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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~8Fk(E_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %g$o/A$  
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, ] )\Pqn(  
\~mT] '5  
LKB$,pR~1l  
Y=?3 js?O  
  class filler ;u ({\K  
  { Zd%k*BC  
public : =%K;X\NB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zV37$Hb  
} ; :gibfk]C  
/)>3Nq4Zx  
Y;M|D'y+  
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: 1z4OI6$Af  
BsDn5\ q  
[ -K&R  
^ig' bw+WS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h 0Q5-EA  
.o^l z 9:  
e\l7Iu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UYJZYP%r  
13=AW  
kd(8I_i@  
`wEb<H  
二. 战前分析 20h, ^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .f2bNnB~pP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g}{aZ$sta  
RWZSQ~  
;7V%#-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L|7R9+ZG  
  /* --------------------------------------------- */ ]y '>=a|T  
vector < int *> vp( 10 ); ^A/k)x6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g3/W=~r  
/* --------------------------------------------- */ 83\pZ1>)_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); } 9Eg=%0v  
/* --------------------------------------------- */ B%b4v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u'DRN,h+  
  /* --------------------------------------------- */ E7UU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sf87$S0  
/* --------------------------------------------- */ I3I/bofz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lvz7#f L~  
`iNSr?N.  
.@U@xRu7|  
i$G@R %  
看了之后,我们可以思考一些问题: \V8PhO;j  
1._1, _2是什么? xJ8M6O8  
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。 *vxk@ `K~  
2._1 = 1是在做什么? mxC;?s;~  
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。 zu{P#~21  
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。 ,!y$qVg'\f  
G4X|Bka  
#OD/$f_  
三. 动工 ,m:.-iy?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WPMSm<[  
)9`qG:b'  
KL57# gV  
h(_57O:  
template < typename T > ;:g@zAV  
class assignment 'Aq{UGN  
  { *zvx$yJ?  
T value; .}TZxla0Zr  
public : )'#A$ Fj  
assignment( const T & v) : value(v) {} WlC:l  
template < typename T2 > f+,qNvBY/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?mxMk6w  
} ; '8H4shYg  
X51:  
Fj3a.'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /]Md~=yNp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h2]P]@nW;W  
xj;H&swo  
~IBP|)WA-  
qiBVG H  
  class holder :>f )g  
  { @,7GaK\  
public : Ai?*s%8v  
template < typename T > ,Uqs1#r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const joAv{Tc  
  { f+)L#>Gl?  
  return assignment < T > (t); C1n>M}b  
} H3=qe I  
} ; s)D;a-F  
+_oJ}KI  
h]}wp;Z  
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: #gs`#6 ,'  
29] G^f>  
  static holder _1; 08\, <9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eJX9_6m-  
_|I#{jK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zL0pw'4  
而不用手动写一个函数对象。 {ROVvs`  
Vv=. -&'  
|3"KK  
PB*&aYLU  
四. 问题分析 ~P **O~  
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。 :{l_FY436  
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。 #r\4sVg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .|fH y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \V~eVf;~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Moza".fiN  
j>"@,B g*  
五. 问题1:一致性 J<h $ wM  
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?| `l[c_%Bm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D'Df JwA  
v^*K:#<Q!  
