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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P&0o~@`cL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y4.t:Uzr  
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, /9..hEq^  
NiCB.a  
!?u{2 D  
~gA p`Q  
  class filler ;mw$(ZKa#  
  { _K5R?"H0  
public : <5wk~|@t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <B %s9Zy  
} ; =Pu;wx9  
xOAA1#   
~$\9T.tre2  
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: Fw!TTH6l0  
6*]g~)7`Q~  
q;<=MO/  
m5/d=k0l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vm y?8E6+  
eumpNF%$  
E"l/r4*f@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eXdE?j  
YAoGVey  
3w -0IP]<  
l#;DO9  
二. 战前分析 tin5.N)"z  
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。 |{a`,%mw  
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 )* \N[zm  
ZWH9E.uj  
ZgP~VB0)$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X?8EPCk  
  /* --------------------------------------------- */ i 6@c@n  
vector < int *> vp( 10 ); x  #Um`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pzl2X@{%  
/* --------------------------------------------- */ sD!)=t_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e M$NVpS3  
/* --------------------------------------------- */ #!i&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +nj 2  
  /* --------------------------------------------- */ 3?+CP-T-j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6(5YvT  
/* --------------------------------------------- */ knsTy0]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c :{#H9  
4N- T=Ig  
=>kE`"{!  
V4.&"0\n#  
看了之后,我们可以思考一些问题: >-0\wP  
1._1, _2是什么? `pfZJ+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 R;]z/|8  
2._1 = 1是在做什么? ?b8 :  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 = @EN]u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ac2,A>  
\pVmSac,  
z{N~AaY  
三. 动工 -s zSA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,L.*95 ,  
@> ]O6P2  
;;zQVD )X  
5S EyAhB  
template < typename T > ; m]KKB  
class assignment , Y\`n7Ww  
  { +' lj\_n  
T value; rEF0A&5  
public : a^ _ _Z3g,  
assignment( const T & v) : value(v) {} :Q=tGj\ G  
template < typename T2 > lzE{e6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T|%pvTIe  
} ; [@&0@/s*t'  
K|{IX^3)V  
? +q(,P@*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BIk0n;Kz<L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xRI7_8Jpyn  
8?za&v  
RZgklEU  
LrGLIt`  
  class holder YcaomPo  
  { e` QniTkT  
public : @F-InfB8.  
template < typename T > Vx<`6uv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XB.xIApmy  
  { Nf!g1D"U  
  return assignment < T > (t); `+\6;nM  
} hn -!W;j  
} ; /Z?$!u4I  
3tjF4C>h|  
&qjc+-r{l  
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: 1z6$>{FUR  
wOLDHg_  
  static holder _1; VbG#)>"F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ieL7jN,'m  
]VCVV!G_=n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9Ev<t \B  
而不用手动写一个函数对象。 5Qh$>R4!"  
VK]cZ%)  
[B,w\PLub  
l+vD`aJ3  
四. 问题分析 wqnHaWd*  
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。 6${=N}3Kw  
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。 ^vHh*Ub  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MP3Vo|}3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i!a. 6Gq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Sf>#Zqj/  
$0mR_pA\fW  
五. 问题1:一致性 lA/.4"nN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0aRHXc2<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LJc"T)>$`  
rsaN<6#_^Q  
struct holder sy]hMGH:3W  
  { x_+-TC4IXn  
  // k',#T932x1  
  template < typename T > %4QpDt  
T &   operator ()( const T & r) const Hh1]\4D,4  
  { F<+!28&h  
  return (T & )r; [X%Wg:K  
} Z^[ ]s1iP}  
} ; Im g$D*BM  
 Nt w?~%  
这样的话assignment也必须相应改动: z|$M,?r'  
WR<?_X_  
template < typename Left, typename Right > :u9OD` D  
class assignment gr^T L1(  
  { JE *d-  
Left l; bl3?C  
Right r; $ o }  
public : MtD0e@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mp7X+o/  
template < typename T2 > (k^o[HF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,6 IKkyD  
} ; @dyh: 2!  
