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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h +N75  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T][\wyLx1  
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, ^XZm tB  
Q8z>0ci3o  
mQo]k  
H^'*F->BA  
  class filler z@T;N'EM  
  { ")x9A&p  
public : )9L1WOGi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E*rDwTd  
} ; jr~76  
!C#q  
8h;1(S)*Z  
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: S`"IM?  
X} 8rrC=  
>Mi A|N=  
*K-,<hJ#L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dIIsO{Zqv  
"F)7!e  
TxPP{6t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4s0>QD$J  
o7]h;Zg5r  
w;>]L.n  
Dve5Ml-  
二. 战前分析 #t3j u^ |?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fv<($[0  
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 Lrr6z05FQ  
B6$s*SXNp  
@f{)]I +f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SGjaH 8z  
  /* --------------------------------------------- */ GW.s\8w  
vector < int *> vp( 10 ); r(i<H%"Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :^J(%zy  
/* --------------------------------------------- */ '<4OA!,^)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O{SU,"!y  
/* --------------------------------------------- */ 63-`3R?;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #Cbn"iYee  
  /* --------------------------------------------- */ Z-]d_Y~m4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +,c;Dff  
/* --------------------------------------------- */ 1T!_d&A1o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D[;6xJ  
iK=H9j  
.:_dS=ut  
F;`of  
看了之后,我们可以思考一些问题: qXP)R/~OZ  
1._1, _2是什么? &k : |  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Xo{Ce%L  
2._1 = 1是在做什么? q'q'v S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *A c~   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 dtm_~r7~  
Y:*mAv;&  
9OXrz}8C  
三. 动工 shnfH   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OuS{ve  
IExQ}I  
l|j&w[c[Q0  
L-G186B$r  
template < typename T > P{rJG '  
class assignment ^'v6 ,*:4  
  { ^ /:]HG  
T value; jVk|(  
public : &AOw(?2  
assignment( const T & v) : value(v) {} P%B1dRa  
template < typename T2 > r`wL_>"{n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5\EHu8  
} ; 'HW(RC0dR  
e`#Gq0}8  
nV"[WngN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w&:h^u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >\(Ma3S   
p*NC nD*  
*.voN[$~  
q`9~F4\  
  class holder -+Quw2465^  
  { `C_#EU-  
public : 98o;_tU'  
template < typename T > G?>~w[#mQR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /i DS#l\0  
  { O&d(FJZ  
  return assignment < T > (t); ukq9Cjs  
} R!}B^DVt  
} ; uyjZmT/-  
YJeZ{Wws  
S,Zjol%p  
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: {vA;#6B|  
~]c^v'k  
  static holder _1; .F)--%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?vf\_R'M  
G9Azd^3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8*6J\FE<p  
而不用手动写一个函数对象。 $`_(%tl  
PX2Ejrwj  
Z''Fz(qMC  
3<fJ5-z|-  
四. 问题分析 Ob0=ZW`+&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a; /4 ht  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &~||<0m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >fs-_>1d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v`beql  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gY*Cl1 Iz  
Ra~n:$tg2  
五. 问题1:一致性 ]2b" oHg  
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?| kFD-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SL@Vk(  
fVR ~PG0  
struct holder hTVN`9h7  
  { >SfC '*1  
  // j] M)i:n  
  template < typename T > ~R!(%j ]  
T &   operator ()( const T & r) const O aF+Z@s  
  { rYm<U!k  
  return (T & )r; ?ADk`ts~,}  
} +".&A#wU  
} ; #c/v2  
d5^ipu  
这样的话assignment也必须相应改动: hw~cS7  
dVe3h.,[v  
template < typename Left, typename Right > K7e<hdP_#  
class assignment %q ja:'k  
  { jGt'S{  
Left l; n!HFHy2  
Right r; vc^PXjX  
public : 9Cf^Q3)5o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e$F7wto  
template < typename T2 > 1{";u"q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <!DOCvd  
} ; 8'g/WZY~~  
nW|[poQK  
同时,holder的operator=也需要改动: m\@Q/_ v  
QfwGf,0p  
template < typename T > O@E&lP6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r=@h}TKv{I  
  { bIWcL$}4Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  pLyX9C  
} $8_*LR$  
o/=K:5  
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。 $I1p"6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \?qXscq  
_}JygOew  
return l(rhs) = r; rR C3^X`u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .iew5.eB+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zq1&MXR)l  
7zQD.+&L  
template < typename Tp > HJg)c;u/2;  
class constant_t eTrGFe!8w  
  { J>Zd75;U  
  const Tp t; \V: _Zs  
public : A9lqVMp64  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rZpc"<U  
template < typename T > /I6?t= ?<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hk,Q=};  
  { dWm[#,Q?  
