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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Rcc9Tx(zvQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fl9`Mgu  
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, I w~R@,  
58V`I5_  
<Y:{>=  
Nu/wjx$b  
  class filler B/0Xqyu  
  { =+DfIO  
public : #p*D.We  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DS%~'S  
} ; n 9PYZxy  
0*]n#+=  
x+EkL3{  
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: Je5}Z.3m  
u5;;s@{Ye4  
k#liYw I  
O`K2mt\%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gh>&+UA'$1  
z{`K_s%5  
JuQwZ]3ed  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _wH>h$E  
VkdGGY  
Vdd HK  
/W9(}Id6  
二. 战前分析 R-LMV  
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。 ( RO-~-  
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 70Jx[3vr  
jVi> 9[rz  
oq${}n<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3>M%?d  
  /* --------------------------------------------- */ B\S}*IE  
vector < int *> vp( 10 ); =HMa<"-8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2,aH1Xbex  
/* --------------------------------------------- */ /s*.:cdH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e`n+U-)z  
/* --------------------------------------------- */ _Z7`tUS-j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t xE=AOY5  
  /* --------------------------------------------- */ t.y-b`v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :^7>kJ5?  
/* --------------------------------------------- */ ttOk6-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G?kK:eV  
=' uePM")  
7-:R{&3Lm:  
l^F ?^kP  
看了之后,我们可以思考一些问题: dq,j?~ _}  
1._1, _2是什么? Yw] 7@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v{d$DZUs  
2._1 = 1是在做什么? Ps!umV  
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。 TZ&X0x8  
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。 6_,JW{#"  
0civXZgj  
Y<L35 ?  
三. 动工 L4,b ThSG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HS[($  
m8@&-,T   
!iO2yp  
$Nd,6w*`  
template < typename T > ?iZ2sRWR6  
class assignment mG"xo^1_H  
  { %UAF~2]g  
T value; m _cRK}>  
public : 28k=@k^q  
assignment( const T & v) : value(v) {} CP~mKmMV  
template < typename T2 > &&nbdu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ve2{;`t  
} ; jp_|pC'  
p^CTHk_|  
#x;,RPw5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  />Q}0H g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \yl|*h3  
@- }*cQ4u?  
!_vxbfZO  
SE'!j]6jI  
  class holder Z\?2"4H  
  { N_I KH)  
public : Cb1w8l0  
template < typename T > LH)XD[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I)tiXcJw  
  { ]?pQu'-(  
  return assignment < T > (t); (`S^6 -^  
} ia7<AwV  
} ; m8ts!6C  
vfc:ok1  
s3HVX'   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -8xf}v~u  
Wl |5EY  
  static holder _1; y{S8?$dU$:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d2V X\  
 V\o7KF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V:$+$"|  
而不用手动写一个函数对象。 RFMPh<Ac  
=e4 r=I  
|~r-VV(=  
T5 (|{-  
四. 问题分析 @^A5{qQ\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 # obRr#8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z%OKv[/N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @^xtxtjzux  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4);_f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %8,$ILN  
"!~o  
五. 问题1:一致性 &E_a0*)e  
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?| 0^lWy+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CmZayV  
L.Qz29\  
struct holder +{1.kb Zq  
  { I|U'@E  
  // CZ<T@k  
  template < typename T > gxN>q4z  
T &   operator ()( const T & r) const L-T,[;bl  
  { DcW?L^Mst  
  return (T & )r; <.Ws; HN}  
} HwFX,?  
