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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x^#6>oOR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PK 2Rj%  
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, pRiH,:\  
Xv-1PY':pA  
 UE&C  
pRrqs+IJZ\  
  class filler .e FOfV)  
  { JhhUg  
public : YM`:L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #GY&$8.u*  
} ; 38*'8=Y#>  
p'Y&Z?8  
'?`@7Eol  
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: u1pc5 Y{  
E*r  
@tE&<[e  
Rg8m4xw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aJy>  
38w.sceaT  
<wUD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (?!(0Ywbg  
q lz9&w  
/jjW/ lr  
Ere?d~8  
二. 战前分析 o8};e  
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。 <uBhi4  
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 #Cg}!38  
+#-kIaU  
q:2aPfo&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *;OJ ~zT  
  /* --------------------------------------------- */ [xZ/ZWb/  
vector < int *> vp( 10 ); C-a*EG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y~== waZw  
/* --------------------------------------------- */ 2,8/Cb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j[m_qohd7  
/* --------------------------------------------- */ IDGQIg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |5}rX!wS4  
  /* --------------------------------------------- */ J8GXI:y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gqP -E  
/* --------------------------------------------- */ o27 3|*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q SHx]*)  
9S:{  
v+!y;N;Q  
fCt^FU  
看了之后,我们可以思考一些问题: /RJ6nmN@}  
1._1, _2是什么? cX|[WT0[I  
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。 .%x"t>]  
2._1 = 1是在做什么? ?q d,>  
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。 i\kTm?BQZ  
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。 F,p`- m[q  
O8K@&V p  
wMH[QYb<*  
三. 动工 Ss@u,`pr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xmap9x  
Q vv\+Jp^  
p3M#XC_H]  
@9}),hl`  
template < typename T > zdxT35h  
class assignment a,/M'^YyN  
  { w?]ZU-  
T value; e-[>( n/[  
public : HG{&U:>)  
assignment( const T & v) : value(v) {} Af2=qe  
template < typename T2 > EX`"z(L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~`*1*;Q<H|  
} ; d] b~)!VW  
I! h(`  
'}U_D:o.b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T-L|Q,-{-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xoqiRtlY:  
p{iG{  
@k=cN>ZMc  
q[{:  
  class holder d&}pgb-Md  
  { =y)p>3p}&  
public : F^ I\X  
template < typename T > 1%$d D2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &Q\_;  
  { ;]2 x  
  return assignment < T > (t); !MZ+-dpK  
} Z~r[;={,  
} ; G{@C"H[$<  
:7 qqjs  
 Jt##rVN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: zq,iLoY[R  
ayV6m  
  static holder _1; >;&Gz-lm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |HrM_h<X  
;EgzC^2e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6OfdD.y  
而不用手动写一个函数对象。 S304ncS|M  
u9TzZ  
HG2N-<$  
-'I _*fu  
四. 问题分析 k4S} #!  
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。 o .l;: Un  
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。 p]wP36<S!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uz]E_&2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :|Z$3q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R;H?gE^m-  
1a<]$tZk  
五. 问题1:一致性 aRbx   
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?| lkV6qIj   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,VPbUo@  
+p13xc?#j  
struct holder - G8c5b[  
  { ,`;jvY~Ec  
  // ./#e1m?.  
  template < typename T > 'dkXYtKCB  
T &   operator ()( const T & r) const #2h+dk$1  
  { Ds {{J5Um%  
  return (T & )r; NA+&jV  
} XR|"dbZW.0  
} ; 3rxo,pX94  
CXTt(-FT  
这样的话assignment也必须相应改动: kGpV;F==*  
/@Ez" ?V2  
template < typename Left, typename Right > >Z *iE"9"  
class assignment b& V`<'{  
  { yc*<:(p  
Left l; >B0D/:R9  
Right r; |Dg;(i?  
