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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *HiN:30DZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yxik .S+G  
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, 0;9X`z J  
vz'/]E  
XFJGL!wWm[  
SB"Uu2)wZ  
  class filler Zi'}qs$v  
  { LbCcOkL/@@  
public : aX CVC<l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u7  s-  
} ; />^sGB  
GHeucG} ?  
*K}h >b 1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: IZ?+c@t  
j{QzD^t  
miWog8j  
{v CB$@/o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NVyel*QE  
v+\&8)W=  
Cn6<I{`\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tZ|0wPp  
)wT @`p"4  
n{'LF #4l  
vH14%&OcN  
二. 战前分析 );*:Uz sC_  
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。 :Y4 m3|  
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 JTg:3<L  
z{;~$."  
pE&'Xr#P>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -d'swx2aZ!  
  /* --------------------------------------------- */ [%?ViKW  
vector < int *> vp( 10 ); ZQ@ Ul  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :{7gZ+*  
/* --------------------------------------------- */ ?rauhTVnJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @J~hi\&`  
/* --------------------------------------------- */ LR`]C]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MKiP3kt8  
  /* --------------------------------------------- */ qXF#qS-28  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V.\12P  
/* --------------------------------------------- */ /O`<?aP%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Mg pjC`  
$c^,TAN  
Cpg>5N~;L  
pUV4oyGV   
看了之后,我们可以思考一些问题: Uw!N;QsC  
1._1, _2是什么? rJz`v/:|P  
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。 >]dH1@@  
2._1 = 1是在做什么? P:8 qm DXo  
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。 v?6g. [;?  
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。 {wK| C<K  
czG]rl\1  
A!GQ4.~%  
三. 动工 "@s</HGo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :<QmG3F  
a8w/#!^34  
"A9qC*6[  
Pl/}`H:R&  
template < typename T > q0sdL86  
class assignment ;rj|>  
  { W]B75  
T value; =PM6:3aKh  
public : [\BLb8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'lWgHmE  
template < typename T2 > #ULjK*)R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $R&K-;D/8  
} ; v?O6|0#x  
GS)4,.  
c9/&A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %96l(JlJ)B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HI\V29 a  
;0"p)O@s04  
tX.fbL@ T  
]@P!Q&V #  
  class holder 9]4W  
  { _Dq, \}  
public : Oaj$Z- f  
template < typename T > ^l8&y;-T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bc3 T8(  
  { Bw Cwy  
  return assignment < T > (t); L]e@. /C$  
} \2#j1/d4  
} ; l>D!@`><I  
qGkD] L  
*]K/8MbiF  
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: uXuA4o$t-  
Rm&4Pku  
  static holder _1; XF Cwa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qe_qag9  
BenUyv1d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N@x5h8  
而不用手动写一个函数对象。 f?BApm  
:8LK}TY7  
MZWicfUy  
c`s ]ciC  
四. 问题分析 f+V^q4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /oC@:7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 P ~rTuj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =u<jxV9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \J-}Dp\0b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]yV,lp  
Y+Cqc.JBQ  
五. 问题1:一致性 c4 bo  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *z }<eq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QdK PzjA  
&]S\GnqlU]  
struct holder j<PpCL_8%  
  { !V27ln KP+  
  // K06x7W  
  template < typename T > Jq8:33s   
T &   operator ()( const T & r) const X*< !_3  
  { ['_W <  
  return (T & )r; jn._4TQ*}  
} d Z P;f^^  
} ; `%$l b:e  
w\%AR1,rs  
这样的话assignment也必须相应改动: tk66Ggi[K  
fD~f_Wr  
template < typename Left, typename Right > 8c<OX!  
class assignment a"!r]=r  
  { s0/y> ok  
Left l; Q7pjF`wu  
Right r; d37|o3oC  
public : g93H l&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K-Fro~U  
template < typename T2 > I!u fw\[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bF c %  
} ; -`ss7j&b3  
b0aV?A}th  
同时,holder的operator=也需要改动: EncJB  
[?S-on.  