  return t; !4oYQB  
} #axRg=d?K  
} ; cteHuRd  
|'KNR]: N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?pQ, 5+8  
下面就可以修改holder的operator=了 }T(|\ X  
vBM\W%T|d  
template < typename T > ?0_i{BvN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tbOe,-U-@  
  { ( !Ml2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P<2yCovn`  
} xsAF<:S\  
r-Dcc;+=Q  
同时也要修改assignment的operator() !uHI5k,f  
ih~c(&n0  
template < typename T2 > -F5U.6~`!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  ) mv}u~  
现在代码看起来就很一致了。 lbv, jS  
k?xtZ,n{s  
六. 问题2:链式操作 *FG@Dts^&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _B W$?:)9  
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。 MX9 q )(:  
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。 * =;=VUu5  
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。 OpH9sBnA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W%1fm/ G0  
d,D)>Y'h  
template < typename T > Wg}#{[4  
struct result_1 eMh:T@SN  
  { #c!(97l6o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KCCS7l/  
} ; D=dY4WwG  
$X\BO&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Ke 'bH  
C2Y&qX,  
template < typename T > Wm3H6o*  
struct   ref EB> RY+\  
  { MuO>O97  
typedef T & reference; q2/Vt0aYx  
} ; SULWPH5Pr  
template < typename T > ]pB~&0jg  
struct   ref < T &> *><] [|Y@H  
  { PK+][.6H  
typedef T & reference; .3HC*E.e  
} ; PfuYT_p4s  
;j/ur\37  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .vT'hu  
?94da4p  
template < typename T > 1W/= =+%I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .R-:vU880  
  { "[#jq5> :  
  return l(t) = r(t); ~$Mp>ZB2W  
} y*7ht{B  
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。 :fj}J)9'xW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ; 9'*w=V  
vys*=48g  
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 <!w-op2@ir  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hw1ZTD:Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jN*A"m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (U7%Z<  
最后的布局是: h_A}i2/{  
                Add LRbevpZ,  
              /   \ WO}JIExy  
            Divide   5 1":{$A?OB  
            /   \ aa".d[*1  
          _1     3 U7ajDw  
似乎一切都解决了?不。 B8TI 5mZ4  
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。 iK.MC%8?  
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。 Dt +"E  
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: g~V{Ca;}  
CMF1<A4]  
template < typename Right > r/{VL3}F_e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )8Q|y  
Right & rt) const .upcUS8  
  { fqZ!Bi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?>AhC{  
} K=B[MT#V{2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6,c,i;J_  
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。 v-Br)lLv  
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。 ]1Q\wsB  
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。 <R !qOQI  
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。 Hh qx)u  
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? + S%+Ku  
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: +h9CcBd  
Ak9W8Z}  
template < class Action > 4ErDGYg}  
class picker : public Action }e@j(*8  
  { M(2[X/t  
public : h+Z|s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -6H)GK14b  
  // all the operator overloaded JdV!m`XpXy  
} ; z2 dM*NMK  
pCC0:  
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。 I;xT yhUd  
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: cAiIbh>c  
>c1mwZS ;  
template < typename Right > 6l>G>)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4wBCs0NIm  
  { `9wz:s QtP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MWB uMF  
} }$UuYO/i  
<4! w2vxG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @FbzKHdV/  
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。 ]T*{M  
