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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AYAbq}'Yt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <cFj-Ys(T  
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, r)Ja\ ;  
qJJ}, 4}  
iikMz|:7U  
9TbbIP1  
  class filler xkQT#K=i  
  { X6j:TF  
public : L9]d$ r"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C%|m[,Gx  
} ; $WO{!R  
ZcN#jnb0/  
A6 RwLX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Bh&dV%'  
i]Bu7Fuu  
5n[''#D  
Ph)>;jU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e|q~t {=9S  
T!i$nI&  
j@{B 8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e@1A_q@.  
EeGTBVms  
!;K zR&  
}qR6=J+Dx  
二. 战前分析 DPkH:X  
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。 K)^8 :nt  
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 &}t8O?!  
,YJn=9pTl  
lq mr`\@)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X|aD>CT  
  /* --------------------------------------------- */ vOq N=bp  
vector < int *> vp( 10 ); csA-<}S5]b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L#%)@  
/* --------------------------------------------- */ R:rols"QM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rM? J40&.  
/* --------------------------------------------- */ c7.M\f P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bz1AmNZG  
  /* --------------------------------------------- */ <+<Nsza  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'dqecmB  
/* --------------------------------------------- */ YABi`;R]'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T=RabKVYP  
"y5bODq3t  
li{!Jp5]1b  
xZY7X&C4  
看了之后,我们可以思考一些问题: aj/+#G2  
1._1, _2是什么? [Zzztn+  
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。 $<"I*l@  
2._1 = 1是在做什么? xSDTO$U8%  
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。 dK;ebg9|  
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。 fWb+08}C  
dkqyn"^  
% [~0<uO  
三. 动工 ; rNX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -w f>N:  
oS}fr?  
U$S{j&?  
#N%j9  
template < typename T > 'Hs*  
class assignment i|xz  
  { NNwGRoDco  
T value; 2dK:VC4U  
public : !}5rd\  
assignment( const T & v) : value(v) {} "d /uyS$6  
template < typename T2 > LDYa{w-t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ; .b^&h  
} ; nyxoa/  
-f1lu*3\  
LOr(HgyC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P]OUzI,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gf>GK/^HH  
$My~sN8  
REh\WgV!u  
&0H_W xKeB  
  class holder H/.UDz  
  { @1' Y/dCyD  
public : 9}L2$^#,NA  
template < typename T > {[hgSVN ;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /a9CqK  
  { PHUeN]s#  
  return assignment < T > (t); #k[Y(_  
} k+J63+obd  
} ; IYHNN  
l?YO!$  
rq Uk_|Xa  
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: 2E`mbT,v&  
)jt?X}  
  static holder _1; e Qk5:{[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y9&na&vY?  
-@Urq>^v T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u^#e7u  
而不用手动写一个函数对象。 d0&  
YW&`PJ9o  
^SW9J^9  
wp5H|ctl  
四. 问题分析 6eA)d#  
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。 &FJr?hY%  
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。 E@#<p-@~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5uOz#hN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3+vVdvu%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 shP}T[<  
7+IRI|d  
五. 问题1:一致性 'KT(;Vof  
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?| JfK4|{@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^".6~{  
ZU;jz[}  
struct holder L GVy4D  
  { Fs(S!;  
  // p=zTY7L  
  template < typename T > [tElt4uG  
T &   operator ()( const T & r) const LR\8M(rtvH  
  { 3-)}.8F  
  return (T & )r; [N}QCy  
} TIR Is1  
} ; %DA`.Z9 #  
%+<1X?;,Fq  
这样的话assignment也必须相应改动: (d (>0YMv  
n}fV$qu  
template < typename Left, typename Right > 8.7q -<Q  
class assignment ]mUt[Yy:z  
  { a2kAZCQ  
Left l; $|T Lt{ K  
Right r; o;#8=q  
public : t5u#[*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o~q.j_Sa  
template < typename T2 > +c, ^KHW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `&xdSH  
} ; +Ar4X-A{y  
Ap;^ \5  
同时,holder的operator=也需要改动: 1<MJ3"60  
>l/pwb@  
template < typename T > @$ lX%p>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 25 :vc0  
  { :nc%:z=O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dK,=9DQy5  
} yLK %lP  
{fX~%%c"  
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。 `Mcg&Mi~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?4Fev_5m  
Fp [49  
return l(rhs) = r; -S&9"=v  
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。 {;zHkmx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: : yq2 XE%r  
W1t_P&i  
template < typename Tp > ZM <UiN  
class constant_t }d iE'  
  { Y9vVi]4  
  const Tp t; VGu(HB8n#  
public : J^%E$ s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M"u=)CT  
template < typename T > B,%KvL&xMX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dLwP7#r  
  { RL/7>YQ  
  return t; D`X<b4e8/  
} 8}4.x3uw  
} ; @PhAg  
!dcvG9JZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,# .12Q!  