template < typename T > I.{%e;Reg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q 1~3T;Il  
  { +?ilTU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eD)@:K  
} :$^cY>o  
c3!YA"5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r#\Lq;+-B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _qjkiKm?1F  
UUR` m  
return l(rhs) = r; +qee8QH  
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。 5K {{o''  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {(_>A\zi  
5uO.@0  
template < typename Tp > ]}d.h!`<)  
class constant_t (3QG  
  { >"<<hjKJ  
  const Tp t; P$Fq62;}r4  
public : DlxL:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uU!}/mbo  
template < typename T > }]+k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IaYaIEL-  
  { g n 6@x  
  return t; {8w,{p`  
} qU+q Y2S:  
} ; vxl!`$Pi  
pg/SYEvsV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cb`ik)=K%  
下面就可以修改holder的operator=了 A9kn\U92  
]z"7v  
template < typename T > -jcgxQH53  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FSHC\8siS  
  { MxLi'R=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N6w!V]b  
} i ?]`9z  
8=WX`*-uH  
同时也要修改assignment的operator() _&K>fy3t&  
!H4C5wDu  
template < typename T2 > [=& tN)_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r@ v&~pL  
现在代码看起来就很一致了。 ;C~:C^Q\H  
UU  DZ  
六. 问题2:链式操作 1aS66TS3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Vy@0Got5=  
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。 "q3W& @  
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。 3GM9ZPeN:  
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。 Km!~zG7<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ry"N_Fb  
u$nYddak  
template < typename T > ^ SW!S_&Z2  
struct result_1 +a74] H"  
  { *s (L!+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DUWSY?^c  
} ; ;]Ko7M(4  
;\rKkH"K8n  
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: {:ZsUnzm  
OJXK]dZ  
template < typename T > ySNXjH Q=  
struct   ref cp L'  
  { K%(DRkj)  
typedef T & reference; w ?"s6L3  
} ; <gjA(xT5  
template < typename T > v|GDPq  
struct   ref < T &> U{Moyj  
  { 4j}uVGi{e  
typedef T & reference; ?vV&tqnx%  
} ; mE"},ksg  
|\J! x|xy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e3}o3c_  
?f4jqF~Fh  
template < typename T > "XWO#,Ue  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `Uy4>?  
  { 1D2Yued  
  return l(t) = r(t); ,&0iFUwN_  
} U_ *K%h\m  
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。 _aK4[*jnqh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SEsLJ?Dv0  
k8O%gO  
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 C252E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nYts[f9e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cB|Rj}40v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :WAFBK/x  
最后的布局是: `xie/  
                Add } .'\IR  
              /   \ ?/FCq6o  
            Divide   5 .Uh|V -  
            /   \ *."a>?D~  
          _1     3 T Y*uK  
似乎一切都解决了?不。 T5? eb"  
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。 kC=h[<'  
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。 be+tAp`  
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: D5jZ;z}  
o 12w p  
template < typename Right > Is#w=s}2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;}QM#5Xdt  
Right & rt) const GcCMCR3  
  { Wv-nRDNG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v>E3|w%  
} jZP~!q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [ @`Ki  
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。 7$|L%Sk  
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。 YLFM3IaP  
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。 @V71%D8{  
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。 #/2W RN1L  
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? XS`=8FQ  
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: $p~X"f?0  
uH=^ILN.  
