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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,NvXpN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hkyO_ns  
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,  }JWkV1  
/D1Lh_,2  
xkw=os  
6-uLK'E  
  class filler ?G,gPb  
  { =E> P,"D  
public : 'e*w8h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q*4U2_^.  
} ; s*_fRf:  
<YtjE!2  
5 2 Qr  
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: )`(]jx!  
cC>Svf[CzK  
e8T"d%f?  
qrp@   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gC7Po  
,~&HL7 v  
UgK c2~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2IE\O 8b  
YvcV801Go  
4xq|  
\y:48zd  
二. 战前分析 "oNl!<ep  
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。 UKZ )Boo  
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 z6l'v~\  
8PH4v\tJEK  
mNacLkh[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0ug&HEl_w  
  /* --------------------------------------------- */ gpf0 -g-X  
vector < int *> vp( 10 ); ;3wO1'=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cV0CI&  
/* --------------------------------------------- */ 4oH ,_sr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :{ZwzJ  
/* --------------------------------------------- */ Q!qD3<?5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *Cf!p\7!  
  /* --------------------------------------------- */ T@i* F M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d23=WNn  
/* --------------------------------------------- */ z'$1$~I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rD4 umWi  
"f_qG2A{  
K)wWqC.  
TEY~E*=}$  
看了之后,我们可以思考一些问题: X?[ )e  
1._1, _2是什么? CYQ)'v  
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。 G%: 3.:E"  
2._1 = 1是在做什么? kyvl>I0q@  
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。 |%F,n2  
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。 A"&<$5Q  
CxjB9#  
MjQju@  
三. 动工 \.O&-oi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wh| T3&  
/z4c>)fV  
Y8]@y0(  
2vLun   
template < typename T > 72"H#dy%U  
class assignment ;h+~xxu=X  
  { [RN]?,  
T value; 5|*`} ;/y  
public : Gj-nT N  
assignment( const T & v) : value(v) {} e%L[bGW'  
template < typename T2 > ;*<R~HJt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uO eal^uS  
} ; p> >H$t  
tkcs6uy  
oC49c~`8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  jF0"AA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RPgz"-  
>8k Xa.)84  
@WS77d~S  
86 e13MF  
  class holder ;J TY#)Bh  
  { >~rlnRX  
public : ERIMz ,  
template < typename T > th[v"qD9G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ty.$ H24  
  { k:run2K  
  return assignment < T > (t); ;z.niX.fx  
} mu@J$\   
} ; O_a^|ln&  
{FI*oO1A~  
@QVg5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S\N1qux{  
4xmJQ>/  
  static holder _1; J|f29B-c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o>,r<  
> B@c74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >bze0`}Z  
而不用手动写一个函数对象。 0t^FM<7G  
dGBjV #bNT  
<JWU@A-.y  
rY45.,qWs  
四. 问题分析 mLZ1u\ 7W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 G@`F{l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X\ P%C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -i2rcH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b|Emu!9U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .waw=C  
'Tjvq%ks   
五. 问题1:一致性 Ld}?daPj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Fb]+h)on  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !P=Cv=  
!9_(y~g{N  
struct holder ftxL-7y%  
  { 4-x<^ ev=  
  // b/:wpy+9Z  
  template < typename T > b~,e(D9DG  
T &   operator ()( const T & r) const 2@6@|jRG  
  { `_OrBu[  
  return (T & )r; 8A3/@Z;0S  
} #\lvzMjCC  
} ; F5 ]<=i  
ylZQwICk  
这样的话assignment也必须相应改动: >pfeP"[(3  
J@I>m N1\  
template < typename Left, typename Right > F&czD;F  
class assignment :IS?si5|  
  { p  lnH  
Left l; +mVAmG@  
Right r; }OAU5P!rp  
public : ]E<Z5G1HD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T\}U{9ELL  
template < typename T2 > O68-G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JpfA+r  
} ; F*PhV|XU  
B-C$>H^  
同时,holder的operator=也需要改动: `-pwP  
baII!ks  
template < typename T > hYkk r&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )C8^'*!  