下面就可以修改holder的operator=了 61OlnmvE  
Tyb'p9  
template < typename T > 3u^wK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <S6?L[_  
  { (nuTfmt>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v)nv"o[  
} WX_g  
DB_oRr[oj  
同时也要修改assignment的operator() IB 4L(n1  
4e; le&  
template < typename T2 > R[fQ$` M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sCQV-%9  
现在代码看起来就很一致了。 O&~ @ior  
7Q~W}`Qv'  
六. 问题2:链式操作 >uQjygjj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P c5C*{C  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ) .' + {  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 bJR\d0Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *-q &~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]gv3|W  
?:l:fS0:{  
template < typename T > \VW":+  
struct result_1 R$`&g@P="  
  { XtBEVqrhi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <@+L^Ps~z  
} ; ,pf\g[tz  
[C~N#S[]  
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: v@s"*E/PF7  
-HuIz6  
template < typename T > m] p]J_6A  
struct   ref .RmoO\ ,Gm  
  { 2\+N<-(F5  
typedef T & reference; I|c?*~7*  
} ; xUa9>=JU{  
template < typename T > +2Aggv>*  
struct   ref < T &> e},:QL0X  
  { }S13]Kk?=  
typedef T & reference; O~ x{p,s U  
} ; VAyAXN~  
O<Ay`p5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <pS#wTsN4%  
cSG(kFQ  
template < typename T > ) R\";{`M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (r}StR+  
  { O(.eHZ=  
  return l(t) = r(t); ^U,C])n  
} ]2iIk=r$  
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。 .i` -t"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %.\+j,G7  
~=oCou`XF  
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 p#r qe<Ua  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QAY:H@Gt:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F%%mcmHD#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,5 3`t  
最后的布局是: $,I@c"m{  
                Add o4z|XhLr  
              /   \ R /_vJHI  
            Divide   5 Zny9TP  
            /   \ MD,BGO?C  
          _1     3 #Wb4*  
似乎一切都解决了?不。 BI!EmA  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3k8. 5W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qk0cf~ gz  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .O+,1&D5  
7W&XcF  
template < typename Right > S'@Ok=FSy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 37M,Os1(  
Right & rt) const 0Q cJ Ek  
  { u-V( 2?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V^}$f3\B  
} W}(T5D" 3x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9]/:B8k  
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。 evVxzU&  
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。 vn@sPT  
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。 a^O>i#i  
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。 k@[[vj|W  
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? X?`mYoe  
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: {5+69&:G.  
Q!7mN?l  
template < class Action > I: MrX  
class picker : public Action c <Q*g  
  { 6IJ;od.\b$  
public : cVmF'g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8N<m V^|}  
  // all the operator overloaded e?]HNy  
} ; -Wre4 ^,v  
T[cJ   
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。 C 8d9 (u  
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: RYl\Q,#  
|0_5iFAB|  
template < typename Right > s]D1s%Mx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {?3i^Q=V  
  { 4>N ig.#   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ``rYzj_  
} r& :v(  
s)sT\crP@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;L%\[H>G  
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。 D>-Pv-f/  
9wdX#=I  
template < typename T >   struct picker_maker ,E+\SBQS_  
  { A43[i@o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H87k1^}HV  
} ; VArMFP)cz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C9>^!?>  
  { zYftgH_o  
typedef picker < T > result; N Zwi3  
} ; !4YmaijeN  
9.6ni1a'  
下面总的结构就有了:  y'^b{q@  
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。 ZiaFByLy  
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。 Emk:@$3{r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kzwe36O;?  