struct holder  >Abdd  
  { <<5(0#y#  
  // U$A]8NZ$S  
  template < typename T > ^k">A:E2  
T &   operator ()( const T & r) const :OT0yA=U  
  { d^ 8ZeC#  
  return (T & )r; u `6:5k  
} !z3jTv  
} ; /7F:T[  
X5$Iyis  
这样的话assignment也必须相应改动: xY(*.T9K  
6?J i7F  
template < typename Left, typename Right > @K !T,U  
class assignment Aw.qK9I  
  { &B1WtW  
Left l; bK&+5t&  
Right r; GGs}i1m  
public : f r6 fj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {hrX'2:ClT  
template < typename T2 > 33B]RGq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {cVEmvE8  
} ; c`w}|d]mC  
~=l;=7 T  
同时,holder的operator=也需要改动: m&&m,6``P  
{_p_%;  
template < typename T > B[?Ng}<g`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A$0fKko  
  { Pu$Tk |  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;iL#7NG-R  
} X\qNG]  
Fywv  
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。 Hf2_0wA3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 je=a/Y=%U{  
yYA$I'Bm\  
return l(rhs) = r; BpP y&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yl+gL?IES  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j'"J%e]  
JU&c.p /  
template < typename Tp > <6 Uf.u`  
class constant_t i$ 6ypuc  
  { Btn]}8K  
  const Tp t; ; )@~  
public : sS'm!7*(3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VTY 5]|;  
template < typename T > <}9lZEqY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e=m42vIB-  
  { RQ" ,3.R==  
  return t; d|Lj~x|  
} ^o&. fQ*  
} ; Z o(rTCZX  
e1Hg w[l`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JOeeU8C  
下面就可以修改holder的operator=了 H8}oIA"b  
@Qt{jI !  
template < typename T > $}<e|3_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k>si5'W  
  { mGg+.PFsM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K_Eux rPn  
} 5MJS ~(  
#BH*Z(  
同时也要修改assignment的operator() Ry6@VQ"NLb  
{8bSB.?R  
template < typename T2 > ^>v+( z5R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f\L0 xJ  
现在代码看起来就很一致了。 2.%ITB  
pG;U2wE  
六. 问题2:链式操作 3"~!nn0;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 07{)?1cod4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t&e{_|i#+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }a(dyr`S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0*{%=M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )|# sfHv7  
b,1ePS  
template < typename T > s&3Vg7B  
struct result_1 )oPBa  
  { Wt~BU.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V+9 MoT?8  
} ; CB}2j  
SSMHoJGm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J)p l|I  
q9s=~d7  
template < typename T > r$s Qf&=  
struct   ref ;vjOUn[E  
  { V1B5w_^>h'  
typedef T & reference; p9{mS7R9T  
} ; )MTOU47U  
template < typename T > #Ki[$bS~6  
struct   ref < T &> 28d'7El$  
  { rf{rpe$  
typedef T & reference; ?hy&  
} ; m^;f(IK5  
i?^L/b`H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I^$fMdT  
smo~7;  
template < typename T > B \2 SH%\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const onxLyx|A  
  { toC^LZgZ_6  
  return l(t) = r(t); L) T (<  
} Qh\60f>0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a<bwzX|.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T1=fNF  
"@2-Zdrr1<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S;`A{Mow  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q>Yjy!. <^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _KAQ}G3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^s"R$?;h  
最后的布局是: ;>7De8v@@  
                Add 0YDR1dO(*  
              /   \ w~qT1vCCN  
            Divide   5 Vs!Nmv`  
            /   \ .eVG:tl\  
          _1     3 t;\Y{`  
似乎一切都解决了?不。 7WZ+T"O{I  
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。 ePo}y])2  
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。 { 9q4)R}G  
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: O3kA;[f;  
k~w*W X'  
template < typename Right > HLG"a3tt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aAUvlb  
Right & rt) const r\^b(rNe  
  { ., 6-u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -e:`|(Mo  
} $yNS pNmT0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $1`2 kM5  
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。 $*fMR,~t&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [`7ThHX  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 o&$A]ph8X  
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。 Uz]|N6`  
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? #KZBsa@p  
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: \bw2u!  
/IMFO:c  
template < class Action > I b5rqU\  
class picker : public Action ti,d&c_7  
  { '$+ogBS  
public : Ab;.5O$y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n~Lt\K:  
  // all the operator overloaded E=O\0!F|b  
} ; ~pky@O#b  
[mueZQyI?0  
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。 +1!ia]  
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: >=w)x,0yX  
%\:Wi#w>  
template < typename Right > 4?01s-Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xN'I/@ kb  
  { &BSn?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;mi%F3  
} ZYNsHcTY  
+aAc9'k   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :Llb< MY2  
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。 &#i"=\d  
r: :b  
template < typename T >   struct picker_maker 1{.9uw"2S  
  { /g.U&oI]D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PZzMHK?hP  
} ; iN.n8MN=I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3$ PV2"  
  { )O6>*wq  
typedef picker < T > result; >@Kx>cg+  
} ; .jK4?}]  
Ew$C ;&9  
下面总的结构就有了: 1AFA=t:]p  
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。 2 ? 4!K.  