template < class Action > ;SVAar4r  
class picker : public Action }8)iFP&"  
  { +nm?+ F  
public : \p{$9e;8yT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} khS >  
  // all the operator overloaded boWaH}?0'  
} ; ~pve;(e=  
5M mSQ_  
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。 dBM> ;S;v  
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: dXewS_7  
.|x" '3#  
template < typename Right > xe9V'wICp(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #Oq~ZV|<l  
  { PBY ^m+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mYw9lM  
} Z9k"&F ~u}  
m5\/7 VC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :+$/B N:iO  
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。 7B8.;0X$W  
+Qo]'xKr  
template < typename T >   struct picker_maker Mi2l BEu,  
  { 1 -:{&!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o}VW%G"  
} ; Ct\n1T }  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O.^1r  
  { @o4n!Ip2x/  
typedef picker < T > result; 2:tO"   
} ; {j4J(dtO  
qe_59'K  
下面总的结构就有了: fd/?x^Z  
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。 xYl ScM_~  
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。 -wUw)gJbM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o.M.zkP a  
至此链式操作完美实现。 mmx; Vt$i  
_{f7e^;  
)9? ^;HS  
七. 问题3 C Ch38qBp  
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。 8zWKKcf7t  
^7$V>|  
template < typename T1, typename T2 > sH `(y)`_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jI~GRk  
  { XTPf~Te,=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2nA/{W\hC  
} {Bm7'%i  
ac< hz0   
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: fqQ(EVpQ  
&<\i37y  
template < typename T1, typename T2 > V1!;Hvm]+  
struct result_2 z*BGaSX %  
  { SJ;Kjq.Qo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %X>P+6<=  
} ;  1@p'><\  
M@?,nzs K  
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? :rhh=nHgn  
这个差事就留给了holder自己。 ewD=(yr  
    W^Z#_{  
@A;Ouu(  
template < int Order > Bgy?k K2[  
class holder; t,>j{SK~  
template <> .L'eVLQe  
class holder < 1 > :3$-Qv X  
  { +ZU@MOni  
public : "[M k5tM  
template < typename T > Y*q_>kps"  
  struct result_1 [S#QGB19  
  { >UDb:N[  
  typedef T & result; Wi3St`$  
} ; 6i.!C5YX]  
template < typename T1, typename T2 > Y[WL}:"93  
  struct result_2 NNM+Z:  
  { *^_ywqp  
  typedef T1 & result; A:5B6Z  
} ; #mvOhu  
template < typename T > ,[t>N>10TH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DgB]y6~KXl  
  { q/l@J3p[qm  
  return (T & )r; \]gUX-  
} wjnQK  
template < typename T1, typename T2 > LYvjqNC&4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !3 j@gi2  
  { pXBlTZf  
  return (T1 & )r1; syR +;  
} Zwxu3R_  
} ; q;0QI{:5v  
dB%q`7O  
template <> "Nlw&+ c7  
class holder < 2 > ZB@Bj>,b p  
  { >ho$mvT  
public : yYri.n  
template < typename T > \~bx%VWW4  
  struct result_1 X!/o7<  
  { Z;4pI@ u  
  typedef T & result; c[RkiV3  
} ; ?!d\c(5Gt  
template < typename T1, typename T2 > uxsfQ%3`#  
  struct result_2 )|SmB YV  
  { :*0l*j  
  typedef T2 & result; =SqI# v  
} ; HJ+I;OJ  
template < typename T > vE=)qn=a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {YzRf S  
  { U#{^29ik=o  
  return (T & )r; 1p|}=R  
} vbT,! cEm  
template < typename T1, typename T2 > ^:F |2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U9ZWSDs  
  { yQ{xRtNO  
  return (T2 & )r2; c4AkH|  
} _J+p[=[L  
} ; Q $5U5hb  
~DJ>)pp  
6}aH>(3!A  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d5z?QI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S+7:fu2?+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eO?.8OM-a  
5C&]YT3 )  
return l(i, j) = r(i, j); A0>u9Bn"Qw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aO'lk  
R]y[n;aGC  
  return ( int & )i; 2A^>>Q/,u  
  return ( int & )j; \vR&-+8dk  
最后执行i = j; P pF"n[j  
可见,参数被正确的选择了。 v2tKk^6`(i  
wf[B-2q)  
_ Uxt9 X  
FBCi,_ \4  
,b/qcu_|-  
八. 中期总结 O^W.5SaR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z%cpV{Nu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RV2s@<0p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~c*$w O\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4?3*%_bDJ,  