&E+mXEve  
同时,holder的operator=也需要改动: 6KRC_-  
ogvB{R  
template < typename T > QG=K^g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const II'"Nkxd  
  { 9R m\@E [  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I !J'  
} jf^BEz5  
,gdud[&|;  
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。 rQD^O4j R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OfK>-8  
idNra#  
return l(rhs) = r; Rz#q68  
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。 k.ttrKy<q/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q@ Ze+IhK`  
X5tx(}j  
template < typename Tp > dLfB){>S  
class constant_t KK}ox%j  
  { kK|D&Xy`  
  const Tp t; 3`TD>6rs  
public : )kT.3 Q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AnK~<9WQj  
template < typename T > 9vauCIfVC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^m/7T wD  
  { ^~;"$=Wf  
  return t; 7|PB6h3  
} Ii&\LJ  
} ; Z0[d;m*  
]Zz.n5c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ueyQ&+6r  
下面就可以修改holder的operator=了 2}n7f7[/b  
\2^o,1r/  
template < typename T > E 1`TQA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :>y;*x0w  
  { X`fb\}~R(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ka_(8  
} t$e'[;w  
WDi2m"  
同时也要修改assignment的operator() +ag_w}  
!(HPx@_  
template < typename T2 > bE;c&g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )|=4H>?%  
现在代码看起来就很一致了。 I.[Lv7U-  
}/lyrjV  
六. 问题2:链式操作 P-/"sD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bXi!_'z$  
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。 P~M[i9 V  
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。 1,(WS F  
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。 +#Wwah$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1\a.o[g3e  
W\2 ']7}e  
template < typename T > 7$*X   
struct result_1 TwsI8X  
  { #g/m^8n?s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \10KIAQ  
} ; Z(XohWe2  
3 "iBcsLn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ` {qt4zd0  
.I?~R:(Ig  
template < typename T > CTS1."kx1  
struct   ref q B IekQT  
  { \n`/?\r.z  
typedef T & reference; PthgxB^  
} ; B!  P/?  
template < typename T > +e, c'.  
struct   ref < T &> .8->n aj|  
  { THlQifA!  
typedef T & reference; J5(^VKj  
} ; -xG6J.S  
O0FUJGuTS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UwxszEHC  
{ V) `6  
template < typename T > d N$,AOT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ve+bR   
  { -p?&vQDo`  
  return l(t) = r(t); 7 =D,D+f  
} ):[}NDmC  
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。 `{|w*)mD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OD9z7*E@  
tY>Zy1hlI  
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 I(Z\$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9a @rsyX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dr(-k3ex  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mg2e0}{  
最后的布局是: i)'tt9f$  
                Add C5~n^I|  
              /   \ 2e-`V5{)b  
            Divide   5 +TyN;e   
            /   \ x5CMP%}d  
          _1     3 damG*-7Svx  
似乎一切都解决了?不。 |Iwglb!k  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y!8FW|  
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。 v3aPHf  
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:  DR{O.TX  
3@qv[yOE  
template < typename Right > 7nPcm;Er  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FZ?:BX^  
Right & rt) const :EAh%q  
  { 4y#XX[2Wj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -pIz-*  
} }lDX3h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7FJ4;HLQ  
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。 c -PZG|<C[  
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。 TZ+ p6M8G  
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。 araXE~Ac  
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。 7f}uRXBV$A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 14" 57Jt8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J jm={+@+  
eZ+6U`^t  
template < class Action > .>eRX%  
class picker : public Action NhCucSU<K  
  { P1Z"}Qw  
public : /OWwC%tM/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xnt)1Q  
  // all the operator overloaded ;Y[D#Ja-  
} ; ^~.AV]t|  
A[8m3L#k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 E]rXp~AZm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u5Vgi0}A  
TIxOMYy  
template < typename Right > I`_I^C3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y X^c}t}U  
  { [8a(4]4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e.skE>&  
} W2#<]]-  
 [#C6K '  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GdcXU:J /  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >x JzV  
~1%*w*  
template < typename T >   struct picker_maker IJ&Lk=2E]  
  { W-l+%T!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L7Hv)  
} ; v@soS1V!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o0]YDX@T  
  { nj'5iiV`]  
typedef picker < T > result; 5XUm}D$  
} ; Xg96I: r'p  
:Y\ ~[Y  
下面总的结构就有了: **L&I5Hhm  
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。 p X{wEc6}  
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。 jwT` Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gDVsi  
至此链式操作完美实现。 .@E5dw5  
DPjs? M<  
}q`9U!v  
七. 问题3 X'jyR:ut#  
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。 <@"rI>=  
%*}rLn"?  
