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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SUMrFd~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =h-U  
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, *2ZjE!A  
N&.H|5  
`:ArT}F  
$r^GE  
  class filler Fh)IgzFj  
  { 48J@C vU  
public : >>QY'1Eu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^gN6/>]qrY  
} ; @T@< _ ?)  
v>6"j1Z  
~Sdb_EZ  
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: 0B[="rTS7#  
aacpM[{f  
]N/=Dd+|  
/RG:W0=K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2\)xpOj  
=R^%(Py  
O24m;oHM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cA&9e<  
L s G\OG  
kAKK bmE  
rExnxQ<e  
二. 战前分析 -fM1nH&  
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。 UI0( =>L  
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 ;RH;OE,A  
FW;m\vu  
, |0}<%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .14~J6  
  /* --------------------------------------------- */ #F:p-nOq  
vector < int *> vp( 10 ); 2kqup)82e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q'+)t7!  
/* --------------------------------------------- */ 7( #:GD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T*I{WW  
/* --------------------------------------------- */ ]q\b,)4 e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <c*FCblv  
  /* --------------------------------------------- */ 4aug{}h("  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [Hx0`Nc K  
/* --------------------------------------------- */ tCw<Ip  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %3s1z<;R[S  
*}Xf!"I#]N  
:Oy%a'w   
[m- >5H  
看了之后,我们可以思考一些问题: SDL7<ZaE  
1._1, _2是什么? Eu0akqZ  
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。 We)xB  
2._1 = 1是在做什么? oph}5Krd)  
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。 ;^+\K-O]c  
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 [k\@&V-  
Jf@H/luW  
JX<)EZ!F  
三. 动工 y$;/Vm_'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: []D&bYpv  
t1]K<>g  
md+nj{Ib  
9/9j+5}+  
template < typename T > '_<{ p3M  
class assignment sXqz+z$*  
  { YP 6` L  
T value; -<6\1J  
public : 1eA7>$w}[  
assignment( const T & v) : value(v) {} QemyCCP+  
template < typename T2 > j*d yp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :{{F *FM;  
} ; GeI-\F7b  
Cwr~HY  
_ "E$v&_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {M3qLf~z#C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K~uXO  
I) rCd/  
e4-@ f%5  
r`$OO,W  
  class holder u\a#{G;Z  
  { r+'qd)  
public :  vx\r!]  
template < typename T > }I2wjO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T _r:4JS  
  { oVnvO iAc  
  return assignment < T > (t); 60P<4  
} "33Fv9C#bK  
} ; 0Vj4+2?L5;  
D{!6Y*d6&s  
phQU D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: EJj.1/]|r  
5]~'_V  
  static holder _1; -M~8{buxv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,aOl_o -&  
_> f`!PlB|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a Ve'ry  
而不用手动写一个函数对象。 N1Ng^aY0  
?U%QG5/>  
LU \i0|i|  
#r$cyV!k  
四. 问题分析 ks&*O!h  
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。 Ki4r<>\l{H  
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。 F7A=GF'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZLc -RM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %}[i'rT>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AmvEf  
}\hVy(\c  
五. 问题1:一致性 x`U^OLV  
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?| d+<G1w&z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %fc !2E9|  
ng[Ar`  
struct holder 8G9s<N}5&u  
  { >c1!p]&V  
  // C\\~E9+  
  template < typename T > :=}BN  
T &   operator ()( const T & r) const .@2m07*1  
  { XQ#;Zs/l  
  return (T & )r; P !AEf#1  
} 3("_Z%  
} ; f6EZ( v  
\"qY"V  
这样的话assignment也必须相应改动: Olt `:;j-  
) dn(G@5  
template < typename Left, typename Right > T m,b,hi$  
class assignment 2- &k^Gl!:  
  { nx@=>E+a  
Left l; g~Z vA(`  
Right r; 56}U8X  
public : NYyh|X:m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gRrL[z  
template < typename T2 > g=39C>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X]'{(?Ch  
} ; T,7Y7c/3V  
_7<FOOM%8y  
同时,holder的operator=也需要改动: J{'>uD.@  
3?[dE<  
template < typename T > u&1q [0y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~:0sk"t$1  
  { qJ;jfh!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ATJWO 1CtB  
} dpJ_r>NI  
3Iua*#<m,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nePfu G]Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _+p4Wvu~0  
rEv@Y D  
return l(rhs) = r; dUsYZdQs  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 wy yWyf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U}&2k  
C+'/>=>a.  