\ _i`=dx  
template < typename T >   struct picker_maker (JM4W "7'  
  { 6dinC <[}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E?FPxs  
} ; F-=er e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -|3U0: 'm  
  { ^iI^)  
typedef picker < T > result; Aa1 |{^$:L  
} ; x/4lD}Pw]  
%d?%^) u,  
下面总的结构就有了: {?j|]j  
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。 F\]rxl4(L  
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。 ;nC+K z:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J%[K;WjrZJ  
至此链式操作完美实现。 WUHx0I  
DvhK0L*Qr  
kQH!`-n:T  
七. 问题3 .<j8>1  
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。 opIcSm&  
0CDTj,eK  
template < typename T1, typename T2 > t>25IJG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B@s\>QMm  
  { w6E?TI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vfo[<"  
} rVN|OLh  
rSZWmns  
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: 5Pr<%}[S^  
9Qkww&VEk  
template < typename T1, typename T2 > JEP"2MN,  
struct result_2 fNK~z*  
  { Tok"-$`N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !?+3 jzG  
} ; Lc.7:r  
~ h:^Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^< E,aCy  
这个差事就留给了holder自己。 "~+K`*0r8  
    ~\oJrRYR`  
<<A@69"4n  
template < int Order > Nh+$'6yT%  
class holder; @lJGdp  
template <> oZ8SEC "]  
class holder < 1 > =9)ypI-2  
  { =* (d+[_  
public : V3`*LU  
template < typename T > "Srp/g]a  
  struct result_1 G!Uq#l>  
  { s/T5aJR  
  typedef T & result; =-:o?&64  
} ; E@@quK  
template < typename T1, typename T2 > R4v=i)A~Z  
  struct result_2 5fLCmLM`  
  { fe Q%L  
  typedef T1 & result; cKxJeM07  
} ; r`&ofk1K  
template < typename T > "7aFVf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i 9b^\&&  
  { '!Sj]+  
  return (T & )r;  t]vz+VQ  
} L8$7^muad  
template < typename T1, typename T2 > uj]GBo=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :J<S-d=  
  { \e=@h!p  
  return (T1 & )r1; 2GD%=rP2]  
} J[B8sa  
} ; gr2zt&Z4  
,sc>~B@Q  
template <> *|jqRfa"  
class holder < 2 > "TxXrt%>A  
  { d6L(Q(:s  
public : Jrffb=+b  
template < typename T > dB/Ep c&   
  struct result_1 wJgM.V"yb  
  { y=&)sq  
  typedef T & result; k9bU<  
} ; >a0;|;hp  
template < typename T1, typename T2 > FINM4<s)  
  struct result_2 7'o?'He-.2  
  { yrIT4y  
  typedef T2 & result; 95+}NJ;r  
} ; \l[5U3{  
template < typename T > yy>4`_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uvuvr_IP  
  { S\f^y8*<  
  return (T & )r; 7<KRB\)b&  
} &{ f5F7E@  
template < typename T1, typename T2 > FIS-xpv$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~pw_*AN  
  { d_yqmx?w  
  return (T2 & )r2; bcZHFX  
} <h;P<4JX  
} ; p"X\]g^jA>  
4dy)g)wM  
:wF(([&4p!  
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> >。 }W YY5L8^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X%gJ, c(4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _I -0[w  
T JVNR_x  
return l(i, j) = r(i, j); 9XoKOR(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1'd "O @  
)GR^V=o7,Y  
  return ( int & )i; m2V4nxw]Qp  
  return ( int & )j; jK{CjfCNz  
最后执行i = j; PEBQ|k8g&  
可见,参数被正确的选择了。 R<wb8iir  
57oY]NT?  
a$KM q>  
0J_x*k6  
=B/^c>w2  
八. 中期总结 ngNg1zV/q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \/,SH?>4x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -Rf|p(SJ,E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 adxJA}K}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bEy%S "\<  
<n#JOjHV  
) wGC=,  
SC!IQ80H#D  
@!F9}n AP  
7N""w5  
九. 简化 NeWssSje  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q=EQDHmh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /bw-*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: foN;Q1?lS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 't>Qj7vh0  
  +-*/&|^等 iCc \p2p  
2. 返回引用。 *JDc1$H0  
  =,各种复合赋值等 L72GF5+!!  
