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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UIyOn` d"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c#rbyx?5  
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, rkzhN59;  
0)84Z.k  
.*,Zh2eXU  
;ndg,05_  
  class filler 6?t5g4q*nn  
  { E+Gea[c  
public : ).&$pXj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} * T~sR'K+|  
} ; L72GF5+!!  
kQ:2@SOm  
5= F-^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u}$U|Cw-;T  
p;B +g X  
jLEU V  
=N3~2=g~A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6)?TWr'Ke  
8pk5[=3Z  
U?}Maf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +wio:==  
'fgDe  
]f-e/8$`@  
} K Ou  
二. 战前分析 WTd}) s  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `|v#x@s  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &"CS1P|  
ck^Z,AKL+  
6Z'zB&hM}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p;'vOb  
  /* --------------------------------------------- */ nU`;MW/^w  
vector < int *> vp( 10 ); >U}~Hv]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `C=p7 %  
/* --------------------------------------------- */ m+!%+S1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J^?O] |  
/* --------------------------------------------- */ >:K3y$]_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c1z5t]d   
  /* --------------------------------------------- */ N1SRnJu<f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); / )EB~|4']  
/* --------------------------------------------- */ gF:wdcO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A^m hPBT_  
0(..]\p^d  
.Kv@p jOr  
O}%=c\Pb  
看了之后,我们可以思考一些问题: <Q8bn?Z  
1._1, _2是什么? _}\&;  
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。 : Z.mM5  
2._1 = 1是在做什么? aRV!0?fS  
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。 |g9^]bT  
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。 ]:f1r8<3p  
Z@*Z@]FC  
"q%)we  
三. 动工 SnXLjJe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :_^YEm+A  
9 V;m;sz  
,iHt*SZ,*  
g>Z1ZK0;M  
template < typename T > <6`,)(dj  
class assignment ?@u &3/&  
  { !]`]67lC  
T value; 6 tzn% ?  
public : O8lOr(|l  
assignment( const T & v) : value(v) {} SrKF\h%/+  
template < typename T2 > QoW3*1o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H1@"Yg8  
} ; jXdn4m/O  
E8503  
 aCTVY1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $~2A o[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fb*;5VNU.  
~C[,P\,  
_,'UP>Si  
l==T3u r  
  class holder IEA[]eik>  
  { h0gT/x  
public : Z86[sQBg  
template < typename T > g5?Fo%W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u|Ai<2b$  
  { }%}eyLm(  
  return assignment < T > (t); ^hgpeu   
} a( qw  
} ; G%P]qi  
1n,JynJ  
6-^+btl)#  
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:  "3v%|  
d,>l;l  
  static holder _1; /q^( uWu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E6US  
wg[*]_,a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dzcPSbbpt  
而不用手动写一个函数对象。 zL{KK9Or  
kn<[v;+  
~jPe9  
=*'` \}];"  
四. 问题分析 F8k1fmM]Y  
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。 isN"7y|r:X  
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。 FYi<+]HZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q80?C.,`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;CC[>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'J\%JAR@  
5yQgGd)  
五. 问题1:一致性 ;m\(fW*ii  
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?| uo%zfi?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sz . _XY^  
6tJM*{$$H  
struct holder |_A35"v  
  { 1wq 6E  
  // -}>Q0d)  
  template < typename T > Z2ZS5a  
T &   operator ()( const T & r) const c2i^dNp_  
  { QTDI^ZeuF  
  return (T & )r; ,JjTzO  
} n. T [a  
} ; L h0<A%  
5=$D~>-#  
这样的话assignment也必须相应改动:  /f2*J  
t4Z.b 5g  
template < typename Left, typename Right > cBAA32wf  
class assignment m3,v&Z  
  { Rk'pymap  
Left l; Xh{EItk~oO  
Right r; c-3? D;  
public : 'tdjPdw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >Qi2;t~G  
template < typename T2 > N_T;&wibO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z$@Juv&>5^  
} ; @hCGV'4  
a]Lr<i8#%  
同时,holder的operator=也需要改动: sQ_{zOUPh  
zi5;>Iv0}  
template < typename T > mO\6B7V!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ltu;sw  
  { -PX {W)Aw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {:? -)Xq  
} =A,i9Z&  
_E1:3 N|  
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。 .|rpj&>g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d6Z;\f7[  
;Z8K3p  
return l(rhs) = r; o|UZdGu  
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。 Bkcs4 x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8 /\rmf\  
3cs'Oz<w  
template < typename Tp > %II |;<  
class constant_t 8J@REP4  
  { EJRwyF5 LK  
  const Tp t; ~< k'{  
public : 8J>s|MZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .<tb*6rX>  
template < typename T > 7wZKK0;T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6.k2,C4dT<  
  { Q!@" Y/  
  return t; H_jMl$f)j  
} 9iGJYMWf  
} ; <8'}H`w%  
l.&6|   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0uj3kr?cv  
下面就可以修改holder的operator=了 k<AnTboa  
WyO10yvR  
template < typename T > k6$.pCH6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;ASlsUE\)  
  { uRp-yu[nt%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7H=/FT?e]  
} z;Kyg}  
uv Z!3UH.  