} ; cg.{oMwa  
` y\)X C7  
这样的话assignment也必须相应改动: hW~.F  
Ttt'X<9  
template < typename Left, typename Right > uMJ \  
class assignment /]_t->  
  { <7M-?g:vj  
Left l; y3zP`^  
Right r; Ix5&B6L8  
public : /8FmPCp}r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ax;=Zh<DAv  
template < typename T2 > bC/":+s& p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <Dd>- K  
} ; 2;8m0+tl  
7l D-|yx  
同时,holder的operator=也需要改动: ?13qDD:  
0B}4$STOo[  
template < typename T > QO2cTk m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +(W1x C0  
  { FJ:^pROpm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w&q[%(G_  
} !sb r!Qt  
UFG_ZoD+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 uu9M}]mDl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 # ]7Lieh[5  
" 8xAe0-4  
return l(rhs) = r; kAki 9a(=!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D|N4X`T`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  .Q{RT p  
SIe!=F[  
template < typename Tp > |eqBCZn  
class constant_t \D7bTn  
  { qqrjI.  
  const Tp t; V' Gal`  
public : E>!=~ 7.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y`;}w}EcgR  
template < typename T > F5h/>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FSIiw#xzH  
  { 5(3O/C{?~  
  return t; "& ,ov#  
} IS2cU'   
} ; hH %>  
p+VU:%.t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .ZpOYhk  
下面就可以修改holder的operator=了 i%hCV o  
WsI`!ez;D  
template < typename T > !@xO]Jwv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vy\Vpp  
  { >|$]=e,Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l<6u@,%s  
} @(3F4Z.i%.  
>f(?Mxh2  
同时也要修改assignment的operator() k }=<51c  
kZ40a\9 Ye  
template < typename T2 > Zf'*pp T&q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RkF#NCnL;  
现在代码看起来就很一致了。 >STtX6h  
J|`0GDSn  
六. 问题2:链式操作 r|Ui1f5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (}: s[cs  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 P@{ x@9kI  
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。 UUah5$Iy  
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。 i0vm00oT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D(!^$9e9b  
p4`1^}f&Ie  
template < typename T > G]^[i6PQs  
struct result_1 w!.@64-  
  { yvAO"43  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [q <'ty  
} ; kv+%  
}qNc `8h  
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: G t w>R  
$Ome]+0  
template < typename T > c8l>OS5i3_  
struct   ref j4.wd RK  
  { +iVEA(0&$  
typedef T & reference; fz&B$1;8  
} ; OQVrg2A%(  
template < typename T > }9~^}99}  
struct   ref < T &> 7=!9kk0  
  { RK3y q$  
typedef T & reference; $l7^-SK`E  
} ; 64s;EC  
AK:cDKBO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .E4* >@M5  
E5k)~P`|  
template < typename T > z _!ut  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B`*,L\LZ*  
  { swKkY`g  
  return l(t) = r(t); +v Bi7#&  
} Y G+|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。 Q;M\fBQO}&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vQAFgG  
^h(wi`i  
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 zLI0RI.Pe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }z3j7I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  g'0CYY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^D yw(>9  
最后的布局是: {e|qQ4~h  
                Add |VfEp  
              /   \ 'h>uR|  
            Divide   5  @/2Kfr  
            /   \ 9t`;~)o  
          _1     3 $TQhr#C]  
似乎一切都解决了?不。 &!!*xv-z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5>k:PKHL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @u~S!(7.Wi  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: baxZ>KNi  
)*')  
template < typename Right > I>c,Bo7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k+<9 45kC  
Right & rt) const N8<J'7%  
  { )^2eC<t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qd`e:s*%  
} >lI7]hbIs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {SoI;o_>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v4$/LUJZp  
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。 5]xuU.w'  
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。 )uPJ? 2S9  
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。 S-Uod y  
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? @"@a70WHk  
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: .3!Wr*o  
9shf y4?k  
template < class Action > ]WT@&F  
class picker : public Action u9lZHh#V-  
  { Fq9YhR  
public : Y.:R-|W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h2l;xt  
  // all the operator overloaded ~9X^3.nI  
