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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z Kvh]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }FXRp=s  
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, UOwNcY  
|`nVr>QF&  
h2>0#Vp3j  
<wC1+/]  
  class filler yi OF&  
  { ^kq!/c3r  
public : R4/@dA0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ir'f((8:  
} ; (0+m&, z  
R32d(2%5K  
zN1;v6;  
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: ,b4&$W].  
3Z0\I\E  
xpM~* Gpm  
)N<!3yOz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >U)O@W)  
J[l K  
N;HvB:c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ce:ds%  
<Va>5R_d<  
Oq5k4  
s<b7/;w'  
二. 战前分析 #7=LI\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ei-OuDM;)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gISs+g  
MeX1y]<It  
fm0 (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]@YQi<d2^  
  /* --------------------------------------------- */ BE~[%6T7  
vector < int *> vp( 10 ); #pfosC[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /`> P|J  
/* --------------------------------------------- */ B*IDx`^Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4(82dmKO  
/* --------------------------------------------- */ =HHg:"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -cgukl4Va  
  /* --------------------------------------------- */ SfUUo9R(sm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ysu/7o4  
/* --------------------------------------------- */ Oe`t!&v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); IJ; *N  
sLIP |i  
cmI#R1\  
V-jL`(JF%  
看了之后,我们可以思考一些问题: hT"K}d;X  
1._1, _2是什么? ?M^t4nj  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [<QWTMjR  
2._1 = 1是在做什么? !$Z"\v'b  
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。 n~j[Pw  
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。 _+iz?|U  
VKz<7K\/  
c ?XUb[  
三. 动工 UI C? S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3:1 c_   
u(702S4  
}3w b*,Sbz  
8[;oUVb5  
template < typename T > ()?co<@(l  
class assignment dRm'$ G9  
  { =fK'Ep[  
T value; 2j1v.%  
public : *J5RueUG  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZGhoV#T@  
template < typename T2 > N'P,QiR,z<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I?Fa  
} ; -i5g 8t'  
v qMk)htIz  
`e>F<{ M6@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MmH_gR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jMui+G(h  
Q0Qm0B5eY  
g4aX  
UMQW#$~C{g  
  class holder D*'M^k|1  
  { e uHu}  
public : e.|RC  
template < typename T > yVQz<tX|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Sx9:$"3.X  
  { =^y{@[p`(  
  return assignment < T > (t); Ja=70ZI^ 6  
} cN}A rv  
} ; ANQa2swM  
Bye@5D  
Bi :wP/>v  
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: 9^#gVTGXv  
.4re0:V  
  static holder _1; 7h9[-d6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qL5#.bR  
*r,&@UB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :CST!+)o  
而不用手动写一个函数对象。 k.xv+^b9Q  
DT"Zq  
>l< ~Z;  
d3=6MX[c  
四. 问题分析 UoMWn"ZE  
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。 W;oU +z^t$  
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。 n vpPmc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jv^cOc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G q:4rG|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T ~~[a|bLa  
z5&%T}$tJ  
五. 问题1:一致性 g;#KBxE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2C33;?M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M|5]#2J_2  
JlDDM %  
struct holder >+jbMAYSq  
  { acYoOW1G  
  // +V);'"L  
  template < typename T > U]!.~ji3  
T &   operator ()( const T & r) const xe gL!  
  { !E {GcK  
  return (T & )r; |Iok(0V  
} {I9 N6BQ&  
} ; 7hF,gl5  
EOPS? @  
这样的话assignment也必须相应改动: t>6x)2,TC  
_{*$>1q  
template < typename Left, typename Right >  @6YBK+"  
class assignment Pm#x?1rAj  
  { (o6[4( G  
Left l; tk)>CK11  
Right r; |IX`(  
public : 2^^'t6@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e8ULf~I  
template < typename T2 > L>~@9a\jO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4&oXy,8LC  
} ; ,+ \4 '`  
*0&4mi8  
同时,holder的operator=也需要改动: 2 ]DCF  
7Z`Mt9:Ht  
template < typename T > N[bR&# p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %%+mWz a  
  { v(Bp1~PPZM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6}i&6@Snq?  
