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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a08B8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kD"dZQx  
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, x{RTI#a.  
+.[#C5  
AE^&hH0^  
WMl_$Fd6  
  class filler 'VR5>r  
  { (7-K4j`   
public : | M-@Qvgh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =a7m^e7  
} ; $?I ^Dk  
Z&J417buk  
)pJ}o&J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,CwhpW\Y  
ZYu^Q6 b3  
M,y='*\M  
9.PY49|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E39:}_IV  
hoSk  
rA{h/T"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kZF\V7k  
H${Ym BG  
y$\K@B4  
f{^n<\Jh  
二. 战前分析 ^!Bpev  
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。 $W` &7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N9{ivq|fO  
ZOS{F_2.  
Tz%l 9aC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zad+)~@!tq  
  /* --------------------------------------------- */ z36nyo  
vector < int *> vp( 10 ); 8>O'_6Joj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :UFf6T?  
/* --------------------------------------------- */ |%zhwDQ.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _FAwW<S4B  
/* --------------------------------------------- */ 1\zI#"b ^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yHT}rRS8  
  /* --------------------------------------------- */ "D@m/l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5)&e2V',y  
/* --------------------------------------------- */ VVCCPK^<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1Kwl_jf  
zA( 2+e 7  
V@cRJ3ZF  
V 9=y@`;  
看了之后,我们可以思考一些问题: eb.`Q+Gb  
1._1, _2是什么? I+u=H2][2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x2|DI)J1'  
2._1 = 1是在做什么? '90B),c{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x1A^QIuxO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =X+DC&]%!  
+R#*eo;o7  
b/ZX}<s(1=  
三. 动工 2LD4f[a;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i.K}(bo;b  
dqd Qt_  
/[{?zS{  
i_gS!1Z2  
template < typename T > -pX/Tt6  
class assignment nC>#@*+jK  
  { Z < uwqA  
T value; P[gk9{sv  
public : TD\QX2m  
assignment( const T & v) : value(v) {} mHw1n=B  
template < typename T2 > .@=d I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [C7:Yg7  
} ; h"ZF,g;a  
:q6hT<f;  
}8x[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EHo"y.ODg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o"'VI4  
sU+~#K$ b  
*OsXjL`f  
qZ8lU   
  class holder .dM 0  
  { gdkO|x  
public : vLpE|QZs  
template < typename T > ZO0_:T#Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D:.^]o[  
  { mv30xcc  
  return assignment < T > (t); .:<c[EJ b  
} QouTMS-b  
} ; oZOFZ-<  
*sL'6"#Cre  
-U; s,>\)  
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: >@EQarD  
wBeOMA  
  static holder _1; 9rA3qj%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q$EVd9aN  
P#Eqe O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cl)MI,/>  
而不用手动写一个函数对象。 g:f0K2)\r:  
kMwt&6wS  
urtcSq&H'  
EE%OD~u&9#  
四. 问题分析 )FU4iN)ei  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *NXwllrci  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }Pw5*duq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5i1>z{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q)@.f.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ODEy2).  
X)nOY*  
五. 问题1:一致性 CQv [Od  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l(&CO<4q?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L;BYPZR  
.h7b 4J  
struct holder C*c=@VAa  
  { e=2;z  
  // `5!7Il  
  template < typename T > lg!1q8  
T &   operator ()( const T & r) const KJ(zLwQ:  
  { K-vso4@BJ  
  return (T & )r; -u8@ .  
} *DG*&Me  
} ; ?BWWb   
yn %w'  
这样的话assignment也必须相应改动: T /] ayc:  
` 0\hm`  
template < typename Left, typename Right > mTs[3opg  
class assignment c4; `3  
  { {/ty{  
Left l; +x+H(of.  
