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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W+V &  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qpf|.m  
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, Sng3B  
/sB,)> X  
04X/(74  
Wb^g{F!W  
  class filler  GVu-<R  
  { d_V7w4lK  
public : -q-BP}r3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C?g*c  
} ; \@NnL\ t u  
SrWmV@"y  
HZ{DlH;&  
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: C91'dM  
R6o07.]  
&oVZ2.O#(  
iqd7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2mthUq9b*  
Hb$wawy<  
J rYL8 1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )q{e L$  
v~!_DD au  
CfOhk  
Q^lgtb  
二. 战前分析 M~saYJio  
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。 R|O^7o  
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 1$yS Ii  
2+YM .Zl  
S U P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u69G #  
  /* --------------------------------------------- */ kI*f}3)Y  
vector < int *> vp( 10 ); SV1;[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LwI4 2  
/* --------------------------------------------- */ |JUAR{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $L]E< gWrP  
/* --------------------------------------------- */ 1[Jv9S*f/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _>{"vY  
  /* --------------------------------------------- */ y<8o!=Tb5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @A%\;o o  
/* --------------------------------------------- */ #@uF?8u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2+\@0j[q  
?+{qmqN  
Pz'Z n  
F n*+uk  
看了之后,我们可以思考一些问题: =~$)Ieu  
1._1, _2是什么? >ufN[ab  
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。 4Z{ r  
2._1 = 1是在做什么? N?s5h?  
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&n}pnEn)  
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。 hya $Vp  
`=W#owAF  
[k,FJ5X  
三. 动工 A$J?-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v kW2&  
WWIQ6EJO  
d[e;Fj!  
*ur[u*g  
template < typename T > Zdu8axK:  
class assignment Bn d Y\  
  { Wl>$<D4mO[  
T value; 9>L{K   
public : 7/c9azmC  
assignment( const T & v) : value(v) {} \v.YP19  
template < typename T2 > .t%` "C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <:0d%YB)  
} ; lz0'E'%{P  
}/-TT0*6j<  
0\Myhh~DLE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u*!/J R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p( [FZ  
LsV?b*^(p  
A|0\ct  
b0Fr]oGp  
  class holder X;p4/ *U  
  { :P\RiaZAT  
public : ')v<MqBr  
template < typename T > _s NJU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]0@ J)Z09  
  { @arMg2"o  
  return assignment < T > (t); ( |Xc_nC  
} @I0[B<,:G  
} ; \kksZ4,  
.:+&2#b  
$x1PU67  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #-FfyxQ8ai  
E\=23[0  
  static holder _1; C'//(gjQ-G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vbpt?1:  
zF=E5TL-,4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RVe UQ%  
而不用手动写一个函数对象。 [=KA5c<  
F$&{@hd  
hQDZ%>  
hX sH9R  
四. 问题分析 P<gr=&  
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。 %N-f9o8  
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。 Mhj.3nN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T,Zfz9{n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y e1hcQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "': u#UdS  
_,9/g^<  
五. 问题1:一致性 6`hHx=L  
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?| R4g% $}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 srfM"Lb'  
3eS *U`_  
struct holder 1Igo9rv  
  { =L?(mNHT  
  // d<^o@  
  template < typename T > qx3`5)ef  
T &   operator ()( const T & r) const -_|U"C$  
  { i\u m;\  
  return (T & )r; cv  /  
} V9i[ dF  
} ; VWR6/,N^_  
=M+enSu  
这样的话assignment也必须相应改动: zkRL'-  
`$, \B  
template < typename Left, typename Right > QO%#.s  
class assignment ~Uw<E:?v  
  { ~$3X>?Q  
Left l; `(7HFq<N  
Right r; cu V}<3&  
public : X$4 5<oz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aI0}E O  
template < typename T2 > ^(8(z@y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~%o?J"y  
} ; $Sfx0?'  