同时也要修改assignment的operator() =WHdy;  
V a<L[8  
template < typename T2 > `~gyq>Ik2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ] @IzJz"R  
现在代码看起来就很一致了。 \[Q,>{^  
WJl&Vyl2FL  
六. 问题2:链式操作 ZX'/[wAN)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1YQ|KJ*K  
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。 >8QLo8)3C  
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。 t.3b\RV[  
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。 k|&@xEbS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9CxU: ;3  
g_-Y- .M  
template < typename T > sv =6?uYW  
struct result_1 [ibnI2I]`  
  { Q xKC5`1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hg |DpP  
} ; 2y,f  
yv&&x.!.Z  
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: Fd0R?d  
O$KLQ'0"n  
template < typename T > t}]=5)9<  
struct   ref =r#of|`Q  
  { \y{C>! WX4  
typedef T & reference; @/7tN3O  
} ; eR =P  
template < typename T > j^>J*gLM}W  
struct   ref < T &> ]^E<e!z={$  
  { g&X$)V4C  
typedef T & reference; YGNO]Q~A  
} ; 4OC ^IS  
jsjH.O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L_Ff*   
e![n$/E3R  
template < typename T > vDqmD{%4N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TU^UR}=lP  
  { eqg|bc[i!t  
  return l(t) = r(t); pm@Mlwg`1  
} zcy!YB  
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。 >]s|'HTxF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QT&2&#Z  
+q6/'ErN]m  
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 A+_361KH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zXIVHC,"{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VPet1hAy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bU7n1pzW,o  
最后的布局是: ol [   
                Add H)ud?vB6  
              /   \ MQ7N8@!t  
            Divide   5 u%}zLwMH  
            /   \ !Qy%sY  
          _1     3 2h%/exeS;  
似乎一切都解决了?不。 1pg&?L.MA  
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。 **N{XxdN  
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。 krFuEaO  
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: 6* (6>F5  
i^f*Em1  
template < typename Right > @ l41'?m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I x kL]  
Right & rt) const tZB" (\  
  { p D-k<8|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (_ HwU/  
} ]ri5mnB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )[oegfnn-  
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。 N2#Wyt8MC  
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。 5<^ $9('  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 C8W#$a  
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。 2<q>]G-nN  
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? =^\yE"a  
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: 3"FvYv{  
}>]V_}h  
template < class Action > P%2aOsD0  
class picker : public Action 8iA[w-Pv  
  { }OL?k/w  
public : f#f<Ii  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C-u'Me)H  
  // all the operator overloaded {<+B>6^  
} ; 0n<>X&X  
E^qJ5pr_P  
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。 _3~/Z{z8  
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: qQ6rF nA  
?71?Vd  
template < typename Right > ^hiIMqY_{`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b~>kTO  
  { <N KmLAfX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3dheT}XV?p  
} UTwXN |'|  
t/%{R.1MN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,a 2(h  
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。 g\%;b3"#  
PDQEI55  
template < typename T >   struct picker_maker /<C}v~r  
  { ut j7"{'k|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fj;];1nt  
} ; CiF(   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ( f]@lNmx  
  { Jui:Ms  
typedef picker < T > result; }$%j}F{  
} ; BA(erf>  
GBeWF-`B  
下面总的结构就有了: *uW l 804  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7qsu0 .[d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 e%[0 NVo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !$n@-  
至此链式操作完美实现。 (w[#h9j  
Aqy y\G;  
#z6[ 8B  
七. 问题3 A#7/,1h\  
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。  3-~*  
_nwsIjsW  
template < typename T1, typename T2 > {#`O'F>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ME!G/  
  { YN]xI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 76::X:76  
} }_mVXjF  
_+7+90u  
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: 0Wkk$0h9  
(1IYOlG4  
template < typename T1, typename T2 > #)r^ZA&E  
struct result_2 Q HU|aC{r  
  { \<ko)I#%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p~'iK4[&6  
} ; >V%lA3  
6;:z?Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \1Xr4H u  
这个差事就留给了holder自己。 Yyxsj9  
    Xfc+0$U@  
Y-?0!a=e.  