Right r; /&kTVuN"(  
public : A\SbuRty  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j l7e6#zu  
template < typename T2 > [{Y$]3?}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O#k?c }  
} ; [n< U>up  
j"YJ1R-5  
同时,holder的operator=也需要改动: ~xHr/:  
pq4+n'uO  
template < typename T > c)$/Uu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s';jk(i3  
  { H M76%9!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s"sX# l[J  
} u\Xi]pZ@X]  
{AcKBi b  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 lhxhAe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {8UBxFIM(  
z?yADYr9  
return l(rhs) = r; !(o)*S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K zM\+yC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d<Z`)hI{K  
D|+H!f{k  
template < typename Tp > @A yC0}  
class constant_t 3Um\?fj>}(  
  { wuh$=fya  
  const Tp t; 2&=;$2?}  
public : "3\)@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "@Te!.~A.  
template < typename T > %*/?k~53  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q2Q`g`*O:  
  { ls/:/x(5d  
  return t; ;JAe=wt^'I  
} =Qz 8"rt#  
} ; u`("x5sa  
>j$f$*x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X @\! \  
下面就可以修改holder的operator=了 %GHHnf%2Z  
-gC=%0sp\  
template < typename T > 55yP.@i9J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3S.rIai+  
  { 1`h`-dqr#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xXHz)w  
} al" 1T-  
JBg",2w |C  
同时也要修改assignment的operator() |1t30_ /gS  
%VwB ?  
template < typename T2 > N"2@y aN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w0 "h,{  
现在代码看起来就很一致了。 (zTr/  
< 27e7H*6  
六. 问题2:链式操作 H]}- U8}sp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nf$Y-v?i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JQ.ZAhv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 P= S)V   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 27 Lya!/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X|8Y z3:o  
b@5bN\"x$  
template < typename T > D* Vr)J  
struct result_1 o 'yR^`  
  { Ebp8})P/~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hDz_BvE  
} ; .Yh-m  
<H#D/?n5  
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: U); ,Opr  
8n2* z  
template < typename T > "-I>  
struct   ref 8U=M.FFp  
  { v&uIxFCR  
typedef T & reference; i?mDR$X:  
} ; 5oORwOP  
template < typename T > .8wR;^  
struct   ref < T &> OlV>zam  
  { i(YP(8  
typedef T & reference; *D`,z3/*  
} ; hJaqW'S  
DhB: 8/J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Url8Z\;aM  
bZ%[ON5OY  
template < typename T > <Z#u_:5@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (VC_vz-  
  { GJ?rqmbL  
  return l(t) = r(t); '+-R 7#  
} N}s[0s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 KnU"49  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^hZwm8G  
GDOaZi  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "jAV7lP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !Ng^k>*h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s{A-K5S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /$ L;m  
最后的布局是: J$'T2@H#  
                Add U:8^>_  
              /   \ zwAuF%U  
            Divide   5 y ?Q"-o (  
            /   \ b6g,mzqu  
          _1     3 U6_1L,W  
似乎一切都解决了?不。 BNaZD<<  
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。 }V9146  
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。 d9sgk3K  
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: <2,@rYe/  
ztb2Ign<  
template < typename Right > J'2R-CI,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VX;u54hS  
Right & rt) const yP[GU| >(  
  { i 0L7`TB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8f29Hj+  
} a9D 5qj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qaagi `  
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。 tD>m%1'&  
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。 y@hdN=-  
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$0=b -  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }KZ/>Z;^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i*2z7MY  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: PQf FpmG  
EiT raWV"O  
template < class Action > 2|Tt3/Rn  
class picker : public Action R %}k52`  
  { oNiS"\t  
public : 0BE%~W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G+5G,|}  
  // all the operator overloaded xD_jfAH'  
} ; 6W#+U<  
HWe.|fH:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 uj8]\MY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GWP"i77y0s  