2G9sKg,kL  
? h*Ngbj>  
O%KP,q&}Y  
& &\HE7*  
O=C z*j  
九. 简化 |re>YQ!zd  
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。 RO?%0-6O&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7Y>17=|  
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: cGVIO"(VP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `l0&,]  
  +-*/&|^等 x\r[Zp|  
2. 返回引用。 $&!i3#FF  
  =,各种复合赋值等 .*bu:FuDE  
3. 返回固定类型。 9ne13 qVm+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?k*%r;e>  
4. 原样返回。 !Xzne_V<  
  operator, nhm)P_p   
5. 返回解引用的类型。 ? V0!N;  
  operator*(单目) )zR(e>VX  
6. 返回地址。 os3jpFeG'  
  operator&(单目) jBO/1h=  
7. 下表访问返回类型。 %FDv6peH  
  operator[] Hlr[x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Id/-u[-yo  
  operator<<和operator>> s?irT;=  
ky^p\dMh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =@%Ukrd@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #Oeb3U  
k[`9RGT  
template < typename Left > W8$ky[2R  
struct value_return v%=@_`Ht  
  { ^bZ'z  
template < typename T > 4zRz U  
  struct result_1 yyj?hR@rZ  
  { c89+}]mGq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '>wr _ f  
} ; x2m*0D~  
Hj>(kL9H  
template < typename T1, typename T2 > W@vt6v  
  struct result_2 #c?xJ&bh  
  { O_M2Axm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vIL'&~C\y  
} ; L>&o_bzp  
} ; Qrnc;H9)  
!Rq.L  
1TagQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <yw6Om:n<  
j`'9;7h M6  
下面我们来剥离functor中的operator() w6RB|^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /.{q2]  
Z/r=4  
return l(t) op r(t) .]0u#fz0y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AO R{Xm  
return op l(t) q$|Wxnz  
return op l(t1, t2) vSOO[.=  
return l(t) op NM`5hd{  
return l(t1, t2) op :oYz=c  
return l(t)[r(t)] #s\HiO$BT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C3XB'CL6  
[%);N\o2Y  
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: P0B`H7D  
单目: return f(l(t), r(t)); v/fo`]zP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YPV@/n[N  
双目: return f(l(t)); *CIR$sS  
return f(l(t1, t2)); ZCT\4Llv#  
下面就是f的实现,以operator/为例 G`_LD+  
zmw <y2`  
struct meta_divide )\q A[rTG  
  { C V{kP8#  
template < typename T1, typename T2 > . paA0j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kkyi`_ZKn  
  { 6cF~8  
  return t1 / t2; E=H>|FgS  
} uX!5G:x]  
} ; {Tps3{|wt  
YKUb'D:t]  
这个工作可以让宏来做: p>g5WebBN  
OzVCqq"]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1&,d,<  
template < typename T1, typename T2 > \ u["3| `C5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K-a~Kr  
以后可以直接用 X6hp}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YR 5C`o  
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 P1r)n{;  
(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。。。) vky@L!&,  
B"@3Qav3  
%OIJ.  
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 s9Tp(Yr,k  
2ncD,@ij  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q1b<=,  
class unary_op : public Rettype .+@;gVZx1  
  { XtJIaD|:3  
    Left l; R/_bk7o]H  
public : zF)&o}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 69 >-  
/S9(rI<'  
template < typename T > `/"rs@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I)JqaM  
      { dHzQAqb8J  
      return FuncType::execute(l(t)); pZ@)9c  
    } k%|Sl>{Ir  
a_GnN\kX^Z  
    template < typename T1, typename T2 > -/ltnx)j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KF%tF4^+|  
      { ,ce sQ ou  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @(m+B\  
    } @X|Mguq5  
} ; u!B6';XY  
b%-S'@ew  
$+P6R`K  
同样还可以申明一个binary_op 4kNiS^h  
I: L}7uA[t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ma gZmY~  
class binary_op : public Rettype L&I8lG  
  { I*SrK Zb  
    Left l; :rBPgrt  
Right r; U5iyvU=UG  
public : j_ \?ampF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MR?5p8S#g  
5Al1u|;HB  
template < typename T > e}PJN6"5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SqF `xw  
      { H;~Lv;,g,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |#Gug('  
    } F=B[%4q`%  
(/^s?`1{N?  