} wCU&Xb$F  
),;D;LI{S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TvWU[=4Yk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +\k9w.[:/  
UR/qVO?  
return l(rhs) = r; L* k hj3;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o,CA;_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6R-C0_'h  
bQXc IIa{  
template < typename Tp > {8{t]LK<  
class constant_t 8_<&f%/  
  { esh$*)1  
  const Tp t; u 5Eo  
public : z{`6#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zJfK4o  
template < typename T > B-\,2rCCZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OK M\"A4  
  { O$"bd~X  
  return t; 49xp2{  
} ?z5ne??  
} ; !c4)pMd  
sP6 ):h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZTh?^}/  
下面就可以修改holder的operator=了 1Nl&4YLO  
SaR}\Up  
template < typename T > '0CXHjZN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VBbUl|X\  
  { %="~\1y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5Cc6 , ]  
} XN~#gm#  
g{A3W) [ b  
同时也要修改assignment的operator() <ELziE~>V  
BcZEa^^~os  
template < typename T2 > 42Aje  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TV1e bH7q  
现在代码看起来就很一致了。 6K4`;  
MtZt8s  
六. 问题2:链式操作 i!SW?\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Q$j]U&b  
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。 ?JXBWB4  
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。 670J{b  
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。 q)K-vt)98  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OH$ F >wO  
eW%L$I  
template < typename T > I"8d5a}  
struct result_1 6P%<[Z  
  { ilDJwZg#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; < -Hs<T|tW  
} ; :b<-[8d&  
mD D4_E2*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _l#3]#  
ERp:EZ'  
template < typename T > oF%^QT"R  
struct   ref gB/;clCdX)  
  {  &7L~PZ  
typedef T & reference; (MgL"8TS  
} ; ur/Oc24i1n  
template < typename T > 3E<aiGU  
struct   ref < T &> y\F`B0#$  
  { O%YjWb  
typedef T & reference; @D fkGm[%  
} ; vQ:x% =]  
'v'` F*6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xNC* ]8d  
}': EJ~H  
template < typename T > /{fZH,!L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F3r S6_  
  { U/.w;DI   
  return l(t) = r(t); !: m`9o8  
} " t5 +*  
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。 Ff[H>Lp~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u{g]gA8s  
:FoO Q[Q  
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 ~8jThi U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K H>Sc3p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `xISkW4%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2-8YSHlh  
最后的布局是: !(W[!%  
                Add beJZ pg  
              /   \ nnfY$&3A  
            Divide   5 v$t{o{3  
            /   \ 2yl6~(JC+  
          _1     3 \# 7@a74  
似乎一切都解决了?不。 E/:+@'(k  
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。 l*QIoRYFW  
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。 - waX#U T=  
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: rU; g0'4e  
*mf}bTiS  
template < typename Right > k!Vn4?B"k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &[NVP&9&U  
Right & rt) const pt=7~+r  
  { AiY|O S3R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *GCA6X  
} |tG05+M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D4AEZgC F,  
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。 M{*kB2jr  
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。  C}Rs[  
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。 z8g=;><  
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。 9Tqn zD  
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? W=~id"XtJ  
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: "w;08TX8  
M_tj7Q3 W  
template < class Action > vAi"$e  