~\i uV  
template < typename Right > {5_*f)$[H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N ~ LR  
  { iJsw:Nc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |,yS>kjp  
} $p9XXZ"*  
_q8s 7H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /M'b137  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0@xuxm/i  
t_j.@|/FZ  
template < typename T >   struct picker_maker BkO"{  
  { V-X n&s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pu*st=KGB  
} ; TyK; q{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o}Xp-P   
  { {= z%( '^  
typedef picker < T > result; z?7s'2w&{  
} ; 0+S:2i/G  
,U<Ku*}B  
下面总的结构就有了: zu;Yw=cM)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `zep`j&8^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 i.fDH57  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M{(Y|3W  
至此链式操作完美实现。 V<d'psb 6  
oxad}Y  
]=_BK!O  
七. 问题3 bF flA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )p!dql K  
J4co@=AJ  
template < typename T1, typename T2 > 7IIM8/BI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {'vvE3iZ  
  { C8n1j2G\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pb~S{):  
} b UWtlg  
L\"=H4r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ' u0{h  
n*;mFV0s  
template < typename T1, typename T2 > L9AfLw5&X  
struct result_2 NtT)Wl  
  { Xt~/8)&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B! -W765Y  
} ; g.9MPN  
LLU>c]a  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OPjscc5  
这个差事就留给了holder自己。 ( /N`Wu  
    h?CNChRJs  
w'qV~rN~tc  
template < int Order > l_kH^ET  
class holder; f,?7,?x  
template <> pcEB-boI9  
class holder < 1 > wicg8[T=B  
  {  x'  
public : ~ 01]VA  
template < typename T > "/\:Fdc^  
  struct result_1 h2tzv~  
  { E3KP jK  
  typedef T & result; Uz62!)  
} ; 8)H"w$jq  
template < typename T1, typename T2 > bRIb'%=+GA  
  struct result_2 Z`:V~8=l  
  { }k ,Si9O  
  typedef T1 & result; I]$kVa1iN  
} ; N.2rF  
template < typename T > ^7_<rs   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u(lq9; ;Th  
  { q|6lw 74`  
  return (T & )r; ,Y&kW'2  
} *J$=UG,u  
template < typename T1, typename T2 > f{b"=hQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >4ALF[oH1J  
  { y[$e]N  
  return (T1 & )r1; &0o&!P8CB  
} !}vz_6)  
} ; ,*bxNs'/  
}wUF#  
template <> <Z0Tz6/j,  
class holder < 2 > ; aMMI p  
  { cq!> B{  
public : `"D7XC0x  
template < typename T > S ":-5S6  
  struct result_1 h.8J6;36  
  { BE m%x 0y  
  typedef T & result; z24-h C  
} ; &XZ>}^lD^  
template < typename T1, typename T2 > EoY570PN  
  struct result_2 IYj-cm  
  { U}{r.MryFG  
  typedef T2 & result; }LE/{]A  
} ; wv*r}{%7g[  
template < typename T > 2R1W[,Ga!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WM"I r1  
  { *D9QwQ _|  
  return (T & )r; uS&bfx2  
} 5ax/jd~}  
template < typename T1, typename T2 >  a1j 6-p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3|~(9b{+  
  { apYf,"|9  
  return (T2 & )r2; 1ITa6vjS  
} RLIugz{IH  
} ; E.BMm/WH  
_H;ObTiB  
Lu<'A4Q1  
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> >。 #q=?Zu^Da  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &-&6ARb7o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: / AW]12_  
3<'n>'  
return l(i, j) = r(i, j); }5% !: =  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DsP+#PX  
rv\<Q-uQ8  
  return ( int & )i; iveWau292  
  return ( int & )j; ap=_odW~p  
最后执行i = j; ANWa%%\T  
可见,参数被正确的选择了。 gjwp' GN  
KBOxr5w  
7o ;}"Y1  
$ A ( #^&  
PvO>}(=  
八. 中期总结 J\Se wg9  
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: {o;J'yjre1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0chBw~@*s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M~^|dR)D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]xFd_OHdb  
2.CI^.5&  
C:H9C  
;Cv x48  
?}O\'Fa8  
TMq\}k-I5  
九. 简化 /#.6IV(  
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。 ;Qw>&24h[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SB]|y -su  
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: A]W`r}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pxl7zz&pl=  
  +-*/&|^等 r`mfLA]d  
2. 返回引用。 ( vgoG5  
  =,各种复合赋值等 .( 75.^b2)  
3. 返回固定类型。 3'IF? ](]U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s%I) +|  
4. 原样返回。 /}(w{6C  
  operator, F2lTDuk>C  
5. 返回解引用的类型。 R5|c4v{B  
  operator*(单目) pOx0f;'G+  
6. 返回地址。 )6Hc Pso6  
  operator&(单目) c"6<p5j!  