template < int Order > %8O1sF  
class holder; XQ3"+M_KG  
template <> J tvZ~s  
class holder < 1 > jFDVd;#CS  
  { *O|_)G  
public : ObPXVqG"?  
template < typename T > \E(^<Af  
  struct result_1 NiH =T  
  { ~] &yHzp2  
  typedef T & result; `- HI)-A97  
} ; TTa$wiW7'  
template < typename T1, typename T2 > 8TBv~Q u  
  struct result_2 efr9  
  { Rtu"#XcBw+  
  typedef T1 & result; n!-]f.=P  
} ; Q&#Arph0e  
template < typename T > % }IrZrh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <Hf3AB;#4  
  { G{.[o6>  
  return (T & )r; Ct][B{  
} jj&mRF0gCb  
template < typename T1, typename T2 > I A%ZCdA;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hpc&s  
  { {^D; ($lm  
  return (T1 & )r1; z+Guu8  
} v,'k 2H  
} ; ;kI)j ?  
4Ei8G]O $_  
template <> [g bFs-B2/  
class holder < 2 > 1Q_Q-Z  
  { KpBOmXE  
public : 5e3p9K`5  
template < typename T > ds9U9t  
  struct result_1 h#p[6}D  
  { htT9Hrx  
  typedef T & result; {'Y()p3kl  
} ; ;`O9YbP#  
template < typename T1, typename T2 > [uwn\-  
  struct result_2 ?y-@c]  
  { &MZ{B/;;H  
  typedef T2 & result; P{L S +.  
} ; 2 g\O/oz  
template < typename T > *knN?`(x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CNe(]HIOH  
  { kQ]4Bo  
  return (T & )r; :_,a%hb+8  
} 6B|OKwL  
template < typename T1, typename T2 > ~470LgpO1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const **$kW bS  
  { =xQPg0g  
  return (T2 & )r2; ^F'~|zc"C  
} 2n+ud ?|l  
} ; `_f&T}]  
K ton$%Li  
Egz6rRCvg  
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> >。 1Ys)b[:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u/<ZGW(&s(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !</U"P:L  
kbL7Xjk  
return l(i, j) = r(i, j); deQ {  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7+8 8o:G9  
{Q>4zepN!  
  return ( int & )i; >k ==7#P  
  return ( int & )j; sSf;j,7V  
最后执行i = j; 9OFH6-;6`\  
可见,参数被正确的选择了。  &.(iS  
YZ]}l%e  
\K9.]PfbI  
fW Pa1E@  
*s#6e}  
八. 中期总结 mzCd@<T,  
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: KWxTN|>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?2_h.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =;GmLi3A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q %j8Js  
{Q[ G/=mx  
:f:&B8  
lI%RdA[  
Yecdw'BW?  