\%D/]"@r  
同时,holder的operator=也需要改动: Ss~dK-{e7  
?sBbe@OC?  
template < typename T > `^7ARr/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LlfD>cN  
  { 4chSo.= 4V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KD5}Nk)t  
} R@)L@M)u;  
Vr=c06a2  
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。 U[ $A=e?\Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j4G?=oDb  
;^j 2>Azn  
return l(rhs) = r; - &/n[EE  
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。 =9ISsI\Y6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4uG:*0{Yx  
fhZD#D  
template < typename Tp > ;0f?-W?1  
class constant_t 'YcoF;&[C  
  { gqf*;Z eU  
  const Tp t; (X"WEp^Q{I  
public : Gf{FFIe(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AK*F,H9  
template < typename T > U0kEhMIIf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _jW}p-j  
  { H,!3s<1  
  return t; szy^kj^2  
} 9"YOj_z  
} ; S%7^7MSqA  
BiUOjQC#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kM,$0 @  
下面就可以修改holder的operator=了 naT;K0T=  
. !|3a  
template < typename T > nUL8*#p-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s2-p -n  
  { Uxq9H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cH!w;U b]  
} {)QSxO  
noBGP/Av=:  
同时也要修改assignment的operator() 7EKQE>xj  
W1 qE,%cx  
template < typename T2 > ^&W(|R-,J&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  {u}Lhv  
现在代码看起来就很一致了。 >6(91J  
<d\Lvo[  
六. 问题2:链式操作 \666{.a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /k(KA [bS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6-@ X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9cu0$P`}5  
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。 m};Qng]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'o#ve72z1  
<XV\8Y+n  
template < typename T > d+Vx:`tT  
struct result_1 :{d?B$  
  { $Y!$I.+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _[,oP s:+  
} ; W7a aL  
1{sfDw[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: /OpVr15  
zd+_ BPT  
template < typename T > ;MqH)M  
struct   ref cj:!uhZp7  
  { .I@jt?6X  
typedef T & reference; 5 ap~;t  
} ; h] (BTb#-  
template < typename T > XujVOf  
struct   ref < T &> YJlpP0;++  
  { "`Q.z~  
typedef T & reference; v}v! hs Q  
} ; /\S1p3EW*  
"YUyM5X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IQFt4{aK3  
j7vp@l6`L  
template < typename T > 6}YWM]c%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^&'&Y>  
  { )vFJx[a<n`  
  return l(t) = r(t); |(E.Sb  
} pr2b<(Pm  
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。  p=Nord  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ubn`w=w$  
>4A~?=  
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 L,&R0gxi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H*DWDJxmV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :RsO $@0G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tH_e?6]  
最后的布局是: X`dd"8%  
                Add |=7ouFl  
              /   \ K; 7o+Xr  
            Divide   5 (LW4z8e#  
            /   \ L-  -  
          _1     3 %=:*yf>}  
似乎一切都解决了?不。 / -ebx~FX&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 eGZX 6Q7m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 FF"6~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: . mDh9V5  
OIK14D:  
template < typename Right > ,r{[lD^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ps#+i  
Right & rt) const &R54?u^A  
  { *^XfEO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "x. |'  
} e>-a\g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fX,L;Se"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X]J]7\4tF\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7gR8Wr ^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "#H@d+u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 J`T1 88  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? S~QL x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =X(8 [ e  
m@hmu}qz-  
template < class Action > Th&* d;  
class picker : public Action '/^bO#G:  
  { l[EnFbD6  
public : U2*g9Es  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 78v4c Q Y  