template < typename T1, typename T2 > Yr/$92(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T2MC`s|`  
  { )b #5rQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o 2 Nu@^+  
} V!+iq*Z|=  
3"7Q[9Oj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?!P0UTe~  
!i)!|9e  
template < typename T1, typename T2 > v?OVhV  
struct result_2 lG\uJxV  
  { D,}bTwRb-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =S`h/fru  
} ; Ohk\P;}  
LDc EjFK(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NgDhdOB  
这个差事就留给了holder自己。 /"8e,  
    SK\@w9#&$  
@  W>@6E  
template < int Order > =|]h-[P'  
class holder; |y U!d %  
template <> B18BwY  
class holder < 1 > P|<V0 Vs.  
  { "00j]e.  
public : ~j'D%:[+VH  
template < typename T > 1`K-f m)  
  struct result_1 Q;$k?G=l  
  { xrPZy*Y,  
  typedef T & result; e'.BTt58Y  
} ; VGc*aQYa  
template < typename T1, typename T2 > b^$`2m-?@f  
  struct result_2 ZLT?G  
  { V|MHDMD=  
  typedef T1 & result; p>7qyZ8  
} ; X$>F78e*  
template < typename T > &SE}5ddC7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bgi_QB#k\  
  { no3yzF3Hi  
  return (T & )r; >+a\BK"k  
} PaI\y! f  
template < typename T1, typename T2 > 7H Dc]&z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '#f<wf n  
  { Vc(4d-d5  
  return (T1 & )r1; R.rc h2  
} _d@YLd78P  
} ; ; BN81;  
w 0_P9g:  
template <> V1]GOmXz  
class holder < 2 > r >'tE7W9  
  { o}v<~v(  
public : ~#sD2b` 0  
template < typename T > `q-+r1u  
  struct result_1 LeLUt<4~  
  { r E+B}O  
  typedef T & result; ;qgo=  
} ; 2R&\qZ<  
template < typename T1, typename T2 > uCDe>Q4@/  
  struct result_2 jsN[Drra  
  { T)\}V#iA*  
  typedef T2 & result; ipwlP|UjQ5  
} ; z$?F^3>  
template < typename T > ['IH*gi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hik.qK  
  { ?XHQdN3e  
  return (T & )r; [Arf!W-QG  
} &>zH.6%$  
template < typename T1, typename T2 > YCbvCw$Ob  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sG`x |%t  
  { X<L=*r^C,=  
  return (T2 & )r2; >9{?&#]x  
} SY +0~5E  
} ; f kZHy|m  
 g{Hgs  
/TpTR-\I0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *D?_,s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ..} P$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y!=,u  
7[1Lh'u  
return l(i, j) = r(i, j); SboHo({5VA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wb$uq/|  
.g8*K "  
  return ( int & )i; u"HGT=Nl  
  return ( int & )j; b(0<,r8  
最后执行i = j; .$&^yp  
可见,参数被正确的选择了。 -!PJHCLd  
/f#b;qa,  
~!$"J}d}<  
,&_H  
X<%D@$  
八. 中期总结 Oh! {E5!)  