class picker : public Action 3|q2rA  
  { 86/.8  
public : ''_,S,.a20  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1pWk9Xuh  
  // all the operator overloaded "=9-i-K9B  
} ; .JNcY]V#  
0o;k?4aP.c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 A)OdQFet(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <"N:rn{Qq  
~q{\;  
template < typename Right > !K!)S^^Po?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -_s%8l^  
  { DD2adu^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )i&%cyZw  
} \'[3^/('  
mRwXN*Izw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sjSi;S4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]t*33  
-y%QRO(  
template < typename T >   struct picker_maker \$'R+k-57;  
  { :eSc;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pl_^nFm0  
} ; |B 9t-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OO-_?8I}  
  { &xgZF Sq  
typedef picker < T > result; F@g17aa  
} ; 7kdeYr~<1  
hl`u"?rg  
下面总的结构就有了: Xc{ZN1 4n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Og +)J9#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bdCykG-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x,w8r+~5  
至此链式操作完美实现。 yXkt:O,i  
_0w1 kqW  
j]AekI4I  
七. 问题3 ? 'Cb-C_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hMv2"V-X  
8IeI0f"l)  
template < typename T1, typename T2 > '[%jjUU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1bd$XnU  
  { [@ILc*2O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ebzzzmwo  
}  1y 7y0V  
Qy/uB$q{A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #kj~G]QA  
]Z=Ij gr$  
template < typename T1, typename T2 > (/-lV&eR  
struct result_2 NJk)z&M  
  { AHq M7+r9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b)d^ `J  
} ; B`#*o<eb  
KVg[#~3  
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? ?gU}[]  
这个差事就留给了holder自己。 _wmI(+_  
    xg?auje  
}*h47t}  
template < int Order > V- /YNRV  
class holder; Mw+v"l&mU  
template <> _FT6]I0  
class holder < 1 > 7q!?1 -?8R  
  { I,]J=xi  
public : 0Yp>+:#  
template < typename T > 04~}IbeJ  
  struct result_1 u >4ArtF  
  { #vtN+E  
  typedef T & result; X6'H`E[  
} ; jKS!'?  
template < typename T1, typename T2 > alV dQfu  
  struct result_2 3EI]bmi~  
  { S.1( 3j*  
  typedef T1 & result; \Yd4gaY\o  
} ; P:qz2Hw  
template < typename T > nX)f'[ 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g@Ld"5$^2  
  { &Bm&i.r  
  return (T & )r; 02(h={  
} 7 I@";d8~  
template < typename T1, typename T2 > qIz}$%!A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *Z >  
  { 9j0o&Xn  
  return (T1 & )r1; CG.,/]_  
} P<vo;96JT  
} ; vTHq)C.7G  
a_MFQf&KV  
template <> Ia#"/`||  
class holder < 2 > !j0_ cA  
  { [3kl^TE  
public : +mLD/gK`  
template < typename T > 7k'gt/#up  
  struct result_1 #~S>K3(  
  { 6Kp}_^|z  
  typedef T & result; @`S.@^%7fO  
} ; w:Ra7ExP  
template < typename T1, typename T2 > iy}xICt  
  struct result_2 Q(e{~ ]*  
  { O5M2`6|As  
  typedef T2 & result; D#ZPq,f  
} ; J+|/-{g  
template < typename T > -x{&an=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6A?8tm/0  
  { t0.;nv@A0  
  return (T & )r; ]+ZM/'X  
} hl<y4y&|  
template < typename T1, typename T2 > r%|A$=[Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xG1?F_]  
  { I|T7+{5z  
  return (T2 & )r2; l!:^6i  
} lm*g Gy1i  
} ; n[P\*S  
0<Q*7aY  
z&F5mp@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +?Ez} BP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m8+:=0|$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8SZK:VE@  
[S0mY["  
return l(i, j) = r(i, j); !D;c,{Oz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?A&%Cwj  
G|*G9nQ  
  return ( int & )i; XXm'6xD-  
  return ( int & )j; bcn7,ht  
最后执行i = j; bb1  f/C%  
可见,参数被正确的选择了。 #q;z8 @  
|z*>ixK  
#x)8f3I  
(hN?:q?'  