} ; 0;Z|:\P\=  
<izQ]\kL  
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。 /{M<FVXK+|  
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: YQVo7"`%  
G6SgVaM  
template < typename Right > )rc!irac]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <p@Cx  
  { @d75X YKu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |tXA$}"L8  
} 4l D$'`  
UaT%tv>}8#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m[DQ;`Y  
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。 rhv~H"qzW  
3Ax'v|&Hg  
template < typename T >   struct picker_maker ]#!uke Q  
  { ((y|?Z$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kA :Y^2X'  
} ; !_W:%t)g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O zAIz+`  
  { 4kOO3[r  
typedef picker < T > result; #-{<d% qk  
} ; U,P_bz*)  
k.J%rRneN  
下面总的结构就有了: [4)Oi-_Y>  
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。 b3(* /KgK  
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。 `L1,JE` q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P_bB{~$4  
至此链式操作完美实现。 z8kO)'  
3%WB?k c  
Gnc`CyN:H  
七. 问题3 Q|y }mC/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Psb !Z(  
Pt]>AW;i  
template < typename T1, typename T2 > K<JzIuf&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ts]e M1;  
  { FU`(mQ*Yd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |/.J{=E0K  
} 5Qgu:)}  
2"/MM2s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l#)X/(?;  
{UiSa'TR1b  
template < typename T1, typename T2 > r(,U{bU<  
struct result_2 HC`0Ni1  
  { sXLW';Fz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >.:+|Br`  
} ; n@p]v*  
=SDex.ZK]  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7h' C"rH  
这个差事就留给了holder自己。 d^=BXC oC  
    >w,L=z=  
>XN[KPTa  
template < int Order > 7iB!Uuc  
class holder; oO}g~<fYG  
template <> [4KQcmJc#  
class holder < 1 > ~ |G&cg  
  { lg%fjBY  
public : Vaxg   
template < typename T > !-I,Dh-A  
  struct result_1 DE13x *2  
  { I8#2+$Be+@  
  typedef T & result; e =amh  
} ; t}t(fJHY`  
template < typename T1, typename T2 > 5eAZfe%H  
  struct result_2 UmKE]1Yw4r  
  { I}$`gUXX8x  
  typedef T1 & result; '|yxB')  
} ; (P>nA3:UXB  
template < typename T > *,u3Wm|7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cXweg;  
  { ,05PYBc3  
  return (T & )r; y<`5  
} LKN7L kl  
template < typename T1, typename T2 > @2(u=E:^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )"x6V""Rb  
  { c~|(j \FI  
  return (T1 & )r1; !Vpi1N\  
} .:_'l)-  
} ;  3@Ndn  
nnlj#  
template <> Z[O hZ 9  
class holder < 2 > eqtZU\GI>  
  { s.1F=u9a  
public : y6 (L=$+B  
template < typename T > 4[ uqsJB  
  struct result_1 e=]SIR()`  
  { |mT%IR  
  typedef T & result; =4TQ*;V:  
} ; $v>q'8d  
template < typename T1, typename T2 > A;cA|`b  
  struct result_2 .jRI $vm  
  { 1 UQ,V`y  
  typedef T2 & result; g-3^</_fZ  
} ; &YFe"C  
template < typename T > >N&{DJmD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^}  {r@F  
  { *F$@!ByV  
  return (T & )r; TE`5i~R*  
} Va!G4_OT  
template < typename T1, typename T2 > ^[hAj>7_8$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =OufafZb  
  { 7cc^n\c?Y  
  return (T2 & )r2; -jQ*r$iRE  
} hqRC:p#9  
} ; 0 kJ8H!~u  
Y e0,0Fpw  
lHiWzt u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  9q X$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y S3~sA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WZa6*pF  
-TD\?Q  
return l(i, j) = r(i, j); }L0 [ Jo:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (bm^R-SbB  
bH+NRNI]  
  return ( int & )i; VQIvu)I  
  return ( int & )j; [;m@A\F  
最后执行i = j; TX)W.2u=  
可见,参数被正确的选择了。 dv+Gv7&2/  
x,n l PU  
LhG\)>Y%  
{S0-y  
av'DyNW\  
八. 中期总结 CU=sQfE  
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: D5gj*/"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `%YMUBaI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |s3;`Nxu7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m|NZ093d  
u|KjoO   
Na@bXcz)  
Z?P^Y%ls  
jCY~Wc  
+~n:*\  
九. 简化 9]Jv >_W*  
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。 tE %g)hL-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W"=l@}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: $9%F1:u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y:CX RU6eD  
  +-*/&|^等 l8~(bq1  
2. 返回引用。 izSX  
  =,各种复合赋值等 ~vTwuc\(H  
3. 返回固定类型。 l/k-` LeW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )qx;/=D  
4. 原样返回。 y)zZ:lyIq  
  operator, DE.].FD'  
5. 返回解引用的类型。 b}TvQ+W]2  
  operator*(单目) h6k" D4o\  