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: {XOl &  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i1B!oZ3q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t1?aw<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z mJ<h&  
n~ *|JJ*`  
nQiZ6[L  
8ZY]-%  
z5jw\jBD  
TPN+jK  
九. 简化 jKq*@o~}  
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。 >of34C"DI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zgwez$  
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: <F7a!$zQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ' h7Faj  
  +-*/&|^等 QF>T)1&J[7  
2. 返回引用。 &*v\t\]  
  =,各种复合赋值等 &en. m>9,  
3. 返回固定类型。 O&l4/RtQ\)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TDH^x1P  
4. 原样返回。 O%EA ,5U.  
  operator, ["3dr@T9Z  
5. 返回解引用的类型。 yqx5_}  
  operator*(单目) `;UWq{"  
6. 返回地址。  pQiC#4b  
  operator&(单目) ]DNPG"  
7. 下表访问返回类型。 ]}v]j`9m%  
  operator[] b}K,wAx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pl]|yIZ  
  operator<<和operator>> KqFI2@v   
i=gZ8Q=H  
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。 , #)d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .ck?JXg  
!l%:   
template < typename Left > sT)>Vdwf_  
struct value_return Tc^ 0W=h  
  { }Fjbj5w0  
template < typename T > 1&MCS%UTL  
  struct result_1 83vMj$P  
  { `dvg5qQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,\M77V  
} ; & P-8_I  
 (Q8!5s  
template < typename T1, typename T2 > G8av5zR  
  struct result_2 2{=]Pf  
  { ]E/0iM5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zZ%[SW&vC  
} ; &aRL}#U  
} ; ,:t,$A  
vJ&_-CX   
4}H+hk8-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8US#SI'x  
GLf!i1Z  
下面我们来剥离functor中的operator() r9ulTv}X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dj\nsc@e3  
_WEJ,0* #'  
return l(t) op r(t) =.3#l@E!C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'n'>+W:  
return op l(t) ^-"Iw y  
return op l(t1, t2) "9caoPI0~  
return l(t) op AT&K>NG  
return l(t1, t2) op eAlOMSL\  
return l(t)[r(t)] \;&;K'   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &E&~9"^hQL  
Pe@# 6N`  
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: Y9^l|,bm5  
单目: return f(l(t), r(t)); kE:[6reG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %/A>'p,~  
双目: return f(l(t)); KfiSQ!{  
return f(l(t1, t2)); ?#z$(upQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Py;5z  
6}6Q:V|  
struct meta_divide *)E${\1'<  
  { d"FB+$  
template < typename T1, typename T2 > G0 )[(s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [^"*I.Z_  
  { ^C'S-2nGH  
  return t1 / t2; KqG b+N-@  
} ~[Tcl  
} ; GQbr}xX. #  
On*I.~  
这个工作可以让宏来做: ga +, P  
]d1'5F][H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "-&K!Vfs  
template < typename T1, typename T2 > \ VEgtN}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5SY%B#;5G  
以后可以直接用 bWo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /WnCAdDgZ  
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 F*KQhH7Gf  
(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。。。)  FSMM  
Ph=NH8  
l2LQV]l  
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 E+/Nicn=  
!,`'VQw$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I/(U0`%  
class unary_op : public Rettype :M"+  
  { F=qILwd  
    Left l; #Pg#\v|7#>  
public : F+hV'{|w`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Yq06o38C  
$\u\ 4 n  
template < typename T > pq) =  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .) Ej#mk  
      { k?fz @H8D(  
      return FuncType::execute(l(t)); j#//U2VdN  
    } A]bQUWt2  
zQ=b|p]|W  
    template < typename T1, typename T2 > z/J?!ee  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;U'\"N9  
      { :TTq   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1X)#iY  
    } Tksv7*5$  
} ; ZH Q?{"  
')q0VaohC  
NZ1B#PG,c  
同样还可以申明一个binary_op xQ"uC!Gu4  
q1VKoKb6\:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -9dZT  
class binary_op : public Rettype RW&o3_Ua  
  { <SNr\/aCRi  
    Left l; *F( qg%1+  
Right r; 'UX^]  
public : eX$KH;M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} toY_1  
^&<M""Z  
template < typename T > s&E,$|80  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }uIQ@f`  
      { ?2"g*Bak  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &| (K#|^@  
    } "pDU v^ie  
;T^s&/>E  
    template < typename T1, typename T2 > ={B C0,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i*|HN"!  