{sxdDl  
九. 简化 )3A+Ell`  
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。 eIy:5/s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fs yVu|G  
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: ePZ Ai"k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'gXD?ARW  
  +-*/&|^等 ]&;In,z  
2. 返回引用。 TQ:h[6v  
  =,各种复合赋值等 0i"2s}^+_  
3. 返回固定类型。 {\`y)k 7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uF|Up]Z G  
4. 原样返回。 kOdA8X RY  
  operator, "N ">RjJ"  
5. 返回解引用的类型。 U'msHF  
  operator*(单目) T{2)d]Y  
6. 返回地址。 !Pz#czo  
  operator&(单目) iITMBS`}  
7. 下表访问返回类型。 :Jf</uP_  
  operator[] dGj0;3FI%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tK@7t0  
  operator<<和operator>> V;g) P  
-+u}u=z%  
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。 HL]J=Gh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pacD7'1{  
Pr>05lg  
template < typename Left > =f H5 r_n  
struct value_return bI3GI:hp  
  { PjX V.gz  
template < typename T > *iY:R  
  struct result_1 8(&6*- 7=  
  { yY!)2{F+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %I9f_5BlT8  
} ; cHVJ7yAZI  
`k*;%}X\  
template < typename T1, typename T2 > `#w#!@s#@  
  struct result_2 2@?X>,  
  { wfe4b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w N`Nj m9!  
} ; FfxD=\  
} ; &SPY'GQ!  
pH.&C 5kA  
i-;#FT+ Xc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mI{Fs|9h  
JWaWOk(t=?  
下面我们来剥离functor中的operator() '^C *%"I]  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  Qe7=6<  
<"6\\#}VG  
return l(t) op r(t) [3qH? 2&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (]\p'%A)  
return op l(t) TQKcPVlE  
return op l(t1, t2) wdf;LM  
return l(t) op 0>Td4qr+u  
return l(t1, t2) op N P+ vi@Ud  
return l(t)[r(t)] /\<x8BJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z*f%R\u  
bcvm]aPu  
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: ItvcN  
单目: return f(l(t), r(t)); yH]Q;X '  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K!qOO  
双目: return f(l(t)); ]" e'z  
return f(l(t1, t2)); ~OsLbz:  
下面就是f的实现,以operator/为例 N$ #~&  
PYWFz   
struct meta_divide 2HSFMgy  
  { i$p2am8f  
template < typename T1, typename T2 > 1ig*Xp[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  oJ*,a  
  { ` L 1+j  
  return t1 / t2; N8df1>mW  
} aNY-F)XWa  
} ; ykJ+LS{+  
z/h]Jos  
这个工作可以让宏来做: GDC@s<[k  
v4Rci^8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0HU0p!yt&  
template < typename T1, typename T2 > \ Z3YKG{g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~]RfOpq^w  
以后可以直接用 ?< ^8,H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d/F^ez  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sbX7VfAR`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) C|Y[T{g?t  
<9 ^7r J  
G1w$lc  
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 AaxQBTB  
ub fh4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vt3*~Beb  
class unary_op : public Rettype ?wlRHVZ  
  { yQ[;.<%v  
    Left l; 9XtO#!+48  
public : J^CAQfcx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eR>8V8@  
b/qK/O8J  
template < typename T > vdvnwzp!l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kr'?h'F  
      { ?!jJxhK<h  
      return FuncType::execute(l(t)); YkMFU'?[  
    } 0Fon`3(^\  
\-]tvgA~&  
    template < typename T1, typename T2 > n.a2%,|v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H"^9g3 U  
      { 8<T~AU8'*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sRZ<c  
    } F(."nUrf  
} ; _0gdt4  
,g}$u'A+d  
"= %"@"<)  
同样还可以申明一个binary_op 8rS;}Bt  
e(a,nZF.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hKN ;tq,  
class binary_op : public Rettype C P&u  
  { lEwQj[ k  
    Left l; `:~Wu/Ogr  
Right r; gCPH>8JwS0  
public : ps:`rVQ7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 13Z,;YW  
HyWR&0J  
template < typename T > '" %0UflJS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f42F@M(:  
      { R_g(6l"3R^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UP)< (3YA  
    } ebJTrh<{  
l4+ `x[^  
    template < typename T1, typename T2 > e21J9e6z   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '"\n,3h  
      { t bR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); elhP!"G  
    } 0AffD:  
} ; <F&XT@  
o938!jML_  
\WTKw x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6@/k|t>OT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #yR&|*@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0\Jeyb2dl  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "|dhmV[;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?)(/SZC0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]o"E 4Vht  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @{fwM;me]P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) oz.z>+Q  
下面是修改过的unary_op bcy  
D6?h 6`J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E:/!]sm!  