至此链式操作完美实现。 Enp;-wG:-  
%F:; A  
jd}~#:FUr*  
七. 问题3 A "'h0D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Jl$ X3wE  
~P*{%=a  
template < typename T1, typename T2 > -"bC[WN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l o- 42)  
  { <anU#bEuQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w@,v$4Oi  
} Y{X%C\  
Nlu]f-i':  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x5M+\?I<2  
"`* >co6r  
template < typename T1, typename T2 > pM*( kN  
struct result_2 5`::#[  
  { [X@JH6U r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "R% RI( y{  
} ; acj-*I  
X*&Thmee  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `SS[[FT$>  
这个差事就留给了holder自己。 !H6X%hlk  
    q 'uGB fE.  
|jcIn[)=  
template < int Order > LK>;\BRe?  
class holder; 6E_YUk?KW  
template <> 65rf=*kz:  
class holder < 1 > ?&VKZSo  
  { YuoIhT  
public : " #w%sG^_  
template < typename T > ZCNO_g  
  struct result_1 q/qig5Ou  
  { .P ??N  
  typedef T & result; s&\krW &  
} ; 9 {IDw   
template < typename T1, typename T2 > nB4+*=$E+-  
  struct result_2 Y6(= cm  
  { VWqZ`X  
  typedef T1 & result; 8K&=]:(  
} ; XS.*CB_m_  
template < typename T > 1*trtb4F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8T"kQB.Zv  
  { iMQ0Sq-%1  
  return (T & )r; -_Kw3x  
} *0<)PJ T  
template < typename T1, typename T2 > Fj"/jdM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _SU6Bd/>  
  { A!R'/m'VG  
  return (T1 & )r1; =RQI5 nHdw  
} xRq A^Ad  
} ; p+b$jKWQ  
8uA!Vrp3  
template <> =uR3|U(.|u  
class holder < 2 > bo@, B  
  { Xx\,<8Xn  
public : CW]Th-xc  
template < typename T > -TS,~`O  
  struct result_1 NnaO!QW%  
  { `Io#440;  
  typedef T & result; ACpecG  
} ; Fe.90)  
template < typename T1, typename T2 > aS~~*UHW  
  struct result_2 Z EvK  
  { YWL7.Y>%5  
  typedef T2 & result; ?F*I2rt#  
} ; [.&n,.k  
template < typename T > '"'RC O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t=fP^bJ  
  { c6SXz%'k  
  return (T & )r; p 8Z;QH*  
} #qeC)T  
template < typename T1, typename T2 > dXsD%sG @  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SIc~cZ!Yu  
  { ImbA2Gcs  
  return (T2 & )r2; VmRfnH"  
} sd =bw  
} ; 4vCUVo r  
aX Ie  
[6Sk>j  
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> >。 N7YCg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '%o^#gJp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G2-0r.f  
ngI+afo   
return l(i, j) = r(i, j); KL$>j/qT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k;)mc+ ~+  
c c/nzB  
  return ( int & )i; aIh} j,  
  return ( int & )j; 1aUg({  
最后执行i = j; Z'Pe%}3  
可见,参数被正确的选择了。 rmr :G  
(]PH2<3t  
qk(bA/+e  
S\!vDtD@  
JAT%s %UC  
八. 中期总结 }w-M .  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \,r* -jr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iSg0X8J)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q?@*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T8Q_JQ  
)d2:r 07a  
%s^1de  
|f!J-H)  
o$V0(1N  
yrl7  
九. 简化 z4$9,p `  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0WYu5|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5%}!z~8Y4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7AWq3i{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =6'bGC%c  
  +-*/&|^等 Ih4$MG6QC  
2. 返回引用。 ~t ZB1+%)  
  =,各种复合赋值等 xtKU;+#  
3. 返回固定类型。 axq~56"7E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KWAd~8,mk  
4. 原样返回。 3d4A~!Iz  
  operator, lP*=4Jh  
5. 返回解引用的类型。 `l/nAKg?W  
  operator*(单目) [IAk9B.\  
6. 返回地址。 zmL VFGnS  
  operator&(单目) d 2^/  
7. 下表访问返回类型。 NL;sn"  
  operator[] {9.UeVz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LZ.Xcy  
  operator<<和operator>> -;FAS3(wy  
p<}y'7(  
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。 tE <?L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B([-GpZt[  
iA[o;D#  
template < typename Left > <W)F{N?  