7. 下表访问返回类型。 BQ &|=a6  
  operator[] cO_En`F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3~"G27,  
  operator<<和operator>> ;CFI*Wfp  
td%EbxJK]`  
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。 -Y;(yTtz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P>Pw;[b>O  
D1#fy=u69|  
template < typename Left > UoBmS 5  
struct value_return f)/Yru. ;  
  { uq{w1O5  
template < typename T > abx /h#_q  
  struct result_1 &*A7{76x  
  { j l%27Ld  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {rf.sN~M  
} ; %^kBcId  
0LN"azhz  
template < typename T1, typename T2 > "Lw[ $  
  struct result_2 4f'1g1@$  
  { sO,,i]a0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w+z~Mz}Vz  
} ; yC(xi"!  
} ; DTH;d-Z  
+?DP r  
{p=`"H>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  2tMe#V  
|W:xbtPNy  
下面我们来剥离functor中的operator() bM+}j+0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :bNqK0[rS  
h3[^uY e  
return l(t) op r(t) :Z3Tyj}4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mj2`p#5wKh  
return op l(t) $oDc  
return op l(t1, t2) Hyh$-iCa  
return l(t) op {mr!E  
return l(t1, t2) op qkPvE;"  
return l(t)[r(t)] Psm5J80}n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (kCzz-_\  
z.P<)[LUc  
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: R6v~Sy&n!  
单目: return f(l(t), r(t)); 8eGq.+5G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'I^3r~_  
双目: return f(l(t)); :qy< G!o  
return f(l(t1, t2)); THEpW{.E  
下面就是f的实现,以operator/为例 | KY6IGcqV  
(_1(<Jw  
struct meta_divide HQGn[7JW  
  { |zd+ \o  
template < typename T1, typename T2 > @ LPs.e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YS],o'T  
  { v'=$K[_  
  return t1 / t2; v,, .2UR4  
} '1P~"P3  
} ; w5Lev}Rb  
.6C9N{?Tqf  
这个工作可以让宏来做: `X)y5*##wq  
*62Cf[a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (`'(`x#  
template < typename T1, typename T2 > \ u]0{#wu;g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wB'GV1|jL  
以后可以直接用 =^ZDP1h/}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HV21=W  
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 aN UU' [  
(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。。。) V) xwlvX  
}ZqnsLu[)  
f^Io:V\  
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 qL2!\zt>g  
~  p~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uSQlE=  
class unary_op : public Rettype H^sImIEUT  
  { " l;=jk]  
    Left l; U\y:\+e l  
public : wHuz~y6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p`qy57  
2y`X)  
template < typename T > \RT3#X+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LS:^K  
      { Wr+/ 9  
      return FuncType::execute(l(t)); SL[EOz#  
    } 9z#z9|hj)3  
_9f7@@b  
    template < typename T1, typename T2 > p!/!ZIo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WBN3:Y7  
      { nixIKOnjC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vC^Ul  
    } 9ERyr1-u v  
} ; U%rEW[j  
lJvfgP-j  
"W^+NeLc  
同样还可以申明一个binary_op q:cCk#ra  
8hV>Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 ;Qgby  
class binary_op : public Rettype )k[{re  
  { Suo%uD  
    Left l; ()^tw5e'^  
Right r; )tm%0z7R  
public : tP1znJh>y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 719lfI&s  
i~"lcgoO  
template < typename T > lJ Jn@A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U<|*V5   
      { \_)[FC@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X=@bzL;eq  
    } PO nF_FC  
uCx6/ n6'  
    template < typename T1, typename T2 > kO/YO)g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NT=)</v  
      { 1\aV4T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }SFmv},Ij  
    } 7q&T2?GEN  
} ; GYrUB59  
Q k2*=BVh  
d(YAH@  