  // all the operator overloaded LFsrqdzJ  
} ; x&6SjlDb$K  
&+?JY|u  
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。 @(Mg>.P  
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: stDrF1{  
({#9gTP2b  
template < typename Right > xkIRI1*!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x.rOP_rs  
  { I$K?,   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &TqY\l  
} $]4>;gTL'  
&UhI1mi]h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @J~n$^ke  
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。 o2 =UUD&  
=&QC&CqEi  
template < typename T >   struct picker_maker ~Qzb<^9]  
  { X|'EyZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |=C&JA  
} ; ~{,U%B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |wASeZMO2  
  { MB9tnGO-Q  
typedef picker < T > result; \atztC{-L>  
} ; =yv_i]9AN  
s? /#8 `  
下面总的结构就有了: =HT:p:S  
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。 Ys@M1o  
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。 L-}>;M$Y)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 box(FjrZE  
至此链式操作完美实现。 E5d?toZ,8"  
*u$MqN  
G.2ij%Zz  
七. 问题3 <}~`YU>=v  
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。 !`8WNY?K  
].f28bY  
template < typename T1, typename T2 > G3{t{XkV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q2* G86  
  { ^qL2Q*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jseyT#2  
} ! 6kLL  
:DP%>H|  
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: :3k&[W*  
nJJ9>#<g$  
template < typename T1, typename T2 > Nf0'>`/  
struct result_2 c[:OK9TH  
  { vkdU6CZO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ze!S4&B  
} ; >[ r TUn;  
| ,bCYK  
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? __p\`3(,'  
这个差事就留给了holder自己。 4q"x|}a  
    aRBTuLa)fo  
}`g:) g J  
template < int Order > [KA&KI^hF  
class holder; wB6 ILTu1  
template <> 2Yd0:$a  
class holder < 1 > t+'|&b][Qi  
  { ,3_;JT"5  
public : t^HQ=*c  
template < typename T > UUy%:t  
  struct result_1 rn^ 7B-V  
  { O>)<w Ms`  
  typedef T & result; q\Cg2[nn2  
} ; a []Iz8*6e  
template < typename T1, typename T2 > v)|[=  
  struct result_2 ~~[Sz#(  
  { 2}Dd{kC-  
  typedef T1 & result; RZm}%6##ZC  
} ; '=!@s1;{[;  
template < typename T > (0s7<&Iu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "(y",!U@  
  { -TKS`,#  
  return (T & )r; +0U{CmH  
}  zk8 o[4  
template < typename T1, typename T2 > L8K= Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (~F{c0 \C  
  { R<VNbm;  
  return (T1 & )r1; 8H4"mxO  
} Fy|tKMhnc  
} ; Jy)E!{#x  
J+f .r|?  
template <> YUo{e=m|  
class holder < 2 > %4#,y(dO  
  { l2uh"!  
public :  ,lX5-1H  
template < typename T > " , c1z\  
  struct result_1 &jCT-dj  
  { D"o}XTH  
  typedef T & result; x\t)uM%  
} ; Zw+VcZz3  
template < typename T1, typename T2 > [Nb0&:$ay  
  struct result_2 !g}?x3  
  { [:gPp)f,  
  typedef T2 & result; ,i>u>YNZ  
} ; Jlw<% }r  
template < typename T > WAPN,WuW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `>CHE'_  
  { [+0rlmB  
  return (T & )r; 68ce+|  
} *yJCnoF  
template < typename T1, typename T2 > xU$A/!oK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x`8rR;N!  
  { _DPWp,k<~  
  return (T2 & )r2; P7GuFn/p~2  
} @UCI^a~w  
} ; 1iWo* +5  
y,{=*2Yt  
_@I8B  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C Z8Fe$F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?E1<>4S8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P" +!mSe^~  
61|uvTX  
return l(i, j) = r(i, j); Kx.'^y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]h4^3   
:;[pl|}tM  
  return ( int & )i; _ndc^OG  
  return ( int & )j; y]|Hrx  
最后执行i = j; r[xj,eIb  
可见,参数被正确的选择了。 <<#-IsT  
VwfeaDJw  
[fF0Qa-  
r':wq   
g ycjIy@t  
八. 中期总结 K)z{R n  
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: 6"@+Jz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0* Ox>O>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *_G(*yAe(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @Qw~z0PE<l  
^(<Ecdz(  
e~ #;ux  
t)|*-=  
wQR>S>p  
l ;"v&?  