struct value_return >]C/ Q6  
  { Aq$1#1J  
template < typename T > V0W4M%  
  struct result_1 5 6.JB BZZ  
  { *+2_!=4V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Oh>hy Y)}  
} ; z!18Jh  
\8s:I+[HH  
template < typename T1, typename T2 > >5"e<mwD7d  
  struct result_2 0a#v}w^ *  
  { d_0(;'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .Dl ?a>I  
} ; D .LR-Z  
} ; 2FV@ ?x0po  
MPy>< J  
yXv@yn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w/rJj*  
+R HiX!PG  
下面我们来剥离functor中的operator() )pT5"{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ccPWfy_  
aNNRw(0/  
return l(t) op r(t) +`>E_+Mp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^FBu|e AkE  
return op l(t) 47 Bg[  
return op l(t1, t2) &}7R\co3  
return l(t) op nvXjW@)`  
return l(t1, t2) op 6 w{_+=T  
return l(t)[r(t)] _>kc:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JX[]u<h?  
RWo7_XO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e*PUs  
单目: return f(l(t), r(t)); > /Q^.hzd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d|7LCW+HW  
双目: return f(l(t)); :yJ([  
return f(l(t1, t2)); 5(hv|t/a  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~>lqEa  
"J2q|@.  
struct meta_divide |9IOZ>H9  
  { ?eX/vqk  
template < typename T1, typename T2 > `BG>%#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <OKc?[  
  { US"g>WLwJ  
  return t1 / t2; G)t-W %D&  
} \4G9YK-N>  
} ; ujmIS~"  
zNoFM/1Vb  
这个工作可以让宏来做: lqJ92vi6Q  
z},\1^[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hhZ%{lqL  
template < typename T1, typename T2 > \ ) 5$?e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PuGs%{$(h  
以后可以直接用 \R]2YY`EP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5|K[WvG@Co  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 RJerx:]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Cb+$|Kg/"b  
{cIk-nG -_  
U.P1KRY|=  
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 0:u:#))1  
U0:*?uA.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GWPBP-)0  
class unary_op : public Rettype 6Q]c}  
  { Pvi2j&W84  
    Left l; >A-{/"p#  
public : NQ 6oyg@&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LDHu10l  
WlvT&W  
template < typename T > 7I"~a<f0X`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M kJBKS  
      { C5I7\9F)  
      return FuncType::execute(l(t)); [Tbnfst  
    } 4aBVO%t  
9cP{u$  
    template < typename T1, typename T2 > q6C`hVM l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i.)n#@M2  
      { (Q% @]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~i?A!  