3. 返回固定类型。 AUN Tc3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k4`v(au^  
4. 原样返回。 9 np<r82  
  operator, W]R5\ G*  
5. 返回解引用的类型。 gG $o8c-  
  operator*(单目) A#p@`|H#B  
6. 返回地址。 1%+0OmV&  
  operator&(单目) Llzowlfe  
7. 下表访问返回类型。 P"~ B2__*  
  operator[] :b ;5O3:B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  %k2zsM  
  operator<<和operator>> X~R qv5@-  
0!?f9kJq  
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。 |e\:0O?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N[mOJa:  
Ea3tF0{  
template < typename Left > G{s ,Y^  
struct value_return $4?%Z>'  
  { k20H|@g2  
template < typename T > 8G@FX $$Q  
  struct result_1 [6D>2b}:{[  
  { t?{ B*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x^;n fqn|  
} ; JD>!3>S)?  
|W::\yu6  
template < typename T1, typename T2 > AHLDURv  
  struct result_2 !YoKKG~_0  
  { 7eq;dNB@gq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; . XY'l  
} ; $)uQ%/DH>  
} ; jrW7AT)\  
x,V_P/?%  
tF;aB*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4$;fj1!Z:  
F )tNA?p)  
下面我们来剥离functor中的operator() n^A=ar.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AfY(+w6!K  
:@p`E}1r{  
return l(t) op r(t) !cq4+0{O;&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Sj*H4ZHD<&  
return op l(t) <^&'r5H  
return op l(t1, t2) sO*6F`eiZ  
return l(t) op HY42G#^  
return l(t1, t2) op @<AIPla  
return l(t)[r(t)] '|+_~ZO*d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SY{J  
mH hm~u  
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: ]A\n>Z!;  
单目: return f(l(t), r(t)); K;Xn!:) V:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E6G^?k~q  
双目: return f(l(t)); 0|U<T#t8?  
return f(l(t1, t2)); :DZiDJ@  
下面就是f的实现,以operator/为例 6?Wsg`9  
fY `A  
struct meta_divide 6v1j*'  
  { U]P;X~$!  
template < typename T1, typename T2 > vD*KJ3(c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [;b9'7j'  
  { a#{a{>  
  return t1 / t2; ;J _d%  
} Hnaq+ _]  
} ; n[clYi@e  
Fl O%O D  
这个工作可以让宏来做: 7Jqp2\  
$~j]/U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [IYs4Y5  
template < typename T1, typename T2 > \ HsXFglQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !F%dE!  
以后可以直接用 gi`ZFq@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +I')>6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U_J|{*4S.!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) HgMDw/D(  
VP"L _Um  
7j]@3D9[:p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {k)MC)%  
U9 If%0P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @GEvI2Vf.0  
class unary_op : public Rettype yWs/~5[F  
  { }`eeItI+  
    Left l; 1|`9Hp6  
public : 57#:GN$EL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X$xqu\t7  
@!Pq"/  
template < typename T > &A`QPk8n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UOwj"#  
      { Y8N&[L[z&  
      return FuncType::execute(l(t)); /RMep8 &  
    }  t9=rr>8)  
4]g^aaQFd>  
    template < typename T1, typename T2 > lyT~>.?{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ND`~|6yb  
      { ru U|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #8(@a Y  
    } ugL$W@   
} ; rN*4Y  
^WRr "3  
+Y \#'KrA  
同样还可以申明一个binary_op @Wv*`  
r"4:aKF>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $V+ze*ra  
class binary_op : public Rettype r9QNE>UG  
  { nqV7Db~  
    Left l; [`:\(( 8  
Right r; <vAg\Tv:S  
public : m3,v&Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rk'pymap  
Xh{EItk~oO  
template < typename T > c-3? D;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'tdjPdw  
      { >Qi2;t~G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AKHi$Bk  
    } s*Fmu7o43  
2yN~[, L  
    template < typename T1, typename T2 > 68D.Li  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uXp0D$a  
      { LX3 5Lt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S2Wxf>b t2  
    } L-Hl.UV  
} ; #-{4 Jx  
h  qxe  
m=#2u4H4  