#kci=2q_  
八. 中期总结 Ha218Hy0W  
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: MMd.0JuaO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `XgFga)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \<V)-eB   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?-,6<K1  
8k H<$9  
3+V#[JBJv  
`[Sl1saZ$S  
;A"\?i Q  
G "brT5:  
九. 简化 >f@ G>H)+  
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。 y\,f6=%k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 " #v%36U  
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: 3[VNsX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;7j,MbU  
  +-*/&|^等 *|KVN&#  
2. 返回引用。 x<>YUw8`  
  =,各种复合赋值等 P)hi||[  
3. 返回固定类型。 ;_N5>3C:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aq$q ~,E  
4. 原样返回。 ,Xtj;@~-  
  operator, yWY|]Pp  
5. 返回解引用的类型。 J>h;_jA  
  operator*(单目) EEwWucQ  
6. 返回地址。 c1#+Vse  
  operator&(单目) GHG,!C  
7. 下表访问返回类型。 6|#g+&[  
  operator[] ) EXJ   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]0-<>  
  operator<<和operator>> 4Jykos2  
QNg\4%  
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。 FmD +8=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VB"(9O]  
5v|EAjB6o  
template < typename Left > = F<:}Tx)C  
struct value_return taDQ65  
  { gDC2 >nV  
template < typename T > L!y"d!6C  
  struct result_1 $.8 H>c  
  { C:j]43`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B}\BeFt'  
} ; =/}X$,@2  
I`^YAbnb  
template < typename T1, typename T2 > }-nU3{1  
  struct result_2 H~Uq?!=b  
  { wOg,SMiq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %{'4. ,  
} ; q qvF-mDN  
} ; A[JM4x   
ir&.Z5=  
"DpKrVuG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yU_9a[$V  
L~&" aF/b  
下面我们来剥离functor中的operator()  zy>}L #  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .8H}Lf\  
(0C&z/  
return l(t) op r(t) AC4 l<:Yh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x~+-VF3/  
return op l(t) mi^hvks<  
return op l(t1, t2) S^j,f'2  
return l(t) op jQ$BPEG&X  
return l(t1, t2) op s|2}2<+  
return l(t)[r(t)] h(N=V|0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $ $4W}Ug3U  
:Q- F9o J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XU9'Rfp  
单目: return f(l(t), r(t)); &t3Jv{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w2zp#;d  
双目: return f(l(t)); _yVPpA[a  
return f(l(t1, t2)); 4f {+pf^R  
下面就是f的实现,以operator/为例 c0[k T  
Zi{0-m6+  
struct meta_divide ~gddcTp  
  { 'n4u-pM(nB  
template < typename T1, typename T2 > I7G,`h+H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xZ+]QDKC  
  { @O/,a7Tt  
  return t1 / t2; I%xn,u  
} Xw^X&Pp  
} ; "&-C$J5 Id  
uvv.WbZ  
这个工作可以让宏来做: ,Rz }=j  
o;QZe&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3dm'xe tM  
template < typename T1, typename T2 > \ 'C~9]Y].  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j)L1H* S%  
以后可以直接用 /s`;9)G]9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %g w{[ /[A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g^j7@dum  
(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。。。) Funj!x'uE  
a D|Yo  
HcO5?{2  
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 7cw]v"iv  
KB+]eI-h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o](.368+4  
class unary_op : public Rettype m[8 @Unt  
  { `%y5\!X  
    Left l; SRf5W'4y  
public : H\+-cvl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} * nCx[  
9L  HuS  
template < typename T > Tz` ,{k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tcOnM w  
      { v}P!HczmMP  
      return FuncType::execute(l(t)); &t6Tcy  
    } N-QCfDao  
`~nCbUUee  
    template < typename T1, typename T2 > =]b9X7}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gZ`DT  
      { C3.=GRg~l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Fp'/~|w2d  
    } wd+O5Lr.R  
} ; .bfST.OA  
H,|YLKg-|  
b:Dg}  
同样还可以申明一个binary_op / O)6iJ  
>{XScxaB`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !Uy>eji}  
class binary_op : public Rettype >'Hx1;  
  { |yv]Y/ =  
    Left l; c&e0OV\m  
Right r; ^Y 7U1I  
public : ,8VXA +'_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yVYkuO  
xJc.pvVPw  
template < typename T > [YE?OQ7#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s<VJ`Ur  
      { LyP`{_"CM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bA *"ei+!  