  { wg?}c ;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cr!W5+r  
} Jh E C  
iX+8!>Q  
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。 R<&Euph  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +ausm!~6  
I </P_:4G  
return l(rhs) = r; fI)XV7,X  
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。 ]LC4rS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hI86WP9*  
F0U %m   
template < typename Tp > }MRgNr'k  
class constant_t 1z6aMd6.  
  { OX;(Mg|  
  const Tp t; .pUB.l$)  
public : rc8HZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @ar%`+_  
template < typename T > \ =hg^j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >+dS PI  
  { et 1HbX  
  return t; 7@;*e=v  
} 3k)xzv%r`  
} ; m| ,Tk:xH  
zas&gsl-;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jum"T\  
下面就可以修改holder的operator=了 OCx'cSs-=  
]XEyG7D  
template < typename T > ; CCg]hX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y]jx-w c3O  
  { L[2qCxB'^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z[c8W@OJ  
} CqnHh@]nu  
{zcG%b WJ  
同时也要修改assignment的operator() PuP"( M  
`nyz,  
template < typename T2 > uQO5GDuK>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m0bxVV^DK!  
现在代码看起来就很一致了。 r*`e%`HU  
9!n:hhJM  
六. 问题2:链式操作 l7VO8p]y[R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \|Af26  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 .z,-ThTH@\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ElW\;C:K*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 MeBTc&S<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z2]0brV  
mKe6rEUs|  
template < typename T > =T[P  
struct result_1 daKZ*B|  
  { mw5>[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W]D YfR,  
} ; %>*?uO`z[  
UJ}}H}{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R@3HlGuRKw  
Y5GN7.  
template < typename T > @o0HDS  
struct   ref XE2Un1i}j1  
  { 0cHcBxdF  
typedef T & reference; Eg`~mE+a  
} ; M$EF 8   
template < typename T > UmVn:a  
struct   ref < T &> <9pI~\@w  
  { IE\RP!  
typedef T & reference; @H?OHpJ"`  
} ; K`N$nOw  
bW W!,-|R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LOkgeJuWv  
i\IpS@/{-v  
template < typename T > ~},H+A!?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7-B|B{]  
  { 0e8  
  return l(t) = r(t); epnZGz,A  
} mHMsK}=~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^N<aHFF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HMUx/M.j  
Vl1.]'p_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 VzSkqWF/"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i`@cVYsL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k$%{w\?Jf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U[pHT _U  
最后的布局是: 2*D2jw  
                Add F4\:9ws  
              /   \ ']2Vf] dB  
            Divide   5 Bdh*[S\u@E  
            /   \ -4QZ/*  
          _1     3 LkJq Bg  
似乎一切都解决了?不。 3/vtx9D  
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。 \/1~5mQ+  
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。 2tK~]0x  
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: l^R:W#*+U  
&;ddnxFI  
template < typename Right > zKP[]S-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'n7|fjX?Y  
Right & rt) const BPkMw'a:  
  { s&ox%L4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s>G6/TTH6  
} 65zwi-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^iEf"r  
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。 dwB#k$VIOw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "#wAGlH6>  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ',hoe  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?3N/#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wrJQkven-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q3ZGN1aX<  
:gRrM)n  
template < class Action > 2f:hz  
class picker : public Action D?E VzG  
  { jF6Q:`k  
public : AT t.}-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1R-0b{w[  
  // all the operator overloaded 1W*Qc_5 v1  
