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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `p2+&&]S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n\*!CXc  
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, |)(VsVG&  
E&2OD [iX  
S4Y&  
u)}$~E>  
  class filler UC]\yUK1J  
  { 0IBhb(X  
public : K,+LG7ec  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~A'!2  
} ; }`% *W`9b  
J&W)(Cf  
|$8~?7Jv  
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: c;Pe/d  
7z JRJ*NB  
Yc_8r+;(  
p<2L.\6"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2 ^h27A  
6dabU*  
J8uLJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v+46 QK|I&  
:XZU&Sr"  
tn(JC%?^  
+ B B@OW  
二. 战前分析 s4A43i'g!h  
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。 *>7>g"  
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 z> Rsi  
j*so9M6|c  
$'BSH4~|.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pg,b-W?n*  
  /* --------------------------------------------- */ dJJP3} M/  
vector < int *> vp( 10 ); Q=;U@k@>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &"f";  
/* --------------------------------------------- */ n}F&1Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JTO~9>$ B  
/* --------------------------------------------- */ de.&`lPRf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nAW:utTB  
  /* --------------------------------------------- */ %b&". mN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l{I6&^!KS  
/* --------------------------------------------- */ ($au:'kU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x$5) ^ud?  
Rdvk ml@@  
vQosPS_2L  
I`-8Air5f  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5na~@-9p  
1._1, _2是什么? Uc7mOa}4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @XLy7_}  
2._1 = 1是在做什么? ` Q|*1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (eI5_`'VC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JjPKR?[>  
*X'Y$x>f  
adCU61t  
三. 动工 `^u>9v-+'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XG{{ 2f  
$$|rrG  
Cn'(<bl  
"-e \p lKj  
template < typename T > G18F&c~  
class assignment sqEI4~514  
  { R "n 5  
T value; ^U `[(kz=  
public : [~-9i &Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} q)LMm7  
template < typename T2 > X 0WJBEE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |n+qMql'  
} ; ^o^H3m  
6t>.[Y"v  
HW3 }uP\c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )j9SGLo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hL/)|N~  
xSktg]u Se  
m+`fn;*  
O@u?h9?cf>  
  class holder ]op}y0  
  { 7mI:| G  
public : t[ubn+  
template < typename T > QS%%^+E2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HJLu'KY }  
  { M2PAy! J  
  return assignment < T > (t); `NCwK6/i  
}  CJ1 7n  
} ; f sJ9bQm/  
QQ%D8$k"  
]RPs|R?  
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: ;YA(|h<  
|SoCRjuCPM  
  static holder _1; }YB*]<]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $bW3_rl%X  
rSZd!OQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g[1gF&  
而不用手动写一个函数对象。 F~T]u2qt  
}Mstjm  
}#L^!\V }  
SX<` {x&L  
四. 问题分析 iP =V8g?L  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d74d/l1*{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2)G %)'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9!6f-K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j/R[<47  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ja,wfRq  
s3~lT.  
五. 问题1:一致性 -m)X]]~C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| pOGeru u?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v=0(~<7B  
gRCdY8GH  
struct holder 6g|*`x{  
  { d ^^bke$~  
  // C`$n[kCJ  
  template < typename T > l n{e1':$"  
T &   operator ()( const T & r) const 8K.R=  
  { Id_2PkIN$~  
  return (T & )r; r"C  
} #bUXgn>  
} ; YM1'L\^  
TT2d81I3m  
这样的话assignment也必须相应改动: "3Uv]F  
!Fca~31R'  
template < typename Left, typename Right > &|Bc7+/P  
class assignment A#Iyb){Y  
  { tz5e"+Tz  
Left l; W=j[V Oq  
Right r; k`So -e-  
public : CLRiJ*U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k jg~n9#T  
template < typename T2 > 48:>NW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wLi4G@jJ  
} ; + fC=UAZ  
@LS@cCC,a  
同时,holder的operator=也需要改动: /RNIIY~w  
kW *f.!  