6. 返回地址。 -1Tr!I:1  
  operator&(单目) AL":j6!OQ  
7. 下表访问返回类型。 20I`F>-*  
  operator[] Cab-:2L]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1$RJzHS  
  operator<<和operator>> J0V m&TY  
ILr=< j  
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。 1;[KBYUH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +cfcr*  
8SpG/gl"  
template < typename Left > { <Gyjq  
struct value_return pZ8J\4+  
  { G:*vV#K  
template < typename T > OROvy  
  struct result_1 $e1.y b%  
  { 9(t(sP_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;6@sC[  
} ; HGAi2+&  
=r+K2]z,L  
template < typename T1, typename T2 > RP$u/x"b  
  struct result_2 N3$1f$`  
  { 3li$)S1z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3qTr|8`s  
} ; t U}6^yc  
} ; )W=O~g  
_-BP?'lN  
lU 62$2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u xyj6(  
7c"Csq/]I  
下面我们来剥离functor中的operator() R'sNMWM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .@): Uh  
J4ZHE\  
return l(t) op r(t) j7)mC4o:%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %%ouf06.|  
return op l(t) z&QfZs  
return op l(t1, t2) o/3.U=px~  
return l(t) op [.4{s  
return l(t1, t2) op e1g3a1tnWl  
return l(t)[r(t)] /4O))}TX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WowT!0$  
$y6 <2w%b  
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: 2.WI".&y=  
单目: return f(l(t), r(t)); %16Lo<DPm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WOZuFS13  
双目: return f(l(t)); %|e)s_%XE  
return f(l(t1, t2)); -E1-(TS  
下面就是f的实现,以operator/为例 nrY)i_\  
mhVLlb Y|t  
struct meta_divide : %& E58  
  { S?CT6moXA  
template < typename T1, typename T2 > )!v"(i.5Xo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \dJhDR  
  { T; tY7;<  
  return t1 / t2; N&   
} 7;|"1H:cmw  
} ; keC'/\e  
YzjRD:  
这个工作可以让宏来做: c#TY3Z|  
PS" rXaY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?o[h$7` o6  
template < typename T1, typename T2 > \ ^2}HF/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ho&:Zs  
以后可以直接用 f2[R2sto@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q{`1 [R  
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 oi|N8a2R  
(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。。。) y5F+~z }{  
KANR=G   
hlL$3.]  
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  FkrXM!mJ  
h,FU5iK|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +rU{-`dy9'  
class unary_op : public Rettype IDn<5#  
  { ;4!H- qZ  
    Left l; MlYm\x8{M  
public : (1|wM+)"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8!|vp7/  
C W#:'  
template < typename T > Hy4;i^Ik <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +z nlf-  
      { F oC $X  
      return FuncType::execute(l(t)); |;NfH|43;  
    } *-PjcF}Y  
e4Nd  
    template < typename T1, typename T2 > ^7 \kvW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x?o#}:S  
      { <qfAW?tF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %W9R08`  
    } ~<!j]@.  
} ; e1a\ --  
O6NH  
w^Y/J4 I0  
同样还可以申明一个binary_op ~2\Sn-`  
8<"g&+T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZeuL*c \  
class binary_op : public Rettype -_nQn  
  { VIdKe&,  
    Left l; msgR"T3'  
Right r; o3hgkoF   
public : ;Tr,BfV|Bf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5e. aTW;U  
>BO$tbU5b  
template < typename T > |hxiARr4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UBuh '?j  
      { lXTE#,XVf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YA,~qT|  
    } lND2Kb  
OC*28)  
    template < typename T1, typename T2 > IrQ.[?C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  .x%w#  
      { h_?`ESI~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >I\B_q  
    } Q&.uL}R  
} ; 0zNbux_  
@\w}p E  
{)"[_<  
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 V3ozaVk;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]O@iT= *3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I3.. Yk%7  
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。 uCr& `  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BJwuN  
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。。。 F8Ety^9>9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "6\ 5eFN;  
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) z.8nYL5^}  
下面是修改过的unary_op WGn=3(4  
$,@}%NlHc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g_cED15  
class unary_op x3&gB`j-  
  { GGEM&0*  
Left l; iGhvQmd(/*  
  pi"M*$  
public : AMjr[!44 @  
:W,S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PolJo?HZ  
{EvT7W  
template < typename T > Cg]|x+  
  struct result_1 KV$&qM.  