    } <kbnu7?a*  
la`"$f  
    template < typename T1, typename T2 > u){S$</  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~U%j{8uH  
      { OG}KqG!n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,`)OEI|1d  
    } @_Sp3nWdu  
} ; (9'be\  
Yb9cW\lr  
Z s73 ad  
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 8A4TAT4,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3#mE( `|P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [gn[nP9  
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。 vHc#m@4o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3+zzi  
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。。。 9b%j.Q-W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I>hmbBlDv  
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) PUKVn+h  
下面是修改过的unary_op a7*COh  
]bu9-X&T&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JMePI%#8  
class unary_op z Lw(@&  
  { 8!4[#y<  
Left l; u\3ZIb  
  pN+I]NgQ  
public : _yJ|`g]U3  
-( Kh.h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KBj@V6Q  
y#e ?iE@  
template < typename T > !ew6 n I  
  struct result_1 2Pz5f  
  { D6:DrA:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kQ[Jo%YT?E  
} ; 2-7Z(7G{ F  
_.-#E$6s#q  
template < typename T1, typename T2 > N'a?wBBR  
  struct result_2 tvCcyD%w  
  { -R8/`M8GbD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nF|Oy0  
} ; y9ip[Xn-$:  
C[0MA ,^  
template < typename T1, typename T2 > ogp{rY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xD^wTtT  
  { pJ6Jx(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rdj8 *f  
} )r#,ML  
hpas'H>J  
template < typename T > J@gm@ jLc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K4Y'B o4  
  { Z*Zc]hD  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0<3E  
} (gD Q\t@3-  
X98#QR#m  
} ; lJlhl7  
$':JI#  
sX!3_ '-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Wt"ww~h`(  
好啦,现在才真正完美了。 z6 a,0&;-L  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q!`)e@r  
iel-<(~   
template < typename Right > 6N?#b66  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1y~L8!: L  
  { %rw}u"3T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HM 90Sb  
} ~;!BDLMC6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V07VwVD  
Yfe'#MKfL  
#)FDl70S8  
73VQ@J n  
W w^7^q&  
十. bind HmW=t}!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <c(&T<$  
先来分析一下一段例子 _TrZ'iL}T  
N6WPTUQ1mF  
rykj2/O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8-A:k E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aDN.gM S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1z3]PA!R  
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。 \FVNXU MU  
我们来写个简单的。 B#QL M^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [z^Od  
对于函数对象类的版本: ma1 (EJ/  
2G ZF/9}  
template < typename Func > Jb7iBQ2%  
struct functor_trait `t%|.=R  
  { e~3]/BL  
typedef typename Func::result_type result_type; @`5QG2  
} ; KM5jl9Vv  
对于无参数函数的版本: y2GQN:X  
(X*'y*:  
template < typename Ret > R08&cd#$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /q T E  
  { b-2pzcK{#  
typedef Ret result_type; hr%U>U9F  
} ; )sRN!~  
对于单参数函数的版本: j{)fC]8H  
l},dQ4R  
template < typename Ret, typename V1 > ijE<spG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CcBQo8!G  
  { lK "' nLL  
typedef Ret result_type; gAj0ukX5  
} ; tB]`Hj  
对于双参数函数的版本: :-(U%`a[  
~KJ,SLzhx9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UE\%e9<l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cT\O v P*_  
  { K!9y+%01  
typedef Ret result_type; NWw<B3aL  
} ; [?A&xqO3  
等等。。。 [TP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Pb0)HlLq  
Ob7zu"zr  
template < typename Func > L^6"' #  
struct func_return 1X[ 73  
  { Ad^dF'SN  
template < typename T > SE6>vKR/.  