template < typename T > tQ8.f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dYG,_ji  
  { v'U{/ ,x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); % 5m/  
} fa++MNf}3  
Ir {OheJ  
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%Vio  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9`1O"R/  
5 xppKt  
return l(rhs) = r; 6N",- c  
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。 43|XSyS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8D>n1b(H  
j"}*T  
template < typename Tp > aNScF  
class constant_t W~zbm]  
  { TOkp%@9/  
  const Tp t; le1}0 L  
public : C69q&S,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HW=C),*]cR  
template < typename T > P#R R9>Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^Y@\1fX 4e  
  { VXYK?Qc'  
  return t; S& S Q  
} +@94;me  
} ; 8"U. Hnu  
G`n_YH084  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n2]/v{E;/  
下面就可以修改holder的operator=了 hM;lp1l  
<QA6/Ef7  
template < typename T > xCg52zkH#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ox(j^x]NC  
  { jE}33"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &^#VN%{  
} H7d/X  
/DK"QV!]s  
同时也要修改assignment的operator() mzeY%A<0^  
bL'aB{s  
template < typename T2 > Jll-`b 1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P* w9 ,  
现在代码看起来就很一致了。 }\%Fi/6Z{  
K%a%a6k`  
六. 问题2:链式操作 t/cY=Wp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j7jCm:  
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。 ;%<,IdhN  
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。 6kNrYom  
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。 !9[>L@#G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _I)U%? V+  
j/fzzI0@  
template < typename T > f|B=_p80  
struct result_1 JBXrFC;  
  { v3aYc:C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }q $5ig  
} ; eO?p*"p"F  
} ud0&Oe{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: kMb}1J0i"  
r[BVvX/,F  
template < typename T > l8I /0`_  
struct   ref ^lA=* jY(  
  { E~]R2!9  
typedef T & reference; qAn!RkA  
} ; pi Z[Y 5OE  
template < typename T > OW3sS+y  
struct   ref < T &> w2 a1mU/  
  { >4#)r8;dx  
typedef T & reference; Y0x%sz 5  
} ; y9x w 9l'  
`8AR_7i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hp#W 9@NR  
%k;|\%B`  
template < typename T > (Tn- >).AO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0w)^)  
  { l:j4Ft 8  
  return l(t) = r(t); |N%fMPKa  
} In18_ bc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hWD;jR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Hea;?4Vg  
_H j!2 '  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;_rF;9z9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,1[q^-9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '}fzX2Q#  
最后的布局是: NYrQ$N"  
                Add v6>_ j L  
              /   \ | #47O  
            Divide   5 {u#;?u=|  
            /   \ +kzo*zW$L  
          _1     3 -Z 4e.ay5  
似乎一切都解决了?不。 555XCWyrC  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -_1>C\h"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8=NM|i  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WU71/PYm`  
1JztFix  
template < typename Right > xT   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .(^ ,z&  
Right & rt) const f33l$pOp  
  { ] lrWgm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n[G&ksQI  
} "Y~:|?(@-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >'&p>Ad)  
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。 (oEC6F  
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。 n=y[CKS  
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。  %-c*C$  
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。 hw= Ft4L  
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? v":x4!kdX  
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: b:tob0TB  
Zc W:6po>  
template < class Action > BT}!W`  
class picker : public Action 3E!|<q$ z  
  { ~N<4L>y<  
public : z([ v%zf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7f0lQ  
  // all the operator overloaded 3'cE\u  
} ; ]pH-2_  
%M7` Hwu  
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。 ;\14b?TUH  
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: LUM@#3&  
0{,Z{&E  
template < typename Right > u~WVGjoQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EfCx`3~EX  
  { Hn5|B 3vN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A Q'J9  
} (9Ux{@$o[  
8,? h~prc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {q `jDDM  
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。 +yk24 ` >  
g*03{l#P  
template < typename T >   struct picker_maker 6L"%e!be6  
  { Z0Vl+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |mGFts}0o'  
} ; $}>+kHoT{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +@p% p  
  { mLP.t%?#   
typedef picker < T > result; y5 *Z 3"<  
} ; =a@j=  
x{n`^;Y1  
下面总的结构就有了: = kJ,%\E`  
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。 :h\Q;?  