    template < typename T1, typename T2 > k6}M7 &nY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *K57($F  
      { TI<?h(*R_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q| 6lp  
    } ]U,c`?[7#  
} ; X%Lhu6F  
4eRV?tE9  
2m*g,J?ql  
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 (\I9eBm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pef)c,U$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;!C~_{/t  
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。 qDV t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #B^A"?*S  
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。。。 "KiTjl`M,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &>xd6-  
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)  EL$"/ptE  
下面是修改过的unary_op \Zgc [F  
%$*WdK#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }3TTtd7  
class unary_op $!ATj`}kb  
  { }#<mK3MBe  
Left l; nj (\+l5  
  C5F=J8pY  
public : )&") J}@  
-Gyj]v5y`c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .,9e~6}  
n | M~C\*  
template < typename T > {tDH !sX  
  struct result_1 \Qgc7ev  
  { 7;i [  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X1C &;5  
} ; T!yI+<  
r-s9]0"7~  
template < typename T1, typename T2 > [gybdI5wur  
  struct result_2 (Ev=kO  
  { j(>~:9I`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &*nq.l76X`  
} ; Gpb<,v_3  
g.wDg  
template < typename T1, typename T2 > Ifu[L&U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u(Kof'p7  
  { sA|!b.q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {@7xOOAw  
} /)-OK7x  
y(fJ{k   
template < typename T > G(fS__z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b3M`vJ+{  
  { ?nCo?A  
  return OpClass::execute(lt(t)); w2(pgWed  
} JGRL&MG4  
unB`n'L  
} ; 579<[[6~d2  
'~\\:37+  
&*YFK/]  
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 2e<u/M21>  
好啦,现在才真正完美了。 xCYK"v6\  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4c'F.0^  
i!i=6m.q7  
template < typename Right > \5pBK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TZ+- >CG  
  { =H_vRd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (~ `?_  
} Jmml2?V-c  
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。 qGXY  
8t5o&8v  
-FGM>~x  
/7fD;H^*  
' 5xvR G  
十. bind o FS2*u  
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。 !Pc&Sg  
先来分析一下一段例子 Wi+}qO  
F^Y%Q(Dd7w  
pdySip<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +/n<]?(T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _PPn =kuMa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HPc~wX  
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。 yBl9a-2A  
我们来写个简单的。 |r+w(TG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `Iqh\oY8-  
对于函数对象类的版本: { u %xc"0y  
Qv}TUX4  
template < typename Func > $e, N5/O  
struct functor_trait fda)t1u\8  
  { j_{f(.5  
typedef typename Func::result_type result_type; qHl>d*IZ  
} ; r]=Z :  
对于无参数函数的版本: =oT4!OUf  
2Bz\Tsp  
template < typename Ret > @:Emmzucv|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t\XA JU  
  { dJF3]h Y  
typedef Ret result_type; 1}Th@Vq  
} ; QJF_ "  
对于单参数函数的版本: "DC L Z  
g-4j1yJV<  
template < typename Ret, typename V1 > 5q;c=oRUj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TXS{=  
  { ^jE8 "G*  
typedef Ret result_type; _A~>?gJ;,  
} ; Y&j'2!g  
对于双参数函数的版本: }1EtM/Ni{!  
HJ_8 `( '  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  "SA*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0WSOA[R%[b  
  { L_Xbca=  
typedef Ret result_type; nIWY<Z"  
} ; Vtv~jJ{m  
等等。。。 9T_fq56Oh6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8/<+p? 3p>  
jct'B}@X(  
template < typename Func > yioX^`Fc(~  
struct func_return b#( X+I  
  { 9Cs/B*3)b  
template < typename T > rpUTn!*u/  
  struct result_1 W1JvLU5L*r  
  { ?=,7'@e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &S39SV  
} ; 5fy{!  