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。 @E8+C8'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YchH~m|  
至此链式操作完美实现。 3iU=c&P  
O33 `+UV"W  
2+WaA ,   
七. 问题3 BL4-7  
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。 7x8  yxE  
3r1*m  +  
template < typename T1, typename T2 > UL9n-M =  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o,wUc"CE  
  { rW#T vUn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $`'/+x"%  
} *n"{J(Jt`  
/wlEe>i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BLJj(-  
t3^&; &[  
template < typename T1, typename T2 > 3 8`<:{^Y  
struct result_2 `wU!`\  
  { t ZB<on<.)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^d xTm1Z  
} ; J?$,c4;W2  
Yz93'HDB  
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? wI "U7vr  
这个差事就留给了holder自己。 ^d73Ig:8q  
    -H-~;EzU  
II=79$n`G  
template < int Order > An/|+r\  
class holder; '/%H3A#L  
template <> J4U1t2@)9  
class holder < 1 > GsM<2@?  
  { _h1mF<\ X^  
public : S`Rs82>  
template < typename T > ] @fk] ]R  
  struct result_1 6D_D';o  
  { J<lO= +mg  
  typedef T & result; )}O8?d`  
} ; *}W_+qo"  
template < typename T1, typename T2 > bi;1s'Y<D  
  struct result_2 g< .qUBPKX  
  { 13/]DF,S"^  
  typedef T1 & result; P{^6v=8)  
} ; o#1 $q`Z  
template < typename T > Eu04e N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const seeB S/%  
  { El"Q'(:/U  
  return (T & )r; LBP`hK:>W~  
} ?=pT7M  
template < typename T1, typename T2 > b5n'=doR/I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2^yU ~`#  
  { iO; 7t@]-  
  return (T1 & )r1; ,~W|]/b<q  
} FJ?IUy 6  
} ; Q#zmf24W  
_v]MsT-q  
template <> Wo=jskBrQ  
class holder < 2 > `Ryp% Bn  
  { <1M-Ro?5k  
public : Aq7osU1B  
template < typename T > @7n"yp*"  
  struct result_1 !jR=pIfq  
  { +^T@sa`[I  
  typedef T & result; |$_sX9\`?|  
} ; @U}1EC{A  
template < typename T1, typename T2 > ,$&&-p I]  
  struct result_2 @Do= k  
  { ;sFF+^~L  
  typedef T2 & result; S|+o-[e8O  
} ; ,s;Uf F  
template < typename T > z2>lI9D4V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JqiP>4Uwm^  
  { SasJic2M  
  return (T & )r; =w0R$&b&  
} 8)I^ t81  
template < typename T1, typename T2 > 5/Uy{Xt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /&94 eC  
  { P7~>mm+  
  return (T2 & )r2; b;UJ 88  
} f& '  
} ; pyvSwD5t  
czd~8WgOa  
3m)y|$R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Tnm.A?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +K4}Dmg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V "h +L7T  
L;I]OC^J  
return l(i, j) = r(i, j); ~/P[J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M/gGoE{  
'b{]:Y  
  return ( int & )i; D}X\Ca"h  
  return ( int & )j; CzEd8jeh7  
最后执行i = j; n7-6- #  
可见,参数被正确的选择了。 :6\qpex  
@I!0-OjL  
b1?'gn~  
0:Ol7  
[u*5z.^  
八. 中期总结 0KOgw*>_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6~w@PRy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q$@I"V&G.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #4 pB@_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B_m8{44zM  
g7W"  
v^ V itLC  
WEi2=3dV  
pg)WKbV  
fmDCPkj  
九. 简化 ^3L0w}#  
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。 YteO 6A;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'AH0ww_)n  
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: b}TS0+TF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }Ud*TOo`  
  +-*/&|^等 ?+}_1x`  
2. 返回引用。 UrEs4R1#  
  =,各种复合赋值等 Gu\q%'I  
3. 返回固定类型。 M:B=\&.O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]|P iF+  
4. 原样返回。 1NA.nw.  