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 p`Ok(C_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6!@p$ pm)a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GdM|?u&s"  
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。 LfvNO/:,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $}EI3a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #y8Esik  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "^)$MAZ  
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) DfjDw/{U3L  
下面是修改过的unary_op KwY6pF*  
[:/mjO K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5Mp$u756  
class unary_op -I:L6ft8  
  { x<5;#  
Left l; I@kMM12>c  
  _D{{C  
public : Jq:Wt+a  
TU1W!=Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [U,hb1Wi3  
2;7n0LOs}  
template < typename T > -sx=1+\nf  
  struct result_1 jA3xDbM  
  { G[+{[W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5 Nt9'"  
} ; 4|hfzCjMI  
Ow {NI-^K  
template < typename T1, typename T2 > #[]B: n6  
  struct result_2 {>d\  
  { #iT3 aou  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6u,w  
} ; ?]\v%[ho  
Yq:+.UU  
template < typename T1, typename T2 > n{!=gR.v.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Vrj[i-{  
  { &S[>*+}{+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  eI/@ut}v  
} BO>[\!=y  
b~;M&Y  
template < typename T > dW%;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,3%}_  
  { 1`9'.w+r  
  return OpClass::execute(lt(t)); loD:4e1  
} Q SvgbjdE  
+ 7nA; C  
} ; eMjW^-RgE5  
RaA7 U   
7G%^8 ce{!  
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 8Ib5  
好啦,现在才真正完美了。 )5x,-m@  
现在在picker里面就可以这么添加了: r#c+{yY  
mpzm6I eu  
template < typename Right > {'o\#4 Wk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <$8e;:#:  
  { w"!zLB&9[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (X|lK.W y  
} tj:>o#D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3 Ol`i$  
> M4QEv  
!I Byv%m&\  
rk `]]  
8'0KHn{#  
十. bind `3vt.b  
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。 { pu .l4nk  
先来分析一下一段例子 B0!W=T\  
Tl*FK?)MC^  
#+;0=6+SM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #.<(/D+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %loe8yt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1y.!x~Pi,  
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。 (C hL$!x  
我们来写个简单的。 0GnbE2&  
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]Ci%W(  
对于函数对象类的版本: &uxwz@RC0  
Ok_)C+o  
template < typename Func > I@YX-@&7  
struct functor_trait ET q~, g'  
  { 6E.64+PJw  
typedef typename Func::result_type result_type; 5OX5\#Ux  
} ; 67dp)X  
对于无参数函数的版本: >=ng?  
S)*!jI  
template < typename Ret > !J+< M~o}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~f] I0FK  
  { mYqRN1%  
typedef Ret result_type; b{lkl?@a  
} ; n*i1QC  
对于单参数函数的版本: X" ;ly0Mb  
R6 dD17  
template < typename Ret, typename V1 > F anA~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  JS!  
  { x2H?B` 5  
typedef Ret result_type; ( O/+.qb  
} ; ){XG%nC  
对于双参数函数的版本: `K \(I#z  
 IQCIc@5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |.[4$C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7I<];j  
  { )qx,>PL  
typedef Ret result_type; 7eekTh, ?  
} ; *27*&&=)H  
等等。。。 cdfvc0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z'ZGN{L  
XxEKv=_bc  
template < typename Func > ~F9WR5}]  
struct func_return mu =H&JC  
  { X?Mc"M  
template < typename T > kQMALS@R  
  struct result_1 ok7yFm1\  
  { rocG;$[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t&=]>blIs  
} ; Um9]X@z  
P(&9S`I  
template < typename T1, typename T2 > o`]u&  
  struct result_2 @(H  
  { Qs.g%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -wjvD8fL  
} ; {^VvL'n  
} ; P2;I0 !  