class unary_op 9'sZi}rT  
  { Rrry;Hr  
Left l; :w5g!G?z  
  oVZzvK(zR  
public : w.J$(o(/  
gy,)% {,G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X\H P{$fY_  
Rzs u 7w  
template < typename T > j0~c2  
  struct result_1 \6/ Gy!0h-  
  { fgj$ u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?qSwV.l]d  
} ; tCO?<QBE  
1Dhe! n#  
template < typename T1, typename T2 > VK*`&D<P  
  struct result_2 ke;=Vg|  
  { Z?=o(hkd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =8tK]lb  
} ; 286reeN/e  
<+q`Dk  
template < typename T1, typename T2 > [QQM/?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /*BU5  
  { GT] >  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oxeu%wj_  
} Twd*HH  
?0KIM* .  
template < typename T > 6la'\l#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V3cKdlu Na  
  { DBaZcO(U  
  return OpClass::execute(lt(t)); M6Xzyt|  
} 6QT&{|q=  
}ff^^7_  
} ; >jmHe^rH  
J%r:"Jm[y1  
'-N 5F  
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 H?Sv6W.~  
好啦,现在才真正完美了。 <>f;g "qS  
现在在picker里面就可以这么添加了: O>nMeU  
 *BM#fe  
template < typename Right > acke q#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0nD?X+u  
  { >\:GFD{z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xq,ql@7  
} <N~9=g3  
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。 j[\:#/J  
Dbi ^%  
7R79[:uwJ  
`'XN2-M8  
O"o|8 l}M/  
十. bind tl~ZuS/  
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。 Vi^vG`L9  
先来分析一下一段例子 P/WGB~NH  
@uV]7d"z(  
M1NdlAAf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6[R6P:v&'G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I2RXw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l8+)Xk>   
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。  *$DD+]2  
我们来写个简单的。 hPz=Ec<zW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ',]Aj!q  
对于函数对象类的版本: L'KKU4zj  
*! :j$n;  
template < typename Func > jwLZC  
struct functor_trait d(RMD  
  { < -W 8  
typedef typename Func::result_type result_type; k%Tp9x$  
} ; [$d]U.  
对于无参数函数的版本: d&|5Rk ~  
8O{V#aop  
template < typename Ret > 9__Q-J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p8-$MF]] 6  
  { K$}K2w  
typedef Ret result_type; r 9M3rj]  
} ; QbSLSMoL  
对于单参数函数的版本: acUyz2x  
"m6G;cv  
template < typename Ret, typename V1 > mDv<d=p!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @f|~$$k=  
  { 8mdVh\i!Kf  
typedef Ret result_type; Ue Z(@6_:  
} ; }dMX1e1h8  
对于双参数函数的版本: r 20!   
90iveb21}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jxm#4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (7! pc  
  { toD!RE  
typedef Ret result_type; ;3& wO~lW  
} ; >}NnzZ  
等等。。。 "'Gq4<&y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F,VWi$Po\N  
\/SOpC  
template < typename Func > #l-zY}&  
struct func_return D'ZUbAh!  
  { ZRw^< +  
template < typename T > z!b:|*m]w  
  struct result_1 %1#|>^  
  { dD39?K/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8q6Le{G  
} ; $\] Mvd  
$39TP@?:Z)  
template < typename T1, typename T2 > Dt7z<1-)l  
  struct result_2 Lh-Y5(c o  
  { 0(u}z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d { P$}b  
} ; {0fQE@5@  
} ; iI'ib-d  
?G!p4u?C  
+T*? ?OW@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l]t^MEoc8  
9+<A7PM1T  
template < typename Func, typename aPicker > <Tbl |9  
class binder_1 p^w)@^f  
  { rbv  
Func fn; ,+OVRc  
aPicker pk; wKfq'W{  
public : xqlnHf<G  
}LX!dDuwA  
template < typename T > 99'c\[fd'  
  struct result_1 [K4 k7$  
  { .) %, R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~^'t70 :D  
} ; g%^/^<ei  
NgsEEPu?  