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。 ?o81E2TJO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gW)3e1a  
至此链式操作完美实现。 a@@)6FM  
* +"9%&?  
2jR r,Nl  
七. 问题3 /OLFcxEWh  
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。 cx&>#8s&  
}o(zj=7  
template < typename T1, typename T2 > MvK !u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PIu1+k.r?  
  { yku5SEJ\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "alyfyBu'M  
} x4;"!Kq\  
?[g=F <r  
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: "Zl5<  
{khqu:HUn`  
template < typename T1, typename T2 > 5,_u/5Y4  
struct result_2 YQHw1  
  { }<@b=_>S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WD]p U  
} ; QdL`|  
/& Jan:  
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? HCyv]LR  
这个差事就留给了holder自己。 ts\5uiB<%  
    MZSy6v  
zsX1QN16  
template < int Order > Z>)Bp /-  
class holder; nExU#/*~^  
template <> wO'T BP  
class holder < 1 > YH vLGc%  
  { ^p[rc@+  
public : ?OcJ )5C4  
template < typename T > $Tu61zq  
  struct result_1 i V'k}rXC  
  { /?@3.3sl_  
  typedef T & result; pGJ>O/%  
} ; %?}33yV  
template < typename T1, typename T2 > i~I%D%;  
  struct result_2 fVF2-Rh=  
  { n>ULRgiT:o  
  typedef T1 & result; yeXx',]a  
} ; A mNW0.}  
template < typename T > 5ymk\Lw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const piPR=B+  
  { [DJ|`^eKD  
  return (T & )r; wQ^EYKD  
} _P0T)-X\(  
template < typename T1, typename T2 > s5CXwM6cx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C-Q28lD}f  
  { fI&t]   
  return (T1 & )r1; U>]$a71  
} _I@9HC 4  
} ; }=<  
YC++& Nk  
template <> Z/k:~%|E  
class holder < 2 > kW;+|qs^  
  { #Y*X<L  
public : llcb~  
template < typename T > ?[@J8  
  struct result_1 f .Q\Z'S^  
  { AL9chYP}/  
  typedef T & result; n^Hm;BiE#  
} ; NQBpX  
template < typename T1, typename T2 > s}w{:Hk,x8  
  struct result_2 h2Ld[xvCu%  
  { )J2mM  
  typedef T2 & result;  gbF+WE  
} ; ?}wk.gt>  
template < typename T > #M9~L[nF S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "I3@m%qv  
  { $"+djI?E9  
  return (T & )r; A\4D79>x  
} -ws? "_w  
template < typename T1, typename T2 > \k.{-nh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B<5R   
  { X{5vXT\/y  
  return (T2 & )r2; S\:P-&dC  
} ZP@ $Q%up  
} ; >0/i[k-dk  
cG[l!Z  
0)Uce=t`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (SpX w,:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +"rDT1^V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zQcL|  (N  
_Gn2o2T  
return l(i, j) = r(i, j); Y~c|hfL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J\+0[~~  
^uKwB;@  
  return ( int & )i; g%sluT[#  
  return ( int & )j; kVkU)hqR  
最后执行i = j; xN5)   
可见,参数被正确的选择了。 `, OG7hg  
@5N]ZQ9  
smlpD3?va  
BF\XEm?!  