      { @|:fm() <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8|Tqk,/pD  
    } Qf_N,Bq{a  
} ; X`g<"Ka  
(1CP]5W  
5~h )pt47  
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 kqeEm {I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c^w^'<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4pL'c@'  
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。 :P-H8*n""  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U '{PpZ  
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。。。 &0T.o,&y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x@Gg fH<l  
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) M5 VW1Ns  
下面是修改过的unary_op ^KbR@Ah  
Vs"b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P.YT/  
class unary_op 5mAb9F8@  
  { +k6` tl~*  
Left l;  C O6}D  
  4S42h_9  
public : $'\kK,=  
3rRIrrYO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m@ <,bZkl  
uRy}HLZ"  
template < typename T > G+=G c(J  
  struct result_1 bg|$1ue  
  { j*QdD\)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZW;Ec+n_K  
} ; Qy9_tvq X  
:0@0muo  
template < typename T1, typename T2 > _EMX x4J  
  struct result_2 ?Q_ @@)  
  { q#j[0,^ $  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?sHZeWZ(  
} ; g}`g>&l5  
"vk]y  
template < typename T1, typename T2 > %scw]oF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B6F!"  
  { jIaaNO)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ho(M O!(  
} fOMaTnm'  
7z$53z  
template < typename T > 'Qt[cW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D<v< :  
  { :'r* 5EX  
  return OpClass::execute(lt(t)); |gV~U~A]  
} 3\Amj}RJ  
qD%88c)g  
} ; n_{&dVE  
uyEk1)HC  
QV."ZhL5=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug KF&8l/f  
好啦,现在才真正完美了。 9(fh+  
现在在picker里面就可以这么添加了: \r aP  
8T"L'{ggWB  
template < typename Right > G>pedE\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5!ngM  
  { ;r2DQg"#@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f IV"U  
} C+\z$/q  
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。 MY{Kq;FvRP  
"`K_5"F  
#reR<qp&]  
n$ByTmKxv  
=9,mt K~  
十. bind ]+G\1SN~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]|F`;}7  
先来分析一下一段例子 Eet/l]e#a  
=0&XdxX  
H.?`90IQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4r;le5@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pKXSJ"Xo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \ MuKS4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #HL$`&m  
我们来写个简单的。 0qR#o/~I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W+u@UJi  
对于函数对象类的版本: +;!^aNJ,  
eAO@B  
template < typename Func > G>^= Bm_$  
struct functor_trait q h bagw~  
  { .\H-?6R^  
typedef typename Func::result_type result_type; C=;}7g  
} ; w*'DlP<7  
对于无参数函数的版本: gD%o0 jt"  
.z CkB86  
template < typename Ret > ;xq;c\N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @<P;F  
  { )j]f ]8  
typedef Ret result_type; j*2/[Eq  
} ; oTk\r$4eb  
对于单参数函数的版本: f`vWCb  
vy [7I8f{  
template < typename Ret, typename V1 > c-zW 2;|61  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jB -A d8  
  { D7R;IA-w  
typedef Ret result_type; % A 5s?J?  
} ; L?N: 4/0;!  