Oe21noL  
template < typename T1, typename T2 > 7l4}b^>/`  
  struct result_2 B9wQ;[gQB  
  { Pa'N)s<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {s0!hp  
} ; E BSjU8  
} ; = \M6s  
P2F8[o!<  
$ I J^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =@D H hg  
\A6 }=  
template < typename Func, typename aPicker > Myf2"\}  
class binder_1 KB {IWu  
  { IEe;ygL#  
Func fn; ,n`S ,  
aPicker pk; X o[GD`t  
public : yQ !keGj  
,/"0tP&_;  
template < typename T > *xN?5u%  
  struct result_1 :o:Z   
  { r::0\{{r"p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )d>Dcne  
} ; G[=;519  
rP#&WSLVj  
template < typename T1, typename T2 > ?7"v~d]>  
  struct result_2 w,j;XPp  
  { bAld'z#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mnx`e>0  
} ; ;M"[dy`dY  
rH'|$~a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B>[myx  
tF\_AvL_8  
template < typename T > \(}pm#O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GcG$>&,  
  { xEv?2n@A  
  return fn(pk(t)); `NNP}O2  
} =}0$|@pl  
template < typename T1, typename T2 > e'p"gX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &_-3>8gU  
  { Sbeq%Iwm.  
  return fn(pk(t1, t2)); CdMV(  
} h+S]C#X,}  
} ; CF v]wS  
30<_`  
>DN^',FEm  
一目了然不是么? 3S1{r )[j  
最后实现bind 4O:HT m  
,t!I%r  
m}f{o  
template < typename Func, typename aPicker > !3{. V\P)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N36B*9m&p  
  { 79I"F'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NErvX/qK  
} +??pej]Rp  
{ R/e1-;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~S$ex,~  
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。 Ec^2tx"=  
b}*q*Bq  
十一. phoenix umt`0m. :  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "rVM23@ tq  
ff=RKKnN  
for_each(v.begin(), v.end(), m}]QP\  
( 7%G&=8tq  
do_ phB d+zQc  
[ BU7QK_zT:  
  cout << _1 <<   " , " uJ8FzS>[V  
] 1^ iLs  
.while_( -- _1), (j(9'DjP  
cout << var( " \n " ) 1~j,A[&|<  
) U ,!S1EiBs  
); DiZ;FHnaG?  
@!|h!p;  
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: t gHN\@yj  
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 $ e.Bz `  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a54S,}|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: na 0Zb  
mX, @yCI  
qQ1D}c@  
template < typename Cond, typename Actor > R^]a<g,  
class do_while P@x@5uC2  
  { K)}Vr8,V  
Cond cd; # %'%LY=  
Actor act; RRzLQ7J  
public : ~#)9Kl7<X  
template < typename T > 6/vMK<Fz9  
  struct result_1 !& >LLZ  
  { 'Mhnu2d  
  typedef int result_type; Yv2L0bUo:  
} ; >h~>7i(A  
{hm-0Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *~w?@,}  
JvaHH!>d/  
template < typename T > %e_){28 n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +;Gvp=hk  
  { e@& 2q{Gi=  
  do QUg<~q)Oq  
    { Hl*#iUq  
  act(t); lTFo#p_(  
  } "{d[V(lE"  
  while (cd(t)); 7M_GGjP  
  return   0 ; \jS^+Xf?^  
} f# hmMa  
} ; ,u!_mV  
W)Y:2P<.  
uC6e2py<[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2z1r|?l  
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。 Ik@MIxLK  
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。 1F+nWc2b  
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。 ju4wU; Nu  
下面就是产生这个functor的类: {UF|-VaG  
RB;2  
pW>.3pj  
template < typename Actor > ;!OME*?m<  
class do_while_actor V#c=O}  
  { 5bsv05=e  
Actor act; PWyFys  
public : +eop4 |Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y+ izC+  
A2Iqn5  
template < typename Cond > g91xUG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZS@R?  
} ; >feeVk  
8^R~qpg%  
`_"?$ v2F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RLGIST`  
最后,是那个do_ zE7)4!  
qQS&K%F  
zOJzQZ~  
class do_while_invoker `qZ@eGZ z  
  { Rn{X+b.  
public : B0gs<E  
template < typename Actor > $c LZ,N24  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6^FUuj.  
  { s8k4e6ak  
  return do_while_actor < Actor > (act); XHY,;4  
} L rV|Y~  
} do_; "\M3||.!  
s5X51#J#~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? En0hjXa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ENf(E9O  
最后来说说怎么处理break和continue [kPl7[OL  
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。 h9~oS/%:  
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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