public : , Hn7(^t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  VJ3hC[  
template < typename T2 > $Z/klSEf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hF2/ y.:P  
} ; Yy]T J  
L{=l#vu  
同时,holder的operator=也需要改动: N;<//,  
<D;MT96SG  
template < typename T > "LOnDa7E^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [#0Yt/G  
  { +)gGs# 2X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Wdo#?@m  
} ,E&Bn8L~O  
u,f A!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 prZ55MS.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #Rc5c+/(  
So#dJ>   
return l(rhs) = r; iSlFRv?a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o w2$o\hC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =HMmrmz:  
gC`)]*'tE  
template < typename Tp > Tj`yJ!0  
class constant_t X:_<Y_JT  
  { N<(HPE};  
  const Tp t; /KAlK5<  
public : ?yp0$r/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ENuwBYW-  
template < typename T > Yj3P 7k$c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Te;gVG*  
  { :lK4 db  
  return t; ymtd>P"  
} :7\9xH  
} ; h4Ia>^@  
B20_ig:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PPa^o8jd  
下面就可以修改holder的operator=了 +e'X;  
7IW> >RBF  
template < typename T > Y;,Hzmbs6w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l)Zs-V!M^\  
  { %fv)7 CRM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {]^2R>0Q  
} `@|w>8bMz{  
#XI"@pD  
同时也要修改assignment的operator() hq?jdNy :  
rs:Q%V ^  
template < typename T2 > a=+T95ulDy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } khAqYu" )  
现在代码看起来就很一致了。 5[4Z=RP  
XrS\+y3  
六. 问题2:链式操作 L,~MicgV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^uW%v2  
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。 uUG*0Lj  
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。 !9r:&n.\  
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。 oEu>}JD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h>wcT VF  
m"Qq{p|'  
template < typename T > ^mg*;8e Ga  
struct result_1 [T`}yb@  
  { PKA }zZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nLy#|C  
} ; "!H@k%eAM|  
se!mb _!  
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: }>&KUl  
)47MFNr~>  
template < typename T >  ]>Si0%  
struct   ref i[150g?K  
  { iCTQ]H3  
typedef T & reference; 7yI`e*EOD  
} ; dn,gZ"<  
template < typename T > $ D'^t(  
struct   ref < T &> cS|VJWgTZ  
  {  i-W  
typedef T & reference; '# z]M  
} ; RH(V^09[o  
[;KmT{I9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5j{Np,K  
r7 VXeoX  
template < typename T > NP/>H9Q2%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zoP%u,XL  
  { n|i"S`  
  return l(t) = r(t); :EZQ'3X  
} ++8_fgM  
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。 lJ{V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +;q.Y?  
H9` f0(H  
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 xd8 *<,Wj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )ofm_R'q*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \t3qS eWc/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 * OsU Y=;  
最后的布局是: o>c ^aRZ{  
                Add #SkX@sl@  
              /   \ TfRGA (+#  
            Divide   5 ^Y04qeRd  
            /   \ Ht[{ryTxu  
          _1     3 :?CQuEv-  
似乎一切都解决了?不。 Y ?'tUV  
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。 &Un6ay  
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。 PuXUuJx(  
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: :Q@)*kQH  
/smiopFcq  
template < typename Right > G> \T bx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LdTdQ,s<  
Right & rt) const wAYB RY[  
  { C+%K6/J(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lIf(6nm@  
} ^0tw%6:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @Bs0Avj.  
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。 4h|dHXYZ  
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。 _+w/ pS`M  
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。 B@t'U=@7  
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。 "tu*YNP\Q  
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? 5Qa zHlJ  
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: :0 ^s0l  
5j^NV&/_  
template < class Action > C3VLV&wF  
class picker : public Action w([$@1]  
  { sR=/%pVN  
public :  k0H#:c}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z.)p P'CJo  
  // all the operator overloaded t FgX\4  
} ; n56;m`IU  
I*\^,ow  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "T6#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D59T?B|BdD  
PRs@zkO  
template < typename Right > 2 x 4=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lKV"Mh+6  
  { ULBg {e?l8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )`HA::  
} Vhg1/EgUr  
mBk5+KyT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ijUzC>O+q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :&VcB$  
z4 M1D9iPY  
template < typename T >   struct picker_maker ftZj}|R!  