  operator, L>4"(  
5. 返回解引用的类型。 mSh[}%swj  
  operator*(单目) PBTnIU  
6. 返回地址。 6zuTQ^pz  
  operator&(单目) x)O!["'"  
7. 下表访问返回类型。 mb^~qeRQ  
  operator[] N~zdWnSZ@G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9Y_HyOZ*GX  
  operator<<和operator>> PP33i@G  
K:# I  
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。 _TQj~W<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ls+2Zbh  
o9yJf#-En  
template < typename Left > aNspMJ  
struct value_return -ifFbT+x  
  { >$/>#e~  
template < typename T > ]Wlco  
  struct result_1 gu.}M:u  
  { $1L> )S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; " C Qa.%  
} ; O ^duZ*b  
nV/G8SeI  
template < typename T1, typename T2 > 6H WE~`ok6  
  struct result_2 =ncVnW{  
  { i#Bf"W{F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `%9 uE(  
} ; ShP^A"Do  
} ; u.m[u)HQ  
Zaf:fsj>  
jZkcBIK2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FxWSV|Z  
[uN? ~lp\%  
下面我们来剥离functor中的operator() =Toy Zm\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q01wbO3-"  
T<Z &kYU:R  
return l(t) op r(t) fW1CFRHH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :vQrOn18p  
return op l(t) :zke %Yx  
return op l(t1, t2) 5 ,B_u%bb  
return l(t) op 0{p#j~ZhC  
return l(t1, t2) op :v&$o'Sak  
return l(t)[r(t)] yfjWbW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z4w!p?Wqa  
6@F9G 4<Z  
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: ;) z:fToh  
单目: return f(l(t), r(t)); bSi%2Onj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VSI9U3t3w  
双目: return f(l(t)); Q%f^)HZGR  
return f(l(t1, t2)); V]e8a"/[{  
下面就是f的实现,以operator/为例 Eib5  
/cQueUME`  
struct meta_divide _P 3G  
  { rCbDu&k]  
template < typename T1, typename T2 > SaAFz&WRl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q}K"24`=  
  { s %``H`  
  return t1 / t2; M@H;pJ+B  
} 4ber!rJM  
} ; 'ud{m[|  
x$.^"l-vX  
这个工作可以让宏来做: 5o'FS{6U  
U!?_W=?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dI@(<R  
template < typename T1, typename T2 > \ {14fA)`%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6"O+w=5B  
以后可以直接用 qHplJ "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2M#Q.F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ls$D$/:q?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gw3K+P  
%G/ hD  
/h H  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 lH x^D;m6  
Kp~VS<3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SpLzm A  
class unary_op : public Rettype 5z8d} I  
  { b"uu  
    Left l; P%:wAYz1^O  
public : ~"&|W'he[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vkx7paY_  
n,V[eW#m'L  
template < typename T > p{ Yv3dNl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F^t DL:  
      { wc NOLUl  
      return FuncType::execute(l(t)); HJLG=mU  
    } ll<Xz((o  
oim9<_  
    template < typename T1, typename T2 > t?x<g<PJ4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rq/yD,I,  
      { r6MMCJ|G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;4^Rx  
    } kHghPn?8]  
} ; 2G67NC?+  
l|~A#kq  
rb2S7k0{  
同样还可以申明一个binary_op Jr ,;>   
`iAF3:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0d"[l@UU0  
class binary_op : public Rettype &0OG*}gi  
  { a LroD$#  
    Left l; mPtZO*Fc  
Right r; Yq0| J  
public : q77;ZPfs8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jk; clwyz/  
+,T RfP Fb  
template < typename T > @uqd.Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?wiC Q6*$  
      { |+FubYf?$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~q@|l3?$  
    } 7a =gH2]&  
L%*!`TN  
    template < typename T1, typename T2 > 3nIU1e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uy[At+%zg  
      { H1pO!>M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /yDz/>ID\  
    } cz#rb*b  
} ; 5,Jp[bw{H{  
c)TPM/>(p  
*v jmy/3  
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 2\A$6N ;_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UUYSFa %  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g|DF[  
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。 N=T<_`$5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U3ADsdn  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Cx(>RXVoJ,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W7R<%?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) UN;H+gNnN  
下面是修改过的unary_op 0U(@= 7V  
{3>$[bT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fn jPSts0  
class unary_op F 5bj=mI  
  { F'={q{2wH  
Left l; 6@h/*WElG  
  \%JgH=@ :=  
public : M)J5;^["  
NR 5gj-B[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =1FRFZI!j  
o lR?n(v  
template < typename T > q 6:dy  
  struct result_1 n Mq,F#`3N  
  { KVoS C @w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5Md=-,'J!  