  { 6=]Gom&S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q~nVbj?c2v  
} ; ':pDlUA  
ns>$  
template < typename T1, typename T2 > A .&c>{B7  
  struct result_2 w@^J.7h^  
  { *@''OyL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r\Y,*e  
} ; S?b&4\:  
N_K9H1 r  
template < typename T1, typename T2 > uQvTir*e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .4\I?  
  { Y M:9m)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9k ~8n9  
} 'r7[9[  
5(ZOm|3ix  
template < typename T > kVQm|frUz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ztmh z_u7  
  { =!q]0#  
  return OpClass::execute(lt(t)); F2}Fuupb.  
} d[9{&YnH !  
6:G&x<{  
} ; GKIzU^f  
n7bVL#Sq[  
9JP:wE~y  
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 sPi  
好啦,现在才真正完美了。 IrL7%?  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'Hx#DhiFz  
Q,5PscE6&k  
template < typename Right >  _C5i\Y)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \)/qCeiZ  
  { AVQcD`V3B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V.:,Q  
} ^slIR!L  
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。 dPu27 "  
Y^Buz<OiG  
DQY1oM)D !  
OU%"dmSDk  
C`[2B0  
十. bind zNX=V!$  
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。 ^5]9B<i[Y  
先来分析一下一段例子 2x<BU3  
4A@HR  
n R,QG8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =? !FO'zt"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~$6` e:n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !O"2)RU1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 []@@  
我们来写个简单的。 y`zdI_!7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u W,J5!  
对于函数对象类的版本: C '[4jz0xF  
{2q"9Ox"  
template < typename Func > [!%5(Ro_  
struct functor_trait t`Bk2Cc)+  
  { } 9zi5 o8  
typedef typename Func::result_type result_type; o=Z:0Ukl]  
} ; *Hn=)q  
对于无参数函数的版本: zqj|$YNC  
Fxa{ 9'99  
template < typename Ret > ,|RKM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i}8OaX3x  
  { (.N n|lY<i  
typedef Ret result_type; 12#yHsk  
} ; O:GPuVb\  
对于单参数函数的版本: fGV'l__\\  
Fy5:|C N  
template < typename Ret, typename V1 > W]Xwt'ABz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %R4 \[e  
  { DtBvfYO8)>  
typedef Ret result_type; HR?T  
} ; Wy-_}wqHg  
对于双参数函数的版本: AAfU]4u0S  
,K}"o~z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f B<Qs.T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &V+_b$  
  { $&.(7F^D  
typedef Ret result_type; 3_wR2AU~  
} ; EFDmNud`Q  
等等。。。 [@qjy*5p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $A~aNI  
ILDO/>n  
template < typename Func > &V axv$v}  
struct func_return !j7mY9x+  
  { AB%i|t  
template < typename T > " l|`LjP5M  
  struct result_1 [H\0 '  
  { r[ k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <[ dt2)%L>  
} ; " TCJT390  
tOVTHx3E]  
template < typename T1, typename T2 > ^(  
  struct result_2 $'CS/U`E}  
  { r ts2Jk7f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <=|^\r !}&  
} ; 1:<n(?5JI  
} ; p}==aNZK  
"a;$uW@.6  
7@ONCG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j9c:SP5  
q<.k:v&  
template < typename Func, typename aPicker > U^[AW$WzU  
class binder_1 i;~.kgtq4  
  { :-59~8&  
Func fn; W"s/ 8;  
aPicker pk; nT:<_'!  