九. 简化 @<]sW*s  
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。 3IXai)6U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  k I {)"  
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: l,cnM r^.W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \Eq,4-q  
  +-*/&|^等 up+W[#+  
2. 返回引用。 v+a$Xh3Y~  
  =,各种复合赋值等 u{#}Lo>B #  
3. 返回固定类型。 e>yPFXSk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o+UCu`7e  
4. 原样返回。 I'&#pOB  
  operator, wf47Ulx  
5. 返回解引用的类型。 A*d Pw.  
  operator*(单目) }j=UO*|  
6. 返回地址。 r)Q/YzXx*  
  operator&(单目) |C:^BWrU*  
7. 下表访问返回类型。 8<BYAHY^  
  operator[] #-76E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p;;4b@  
  operator<<和operator>> USF9sF0l  
Lhg4fuos@)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ckR>ps[u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4n55{ ?Z  
j\W"P_dpd  
template < typename Left > kKbq?}W[  
struct value_return 8 xfn$  
  { #2*l"3.$.R  
template < typename T > P2HR4`c  
  struct result_1 ;U7o)A;  
  { 9a\H+Y~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ziclw)   
} ; ;bz|)[4/  
"Zk# bQ2j  
template < typename T1, typename T2 > :H9\nU1  
  struct result_2 s3nt12  
  { -Ky<P<@ezm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .3xpDVW^e  
} ; CC{*'p6  
} ; JmMB=} <  
Xe;Eu  
;<=Z\NX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @bPR"j5D  
/j7e q  
下面我们来剥离functor中的operator() 4:umD*d 3E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hw2'.}B"(  
#vwK6'z  
return l(t) op r(t) -cDS+ *[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z{wW6sgPr  
return op l(t) P X9GiJN"  
return op l(t1, t2) d|I_SI1  
return l(t) op !VLk|6mn  
return l(t1, t2) op :/rl \woA>  
return l(t)[r(t)] n6AN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O} #Ic$38  
^?+qNbK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &xhwx>C`K  
单目: return f(l(t), r(t)); p\;\hHai  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jl-2)<  
双目: return f(l(t)); Whoqs_Mm{  
return f(l(t1, t2)); qV;E% XkkS  
下面就是f的实现,以operator/为例 =sm<B^yj  
X`/GiYTu  
struct meta_divide *R'r=C`  
  { " V[=U13  
template < typename T1, typename T2 > 9Hu;CKs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }I}/e v  
  { a$=BX=  
  return t1 / t2; Ux[2 +Cf  
} KjWF;VN*[3  
} ; ,=_)tX^  
e>$d*~mwn  
这个工作可以让宏来做: Y"{L&H `  
-FOn%7r#Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RB\ Hl  
template < typename T1, typename T2 > \ K#"J8h;x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uez"{_I  
以后可以直接用 b]0]*<~y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LDDg g u   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >m$jJlAv8  
(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。。。) /D d.C<F  
9f#~RY|#m  
!+UU[uM  
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 ~^{>!wU+  
}l>\D~:M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lpq) vKM}^  
class unary_op : public Rettype `Wl_yC_*G;  
  { m&PfZ%'[  
    Left l; MZ2/ks  
public : kC,=E9)O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8=K%7:b  
N>TmaUk  
template < typename T > Y YE{zU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o*k.je1  
      { jo-2D[Q{  
      return FuncType::execute(l(t)); V),wDyi  
    } ~mF^t7n]  
*&vlfH  
    template < typename T1, typename T2 > 1 5heLnei  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ._E 6?  
