|  
} ; rBT#Cyl  
P)Sw`^d  
template < typename T1, typename T2 > meE&, {  
  struct result_2 )$Mgp *?  
  { =%p0r z|b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \y{C>! WX4  
} ; @/7tN3O  
eR =P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hh,q)(Wo  
]^E<e!z={$  
template < typename T > IL&Mf9m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F!'y47QD  
  { tpU[KR[-  
  return fn(pk(t)); *i&ks> 4N  
} &pV'/  
template < typename T1, typename T2 > IrM Ws86;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3u _[=a  
  { /0@'8f\I  
  return fn(pk(t1, t2)); 0]fzjiaGt  
} P @G2F:}  
} ; QT&2&#Z  
1o V\QK&  
]*D=^kA0[  
一目了然不是么? ~4<xTP\*  
最后实现bind 0p)#!$  
j!F5gP-l  
srLXwoN[  
template < typename Func, typename aPicker > GU([A@;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .]JGCTB3  
  { JgEPzHgx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ">@]{e*  
} `O5w M\Z  
[RoOc)u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VG_ PBG(  
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。 AAb3Jf`UW  
fp^{612O?  
十一. phoenix &gR)Y3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J>y}kzCz  
8KiG(6*Q  
for_each(v.begin(), v.end(),  LhKaqR{  
( Nawph  
do_ b bCH(fYbu  
[ NO+.n)etGb  
  cout << _1 <<   " , " AY<(`J{  
] H,u{zU')  
.while_( -- _1), ?0*,x)t  
cout << var( " \n " ) &{-r 5d23  
) m<}>'D T  
); 6#hDj_(,  
IOhJL'r  
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-u'Me)H  
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 {<+B>6^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0n<>X&X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E^qJ5pr_P  
_3~/Z{z8  
qQ6rF nA  
template < typename Cond, typename Actor > KPHtD4  
class do_while K2|2Ks_CS  
  { |Tv}leJF  
Cond cd; Xt} 4B#  
Actor act; H{hd1  
public : $lVR6|n  
template < typename T > W T~UEK'  
  struct result_1 79`OB##  
  { 1 etl:gcEC  
  typedef int result_type; ![1+=F !  
} ; 'o}v{f  
P|j|0o,8p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Cw$0XyO  
IyK^` y  
template < typename T > \no6]xN;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RGg=dN  
  { x$hhH=  
  do Bm"-X:='  
    { SbLm  
  act(t); n#$sLXVy  
  } 5ir Ffr  
  while (cd(t)); L)(JaZyV5  
  return   0 ; 1V ,Mk#_  
} 7M8oI.?C|  
} ; yzyBr1s  
RD6n1Wb(@  
Cfs2tN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y=83r]%  
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。 nSy{ {d  
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。 RISDjU3  
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。 F+@/"1c  
下面就是产生这个functor的类: 8FT]B/^&m  
#ME!G/  
T3wQRn  
template < typename Actor > \3"jW1Wb  
class do_while_actor NTWy1  
  { aC90IJ8^  
Actor act; P K+rr.k]  
public : .q90+9Ek=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]y0bgKTK  
epN!+(v  
template < typename Cond > X8 $Y2?<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;O`ZVB  
} ; atiyQuT6Wh  
h*>%ou   
/O[<"Wcz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C]EkVcKFA  
最后,是那个do_ *c<6 Er>s  
OI^??joQ  
^ YOC HXg  
class do_while_invoker PfR|\{(  
  { 2t7P| b~V1  
public : g ?.y7!m  
template < typename Actor > ]SC|%B_*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R?t_tmKXC!  
  { <uYrYqN  
  return do_while_actor < Actor > (act); YjCHKI"e  
} q@Aw]Kh  
} do_; 6,;dU-A+  
`.z"Q%uz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  \OJam<hZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .} O@<t  
最后来说说怎么处理break和continue 8$F"!dc _  
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。 I1 pnF61U  
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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