} ; ]Yt3@ug_f  
wOL%otEf  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 53uptQ{   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T|\sN*}\8J  
z]g#2xD2  
template < typename Right > Jy:@&c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n2*Ua/J-8  
  { ,Z|O y|+'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '(r?($s  
} fQ~~%#z1  
5%(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fX9b1x  
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。 f|~'(~Sr  
=X'EDw  
template < typename T >   struct picker_maker `ci  P  
  { Onqapm0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hlyh8=Z6o  
} ; LGy6 2 y$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0e>?!Z E  
  { TH4f"h+B3"  
typedef picker < T > result; B_Wig2xH0  
} ; ';.TQ_I7Y  
hK4ww"-  
下面总的结构就有了: Y]R=z*i%  
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。 EO'+r[Y  
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。 ,FYA*}[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q +hOW-  
至此链式操作完美实现。 br0\O  
gz'{l[  
xz@*V>QT  
七. 问题3 )+ G0m,n  
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。 K&._fG  
.))k  
template < typename T1, typename T2 > M97+YMY)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uR")@Tc  
  { sfG9R"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); LU*mR{B  
} :zC=JvKT  
MeV4s%*O+  
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: i{:?Iw 'ay  
^38k xwh  
template < typename T1, typename T2 > 9&kY>M>z0  
struct result_2 :1'1 n  
  { x2~fc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r_ 9"^Er  
} ; 'lC=k7@x  
( K-7z  
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? Z^F>sUMR  
这个差事就留给了holder自己。 tm34Z''.>  
    mFpj@=^_G  
y54RD/`-  
template < int Order > oM n'{+(w  
class holder; 8f?o?c|  
template <> ~Gg19x.#uW  
class holder < 1 > `h'Ab63  
  { %,N-M]Jf  
public : "}uu-5]3  
template < typename T > z,qNuv"W  
  struct result_1 -K^(L #G  
  { muK)Y w[#N  
  typedef T & result; UWCm:eRQ  
} ; *}r6V"pH~  
template < typename T1, typename T2 > -uAGG?ZER  
  struct result_2  M+=q"#&  
  { dg N #"  
  typedef T1 & result; cw BiT  
} ; }&ew}'*9)  
template < typename T > qqYQ/4Ajw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dZ,7q_r,~  
  { }sZy|dd  
  return (T & )r; bnp:J|(ld  
} C`oB [  
template < typename T1, typename T2 > ;%n(ARZ#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $H,9GIivD  
  { [eF|2:  
  return (T1 & )r1; Y% [H:  
} &6Wim<*  
} ; jN+2+P%OL  
up3m um  
template <> D1fUEHB}A8  
class holder < 2 > )A;jBfr  
  { o5z&sRZ  
public : v<} $d.&*  
template < typename T > &M\qVL%w  
  struct result_1 Wu?[1L:x  
  { wzI*QXV2s  
  typedef T & result; d D^?%,a  
} ; K8iQ?  
template < typename T1, typename T2 > d/?0xLW  
  struct result_2 K!88 Nox(  
  { WdrMp  
  typedef T2 & result; B8-Y)u1G  
} ; MIv,$  
template < typename T > 2IDn4<`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6`'KM/   
  { kdm@1x  
  return (T & )r; ,+g0#8?p^x  
} #4sSt-s&  
template < typename T1, typename T2 > ^[ >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0?g&<q  
  { Sj'.)nz>  
  return (T2 & )r2; $)O\i^T  
} XOY\NMo  
} ; m`3gNox  
VS<w:{*  
QRY7ck:N  
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> >。 `MMZR=LA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <daBP[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sr.!EQ]  
^6^A/]v  
return l(i, j) = r(i, j); B{_-k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A%#."2vq~  
h3-dJgb  
  return ( int & )i; s[/)v:  
  return ( int & )j; /%^^hr  
最后执行i = j; 3D rW[\  
可见,参数被正确的选择了。 yH@2nAn  
 ~\+m o  
'P >h2^z  
O%s?64^U  
rOq>jvy  
八. 中期总结 $-]PD`wmY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fPsUIlI/A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CY.i0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v/C*?/ ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^$\#aTyFK  
{[FJkP2l  
8F`799[p  
}KL( -Ui$  
yCye3z.  