)(bW#-  
八. 中期总结 h;p>o75O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <c2E'U)X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MI/MhkS ?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 94h]~GqNi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &v56#lG  
[4YTDEv%  
XW[j!`nlk  
`F-/QX[:  
Oxm>c[R  
LhA*F[6$M  
九. 简化 (up~[  
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。 w mn+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %'b M){  
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: c/D+|X*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {j9{n  
  +-*/&|^等 9+j0q%  
2. 返回引用。 YN/|$sMD|  
  =,各种复合赋值等 s3z$e+A8  
3. 返回固定类型。 ?M8dP%&r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U>YAdrx2a  
4. 原样返回。 &TUWW/?T  
  operator, ^H~h\,;zQ  
5. 返回解引用的类型。 p*< 0"0  
  operator*(单目) ASKf '\,dV  
6. 返回地址。 `.E[}W  
  operator&(单目) K*%9)hq  
7. 下表访问返回类型。 g2BHHL;`  
  operator[] F}F&T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Lf16j*}-Q  
  operator<<和operator>> Xnt~]k\"  
G? ])o5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t>L;kRujVJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FtpK)9/4  
I4'5P}1yp  
template < typename Left > )F}F_Y  
struct value_return = i$Fl{vH  
  { X$HIVxyq2  
template < typename T > MX$0Op  
  struct result_1 !=pn77`g >  
  { C].iCxn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3DzMB?I  
} ; )Q=_0;#;k  
>tYm+coS  
template < typename T1, typename T2 > .8@$\ZRP  
  struct result_2 (jnQ -  
  { D[4u+g?[}>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r)lEofX,g+  
} ; 8NxM4$nQX  
} ; TITKj?*o  
L9r8BK;  
J*r*X.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -f3p U:G8  
?iw!OoZ`  
下面我们来剥离functor中的operator() P 0SQr?W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \MA+f~)9  
^ UciW  
return l(t) op r(t) C;;Sih5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c?tBi9'Y]  
return op l(t) p#&h=,W}  
return op l(t1, t2) )mg:_K  
return l(t) op 69PE9zz  
return l(t1, t2) op |N4.u _hM  
return l(t)[r(t)] U\ ig:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S ^"y4- 2  
)SaGH3~*C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?ME6+Z\  
单目: return f(l(t), r(t)); [glLre^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oL!EYbFD'Z  
双目: return f(l(t)); 5-|:^hU9  
return f(l(t1, t2)); Us)Z^s  
下面就是f的实现,以operator/为例 8LyD7P 1\  
R] vV*  
struct meta_divide cm&nd'A't  
  { ; ^*}#X d  
template < typename T1, typename T2 > y0{u<"t%w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )fFb_U  
  { :yL] ;J  
  return t1 / t2; ed]=\Key  
} "fQ~uzg="  
} ; Pnk5mK$  
yg `j-9[8  
这个工作可以让宏来做: {}>0e:51  
bZ?v-fn\D,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q2/pNV#  
template < typename T1, typename T2 > \ j:^#rFD4?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9`T)@Uj2n  
以后可以直接用 HD@$t)mn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )YYf1o[+  
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 )#EGTRdo  
(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。。。) g%ndvdb m  
yd^ {tQi  
+ @A  
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 Rvkedb  
c%^7!FSg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7G:s2432  
class unary_op : public Rettype AhCW'.  
  { g9m-TkNk  
    Left l; 10G}{  
public : ZEXc%-M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -0d0t!  
_- [''(E  
template < typename T > o906/5M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bH-ub2@qO  
      { P#E&|n7DT  
      return FuncType::execute(l(t)); Yab%/z2:  
    } _A M*@|p,  
l3KVW5-!gS  
    template < typename T1, typename T2 > !xzeMVI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O6Vtu Ws%  
      { $CxKuB(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BIb4h   
    } $Ad{Z  
} ; Eav[/cU  
2`AY~i9  
jTf@l?|  
同样还可以申明一个binary_op CHdX;'`*  
aC^\(wp[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > heltgRt  
class binary_op : public Rettype )bA;?i  
  { gMv.V{vD  
    Left l; )}''L{k-  
Right r; ?RX3MUN  
public : kJWn<5%ayg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K}2Erm%A@y  
(ScxLf=]  
template < typename T > #&cI3i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +y,T4^{  
      { x* DarSk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g6W)4cC8a  
    } S_iMVHe  
)r';lGh2#  
    template < typename T1, typename T2 > "C?#SO B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 062,L~&E  
      { "MxnFeLM#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Okgv!Nt8)A  
    } w _u\pa  
} ; rJd,Rdt.  