  { w'ybbv{c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =AOWeLk*G  
} ; Xl%0/ o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I&]G   
  { c3xl9S,5  
typedef picker < T > result; H+Z SPHs  
} ; ?tYpc_p#  
UAYd?r  
下面总的结构就有了: rwqv V ^  
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。 Jb(Y,LO^  
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。 sR_xe}-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WDx Mo`zT  
至此链式操作完美实现。 ?Zcj}e.r  
\pY^^ l*  
RKTb' 3H  
七. 问题3 B 0)]s<<  
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。 `M@Ak2gcR+  
0 bSA_  
template < typename T1, typename T2 > cF+ X,]=6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c^.l 2Q!  
  { =-jD~rN4;P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 30F!kP*E  
} Y=B3q8l5  
?S#\K^  
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: 8+'C_t/0i  
'ks{D(`  
template < typename T1, typename T2 > HKmcQM  
struct result_2 0[a}n6X Tk  
  { P-Su5F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %3=J*wj>D  
} ; NHaMo*xQ  
K"{HseN{  
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? (> "QVxr  
这个差事就留给了holder自己。 ^toAw8A=@0  
    ZX.TqvK/r  
XZph%j0o  
template < int Order > %c/^_.  
class holder; %:u[MBe,  
template <> )]Ti>RO7  
class holder < 1 > s#-eN)1R  
  { HW_& !ye  
public : R>)MiHcCg  
template < typename T > t[C1z  
  struct result_1 d'HOpJE  
  { d53 L65[  
  typedef T & result; 4%ZM:/  
} ; y?z\L   
template < typename T1, typename T2 > \0*l,i1&  
  struct result_2 XGs^rIf  
  { oXYMoi  
  typedef T1 & result; 6rDfQ`f\p  
} ; WjMRH+  
template < typename T > t#b0H)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HFtf  
  { UTk r.T+2X  
  return (T & )r; UuJjO^t  
} *^XbDg9  
template < typename T1, typename T2 > -|_ir-j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DJ;g|b  
  { 4tc:.  
  return (T1 & )r1; "S!3m9_#  
} <Gb %uny  
} ; 'Z8aPHD  
>1|g5  
template <> -q>^ALf|@>  
class holder < 2 > /g.]RY+u|x  
  { Tj/GClD:%  
public : !,&yyx.  
template < typename T > EESN\_{~.  
  struct result_1 dbF M,"^  
  { :Ml7G  
  typedef T & result; l?E|R Kp  
} ; 9%DT0.D}$j  
template < typename T1, typename T2 > 9y]J/1#  
  struct result_2 9'KonW  
  { #$1$T  
  typedef T2 & result; 4E3g,%9u  
} ; ecHP &Z$  
template < typename T > Wk7WK` >i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #G;X' BN  
  { q~Jq/E"f  
  return (T & )r; BGWAh2w6  
} n9UKcN-  
template < typename T1, typename T2 > 3'eG ;<F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i^2IW&+}e}  
  { %|IUqjg  
  return (T2 & )r2; X;GfPw.m  
} O6c\KFBSJ  
} ; :,UN8L "  
sa#.l% #  
#@//7Bf%  
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> >。 ~L?nq@DL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n^9  ?~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k onoI&kV|  
I$jvXl=$  
return l(i, j) = r(i, j); .ER98  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N}Vn;29  
?y%t}C\W  
  return ( int & )i; 4ke^*g K<  
  return ( int & )j; b:MG@Hxc  
最后执行i = j; "> 90E^  
可见,参数被正确的选择了。 t1i(;|8|  
[xaisXvI4  
L\  j:  
uofLhy!  
f(Hu {c5yV  
八. 中期总结 +=fKT,-*G!  