ZltY_5l  
九. 简化 ~D Ta% J  
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。 QcDtZg\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }2_ i<4,L  
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: y +c 3#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Os|F  
  +-*/&|^等 NIOWjhi[Jn  
2. 返回引用。 4}=Z+tDu>  
  =,各种复合赋值等 d[Rs  
3. 返回固定类型。 h`p9H2}0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q"^T}d d,  
4. 原样返回。 V}"w8i+D?  
  operator,  *}`D2_uP  
5. 返回解引用的类型。 TYr"yZ([  
  operator*(单目) fyt`$y_E[  
6. 返回地址。 $P~Tt4068  
  operator&(单目) v/DWy(CC  
7. 下表访问返回类型。 SSI('6Z/  
  operator[] ,!g%`@u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <)9E.h  
  operator<<和operator>> <q#/z&F!  
?f[U8S}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nHi6$ } I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ej64^*  
(&Z`P  
template < typename Left > c1Ta!p{%  
struct value_return ns1@=f cO  
  { n*fsdo~  
template < typename T > 5;-?qcb^w  
  struct result_1 N,NEg4 q[  
  { )OcG$H NK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0E#3XhU  
} ; dy*CDRU4  
at `\7YfQp  
template < typename T1, typename T2 > /WKp\r(Hp  
  struct result_2 ~,.}@XlgT.  
  { VN9C@ ;'$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /SZg34%  
} ; `JL&x|q o  
} ; |F#L{=B  
t{)J#8:g  
CK+_T}+-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gcf EJN4'  
(t)a u  
下面我们来剥离functor中的operator() K2R[u#Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {n>W8sN<  
bfjtNF*^  
return l(t) op r(t) *z A1NH5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UA}oOteG  
return op l(t) -=D6[DjU<  
return op l(t1, t2) d4zqLD$A  
return l(t) op ^d2bl,1  
return l(t1, t2) op h .$3 jNU  
return l(t)[r(t)] :X6A9jmd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O.8{c;  
#e8NF,H5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: KzC`*U[  
单目: return f(l(t), r(t)); ;ywQk| r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7o]p0iLej  
双目: return f(l(t));  /P/S0  
return f(l(t1, t2)); Ug^v ]B9  
下面就是f的实现,以operator/为例 \;G97o  
x p#+{}  
struct meta_divide "ujt:4 p@  
  { |F 18j9  
template < typename T1, typename T2 > +wwK#ocw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ` cgS yRD]  
  { Ag`:!*  
  return t1 / t2; sy|{}NkA!  
} A[6$'IJ  
} ; 3%W R  
L>mv\D;o.  
这个工作可以让宏来做: pPdOw K#  
9H<6k*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LAwl9YnG:  
template < typename T1, typename T2 > \ "3i=kvdz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S?5z  
以后可以直接用 YbrsXp"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qeyBZ8BG  
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 HEjrat;5  
(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。。。) Wh)QCp0|n  
X>#!s Lt  
7QlA/iKqK  
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 y^oSVj  
MyOdWD&7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q)uq?sZe  
class unary_op : public Rettype @"m? #  
  { IYy2EK[s  
    Left l; AdtAc$@xK  
public : &r;4$7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5[|MO.CB$  
8L?35[]e  
template < typename T > ? 1g<] ?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  R9->.eE  
      { Z=Oo%lM6B  
      return FuncType::execute(l(t)); 2EOt.4cP  
    } ;TK:D=p4  
av1*i3  
    template < typename T1, typename T2 > dfo{ B/+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {qm(Z+wcmb  
      { b7/1 ]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y24: D7Q  
    } TWC^M{e  
} ; bYEq`kjzc  
H! ZPP8]j>  
]~z2s;J{/  
同样还可以申明一个binary_op Z50]g  
EV@xUq!x .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V$wf;v0d(  
class binary_op : public Rettype ?.:C+*+  
  { bQ=R,  
    Left l; a<[@p  
Right r; 1@H3!V4  
public : MdWT[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AG#5_0]P~  
=S-'*F  
template < typename T > 5vL]Y)l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AR?J[e  
      { Nvs8t%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;fhFv&`mE  
    } *N$#cz  
tLpDIA_8  
    template < typename T1, typename T2 > 4 ~17s`+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E#_TX3B   
      { UKx91a}g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tWi@_Rlx;  
    } k[N46=u  
} ; 8KD7t&H  
+gTnq")wnI  
c8gdY`  
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 //W<\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S*:b\{[f>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;""V s6  
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。 ;h3uMUCml  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nVoPTr  
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。。。  _tN"<9v.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :JSOj@s  
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) m5sgcxt/  
下面是修改过的unary_op +GWeu0b(~  
-lyT8qZ:(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4.7ePbk[E  
class unary_op pd,5.d  
  { kzGD *  
Left l; RaAi9b[/S  
  C}+w<  
public : 5>7ECe*  
UGEC_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q]tPsX5{*  
J;+iW*E:  
template < typename T > L '342(  
  struct result_1 &|H?J,>  
  { V2%FWo|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W\zg#5fmK  
} ; qU#Gz7/  
q[l},nw  
template < typename T1, typename T2 > &@A(8(%  
  struct result_2 dapQ5JT/  
  { {y'c*NS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H;}V`}c<`  
} ; K%>uSS?  