      { =,B Dd$e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {})d}dEC  
    } ]Cc3}+(s  
} ; ]8n*fo2#  
G?M<B~}  
12i<b  
同样还可以申明一个binary_op %nS(>X<B  
eS`ZC!W   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R7o'V* d  
class binary_op : public Rettype /3`yaYkSh  
  { zb]e {$q2C  
    Left l; QkFB \v  
Right r; aZ,j1j0p  
public : -l Y,lC>{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m >Rdsn~l  
A_!N,< -  
template < typename T > H9\,;kM)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "u.'JE;j  
      { D_N0j{E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !.G knDT  
    } h]Y,gya[yk  
dfA2G<Uc  
    template < typename T1, typename T2 > Bq5-L}z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /n2qW.qJ>  
      { n2(`O^yd7C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4<j7F4  
    } *V`E)maU  
} ; ;b5^) S  
.GSK!1{@  
8I}ATc  
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 "X(9.6$_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <Fi*wV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tCR#TW+IY-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 MpVZL29)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b$eN]L   
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。。。 43}uW, P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~} 02q5H  
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) Al3*? H&  
下面是修改过的unary_op SIZ&0V  
HdR TdV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >1qum'  
class unary_op 8DuD1hZq  
  { HEk{!Y  
Left l; ,rNv}  
  Ihd{tmr<  
public : o(gV;>I  
vn+~P9SHQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :caXQ)  
ri2`M\;gt  
template < typename T > +gyGA/5:d$  
  struct result_1 M9QYYo@  
  { to{7B7t>q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >g;995tG  
} ; +MtxS l  
7<*,O&![|  
template < typename T1, typename T2 > JA$RY  
  struct result_2 S-[S?&c`  
  { lt("yqBu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "$nff=]  
} ; =D`:2k~ ,  
U+Vb#U7;  
template < typename T1, typename T2 > >|pN4FS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a0jzt!ci  
  { ydTd.`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sc?q}tt^C  
} aF{1V \e  
=`k', V_  
template < typename T > 1d!TU=*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6VtN4c .Q  
  { ]-sgzM]q  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^&lkh@Y1q  
} eUKl(  
3>6rO4,  
} ; FOAXm4"  
4$y P_3  
Yy{(XBJ~%t  
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 KRM:h`+-.-  
好啦,现在才真正完美了。 gh-i| i,  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ltk-1zhI  
hs*n?vxp3  
template < typename Right > $q##Tys  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HF<h-gX  
  { -br): }f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C{>dE:*K^  
} ^x2@KMKXZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ki>XLX,er=  
25;(`Td 5  
2Z-QVwa*U  
P7epBWqDP  
L1kA AR  
十. bind T7^?j :kJ/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C;%1XFzM  
先来分析一下一段例子 T930tX6"h  
%us#p|Ya  
8<{i=V*x4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `<6FCn4{X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VsDY,=Ww  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0$_WIk  
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。 +`ug?`_  
我们来写个简单的。 aP]h03sS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 92ngSaNC  
对于函数对象类的版本: BZ,{gy7g7X  
Y[s}?Xu]w#  
template < typename Func > nE56A#,Q,  
struct functor_trait AYAbq}'Yt  
  { " H]R\xp  
typedef typename Func::result_type result_type; mRy0zN>?  
} ; ,hWuAu6.L  
对于无参数函数的版本: m:c0S8#:  
M}$Td_g  
template < typename Ret > K,,'{j2#f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |_hIl(6F5N  
  { tF6-@T\6  
typedef Ret result_type; o%OwKp s  
} ; xkQT#K=i  
对于单参数函数的版本: ~sdM~9@ '  
iZ4"@G:,  
template < typename Ret, typename V1 > d(K}v\3!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z^J 7r&\V  
  { \zeuvD  
typedef Ret result_type; BZ(DP_}&D  
} ; "y60YYn-#J  
对于双参数函数的版本: ^I{/j 'b&  
Q\}Ck+d` a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =y=MljEX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &(m01  
  { Hp*N%  
typedef Ret result_type; -@XOe&q  
} ; AwZz}J+  
等等。。。 Ph)>;jU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7~SnY\B|  
 F##xVmR~  
template < typename Func > L#S|2L_hC  
struct func_return CaVVlL  
  { %LuA:{EVD  
template < typename T > M^lP`=sSv  
  struct result_1 6`X}Z'4.Ox  
  { i v.G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :x3xeVt Y  
} ; i0Rj;E=:]  
$&&+2?cx0  
template < typename T1, typename T2 > y&V'GhW!dd  
  struct result_2 P26"z))~d  
  { tO?-@Qf/9<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H Qnc`2  
} ; G=LK irj(  
} ; l h6N3d  
q8HnPXV  
d5`D[,]d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X|aD>CT  
S|fb'  
template < typename Func, typename aPicker > biS{.  