} ; sQ UM~HD\a  
="1Ind@w!  
template < typename T1, typename T2 > GfxZ'VIn  
  struct result_2 fa jGZyd0:  
  { :KSV4>X[%a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X:f UI4  
} ; h0*!;Z7  
u:6Ic)7'  
template < typename T1, typename T2 > 59LZv-l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )al]*[lY  
  { VZp5)-!\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !_]Y~[  
} mDA:nx%5<  
|k )=0mCz  
template < typename T > }Sm(]y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lK?uXr7^  
  { LiC*@W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4M=]wR;  
} rT=rrvV3g  
?qv !w~m<  
} ; <,3a3  
BA@lk+aW  
FZ{h?#2?  
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 -P(efYk  
好啦,现在才真正完美了。 j nkR}wAA  
现在在picker里面就可以这么添加了: L4@K~8j7  
B?eCe}*f;B  
template < typename Right > 0JWDtmK=C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !j8FIY'[  
  { wjU9ZGM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x 77*c._3v  
} WA<v9#m  
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。 \#8D>i?m  
AVsDt2A  
pQyK={7?`  
2jA{SY-  
5c@,bIl *  
十. bind >2Y=*K,:  
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。 ]{;gw<T  
先来分析一下一段例子 ^rB8? kt  
aj-Km`5r}  
HDz5&7* .  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iQ0KfoG?U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *^pR%E .  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w49t9~  
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。 Fx]WCQo  
我们来写个简单的。 &pxg. 3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J@/kIrx  
对于函数对象类的版本: [7:,?$tC  
XnH05LQ  
template < typename Func > 3p$?,0ELH  
struct functor_trait *[Imn\hu  
  { `Y0%c Xi3  
typedef typename Func::result_type result_type; R)?*N@.s  
} ; 0gu_yg!R  
对于无参数函数的版本: #z'  
B5,N7z34F  
template < typename Ret > xS5vbJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K6)Gc%:`  
  { vRTkgH#4l  
typedef Ret result_type; v1#otrf  
} ; (fhb0i-  
对于单参数函数的版本: 4V"E8rUL(  
zF@/K`  
template < typename Ret, typename V1 > h 7*J9[$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A\*>TN>s  
  { Ky`qskvu  
typedef Ret result_type; =?5]()'*n  
} ; w$>u b@=  
对于双参数函数的版本: 8:q1~`?5"b  
%6t:(z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ./XYd"p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ml`:UrU  
  { e_^26^{q  
typedef Ret result_type; 7kC^ 30@T3  
} ; 8%:Iv(UMk  
等等。。。 2/U.| *mH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qRu~$K  
b;L\EB  
template < typename Func > ~kV/!=  
struct func_return H[T?\Lq  
  { A_rG t?i  
template < typename T > i[i4h"$0  
  struct result_1 8u"U1  
  { 6u?>M9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E[OJ+ ;c  
} ; gZVc 5u<  
&L3M]  
template < typename T1, typename T2 > ]|#+zx|/D  
  struct result_2 "BAK !N$9  
  { g9OY<w5s]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BqEI(c 6  
} ; r[e##M  
} ; (xycJ`N  
t <~h'U  
>:SHV W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g%o(+d  
mb 1FWy=3  
template < typename Func, typename aPicker > aI'&O^w+  
class binder_1 > [)7U _|p  
  { A]*}HZ ,  
Func fn; 'z8pzMmT  
aPicker pk; )w em|:H  
public : rD tY[  
K&u_R  
template < typename T > 1pVS&0W  
  struct result_1 .C%<P"=J4h  
  { D#aDv0b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b\f O8{k  
} ; #x@$ lc=k3  
eNh39er  
template < typename T1, typename T2 > ^+ml5m  
  struct result_2 t6rRU~;}  
  { KA5v+~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0mp/Le5  
} ; _!#@@O0p/h  
=<C: d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XE RUo  
TT%M' 5&  
template < typename T > D'>_I.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _1X!EH"  
  { a9e>iU  
  return fn(pk(t)); T}Tp$.gB  
} hw uiu*  
template < typename T1, typename T2 > 2F;y;l%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $V;i '(&7  
  { 8bGd} (  
  return fn(pk(t1, t2)); E*& vy  
} B^=-Z8  
} ; UsG~row:!  