    } !'F1Ht  
} ; 0LL0\ly]  
Er~KX3vF  
;NdH]a {  
同样还可以申明一个binary_op 2v4K3O60G  
5= &2=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !s1<)%Jt  
class binary_op : public Rettype i) X~L4gn  
  { 7R:Ij[dV  
    Left l; K)J_q3qo  
Right r; a_5s'Dh  
public : ;iKtv+"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U~7udUR  
CQ/+- -o  
template < typename T > wW\@^5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L{F]uz_[x  
      { @U5gxK*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bs)wxU`Q*  
    } AJ*17w  
q&v~9~^}d  
    template < typename T1, typename T2 > h>GbJ/^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +)q ,4+K%}  
      { w$f_z*/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *,lDo9  
    } vMou`[\WlJ  
} ; BX[ IWP\%  
*a CVkFp  
^"?a)KC  
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 k $gcQ:|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l%GArH`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z[_Y,I  
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。 mm: TR?^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Bj \ x  
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。。。 $aJay]F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `Pj7:[."[  
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) a}NB6E)-  
下面是修改过的unary_op F=e;[uK\  
,ESli/6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T]&?^QGAZ  
class unary_op y<- ]'Yts  
  { \HzmhQb+m  
Left l; ms}o[Z@n  
  ma*#*4  
public : lF/ Xs  
z3S"1L7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4lX_2QT]E  
!% W5@tN  
template < typename T > oz=ULPZ%  
  struct result_1 _dk[k@5W{'  
  { sd%)g<t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ij4q &i"  
} ; >Df; 1:U  
?y>ji1  
template < typename T1, typename T2 > Y2l;NSWU  
  struct result_2 )YEAk@h@  
  { =L#&`s@)_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (N&?Z]|yr  
} ; $)ka1L"N  
Ir>4-@  
template < typename T1, typename T2 > U'" #jT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @,sjM]  
  { %zGv+H?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FNLS=4  
} y ]@JkF(  
c;q=$MO`  
template < typename T > >&+V[srfD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9;{(.K  
  { qdpi-*2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3^wHL:u  
} #OM'2@  
(kY  0<  
} ; Rf`_q7fm  
jcj8w  
084Us s  
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 Co(N8>1  
好啦,现在才真正完美了。 $k&v juB.  
现在在picker里面就可以这么添加了: {c3FJ5:  
Gf#l ^yr   
template < typename Right > EQ^]W-gN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L%$ -?O|  
  { !YGHJwW:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dO z|CfUhI  
} |k}L=oWE  
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。 D ON.)F  
|Y}YhUI&  
/hqn>t  
:atd_6   
ldp9+7n~  
十. bind s|XWw<Sa  
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。 sdO8;v>  
先来分析一下一段例子 5L2j, ]  
*j&\5|^V  
lbt8S.fx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `qmwAT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R2~y<^.V`Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4t =Kt  
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。 XYP RMa?  
我们来写个简单的。 KxKZC }4m  
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~\FDcG*ed  
对于函数对象类的版本: ,sc#l<v  
FEu}zt@  
template < typename Func > /y{fDCC  
struct functor_trait -6-rX D  
  { rG~W=!bj  
typedef typename Func::result_type result_type; \9p.I?=  
} ; Ih5Y7<8b~  
对于无参数函数的版本: #y#TEw,  
-eK0 +beQ  
template < typename Ret > r1IvA^X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z6M5 '$\y  
  { -:d{x#  
typedef Ret result_type; ec#`9w$  
} ; |=:@<0.'  
对于单参数函数的版本: nT=%3_.  
3C!|!N1Hn  
template < typename Ret, typename V1 > P]^8Enp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r]xN&Ne5Q  
  { xzY/$?  
typedef Ret result_type; `UzH *w@e  
} ; ~DxuLk6 s  
对于双参数函数的版本: ']2d^'TH  
UGM:'xa<T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u y"i3xD6-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @ ^F{  
  { \M.?*p  
typedef Ret result_type; lrHN6:x(Y4  
} ; AFsieJ  
等等。。。 z"7?I$N Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n7ZJ< ~wl  
l<=k#d  
template < typename Func > rr`_\ut  
struct func_return /KnIU|;  
  { *$VeR(QN  
template < typename T > a0JMLLa [I  
  struct result_1 K($+ILZ  
  { . &}x[~g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0hkYexX73  
} ; {c?{M.R  
o\W>$$EXD  
template < typename T1, typename T2 > -u~:Gd*l0  
  struct result_2 ~yXDN4s  
  { aW|=|K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }3Ke  
} ; J Z@sk2  
} ; ;A"i.:ZT  
M^l%*QF[,q  
!T)_(}|6}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jZ5ac=D&I  
j4@6`[n:  
template < typename Func, typename aPicker > m|?1HCRXRI  
class binder_1 +  rN#  
  { vfc5M6Vm)<  
Func fn; &u"mFweS  
aPicker pk; lv.h?"Ml  
public : 9P <1/W!  