template < typename Tp > 'r4/e-`pK  
class constant_t kr+D,h01  
  { 0M*Z'n +  
  const Tp t; -!q :p&c  
public : FR$:"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~s% Md  
template < typename T > 'w!Cn>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _/F7 ?^j  
  { 7"aN#;&  
  return t; 6 2'j!"xv  
} D'7SAFOM  
} ; t=|evOz]  
esHg'8?U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0":ib0=  
下面就可以修改holder的operator=了 ?$vCW|f  
@Gk ILFN  
template < typename T > ? K ;dp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sA/pVU  
  { <<@bl@9'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5Eg1Q YVt  
} 1|RANy  
,#Iu 7di  
同时也要修改assignment的operator() Ewu O&q  
>XK PTC5H  
template < typename T2 > @*OZx9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IHe/xQ@  
现在代码看起来就很一致了。 $8;R[SU6Y  
u2[ iMd  
六. 问题2:链式操作 ~$ng^D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *;1,5L  
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。 ozAS[B6  
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。 O]lSWEe  
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。 e91aK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %JXE5l+pJ  
W=vG$  
template < typename T > DKne'3pH  
struct result_1 TFH\K{DM  
  { q-.,nMUF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SNfr"2c'h~  
} ; |k+8<\  
?,p;O  
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: +,2:g}5  
plUZ"Tr  
template < typename T > RM K"o?  
struct   ref eb.O#Y  
  { 3x5JFM  
typedef T & reference; |rJ=Ksc  
} ; t0o`-d(  
template < typename T > m6TNBX  
struct   ref < T &> Du`JaJI  
  { Q o?O:  
typedef T & reference; @{YS}&Q/  
} ; #1`-*.u  
>xF/Pl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #N#'5w-G  
eAXc:222  
template < typename T > v\!Be[ ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y]NSN-t  
  { afv~r>q(-  
  return l(t) = r(t); OZx W?wnd  
} )>.&N[v  
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。 sArhZ[H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }R1< 0~g  
s>0't  
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 T,]7ICF#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "B =  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $>GgB`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p;._HJ(  
最后的布局是: &{>cZh}\  
                Add ~;1l9^N|  
              /   \ ~KW,kyXBnD  
            Divide   5 Qj,]N@7  
            /   \ g6Q!8  
          _1     3 7N-w eX  
似乎一切都解决了?不。 :,Pn3xl  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y=`2\L" O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 N$h{Yvbn  
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: {U!8|(  
.z 6fv  
template < typename Right > GqWB{$J;"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZT,B(#m  
Right & rt) const T? tG~  
  { ])L A42|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CZ(/=3,3n  
} KMU4n-s"o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I2 j}Am  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4G$|Rx[{,  
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。 l7W 6qNB  
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。 <1FC%f/  
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。 E0u~i59Z  
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? D[^m{ 9_  
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: 5!l0zLQP o  
w S4.8iJ  
template < class Action > RT)d]u  
class picker : public Action <z]cyXv/  
  { V>R8GSx  
public : )+}]+xRWGj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ROk5]b.  
  // all the operator overloaded ?\$#L^;b}  
} ; rypTKT|U;  
FP;Ccl"s  
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。 s0DGC  
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: jJuW-(/4[  
$/.zm; D  
template < typename Right > lD"(MQV@0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uM_#  
  { O>^C4c!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P5 K' p5}#  
} *tgnYa[l  
LXEfPLS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t*>R`,j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 enp)-nS0  
7 qj9&bEy  
template < typename T >   struct picker_maker ?RK]FP"A  
  { H2um|6>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7Garnd b  
} ; G`\f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xb{ [c+.  