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: i/qTFQst _  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JOfV]eCL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'gTmH[be  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NPJ.+ph  
t_c?Wp~tH  
;e{5)@h$  
v Xcy#  
7_)|I? =0d  
At9X]t  
九. 简化 bLS&H[f K  
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。 Wmz`&nsn[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fdt}..H%  
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: =>LZm+P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %+tV/7|F  
  +-*/&|^等 ME+em1ZH  
2. 返回引用。 S+I^!gT  
  =,各种复合赋值等 S@}4-\  
3. 返回固定类型。  *4yN3y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r"_Y3SxxL  
4. 原样返回。 l5 J.A@0  
  operator, 8LrK94  
5. 返回解引用的类型。 9([6d.`~  
  operator*(单目) nX[;^v/  
6. 返回地址。 %e=!nRc  
  operator&(单目) O%JSViPw  
7. 下表访问返回类型。 t4K56H.L?  
  operator[] ti_u!kNv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bkv/I{C>?  
  operator<<和operator>> +zO]N&  
.Ff_s  
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。 ZBM!MSf:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VifmZ;S@Y  
MOHHZApt  
template < typename Left > +/cgw,  
struct value_return gGfq6{9g  
  { GU6 qIz|  
template < typename T > a$}6:E  
  struct result_1 |uUuFm  
  { i21QJ6jPcI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +/N1_  
} ; {;n0/   
<GfVMD  
template < typename T1, typename T2 > a%J /0'(d  
  struct result_2 ?qT(3C9p  
  { 0XIxwc0Iw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I'InZ0J2  
} ; vm}G[  
} ; 8S>>7z!U  
pxplWP,  
HdCk!Fv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vLn> 4SK  
<\D Uo0]J  
下面我们来剥离functor中的operator() GOr}/y;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MSYN1  
$u5.!{Wq?  
return l(t) op r(t) ,nYZxYLf+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `d`&R.'  
return op l(t) x[Q&k[xV  
return op l(t1, t2) PqfVX8/q0  
return l(t) op Qj!d^8  
return l(t1, t2) op 3o0IjZ=[>  
return l(t)[r(t)] 1t2cY;vJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :,YLx9i>  
RV92qn B  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: wE2x:Ge:  
单目: return f(l(t), r(t)); #W5Yw>$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /(zB0TEd  
双目: return f(l(t)); 065A?KyD  
return f(l(t1, t2)); vKkf2 7  
下面就是f的实现,以operator/为例 9::YR;NY  
uI9lK  
struct meta_divide h/=-tr  
  { Xz* tbW#  
template < typename T1, typename T2 > %zQ2:iT5@=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }AAbhr9d}  
  { Y3M','H([  
  return t1 / t2; K~JC\a\0  
} OR~GOv|  
} ; (WMLNv  
G5+]DogS  
这个工作可以让宏来做: 7b,AQ9  
in?T]}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y`+<X{V5L  
template < typename T1, typename T2 > \ n|Ma&qs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g TD%4V  
以后可以直接用 3G(skphE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >I:9'"`  
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 Esa6hU#  
(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。。。) [Ekgft&  
5j1 IH,yW  
T ~|PU{  
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 2dyxKK!\a  
U\;Ml  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yh$ ~*UV  
class unary_op : public Rettype ?a8nz, zb  
  { |nfH-JytV  
    Left l; Nc:U4  
public : 04[)qPPS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dcR6KG8  
y|LXDq4Wj  
template < typename T > 6d(b'S^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y?e3Bx7*b  
      { bZnDd  
      return FuncType::execute(l(t)); C64eDX^  
    } -%N}A3m!5  
rZ 6@b  
    template < typename T1, typename T2 > jaNH](V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a6 * Y%?  