[M?}uK ^  
zqd@EF6/bz  
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 LU+3{O5y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t^VwR=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Bm.afsM;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F^l[GdUosK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y4%:7mw~=  
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。。。 DDvh4<Hk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s J\BF  
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) HPpR.  
下面是修改过的unary_op SEORSS  
S,D8F&bg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "lQ*1.i  
class unary_op Pl(Q,e7O]  
  { FRcy`)  
Left l; Twh!X*uQ  
  @)IjNplYkw  
public : ;1#H62Z*  
c@YI;HS_g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gep;{G}  
g6nkZyw  
template < typename T > du+y5dw  
  struct result_1 k2E0/ @f{k  
  { zFfoqb#*g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R= a|Blp  
} ; =6xrfDbN8  
O[# 27_dH  
template < typename T1, typename T2 > d[r#-h> dS  
  struct result_2 kTKq/G,Ft  
  { D@C-5rmq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yh^!'!I6u[  
} ; z+x\(/  
2Fy>.*,?  
template < typename T1, typename T2 > BW-`t-,E;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tv>>l%  
  { CF&NFSti^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k")R[)92b?  
} L9-h;] x!  
tM2)k+fg  
template < typename T > BNz5lrfq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +nUy,S?43  
  { m[i+knYX  
  return OpClass::execute(lt(t)); YZP(tn  
} 8'n/?.7cX  
NIh:D bE  
} ; & SiP\65N  
MRQ.`IoS  
_AYXc] 4%  
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 OtSL*'7>  
好啦,现在才真正完美了。 c/Qt Ot  
现在在picker里面就可以这么添加了: mt9 .x  
Pf*^ZB%  
template < typename Right > s~X+*@.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yphS'AG  
  { ^L0d/,ik  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )i q-yjO6  
} j0Bu-sO$w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YNYx>Ue  
og4UhP^UET  
?MXejEC  
.id)VF-l  
`{,Dy!rL  
十. bind @|LBn6q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *Kyw^DI  
先来分析一下一段例子 f5F@^QXQ  
I[b}4M6E  
>tTj[cMJl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} & +4gSr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ##KBifU"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )q 0.0<f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 dlU'2Cl7d  
我们来写个简单的。 ur*T%b9&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (E/lIou  
对于函数对象类的版本: Fd?"-  
+$X#q8j06  
template < typename Func > A3vUPWdDk  
struct functor_trait tcI}Ca>u  
  { x2@U.r"zo  
typedef typename Func::result_type result_type; 0_k '.5l%  
} ; &GNxo$CG  
对于无参数函数的版本: "dsU>3u  
} $uxJB  
template < typename Ret > Mb"J@5P[4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wf>zDW^"R  
  { : k7uGD  
typedef Ret result_type; 6`!Fv-  
} ; 9k9_mjLZ  
对于单参数函数的版本: RZ6xdq}>  
yvgrIdEP  
template < typename Ret, typename V1 > )Y]{HQd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !(q sD+  
  { t^`O{m<  
typedef Ret result_type; 6``'%S'#  
} ; df*5,NV'-*  
对于双参数函数的版本: iQ4);du  
H(2!1?N+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ".SJ~`S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wqc)Fv70m  
  { _nD$b={g  
typedef Ret result_type; FvN<<&B  
} ; {D!6%`HKV+  
等等。。。 Op"M.]#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o8zy^zN$6  
\|]Z8t7  
template < typename Func > uMut=ja(U  
struct func_return DjI3?NN  
  { \I["2C]3M  
template < typename T > !1n8vzs"c  
  struct result_1 hj  
  { jAy^J(+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ak ->ML  
} ; z?[r  
BJgW,huLy  
template < typename T1, typename T2 > 53c0 E  
  struct result_2 ?|WoIV.  