  { ^j" .  
typedef picker < T > result; L5#P[cHzz  
} ; E_8\f_%wK  
]@uE #a:[  
下面总的结构就有了: |g #K]v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^go7_y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4g : >[q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5e$~)fL  
至此链式操作完美实现。 F8;dKyT?q  
wvbPnf^y  
e XfZ5(na  
七. 问题3 &4b&X0pU  
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。 /%&2HDA)  
%n hm  
template < typename T1, typename T2 > c0hwc1kv-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@U n  
  { (*oL+ef-C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =0G!f$7^i  
} _~*,m#uxJ  
N 5i+3&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h"_~7 jq"  
AwslWkd=  
template < typename T1, typename T2 > h\nI!{A0  
struct result_2 NGOqy+Ty{f  
  { &|!7Z4N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T}"6wywM  
} ; b@S Cn9  
1RK=,Wx  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?r?jl;A&  
这个差事就留给了holder自己。 UN zlN  
    4\6N~P86  
:{oZ~<  
template < int Order > 9nH?l{As   
class holder; ;gs ^%z  
template <> " t7M3i_  
class holder < 1 > tkXEHsRT  
  { ;$a@J&  
public : '1$!jmY  
template < typename T > q*2N{  
  struct result_1 g_G6~-.9I  
  { e_V O3"  
  typedef T & result; :PtF+{N>  
} ; ppFe-wY  
template < typename T1, typename T2 > tUgEeh6  
  struct result_2 YhY:~  
  { ds&e|VSH;  
  typedef T1 & result; /r-aPJX  
} ; `&-Mi[1  
template < typename T > uPRQU+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ay !G1;  
  { *Mw_0Y  
  return (T & )r; CT1ja.\;  
} 2AtLyN'.  
template < typename T1, typename T2 > (ZY@$''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V^\8BVw  
  { j%y$_9a7  
  return (T1 & )r1; 6$ Gep  
} 40|,*wi  
} ; 1}tbH[  
om]4BRe  
template <> <0S,Q+&  
class holder < 2 > SF5@Vg  
  { 1!.(4gV  
public : hs?sGr  
template < typename T > +e-G,%>9  
  struct result_1 JqMDqPIQ  
  { %zSuK8kxV  
  typedef T & result; fwBRWr9  
} ;  OX"j#  
template < typename T1, typename T2 > Dgx8\~(E'  
  struct result_2 J]q%gcM  
  { 8,atX+tc  
  typedef T2 & result; r" K':O6y  
} ; k<cgO[m   
template < typename T > L*Me."*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /__PSK  
  { HgBGV0  
  return (T & )r; MdXchO-Lyc  
} BSkDpr1C  
template < typename T1, typename T2 > 1y lk4@`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M4d47<'*~  
  { PI*82,f3dE  
  return (T2 & )r2; &R$CZU  
} @fa@s-wb  
} ; 4T?h  
sYdRh?Hq  
|=EZ1<KzD  
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> >。 {O+Kw<d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JMVNmq&0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NHl|x4Zpw  
=b[_@zq]  
return l(i, j) = r(i, j); TARXx>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (%U@3._  
E"L2&.  