      { {cX7<7N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B8>FCF&}E  
    } 2nYiG)tg  
} ; "$4hv6 s  
GdL4|xv  
3XBp6`  
同样还可以申明一个binary_op U(8I+xZ  
25w6KBTe;:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ic_tc  
class binary_op : public Rettype eKS:7:X  
  { f`bIQ9R  
    Left l; )/ n29]  
Right r; tTE3H_   
public : wfWS-pQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vLD:(qTi  
>02i8:Tp5K  
template < typename T > Mj,2\ijNM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e4?<GT   
      { ?WMi S]Q\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _4!7 zW^  
    } B0NN>)h  
#SK#k<&P  
    template < typename T1, typename T2 > U8U/?zW/&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E^'C "6  
      { ^JiaR)#r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ByC1I.B`  
    } WJBW:2=;  
} ; (#CB q  
OcLg3.:L  
}NR`81  
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 ~ rQ4n9G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0  %C!`7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U_.n=d~B  
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。 k_-vT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'aLPTVM^  
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。。。 01UqDdoj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oR4fK td  
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) iRkOH]+K  
下面是修改过的unary_op +D6-m  
(4E.Li<O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2OA8 R}  
class unary_op ^ON-#  
  { (0O`A~M3  
Left l; R4[. n@  
  MM/BJ  
public : vK[v eFH  
O[3q9*(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fbi H   
pqRO[XEp2  
template < typename T > v GulM<YY  
  struct result_1 N8u_=b{X  
  { hXj* {vT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Lo6='G  
} ; :qt82tbn  
6:8EZ' y  
template < typename T1, typename T2 > }UJdE#4  
  struct result_2 }7f 1(#{7  
  { ~ `tJvUo0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )1X' W  
} ; xP<H,og&x=  
KE&InTM/j  
template < typename T1, typename T2 > tr#)iZ\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Xy w<fMQ  
  { oxxE'cx{g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :*^(OnIe  
} i2`.#YJ&v  
)dUd`g  
template < typename T > ;+aDjO2(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \xa36~hh40  
  { ,.1&Ff)S  
  return OpClass::execute(lt(t)); S5YDS|K  
} A`+(VzZgJ  
7%~VOB  
} ; B h.6:9{  
WVBE>TB  
b{9HooQ{  
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 $j$\ccG  
好啦,现在才真正完美了。 vQ9 xG))  
现在在picker里面就可以这么添加了: #8WR{  
>TH-Q[  
template < typename Right > c +"O\j'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {VrAh*#h  
  { Vj9`[1}1Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~7eUt^SD;  
} qHcY 2LV  
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。 uv_P{%TK  
;m M\, {Z  
6+{nw}e8  
~CjmYP'o  
O(:u(U7e  
十. bind tZ*f~yW  
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。 &~D.")Dz  
先来分析一下一段例子 :IOn`mRYu  
x 1 R!  
:&\E\9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `tUeT[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ).O\O)K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B7x"ef  
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。 eO"\UDBV  
我们来写个简单的。 } SWA|x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZJ{+_ax0K  
对于函数对象类的版本: cfO^CC  
)f_"`FH0d  
template < typename Func > k[^}ld[  
struct functor_trait fmT3Afl5c  
  { 3n=O8Fp  
typedef typename Func::result_type result_type; d-K5nRyI  
} ; hP6fTZ=Ln  
对于无参数函数的版本: Yg:74; .  
5y 'ycTjY  
template < typename Ret > oM? C62g\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fg}5V,  
  { FB^dp}  
typedef Ret result_type; joSr,'x  
} ; 1)c=15^  
对于单参数函数的版本: Vq;{+j(  
JUUF^/J  
template < typename Ret, typename V1 > Qnu&GBM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c]:J/'vc  
  { c^q O@%s  
typedef Ret result_type; LTlC}3c28f  
} ; RQ$o'U9A  
对于双参数函数的版本: -`ys pE0?  
1 _:1/~R1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rym\5 `)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L_CEY  
  { XxrO:$  
typedef Ret result_type; NVM2\fs  
} ; @'G ( k;  
等等。。。 ysw6hVb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?X5glDZ$  
SieV%T0t1  
template < typename Func > ~{]m8a/ `6  
struct func_return 28ov+s~1+-  
  { V'BZ=.=  
template < typename T > ^.$r1/U  
  struct result_1  p% YvP  
  { ct4)faM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; My43\p  
} ; & ,gryBN  
nR|uAw  
template < typename T1, typename T2 > (>@syF%PB  
  struct result_2 e]y=]}A3{  
  { 8G^B%h]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qI/r_  
} ; :."n@sA@  
} ; Dg2#Gv0B  
[3 ;Y:&D  
C&#KdvN/r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uEi.nSp)S  
CSg5i&A=  
template < typename Func, typename aPicker > m{=~| I  
class binder_1 :!it7vZ  
  { +^% &8<  
Func fn; 1'._SMP  
aPicker pk; 1)kl  
public : $hY]EB  
T>:g ME  
template < typename T > =v#A&IPA'  
  struct result_1 J$=b&$I(  
  { l8 2uK"M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /3:IE%o  
} ; YdL1(|EdM  
,EJ [I^  
template < typename T1, typename T2 > DD{@lM\vc  
  struct result_2 )<&CnK  
  { A.cZa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z_iyuLRdb  
} ; /iJhCB[QZ  
j$i8@]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HFCFEamBMP  
=.2cZwxX$  
template < typename T > {m*J95[   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v lnUN  
  { $;j6 *,H  
  return fn(pk(t)); LYo7?rp  
} oDiv9 jm  
template < typename T1, typename T2 > 0$dNrq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a\j\eMC  
  { V?=zuB?'  