tJ,x>s?Y  
-w:F8k ~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s8]9OG3g  
< l%3P6|  
template < typename Func, typename aPicker > Q1?G7g]N  
class binder_1 2v6QUf  
  { #]!0$z|Z  
Func fn; &18CCp\3)c  
aPicker pk; XABI2Ex  
public : <H)I06];  
@fWmz,Ngl  
template < typename T > dT9!gNvQ  
  struct result_1 S@a#,,\[  
  { v8xNtUxN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N{<=s]I%x  
} ; &[hq !v  
R~],5_|  
template < typename T1, typename T2 > }#/,nJm'  
  struct result_2 1MCHwX3/  
  { P]@m0f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0=r.I}x  
} ; gB\KD{E  
&T8prE?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6/Coi,om  
@,63%  
template < typename T > D+.h *{gD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uYPdmrPB?l  
  { Jk)^6  
  return fn(pk(t)); ncluA~8  
} Ny>tJ~I  
template < typename T1, typename T2 > f-?00*T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &r6VF/  
  { }7Si2S  
  return fn(pk(t1, t2)); wPDA_ns~  
} |-hzvuSX  
} ; Z%Nl<i  
p*rBT,'  
05\A7.iy  
一目了然不是么? xFpMn}CD  
最后实现bind n:GK0wu.s  
9IKFrCO9,  
@' DfNka  
template < typename Func, typename aPicker > *sqq]uD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nt^R~#8hF>  
  { &Z_W*D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9&=~_,wJd  
} b:Lp`8Du  
[e )j,Q1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bmEo5f~C!  
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。 Zi=Nr3b  
M?4)U"_VE  
十一. phoenix U3 e3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;f7(d\=y  
?Ovl(4VG  
for_each(v.begin(), v.end(), &j,rq?eh$  
( a[:0<Ek  
do_ Bl-nS{9"  
[ adh=Kp e!w  
  cout << _1 <<   " , " VpJ/M(UD-  
] 3u7N/OQ(  
.while_( -- _1), _](vt,|L  
cout << var( " \n " ) Efb>ZQ  
) rS>JzbWa  
); \cdNyVY  
0A@'w*=  
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: 3~\mP\/4v  
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 o Q= Q}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /i$ mIj`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ] 5lp.#EB  
NaSgK  
nZa.3/7dJ  
template < typename Cond, typename Actor > oBr/CW  
class do_while &}S#6|[i  
  { g]R }w@nJ  
Cond cd; >[=q9k  
Actor act;  4G&E?  
public : sTO*  
template < typename T > <8p53*a  
  struct result_1 'D8WNZ8Q  
  { T9\wkb.  
  typedef int result_type; IpmblC4  
} ; V<AT"vU[  
rl9YB %P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]S4kWq{Y  
q4<3 O"c1  
template < typename T > L5E.`^?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0b9K/a%sQv  
  { NH$a:>  
  do F0%FX`b{{  
    { S1&mY'c  
  act(t); ahA21W` k  
  } 4mJ4)  
  while (cd(t)); 3(G}IWPq<  
  return   0 ; XKB)++Q=  
} D(D:/L8T,  
} ; 3>%rm%ffE  
TU{^/-l  
LFob1HH*8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n1 `D:XrE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kD S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Oemi}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Qx|m{1~-  
下面就是产生这个functor的类: +M!f}=H  
q?g4**C  
NARW3\  
template < typename Actor > zE5%l`@|o  
class do_while_actor @dQIl#  
  { 08{0i,Fs  
Actor act; W"+*%x  
public : e )l<D)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tM]~^U  
#N_C| v/  
template < typename Cond > ?9nuL}m!a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xal+ buOiP  
} ; 2Jl6Xc8  
ZIQy}b'  
L5! aLv#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .5'M^  
最后,是那个do_ `P<}MeJ\l  
H=[eO  
w~hO)1c],:  
class do_while_invoker =.O8G=;DOA  
  { #L5H-6nz  
public : S/ )P&V%  
template < typename Actor > |uI d:^ {  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p 9Zi}!  
  { Ac}+U q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1@sy:{ d`  
} <QFT>#@T  
} do_; F|3Te?_  
ol7%$:S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^JZ]?iny  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tt #4dm-  
最后来说说怎么处理break和continue \,)('tUE  
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。 /]m5HW(P7K  
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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