  return ( int & )i; 6: ]*c[7  
  return ( int & )j; 06Gt&_Q  
最后执行i = j; JKX_q&bUw  
可见,参数被正确的选择了。 w=}uwvn NX  
iR\Hv'|  
NNF>Xa`9,  
e{KByFl  
_ z;q9&J)  
八. 中期总结 -_<}$9lz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |Xw/E)jA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '}rRzD:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t#S<iBAZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ay %KE=*v  
<&!v1yR  
7Su#Je]  
*A~ G_0B  
;3 F"TH  
>+mD$:L  
九. 简化 FVKW9"AyW  
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。 8&Myva  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9m-)Xdoy  
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: E( h<$w8s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fi+R2p~vs  
  +-*/&|^等 ~h"/Tce  
2. 返回引用。 8`b`QtGf  
  =,各种复合赋值等 IQ!\w-  
3. 返回固定类型。 gaf$uT2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @A+RVg*=  
4. 原样返回。 ex<O]kPFE  
  operator, +`sv91c  
5. 返回解引用的类型。 gt\MS;jMa  
  operator*(单目) :d8W +|1u  
6. 返回地址。 cv(PP-'\  
  operator&(单目) Q.Aw2  
7. 下表访问返回类型。 k/03ZxC-  
  operator[] jt@SZI`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 < F )_!0C  
  operator<<和operator>> 0A:n0[V:]  
fGv#s X  
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。 q\rC5gk >  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #XnPsU<J  
$o+5/c?|  
template < typename Left > !;Jmg  
struct value_return BI:k#jO!  
  { n9;;x%6.I  
template < typename T > 9=,uq;  
  struct result_1 zyg:nKQW  
  { m>}8'N)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nr)c!8  
} ; 63!rUB!  
?+c`]gO7N  
template < typename T1, typename T2 > ~O 3D[PNW~  
  struct result_2 xvNo(>  
  { f/kI| Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \*\R1_+  
} ; Gd+ET  
} ; cE iu)2*e  
SI_iI71  
v_S4hz6w\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E1&b#TE 6O  
b.O9ITR  
下面我们来剥离functor中的operator() gq"k<C0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iU+nqY'  
aS}1Q?cU  
return l(t) op r(t) &t(0E:^TRU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #tdf>?  
return op l(t) ^+SkCO  
return op l(t1, t2) PS S?|Vk  
return l(t) op 'O6]0l  
return l(t1, t2) op Gq#~vr  
return l(t)[r(t)] ,uz ]V1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U6[ang'l  
?4G|+yby  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Zs2-u^3&  
单目: return f(l(t), r(t)); I =Wc&1g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %g]vxm5?  
双目: return f(l(t)); -xg2q V\c  
return f(l(t1, t2)); uE=$p)  
下面就是f的实现,以operator/为例 m6 s7F/  
]v G{kAnH  
struct meta_divide CnN9!~]"  
  { qP!P +'B  
template < typename T1, typename T2 > 8_H=^a>2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _)$PKOzbb  
  { A\Txb_x  
  return t1 / t2; @^ ik[9^H  
} Ovw[b2ii  
} ; WqrgRpM{  
MYe HS   
这个工作可以让宏来做: 2eQdQwX  
?yXAu0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ftk%EYT;  
template < typename T1, typename T2 > \ Oq(VvS/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; he+#Q 6  
以后可以直接用 _kFYBd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l_/C65%.:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qJR!$?  
(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。。。) iO1nwl !#  
w(nHD*nm  
N"[B=fU}  
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 +~sd"v6  
I-NN29Sk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ia!mT <  
class unary_op : public Rettype E{Pgf8  
  { !.5),2  
    Left l; !SHj$Jwa'  
public : c:M$m3Cs?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} % 0:p)Z0  
3b[jwCt  
template < typename T > ]r]k-GZ$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k /EDc533d  
      { eyw'7  
      return FuncType::execute(l(t)); VY 1vXM3y  
    } qBk``!|s]  
oCi ~P}r  
    template < typename T1, typename T2 > CPazEe1S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S(eQ{rSs  
      { P}3}ek1Ax  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GgFi9Ffj  
    } T&"i _no*  
} ; ;eB ~H[S/  
&[|VZ[  
mjnUs-`W|  
同样还可以申明一个binary_op HO|-@yOF^  
xcCl (M]+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |E/L.gdP7  
class binary_op : public Rettype 7_KhV  
  { %NHYW\sKX  
    Left l; N1--~e  
Right r; u~ F ;x Q  
public : ;@4H5p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GtI6[ :1t  
6DSH`-;  
template < typename T > {6vEEU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !#D=w$@r:  
      { bNzqls$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }3/~x  
    } J>S3sP  
*ftC_v@p5  
    template < typename T1, typename T2 > h!]"R<QQdu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X.|Ygx  
      { v1[_}N9f>H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0^!Gib  
    } hY \{|  
} ; nZvU 'k:  
J0<p4%Cf  
f5dR 5G  
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 l`n5~Fs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]= x 1`j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q7]>i!A  
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。 Re:T9K'e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /-*hjX$n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \MYU<6{u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KHj6Tg;)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6!7Pm>ml  
下面是修改过的unary_op +$beo2x6  
[ F([  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^o<[. )  
class unary_op s^|\9%WD  
  { 99ASIC!  