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 ptsi\ 7BG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tIRw"sz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BeVQ [  
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。 a~{mRh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N". af)5  
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。。。 ;MO %))  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i JQS@2=A  
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) :0]KIybt  
下面是修改过的unary_op 8J@REP4  
EJRwyF5 LK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {% ;tN`{M  
class unary_op {?t=*l\S{w  
  { V43 |Ej}E  
Left l; u6D>^qF}@'  
  VbZZ=q=Kd  
public : :*\JJ w  
?{+}gS^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MN#\P1  
DSQ2z3s2  
template < typename T > ,Z3.Le"  
  struct result_1 "d{ |_Cf  
  { C^ uXJ~8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pE`BB{[@  
} ; hnyZXk1|  
p^^<BjkQ  
template < typename T1, typename T2 > R@ihN?k  
  struct result_2 mH;\z;lyK  
  { `i<U;?=0'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <Nkj)`%5iK  
} ; QupCr/Hs  
zEa3a  
template < typename T1, typename T2 > p-;*K(#X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "zYlddh  
  { \[Q,>{^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WJl&Vyl2FL  
} ZX'/[wAN)  
1YQ|KJ*K  
template < typename T > lh .p`^v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {6RT&w  
  { l.FkX  
  return OpClass::execute(lt(t)); uNLA/hL+n  
} 0b4QcfB1[  
 8*lVO2  
} ; 'w&,3@Z  
yV_aza  
c!j$ -Ovm  
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 hX<0{pXM4  
好啦,现在才真正完美了。 S\mh{#Lpk  
现在在picker里面就可以这么添加了: \|Us/_h  
CGPPo;RjK  
template < typename Right > RtN5\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^ @sg{_.~l  
  { YQ;?N66  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @/7tN3O  
} )]?sCNb  
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。 :6%wVy5  
<Knl6$B  
PjDYdT[  
h>q& X4-  
}c$Zlb  
十. bind XZ}]H_, n  
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。 w8c71C  
先来分析一下一段例子 %r?Y!=0  
7]62=p2R  
]w"r4HlCx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [Jwo,?w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ' 4ftclzL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j$,:cN  
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。 Qv|A^%Ub!  
我们来写个简单的。 R8sj>.I9j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0M>+.}e+  
对于函数对象类的版本: Ic P]EgB  
DFcgUEq  
template < typename Func > EH=[!iW;  
struct functor_trait X6kCYTJYF  
  { 4Un(}P'   
typedef typename Func::result_type result_type; S&q@M  
} ; Mnc9l ^  
对于无参数函数的版本: JN,4#,  
^cn%]X#.  
template < typename Ret > Il`35~a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =# <!s!  
  { JgEPzHgx  
typedef Ret result_type; ">@]{e*  
} ; K)QM xn  
对于单参数函数的版本: 0NL~2Qf_4  
C|*U)#3:F  
template < typename Ret, typename V1 > s#hIzt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I r]#u]Ap  
  { OWx-I\:  
typedef Ret result_type; j]Kpwf<NS  
} ; 3MH9%*w'0  
对于双参数函数的版本: Zi/ tax9C  
u $O` \=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *c3(,Bmw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5_!s\5  
  { #rD0`[pz  
typedef Ret result_type; clV3x` z  
} ; db -h=L|  
等等。。。 C0(?f[/(M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H|JPqBNRh  
TF R8  
template < typename Func > G)t_;iNL|  
struct func_return o<cg9  
  { 1DLAfsLlj  
template < typename T > 6V-u<FJ  
  struct result_1 *t=8^q(K[  
  { mE\sD<b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D<U^FT  
} ; C>wOoXjt  
/N'0@ q  
template < typename T1, typename T2 > iI.pxo s  
  struct result_2 |qm_ESzl  
  { =HapCmrx8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZRHK?wg'#  
} ; $lVR6|n  
} ; W T~UEK'  
79`OB##  
g\%;b3"#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PDQEI55  
XB0G7o%1  
template < typename Func, typename aPicker > B8.a#@R  
class binder_1 &YpViC4K.  