\<~[uv'  
template < typename T1, typename T2 > ZYrXav<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -.1x!~.jX  
  { (eN\s98)/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0,nDyTS^  
} ]xA;*b;| h  
uU6+cDp  
template < typename T > 7[:9vY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DPi%[CRH  
  { ;]MHU/  
  return OpClass::execute(lt(t)); $r9Sn  
} H(!)]dO  
 8OZc:/  
} ; U=p,drF,A  
[a 5L WW  
NZ'S~Lr   
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 ~j mHzF kQ  
好啦,现在才真正完美了。 ld4QhZia  
现在在picker里面就可以这么添加了: I1 j-Q8  
R\MM2_I  
template < typename Right > N/Z3 EF_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A--Hg-N|  
  { J(h=@cw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9~<HTH  
} d> `9!)  
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。 $TL~SVHj;{  
kh 1 7  
~ DVAk|fc  
g% #" 5Kr  
!SD?  
十. bind ^x4I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 93[c^sc9*a  
先来分析一下一段例子 FlRbGg^  
q.t>:`  
7Xm pq&g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U/m6% )Yx(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;c_X ^"d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0CQ\e1S,#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1Qtojph  
我们来写个简单的。 &n6mXFF#>P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V(A6>0s$|  
对于函数对象类的版本: 7<oLe3fbM  
a [iC!F2  
template < typename Func >  Jt.dR6,  
struct functor_trait q*\ #H C  
  { uv}[MXOP  
typedef typename Func::result_type result_type; ,+KZn}>  
} ; s$:F^sxb  
对于无参数函数的版本: ;-lk#D?n9  
+L!-JrYHS4  
template < typename Ret > \('8 _tqI"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ( N~[sf?&  
  { +y>D3I  
typedef Ret result_type; Ni'vz7j  
} ; #q%xJ[  
对于单参数函数的版本: OOGqtA;  
s9PD[u/y  
template < typename Ret, typename V1 > )$I;)` q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /<9VKMR_k  
  { :z56!qU  
typedef Ret result_type; !%_Z>a  
} ; H ZIJKk(  
对于双参数函数的版本: 5v=%pQbY  
v-3In\T=^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4WG~7eIgy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !uii|"  
  { @3K)VjY7  
typedef Ret result_type; 5u MP31  
} ; 4$+1jjC]>~  
等等。。。 8 =FP92X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KTD# a1W  
"~9 !o"  
template < typename Func > ;WC]Lf<Z^  
struct func_return +#}I^N  
  { :se o0w]  
template < typename T > cXFNX<  
  struct result_1 0 ML=]  
  { B t-o:)pa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AKC';J  
} ; r;t0+aLc*  
.vj`[?T  
template < typename T1, typename T2 > S " R]i  
  struct result_2 lplEQ]J|  
  { WLQm|C,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P&V,x`<Z  
} ; mEmznA  
} ; fmXA;^%  
~EG`[cv  
{O*WLZ{0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "GEJ9_a[  
h!?7I=p~#  
template < typename Func, typename aPicker > N0oBtGb  
class binder_1 t>.mB@se|  
  {  `@b+'L  
Func fn; 2i;G3"\  
aPicker pk; |G~LJsXW!v  
public : p [4/Nq,c  
BK]bSj  
template < typename T > n$g g$<  
  struct result_1 DnS# cs~  
  { aB;syl{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q>] iRx>MZ  
} ; {1;j1|CI  
.i>; ?(GH  
template < typename T1, typename T2 > s"#JBw\7  
  struct result_2 O6NgI2[O  
  { 8rAOs\ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^6bU4bA  
} ; 8bLA6qmM\  
cu5Yvp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "jH=O(37  