Left l; KjR4=9MD  
  mb\t/p  
public : 0-e  
M23& <}Q8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nX x=1*X  
iK}v`xq  
template < typename T > .;Y x*]  
  struct result_1 ]O{_O&w  
  { NtZ6$o<Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Q2N[Jwd$  
} ; w6,*9(;$Pk  
6&!l'[hU  
template < typename T1, typename T2 > *%- ?54B  
  struct result_2 -Ds|qzrN%  
  { LF=c^9t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wL eHQ]  
} ; !]DuZ=  
)bW<8f2  
template < typename T1, typename T2 > X=_Z(;<&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (wL3 +  
  { X5E '*W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i-13~Dk  
} !UNNjBBP7  
^8742.  
template < typename T > Y1r ,2k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P>htQ  
  { R7aXR\ R  
  return OpClass::execute(lt(t)); iSd?N}2,I  
} i:k-"  
FGVb@=TO>  
} ; ZlM_ m >,o  
\!PV*%P  
,P{ HE8.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,8`O7V{W  
好啦,现在才真正完美了。 u9}!Gq  
现在在picker里面就可以这么添加了:  ^@q#$/z  
x^2 W?<  
template < typename Right > GN%<"I.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8nu> gA  
  { 44Qk;8*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ? Q:PPqQ  
} > ZDC . ~  
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。 q] ZSj J  
s"rg_FoL  
?z"YC&Tp  
_S<?t9mS  
'?k' 6R$'\  
十. bind >Fh#DmQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `r.N  
先来分析一下一段例子 ?d,M.o{0]  
5 ZUy:  
6 5"uD7;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R\ q):,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {c?ymkK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X8.y4{5  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d"l}Ny)C  
我们来写个简单的。 y{;u@o?T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #XL`S  
对于函数对象类的版本: - #Jj-t_Fe  
]c,l5u}A$  
template < typename Func > s<#N]mp'   
struct functor_trait ~._ko  
  { D?J#u;h~f  
typedef typename Func::result_type result_type; f@*>P_t  
} ; u7 ~mn l  
对于无参数函数的版本: cP('@K=p  
M%;"c?g  
template < typename Ret > TRCI\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HYFN?~G  
  { g`.{K"N>!  
typedef Ret result_type; Avd *~  
} ; X=#It&m%s  
对于单参数函数的版本: AA_@\: w^  
T8mY#^sW_  
template < typename Ret, typename V1 > 'W+i[Ep5Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G)4SWu0<t  
  { m/" J s  
typedef Ret result_type; \3: L Nt  
} ; 6.UKB<sV  
对于双参数函数的版本: ip674'bq7R  
jB/V{Y#y9@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6*V8k%H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }2mI*"%)\u  
  { GM77Z.Y  
typedef Ret result_type; Q.>/*8R;  
} ; ,-!2 5G  
等等。。。 ^Bn1;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =lm nzu<  
@Z"?^2  
template < typename Func > iU,/!IQ  
struct func_return _4Ii5CNNU  
  { ~Q_F~0y  
template < typename T > Djyp3uUA/  
  struct result_1 J[MVE4&  
  { *H?t;,\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `TkbF9N+  
} ; h\2}875  
p^Agh  
template < typename T1, typename T2 > fvO;lA>`  
  struct result_2 BZ}`4W'  
  { %-k(&T3&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z=[l.Af_  
} ; Slo9#26  
} ; )L|C'dJ<k`  
4^`PiRGt  
+{'lZa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v/ eB,p  
Jtext%"eNg  
template < typename Func, typename aPicker > RpULm1b  
class binder_1 y3Y2 QC(  
  { (%Ng'~J\|  
Func fn; y>%W;r)  
aPicker pk; nQ!N}5[z'  
public : |iAEDZn  
iq,ah"L  
template < typename T > rAL1TU(vm  
  struct result_1 n}42'9p  
  { J&'>IA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f<^ScFVR  
} ; #0jSZg^,"  
M&eQ=vew.  