qw301]y  
/HEw-M9z  
一目了然不是么? UgRiIQMq.  
最后实现bind ztY}5A2`  
k'Hs}zeNn  
&B;~  
template < typename Func, typename aPicker > p>N(Typ0b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qo~O|~  
  { EWt[z.`T1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); //MUeTxR  
} **0~K";\  
sdrfsrNvB-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %0?KMRr  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xu%k~4cB,  
FUzzB94a  
十一. phoenix By,eETU]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b_krk\e@S  
aKDKmHd  
for_each(v.begin(), v.end(), ;1=1:S8  
( <=&`ZH   
do_ e"cXun4nS=  
[ iVr JQ  
  cout << _1 <<   " , " ^CH=O|8j  
] 8d{0rqwNE  
.while_( -- _1), L{\8!51L  
cout << var( " \n " ) Hio0HL-  
) 7z,C}-q  
); Q\vpqE! 9  
zI uJ-8T"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1H`,WQ1mG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fbvL7* (  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n&/ `  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S@tLCqV4  
^ +\dz  
#%2rP'He  
template < typename Cond, typename Actor > UDFDJm$  
class do_while Z\rwO>3  
  { 4"ZP 'I;  
Cond cd; YP<ms  
Actor act; _61gF[r4!Y  
public : gJ+'W1$/  
template < typename T > MjRHA^b  
  struct result_1 $HzBD.CF|x  
  { =XQ%t @z0  
  typedef int result_type; RP|`HkP-2  
} ; DCa^ u'f  
-i|}m++  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gz0]}]A  
y.k~Y0  
template < typename T > J)> c9w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y@iS_lR  
  { ; 2#y7!  
  do _f,C[C[e&  
    { BlO<PMmhT&  
  act(t); ^76]0`gS  
  } \@zHON(  
  while (cd(t)); wlvgg  
  return   0 ; H?Wya.7  
} kTB 0b*V  
} ; l'qg8  
!qg`/y9  
B$K=\6o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }.(B}/$u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }X6m:#6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 qDIZJ h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <lPG=Xt  
下面就是产生这个functor的类: 3d]S!=4H"  
B9 uoVcW  
 c?-H>u  
template < typename Actor > )&O %*@F  
class do_while_actor 'H!Uh]!  
  { P@B]  
Actor act; _{KG 4+5\X  
public : O/C rd/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ki!0^t:9  
n84|{l581  
template < typename Cond > /3T1U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0S~rgq|O  
} ; vE?G7%,  
q} >%8;nm  
b$jo Y*< 6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NLqzi%s  
最后,是那个do_ o*H<KaX  
R 9\*#c  
@9s$4DS  
class do_while_invoker 6&x@.1('z  
  { wHy!CP%  
public : ~>|ziHx  
template < typename Actor > 4B.*g-L   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :o3N;*o>)0  
  { VPo".BvG6  
  return do_while_actor < Actor > (act); W6Fo6a"<  
} 7. oM J  
} do_; 4hj|cCrO  
!Vk^TFt`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4Nsp<Kn>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z T%5T}i  
最后来说说怎么处理break和continue z03K=aZ  
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。 $UwCMPs X  
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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