  struct result_1 7F"3<U@J  
  { 3(MoXA*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >ze>Xr'm5=  
} ; BHEs+ e0  
4A;[s m^f  
template < typename T1, typename T2 > dUI3erO  
  struct result_2 Rk}\)r\  
  { iKohuZr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]U_5\$  
} ; b*cW<vX}~  
} ; :b.3CL\.6  
dv}8Y H["  
TihnSb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |Uc <;> l  
X";TZk  
template < typename Func, typename aPicker > _2wAaJvA  
class binder_1 joxS+P5#  
  { ]^Sd9ba  
Func fn; th5 X?so  
aPicker pk; C_6GOpl  
public : cR,'o'V/  
65'`uuPx  
template < typename T > Qk?jGXB>^  
  struct result_1 ^!q 08`0  
  { eVJ= .?r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NKRaQ r  
} ; c'"#q)  
,jAx%]@,I  
template < typename T1, typename T2 > yb[{aL^4%  
  struct result_2 SCgyp(  
  { R 4DM_ u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XPar_8I  
} ; d^ 2u}^kG  
X7t 5b7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TFAYVK~  
~D<7W4c  
template < typename T > s;vWR^Ll  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;7;zhJs1t  
  { n/ui<&(  
  return fn(pk(t)); {CW1t5$*  
} 0eQ~#~j&  
template < typename T1, typename T2 > _Syre6k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K%98;e9  
  { pGO|~:E/L  
  return fn(pk(t1, t2)); eV"dv*R  
} l R:O k8e  
} ; t.3Ct@wK  
3?!G-  
1_N~1Ik  
一目了然不是么? JQ~y- lt  
最后实现bind 99\{!W  
D=jS h  
Q2JdO 6[96  
template < typename Func, typename aPicker > b7?U8/#'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p>2||  
  { 59&T/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ST[2]   
} 9zXu6<|qrL  
^</65+OT+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &{X{36  
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。 b=6MFPbg  
SZCF3m&pz  
十一. phoenix aO~s i=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L~@ma(TV{K  
E"Ya-8d=  
for_each(v.begin(), v.end(), Xjs21-t%  
( + AE&GU  
do_ )2iM<-uB  
[ A8=e?%  
  cout << _1 <<   " , " [5>S-Z  
] \[Sm2/9v  
.while_( -- _1), \(.nPW]9  
cout << var( " \n " ) CQ@#::'F1  
) vGx?m@  
); #G'S ve?  
_myg._[  
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: AyQS4A.s[  
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 w8eG;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w$w>N(e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ovhC4 2i  
Z7tU0  
.`oJcJ  
template < typename Cond, typename Actor > 8@Egy%_  
class do_while /#S4espE  
  { W&fW5af9  
Cond cd; @4 zi]v  
Actor act; I-RdAVB/Ep  
public : hQgk.$g  
template < typename T > FRl3\ZDqrb  
  struct result_1 'hwV   
  { U%mkhWn  
  typedef int result_type; [}W^4,  
} ; 6F|Hg2tpz  
DFt=%aV[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _hAj2%SL  
0EL\Hd  
template < typename T > ({;P#qCX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7\7Brw4  
  { yt/20a  
  do 6%\7.h  
    { SREDM  
  act(t); Tf&f`/  
  } S5:"_U  
  while (cd(t)); |i,zY{GI+2  
  return   0 ; OqfhCNAY  
} n/9 LRZD|w  
} ; ^l]]qdNr  
=:xV(GK}  
'Z*\1Ci  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u)q2YLK8  
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。 QLn5#x~xb  
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。 KuIt[oM  
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。 e.)yV'%L  
下面就是产生这个functor的类: }};j2  
1kB'sc3N!  
SQO>}#qm  
template < typename Actor > Bi9 N  
class do_while_actor { 4_I7r  
  { d-6sC@PB  
Actor act; 2ru*#Z#(  
public : aGq_hP   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B)j`}7O 06  
+z]:CF  
template < typename Cond > A%NK0j$;}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,XWay%8{E  
} ; HMEs8.  
?G~/{m.  
WrE-Zti  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <;$Sa's,LE  
最后,是那个do_ :wv :#EaH  
_1w.B8Lyz@  
E)&NP}k-P  
class do_while_invoker 1=9qAp;?o  
  { r+{!@`dYi  
public : E"9/YWv  
template < typename Actor > B#qL$M,|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [M7iJcwt  
  { ^D ]7pe  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9[t]]  
} ({d,oU$>y  
} do_; d vg;  
x*loACee.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }AMYU>YE=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dK0}% ]i3#  
最后来说说怎么处理break和continue |g7nh[  
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。 ])Q9=?Sd}  
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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