  { &rs   
Func fn; ( f]@lNmx  
aPicker pk; Jui:Ms  
public : }$%j}F{  
BA(erf>  
template < typename T > ~?#>QN\\c  
  struct result_1 F \0>/  
  { C-)mP- |8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2~`vV'K  
} ; L)(JaZyV5  
1V ,Mk#_  
template < typename T1, typename T2 > 7M8oI.?C|  
  struct result_2 yzyBr1s  
  { 27J!oin$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N> 7sG(!'"  
} ; A#7/,1h\  
vbBNXy/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ahICx{hK  
^#( B4l!  
template < typename T >  A:b(@'h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I%(YR"  
  { aC90IJ8^  
  return fn(pk(t)); P K+rr.k]  
} .q90+9Ek=  
template < typename T1, typename T2 > (1IYOlG4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #)r^ZA&E  
  { Q HU|aC{r  
  return fn(pk(t1, t2)); \<ko)I#%  
} p~'iK4[&6  
} ; VdL*"i  
~ECIL7,  
=e)t,YVm  
一目了然不是么? pq"Z,9,F%  
最后实现bind *c<6 Er>s  
OI^??joQ  
^ YOC HXg  
template < typename Func, typename aPicker > PfR|\{(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2t7P| b~V1  
  { ;NMv>1fI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !MXn&&e1  
} LUs)"ZAi|  
/9pN.E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mO=A50_&,Q  
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。 O*7vmPy  
%g_ )_ ~  
十一. phoenix 8KyRD1 (-R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TUBpRABH  
{=%,NwPs  
for_each(v.begin(), v.end(), aP$it 6Z  
( n nOgmI7  
do_ HKL/ D  
[ efr9  
  cout << _1 <<   " , " Rtu"#XcBw+  
] /S{U|GBB%r  
.while_( -- _1), 6& (bL<8b  
cout << var( " \n " ) dAWB.#  
) KS'n$  
); T095]*Hm  
^GpLl   
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: de/oK c  
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 DaS~bweMw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f\;w(_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z=9<esx  
2$OV`qy@?  
wrQ0 2?  
template < typename Cond, typename Actor > 1oc@]0n  
class do_while g#k@R'7E  
  { \ 5.nr*5  
Cond cd; )n6,uTlOw  
Actor act; u`CHM:<<?  
public : (#?O3z1@"  
template < typename T > 7qSnP 30}  
  struct result_1 ;E_Go&Vd  
  { " Tk,  
  typedef int result_type; K0WX($z~;  
} ; 0tz? sN  
Ze!/b|`xI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O _ C<h  
cQkj{u  
template < typename T > )K8 ^}L,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Wl]1 c/  
  { uO>x"D5tZ:  
  do 7Ll? #eun  
    { Q45gC28x  
  act(t); QQ`tSYgex  
  } m@Dra2Cv'@  
  while (cd(t)); o~<jayqU  
  return   0 ; D<hX%VJ%M  
} TMGYNb%<bX  
} ; ihJ!]#Fbm  
ch2m Ei(  
H&8~"h6n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s#'Vasu  
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。 8BrC@L2E0  
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。 GEv x<:  
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。 1s~rWnhVv  
下面就是产生这个functor的类: u/<ZGW(&s(  
!</U"P:L  
kbL7Xjk  
template < typename Actor > deQ {  
class do_while_actor 7+8 8o:G9  
  { {Q>4zepN!  
Actor act; >k ==7#P  
public : cTz@ga;!mI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yEMM@5W)8  
^*YoNd_kpN  
template < typename Cond > %K+hG=3O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CIui9XNU  
} ; u -)ED  
;GE6S{~-  
ub!l Hl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :_<&LO]Q  
最后,是那个do_ H | C3{9  
3dz{" hV  
rb}fP #j  
class do_while_invoker H s$HeAp;  
  { n*ROlCxV  
public : HE{UgU:tY  
template < typename Actor > E,F^!4 rJ$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rp;"]Q&b  
  { 2}7_Y6RS*  
  return do_while_actor < Actor > (act); _k : BY  
} '4 It>50b  
} do_; w_V A:]j4  
s$zm)y5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y4w]jIv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yn$: |$  
最后来说说怎么处理break和continue P* i 'uN  
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。 <2oMk#Ng^  
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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