public : p&\QkI=  
l@w\ Vxr  
template < typename T > ?r|iZKa  
  struct result_1 & +`g~6U  
  { < `;Mf>V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [}Xw/@Uc;  
} ; Wx#l}nD  
? Lxc1  
template < typename T1, typename T2 > Z~(X[Zl :  
  struct result_2 N4qBCBr(  
  { %Qj$@.*:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aW_Y  
} ; V&j]*)  
VXk[p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lrkgsv6  
LsGO~EiJ  
template < typename T > (5`(H.(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ,e 7 ~G  
  { }t(5n$go6  
  return fn(pk(t)); ;K l'[~z  
} bRFZ:hu l  
template < typename T1, typename T2 > ~~WY?I-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P;XA|`&  
  { kn$SG  
  return fn(pk(t1, t2)); Ot=nKdP}D  
} 9:%')M&Q  
} ; i\ 7JQZ  
cfBl HeYE  
%t* 9sh  
一目了然不是么? JI-.SR  
最后实现bind AWFq5YMSI  
I^LU*A=  
V`/c#y||  
template < typename Func, typename aPicker > D)4#AI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n|.eL8lX.<  
  { :Id8N~g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [KGj70|~  
} \{*`-P v  
g|^U?|;p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TRgj`FG  
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。 lM#/F\  
X pK eN2=p  
十一. phoenix 3^H-,b0^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qOD^ P  
w=nS*Qy 2  
for_each(v.begin(), v.end(), ]GHw~s?  
( H_8PK$c;  
do_ WuWOC6^  
[ xG4 C 6s  
  cout << _1 <<   " , " 2GigeN|1N  
] :Eg4^,QX  
.while_( -- _1), [70 _uq  
cout << var( " \n " ) 5 <KBMCn  
) b H5lLcdf  
); =mwAbh)[7n  
P"Q6wdm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ea" -n9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iqX%pR~Yo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BUI#y `J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;x|? N*  
|P9MhfN  
;l `(1Q/  
template < typename Cond, typename Actor > !*qQ 7  
class do_while n|.>41bJ  
  { 9O&MsTmg$  
Cond cd; _jCu=l_  
Actor act; W`#E[g?]  
public : %,8 "cM`D  
template < typename T > 9QF,ynE  
  struct result_1 s}gdi  
  { j}}as  
  typedef int result_type; oO &%&;[/A  
} ; %t.\J:WN;  
e9k$5ps  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S}/ZHo  
Y)S f;  
template < typename T > QUXr#!rPY|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XGnC8Be{4  
  { R6GlQ G  
  do bV)h\:oC  
    { F&+_z&n)  
  act(t); 0x,4H30t(  
  } }lx'NY~(W  
  while (cd(t)); ]xV2= !J  
  return   0 ; apxq] ! `  
} U6nC <3f F  
} ; KAT^vbR  
Hnvs{KC`  
o(i?_4 E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @-1VN;N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #zn`)n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S6yLq|W0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6l|SGt\  
下面就是产生这个functor的类: Q^lgtb  
M~saYJio  
\S?;5LacZ  
template < typename Actor > 1$yS Ii  
class do_while_actor S U P  
  { |' kC9H[>  
Actor act; DT]3q4__Q  
public : G@dw5EfF9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]MMXpj,9h  
RL"hAUs_1  
template < typename Cond > @G>&Gu;5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Oh1a'&  
} ; i@YM{FycX  
&xFs0R i(  
OBM&N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cbx( L8  
最后,是那个do_ 1[?xf4EMG  
bFIv}c+;  
j4D`Xq2 X  
class do_while_invoker Zr!CT5C5  
  { te3\MSv;O  
public : !V0)eC50  
template < typename Actor > y[f6J3/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0ARj3   
  { ALR`z~1  
  return do_while_actor < Actor > (act); &nn+X%m9g  
} 5[+E?4,&  
} do_; x@VZJrQQ  
N2EX`@_2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ymcc|u6$"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .Dyxul  
最后来说说怎么处理break和continue *ur[u*g  
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。 Zdu8axK:  
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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