  { !iH-#B-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4&xZ]QC)O5  
} ;  DVah  
} ; AgOp.~*Z~V  
5~Cakd ]>  
I#m-g-J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y7#-Fra0W  
Na$Is'F &p  
template < typename Func, typename aPicker > b8$gx:aJ>$  
class binder_1 CSGz3uC2D  
  { lrWV#`6!+  
Func fn; YFE&r  
aPicker pk; WuPH'4b 5  
public : (T>nPbv)  
rEHkw '  
template < typename T > ^zEwA  
  struct result_1 F^N82  
  { ]Pry>N3G5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B.g[c97  
} ; y_*PQZ$c<  
{88gW\GL  
template < typename T1, typename T2 > UbEb&9}  
  struct result_2 CPVjmRUF|  
  { lY~4'8^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( {1e%  
} ; AjJURn0`,!  
_<=S_ <$2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "jTKSgv+q5  
nL$x|}XAcj  
template < typename T > :ml2.vP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YY&l?*M<  
  { S-7'it!1  
  return fn(pk(t)); D\@m6=L  
} VR+<v   
template < typename T1, typename T2 > l IUuA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GuGOePV  
  { #VB')^d<U  
  return fn(pk(t1, t2)); AK= h[2(  
} [,K.*ZQi  
} ; CT KG9 T  
VOc8q-hK  
%1.]c6U  
一目了然不是么? \A#1y\ok  
最后实现bind A#nun  
:8 jhiB)  
neXeAU  
template < typename Func, typename aPicker > -zp0S*iP7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?OE.O/~l  
  { d"5oD@JG:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); is1's[  
} ;w6>"O$a  
|\n@3cIK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rC.eyq,105  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <V7>?U l  
{NPuu?&  
十一. phoenix 1G0fp:\w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7]x3!AlV  
%]gn?`O  
for_each(v.begin(), v.end(), Rw6; Z  
( ?gO8kPg/D  
do_ za:a)U^n  
[ yC3yij<oR  
  cout << _1 <<   " , " 2:BF[c`  
] 9Ro6fjjE  
.while_( -- _1), \k]x;S<a  
cout << var( " \n " ) B!dU>0&Ct  
) =/u% c!  
); pG34Qw  
V7Z4T6j4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o]ag"Q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor t~e<z81p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~_9n.C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b{d4xU8'  
n:0}utU4  
bn(`O1r[(  
template < typename Cond, typename Actor > JXixYwm  
class do_while ~`GhS<D  
  { ik"sq}u_]E  
Cond cd; l" q1?kaVg  
Actor act; /erN;Oo%<  
public : Dy]I8_  
template < typename T > zF@o2<cD@  
  struct result_1 <W`#gn0b6  
  { 4\pWB90V  
  typedef int result_type; j ,)P9V  
} ; DbZ0e5  
(faK+z,*6R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %*o8L6Hn  
'qArf   
template < typename T > =\,uy8HX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zP:cE  
  { T1` |~Z?g-  
  do C@Nv;;AlU  
    { +&X%<S W  
  act(t); -w;(cE  
  } v}sY|p"  
  while (cd(t)); T/c<23i  
  return   0 ; !Oj)B1gc6&  
} K. %U  
} ; 3;7q`  
kF{*(r=.o  
&(z fa&j|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aYn8 ^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hKNY+S})g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 YC=S5;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 T# lP!c  
下面就是产生这个functor的类: WKpA|  
!mRx$ %ul  
q8Nn%o=5V  
template < typename Actor > nx:KoB"ny  
class do_while_actor FP#FB$eP  
  { .lBgp=!  
Actor act; !)qQbk  
public : 4Hb $0l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aup6?'G;  
dI*'!wK  
template < typename Cond > DY{cQb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e,k2vp!<&  
} ; KtB!"yy#  
Z?NEO>h7  
Nwc!r (  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 joXfmHB}  
最后,是那个do_ 16X@^j_   
8ZcU[8r  
J9%@VZut  
class do_while_invoker <&pKc6+{  
  { &[a Tw{2  
public : *U=]@I}J  
template < typename Actor > {ub/3Uh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :%JC^dV(  
  { T#!lPH :&h  
  return do_while_actor < Actor > (act); T;\^#1  
} pi5GxDA]  
} do_; ~AG$5!  
]h!`IX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NQ|xM"MqD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3+xy4 G@L  
最后来说说怎么处理break和continue +'#oz+  
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。 b[@V Ya  
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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