"G-} wt+P  
template < typename T > \/g.`Pe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5QIQ  
  { <UOx>=h  
  return fn(pk(t)); <[ />M  
} {O9CYP:  
template < typename T1, typename T2 > m_\w)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 97lM*7h;  
  { 8Eyi`~cAiH  
  return fn(pk(t1, t2)); 1O>wXq7q  
} y Q-&+16^  
} ; /_5I}{  
@,F8gv*  
l)< '1dqe  
一目了然不是么? I ugYlt  
最后实现bind 47.c  
GoP,_sd\O  
~F[}*%iR  
template < typename Func, typename aPicker > Kq@nBkO4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gx ci  
  { zZ &L#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D1o<:jOj  
} k #y4pF_  
;UTT>j  
2个以上参数的bind可以同理实现。  17AJT  
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。 wYQTG*&h  
mr dG- t(k  
十一. phoenix +b"RZ:tKp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bwR_ uF  
ZqT?7|i  
for_each(v.begin(), v.end(), +ntrp='7O7  
( P9= L?t.  
do_ PXqLK3AE  
[ 3^AycwNBA  
  cout << _1 <<   " , " d0ThhO  
] 7cV9xIe^  
.while_( -- _1), 2?9 FFlX  
cout << var( " \n " ) 0g}+%5]yg  
) AuuZWd  
); <7N8L  
qR^KvAEQSo  
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: \g< 9_  
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 1ThONrxu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GxE"q-G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J0CEZ  
fmyyQ|]O"  
~WXT0-,  
template < typename Cond, typename Actor > FjF:Eh  
class do_while #va|&QBZxM  
  { 35I y\  
Cond cd; rqbX9M^  
Actor act; _9!*laR!2  
public : 8 #fzL7  
template < typename T > 7hwl[knyB  
  struct result_1 Y^80@MJ  
  { hT4 u;3xE  
  typedef int result_type; gdkl,z3N3  
} ; 7Gb1[3  
 SbQ Ri  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k~f3~-"  
M:x?I_JG8  
template < typename T > u&/[sq x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sk !92mQ  
  { v$c*3H.seM  
  do ,CqJ ((  
    { qOy3D~  
  act(t); ^*.S7.;2o  
  } 9s\(yC8h  
  while (cd(t)); g&9E>wT  
  return   0 ; ;/+VHZP;  
}  +]Ca_`  
} ; 09z%y[z  
7|4hs:4mD  
Q WVH4rg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;d$PQi  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q] g'rO'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vJ5`:4n"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +p6cG\Gp  
下面就是产生这个functor的类: (qd$wv^ h  
NX7(;02  
w{uq y]  
template < typename Actor > \l!^6G|c  
class do_while_actor \`?#V xz  
  { ^9*FYV  
Actor act; EWuuNf  
public : xxxM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0sq?;~U  
&'`q&U1x  
template < typename Cond > :N03$Tvl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [0|g3K !A  
} ; UB[tYZ  
JTbg8b  
_~!*|<A_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %-ih$ZY  
最后,是那个do_ l%"[857  
v~^c-]4I  
lF-;h{   
class do_while_invoker YT!QY@qw  
  { SN2X{Q|*  
public : S~jl%]  
template < typename Actor > ga0>J_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7^$PauAv  
  { XrR@cDNx{  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;#c|ZnX  
} 86Q\G.h7  
} do_; }#~@HM>6Z  
U-.?+ `  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p&1IK8i"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v&g(6~b_>  
最后来说说怎么处理break和continue VsS. \1  
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。 :NB|r  
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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