  return fn(pk(t1, t2)); z&/ o  
} -<^Q2]PE;  
} ; ve/6-J!5Y.  
aRb:.\ \zc  
)k<~}wvQ0  
一目了然不是么? =+#RyV  
最后实现bind +OuG!3+w  
\YF!< 2|[  
:usBeho  
template < typename Func, typename aPicker > IXk'?9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) */h 9"B  
  { (HD>vNha1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9'L0Al~L  
} Q X5#$-H@  
f$*9J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nf@u7*# 6  
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。 M/`z;a=EP  
gJfL$S'w  
十一. phoenix 8Nq Iz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vy*Z"k  
!suiqP1\*  
for_each(v.begin(), v.end(), 5v-;*  
( K`Zb;R X  
do_ YVV $g-D}  
[ NGD2z.  
  cout << _1 <<   " , " 5oyMR_yl  
] RloPP  
.while_( -- _1), 03jBN2[!  
cout << var( " \n " ) 5|={1Lp24g  
) V \ 8 5  
); %cif0Td  
&!aLOx*3`  
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: +}Wo=R}  
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 yX Q;LQ;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nU#q@p)Xg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qvg"5_26v  
[5d][1=  
5'[X&r %#  
template < typename Cond, typename Actor > u\;dU nr  
class do_while ![C $H5  
  { &l*dYzqq  
Cond cd; QnAf A%  
Actor act; 5} aC'j\  
public : rKO*A7vE  
template < typename T > %QZ!Tb  
  struct result_1 <"P '"SC  
  { ~ab_+%  
  typedef int result_type; s+~Slgl  
} ; 0cU^ue%  
_NW OSt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [gY__  
UR=s{nFd  
template < typename T > 'GoeVq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *N+aZV}`Z  
  { ~7H.<kJt  
  do ;;H:$lx  
    { 6KTY`'I  
  act(t); >mltE$|  
  } Q 8E~hgO  
  while (cd(t)); }iloX#  
  return   0 ; *}&aK}h}I  
} (6^k;j  
} ; UAO#$o(  
oU5mrS.7M!  
W"@lFUi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F<WX\q  
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。 a[rUU'8  
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。 HwK "qq-  
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。 uQ1;+P:L  
下面就是产生这个functor的类: *0zH5c  
xT8"+}  
z1 px^#  
template < typename Actor > ~jTn jx  
class do_while_actor Qeog$g.HI  
  { *G=AhH$t  
Actor act; Mdh"G @$n  
public : L` "UeNT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B.WkHY%/  
j( :A  
template < typename Cond > iR OM?/$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dEL"(e#0s4  
} ; $8}'6,  
Qq`\C0RZ  
/)|y+<E]}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,]"u!,yHb  
最后,是那个do_ 8;NO>L/J]i  
,~iAoxD5jY  
0G 1o3[F  
class do_while_invoker ~` hcgCi%  
  { 3NWAy Cq-  
public : 21j+c{O  
template < typename Actor > ;~;St>?\R\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wQ^a2$Z  
  { .).<L`q  
  return do_while_actor < Actor > (act); xU"qB24]=  
} DV" ri  
} do_; 2ow\d b  
k~dr;j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4Pdk?vHK;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YR.'JF`C  
最后来说说怎么处理break和continue S7Fxb+{6D  
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。 &3J#"9 _S  
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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