对于双参数函数的版本: *#p}FB2H#  
j}lne^ h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !]"M]tyv\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZLaht(`+  
  { `?&C5*P  
typedef Ret result_type; w)go79  
} ; c9gm%  
等等。。。 s'/_0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /hg^hF  
11S{XbU  
template < typename Func > `$4wm0G|  
struct func_return uj}%S_9  
  { y2g)*T!m  
template < typename T > r,|}^u8`  
  struct result_1  ]x1ba_  
  { K\}qY dPF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C^JtJv  
} ; U0|wC,7"  
<_8eOL<X  
template < typename T1, typename T2 > 1Xcj=I- 4  
  struct result_2 Mj0jpP<uf  
  { ?/3{gOgI$`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {niV63$m  
} ; MR,>]| ^  
} ; |I]G=.*E  
c -~i=C]  
&6GW9pl[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4D.h~X4  
,~=+]9t  
template < typename Func, typename aPicker > abVEi[nP  
class binder_1 X.e4pLwGK  
  { abe5 As r  
Func fn; cor!Sa>  
aPicker pk; ktY  
public : BN`tiPNEp  
}P!:0w3  
template < typename T > *wdNZ  
  struct result_1 \J~@r1  
  { u~t%GIg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j%S} T)pX  
} ; !':y8(Ou  
9-Qu5L~  
template < typename T1, typename T2 > !9S!zRy@  
  struct result_2 ,=u!hg  
  { 2j^8{Agz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bT:;^eG"  
} ; ){J,Z*&  
-<\hcV`&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /u"K`y/*j\  
{f6~Vwf  
template < typename T > 5'rP-z~ u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "f!H[F1~  
  { |'k7 ;UW  
  return fn(pk(t)); jjoyMg95  
} =, U~  
template < typename T1, typename T2 > Cj)*JZV G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -C* UB  
  { .A6Jj4`-  
  return fn(pk(t1, t2)); ?Ql<s8  
} AbMf8$$3SH  
} ; K}dvXO@=|c  
D<4cpH  
.L3D]  
一目了然不是么? v00w GOpW  
最后实现bind J.,7d ,  
U)S!@ 2(4  
yD^Q&1  
template < typename Func, typename aPicker > c_6~zb?k+m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h],l`lT1\  
  { }(UU~V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >s%m\"|oh  
} /n9,XD&)  
>@|XY<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sc# q03  
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。 |/RZGC4  
u$V@akk  
十一. phoenix mk`#\=GE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UTxqqcqEny  
\BdQ(rm  
for_each(v.begin(), v.end(), qAVZ&:#  
( Z&Z= 24q_  
do_ w"FBJULzn9  
[ ^1+=HdN,  
  cout << _1 <<   " , " d/I*$UC  
] {dNWQE*\c  
.while_( -- _1), )WF*fcx{  
cout << var( " \n " ) KZsJ_t++!W  
) Ei\tn`I&  
); ^s3SzB@  
|("zW7g  
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: :8Ql (I  
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 I#:4H2H6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -*0U&]T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T oK'Pd  
vt2A/9_Z%  
Pu0O6@Rg  
template < typename Cond, typename Actor > /-C6I:  
class do_while /U,;]^  
  { gY!#=?/S  
Cond cd; 6+_qGV  
Actor act; lZhd^69y  
public : j?oh~7Ki  
template < typename T > y/6%'56uF  
  struct result_1 %@x.km3e2  
  { b#{[Pk,w9  
  typedef int result_type; +FlO_=Bu  
} ; -x0u}I  
 jf~-;2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @6z]Xb  
6 #Afj0  
template < typename T > {);<2]o| 6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~e<h2/Xc  
  { }>~]q)]  
  do LRmH@-qP  
    { 20k@!BNq  
  act(t); S,2{^X  
  } A\};^Y  
  while (cd(t)); . KzU7  
  return   0 ; |$.`4h?  
} tFYo d#  
} ; Kv>P+I'|r  
@vkO(o  
` @Tl7I\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ,7w[r<7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L{AfrgN  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _';oT*#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,e5#wz  
下面就是产生这个functor的类: ! p|d[  
md`"zV  
`_5{: 9N$  
template < typename Actor > wYLJEuS|  
class do_while_actor gOKF%Ej31T  
  { T9O3$1eqfo  
Actor act; L<M H:  
public : A&/ YnJ"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u:s[6T0  
ya0D5 0m  
template < typename Cond > tc<ly{ 1c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kF29~  
} ; 0}iND$6@a  
FJ(}@U}57  
tw%z!u[a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tg' 2 v/  
最后,是那个do_ `78)|a*R.  
[5sa1$n96G  
s'yT}XQ;r  
class do_while_invoker b1ma(8{{{  
  { 3"y,Ut KGa  
public : 4vbtB2  
template < typename Actor > E\dJb}"x %  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /#xx,?~xx0  
  { S"G`j!m1  
  return do_while_actor < Actor > (act); s\A4y "  
} |?/,ED+|>D  
} do_; brt1Kvu8(  
TuX9:Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rt2<F-gY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 af<wUxM0  
最后来说说怎么处理break和continue -Ay=*c.4  
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。 ^4 ?LQ[t'  
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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