mrsN@(X0  
template < typename T > *hFJI9G  
  struct result_1 mDwuJf8}  
  { <Cs9$J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BB1_EdoG  
} ; j}@LiH'Q  
Vfq-H/+  
template < typename T1, typename T2 > 7PfNPz<4+  
  struct result_2 6eB~S)Ko  
  { A #pH$s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =VWH8w.3  
} ; g rQ,J  
ZW;Re5?DJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Mp5Z=2l5  
Q}lY1LT`  
template < typename T > Ttb?x<)+8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZLP0SCkuR  
  { DvI^3iG8  
  return fn(pk(t)); 2I=4l  
} 5P);t9O6  
template < typename T1, typename T2 > LsMq&a-j2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ffOV7Dxy  
  { *&_(kq z'1  
  return fn(pk(t1, t2)); aJs! bx>K  
} s/;S2l$`  
} ; nGJ+.z  
X*)DpbWd  
[w  FK!?  
一目了然不是么? W$D:mw7  
最后实现bind sA"B/C|(g  
C1YH\ X(r  
loyhNT=  
template < typename Func, typename aPicker > >n&+<06  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dZd]p8  
  { eY:jVYG(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K9RRY,JB  
} dHn,;Vv^6  
y?*Y=,"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r/+~4W5  
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。 %NhZTmWm  
gHH[QLD=I  
十一. phoenix 1R.6Xer  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {|q(4(f"Iu  
~f8:sDJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 7X/B9Hee  
( B1U7z1<  
do_ @7?L+.r$9  
[ .k5&C/jv  
  cout << _1 <<   " , " Uo:=-NNI  
] Q\le3KB  
.while_( -- _1), R{Me~L?  
cout << var( " \n " ) Cj6$W5I m  
) VF:<q  
); 5W_Rg:J{P  
n 8)eC2 A  
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: s%l^zA(  
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 ZlL]AD@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q,>]f@m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~Y7:08  
K3J,f2Cn$  
6oR5q 4  
template < typename Cond, typename Actor > mx0EEU*  
class do_while to] ~$~Q|>  
  { @ql S #(  
Cond cd; Dgz^s^fxU  
Actor act; /Nd`eUn  
public : ;c#jO:A5  
template < typename T > e6'y S81  
  struct result_1 gp]T.ol  
  { _Qf310oONS  
  typedef int result_type; ff 2`4_ ,|  
} ; r )f+j@KF  
f] kG%JEK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _VLA2#V>   
AKUmh  
template < typename T > hyC]{E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9.l*#A^  
  { /,^AG2]( f  
  do +nQp_a1{9%  
    { {bO O?pp  
  act(t); GsNZr=;C  
  } 6F3FcUL  
  while (cd(t)); %_ Vj'z~T  
  return   0 ; nW_cjYS%  
} QWAtF@qTV  
} ; t``q_!s}F  
!s[[X5  
-h,?_d>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5P![fX|5  
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。 "|d# +C  
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。 C.?~D*Q  
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。 yo!Y%9  
下面就是产生这个functor的类: t'bhA20Z\  
Xny{8Oo<1?  
8@d@T V!n&  
template < typename Actor > `:YCOF  
class do_while_actor 8QFg6#"O  
  { zIbrw9G  
Actor act; Nu7lPEM  
public : Fz@9 @  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +Z=DvKsTJ  
.%+y_.l  
template < typename Cond > v1\/dQK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FZ=xy[q]~  
} ; A\)~y{9bQ  
d2X?^  
wYN/ }>M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t`E e/L%  
最后,是那个do_ v8 pOA<s  
M.fA5rJ^  
7&vDx=W  
class do_while_invoker Q4F&#^02y  
  { ..UA*#%1  
public : OzUo}QN  
template < typename Actor > #,Cz+ k*4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jUd)|v+t  
  { ]Yk)A.y  
  return do_while_actor < Actor > (act); b r\_  
} ;_p!20.(  
} do_; #.@-ng6C  
0@kL<\u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5 N:IH@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1}3tpO;  
最后来说说怎么处理break和continue KLgg([  
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。 YZ^mH <  
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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