class binder_1 HBZ6Pj  
  { dkeMiL m  
Func fn; Ko)f:=Qo  
aPicker pk; r`pf%9k  
public : X]o"vx%C  
'2UQN7@d  
template < typename T > 06?d#{?M1o  
  struct result_1 bz1AmNZG  
  { sY1.z5"Mm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4_# (y^9  
} ; K & %8w  
-!V{wD3,B  
template < typename T1, typename T2 > U\!9dhx  
  struct result_2 8A}<-?>  
  { 2qQ;U?:q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !N!AO(Z  
} ; )Cat$)I#,  
13*S<\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D]5j?X'  
aj/+#G2  
template < typename T > .Hk.'>YR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5tk7H2K^<  
  { *!j!o%MB  
  return fn(pk(t)); J/3$I  
} skU }BUK6  
template < typename T1, typename T2 > ]u:_r)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LIKQQ  
  { 0{I-x^FI  
  return fn(pk(t1, t2)); )[u'LgVN/L  
} ~Orz<%k.  
} ; X4+H8],)  
R&$fWV;'  
Xoha.6$l5  
一目了然不是么? !R@jbM  
最后实现bind qJ .XI   
nB 0KDt_  
Yh Ow0 x  
template < typename Func, typename aPicker > JcMl*k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) suYbD!`(  
  { 'Hs*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4?bvJJuf)  
} t/3HX]B_  
$sUn'62JlU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F)Z9Qlo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u \<APn  
@sW!g;\T  
十一. phoenix y7R=zkd C9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gdg``U;)p  
@yC3a)=$L  
for_each(v.begin(), v.end(), gI"cZ h3}  
( 4j'`,a=  
do_ fwlicbs'  
[ VDxF%!h(  
  cout << _1 <<   " , " $=`d[04  
] - P "  
.while_( -- _1), YLS*uXB&.  
cout << var( " \n " ) $My~sN8  
) t*dq*(3"c  
); <@l j\,  
6L)7Q0Z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: H/.UDz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k8l7.e*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YK5(oKFN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [=tIgMmz  
{[hgSVN ;  
\Lg4Cx  
template < typename Cond, typename Actor > rO YD[+  
class do_while Pjxj$>&;*j  
  { #k[Y(_  
Cond cd; yk(r R  
Actor act; iXWB  
public : Ix<!0! vk  
template < typename T > UoUQ6Ij  
  struct result_1 TtH!5{$s  
  { #sk~L21A  
  typedef int result_type; l;&kX6 w  
} ; Do5.  
I?Z"YR+MQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,el[A`b  
Y9&na&vY?  
template < typename T > x34GRe!!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B|8|f(tsSa  
  { /{[p?7x>  
  do q~Al[`K  
    { FMhuCl2  
  act(t); )heHERbJ  
  } ,}"jiGgS4  
  while (cd(t)); @ &Od1X  
  return   0 ; 2@@evQ  
} P2| +7D:  
} ; &FJr?hY%  
BjA$^i|8  
SXN]${  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @1<VvW=  
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。 0\s&;@xKk  
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。 ^,)nuU y  
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。 bI_MF/r''  
下面就是产生这个functor的类: @; I9e  
v(=0hY9 O  
^dsj1#3z  
template < typename Actor > ]ms+ Va_/  
class do_while_actor Bu+?N%CBi  
  { L6;'V5Mg72  
Actor act; L GVy4D  
public : wZW\r!Us  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F?0Q AA  
qZ +K4H  
template < typename Cond >  WK@<#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^ 4Ff8Y  
} ; -_eG/o=M  
$<Y%4LI  
OdNcuiLa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zm7, O8  
最后,是那个do_ Cud!JpL  
%tZrP$DQ  
m6]6 !_  
class do_while_invoker %DA`.Z9 #  
  { 9sd}Z,l  
public : l4(FM}0X5}  
template < typename Actor > &-X51O C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8V9OMOt!  
  { [Fv,`*/sm  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8.7q -<Q  
} !^v~hD$_q  
} do_; z|Yt|W  
@A(jo32  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C5$?Y8B3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vy2"B ch  
最后来说说怎么处理break和continue fakad#O  
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。 t5u#[*  
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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