template < typename T1, typename T2 > ,SdxIhL  
  struct result_2 *'M+oi  
  { ,d.5K*?aI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `{yI| Wf  
} ; {`)o xzR  
KC9VQeSc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Wq1OYZ,  
~@<o-|#  
template < typename T > |7Z}#eP//  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kDQE*o  
  { l$HBYA\Qh  
  return fn(pk(t)); /']`}*d  
} ##mBOdx  
template < typename T1, typename T2 > ?/,V{!UTtq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <pG 4 g  
  { h5aPRPUg  
  return fn(pk(t1, t2)); gth_Sz5!#  
} N 5{w  
} ; \>.[QQVI"l  
V5 9Vf[i|  
`s=Z{bw  
一目了然不是么? 0/z$W.!  
最后实现bind :]8A;`G}  
xa?auv!  
e_rEu'[av  
template < typename Func, typename aPicker > vs$. i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U F89gG4  
  { `8\" 3S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?TW?2+  
} aDLlL?r3  
j2:9ahW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?wIEXKI  
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。 s6;ZaU  
tdu:imH~  
十一. phoenix 0d~?|Nv -  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /a-s9<  
3a U4Z|f~  
for_each(v.begin(), v.end(), !T~uxeZ/;  
( md\Vw?PkU  
do_ ao (Lv+  
[ N0K <zxR  
  cout << _1 <<   " , " -Fop<q\b  
] o:as}7/^  
.while_( -- _1), 7g oRj  
cout << var( " \n " ) pA@R,O>zr  
) ].QzOV'  
); `!ja0Sq]U  
y<v-,b*  
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: fp3`O9+em  
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 JV !F<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  aqi]5,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3_i29ghv  
&wkb r2P  
k#V\O2lb  
template < typename Cond, typename Actor > "1DlusmCCB  
class do_while }^n"t>Z8  
  { R"F:(  
Cond cd; H~ >\HV*  
Actor act; }C=+Tn  
public : :2A-;P4  
template < typename T > a`C2:Z23(#  
  struct result_1 c,G[Rk  
  { VIod6Vk  
  typedef int result_type; 2j{T8F\]  
} ; }^odUIj  
^ Vc(oa&;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /kO%aN  
e>uq/|.!  
template < typename T > H:16aaMn(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .NF3dC\  
  { { "f} }}l  
  do |F ~U  
    { x IL]Y7HWM  
  act(t); criNeKa  
  } kp)1s>c  
  while (cd(t)); [ 4PiQyr  
  return   0 ; q((%sWp  
} X:(t,g*7  
} ; iE ,"YCK  
2ryg3% +O  
9wC='  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u*7>0o|H:  
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。 i>pUTT _[  
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。 mJVru0  
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。 ]qk`Yi  
下面就是产生这个functor的类: a5`9mR)Y$'  
>T\^dHtz  
2aUE<@RU[  
template < typename Actor > dA(+02U/.  
class do_while_actor ,LU|WXRB  
  { k/Ao?R=@gI  
Actor act; Y5mk*Q#q  
public : WBD"d<>'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >IZ$ .-  
`n`HwDo;i  
template < typename Cond > ,!^;<UR:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NV2$ >D  
} ; OuPfB  
5N2`e3:I  
M^/ZpKeT"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5^2P\y(?  
最后,是那个do_ H" pwIiC  
%e/L .#0  
_+0c<'  
class do_while_invoker k& ]I;Aq  
  { S=`#X,Wo  
public : r!p:73L8  
template < typename Actor > 0(A&m ,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S\2@~*{-8  
  { !F$o$iq  
  return do_while_actor < Actor > (act); 92/_!P>  
} G8b`>@rZ  
} do_; ?ViU%t8J5  
'FG@Rg (  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `] Zil8n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1#vi]CX  
最后来说说怎么处理break和continue !~}@Eoii4  
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。 r{Z4ifSl(  
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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