template < typename T1, typename T2 > *1i?6$[ "  
  struct result_2 +J%6bn)U  
  { EQ6l:[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; icU"Vyu  
} ; c 3}x)aQ  
cgzy0$8dj\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j`{fB}  
 )Kxs@F  
template < typename T > m\l51}xz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %C6|-?TAd  
  { \f6lT3"VN  
  return fn(pk(t)); i'U,S`L6>  
} ;g&7*1E  
template < typename T1, typename T2 > YmZC?x_{M2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1V#0\1sj  
  { 8rla0d@  
  return fn(pk(t1, t2)); +}&pVe\t  
} t;h+Cf4  
} ; m=#aHF  
?`za-+<r<  
ZDW,7b% U  
一目了然不是么? )hePN4edj  
最后实现bind SnH:(tO[X  
=;kRk .qzy  
>3<&V{<K  
template < typename Func, typename aPicker > [^h/(a`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oZ?IR#^  
  { qxRT1B]{Wx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); muW`pm  
} jn0t-":  
|G[{{qZM5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]}jgB 2x7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .WxFm@]/\  
L~'^W/N  
十一. phoenix 0 =3FO}[u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T^rz!k{  
['Hp?Q|k  
for_each(v.begin(), v.end(), ?IL! X-xx  
( Sn;/;^@(\  
do_ u]ZqF *  
[ }w;Q^EU  
  cout << _1 <<   " , " B)_!F`9  
] E|KLK4 ]  
.while_( -- _1), >^M!@=/?J  
cout << var( " \n " ) mABwM$_  
) ?FkQe~FN{  
); N:m@D][/sW  
JrY"J]/  
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: 9{au leu 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 BiVd ka  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =e"H1^Ml  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gEcnn .(S  
CD XB&%Sr  
{s9y@c*15.  
template < typename Cond, typename Actor > okd  ``vG  
class do_while >FK)p   
  { ,Y78Q  
Cond cd; w*|=k~z  
Actor act; Sn{aHH  
public : r4]hS`X~%  
template < typename T > mtiO7w"M\7  
  struct result_1 ' lQ  
  { 3j[w -Lfp  
  typedef int result_type; #n6FQ$l8m  
} ; hlABu)B'1  
j TB<E=WC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %fex uy4  
wN/*|?`Z  
template < typename T > 7]<F>97  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vV$hGS(f~  
  { p*(U*8Q  
  do M ,.0[+  
    { )'/nS$\E:  
  act(t); -(%ar%~Zd  
  } p@!@^1j=  
  while (cd(t)); X#f+m) S  
  return   0 ; LOyCx/n  
} r1^m#!=B  
} ; 5bGjO&$l  
J?|K#<%  
yhJA;&}>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *Bb|N--jI  
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。 q.u[g0h;  
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。 P!>{>r4  
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。 I8pv:>EhC  
下面就是产生这个functor的类: .f?qUg  
L*SSv wSL  
[F BCz>  
template < typename Actor > 5kRwSOG%'  
class do_while_actor ~%8Q75tn.  
  { _k"&EW{ Ii  
Actor act; S4aHce5PXA  
public : a V+o\fId  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2f}K #i8   
)Yy#`t  
template < typename Cond > 5;sQ@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Jm*M7g j  
} ; {m*V/tX  
:!Y?j{sGU  
!?us[f=g%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `K@df<}%*,  
最后,是那个do_ tehI!->l  
F'Y 2f6B  
`lV  
class do_while_invoker 9FIe W[  
  { ~T p8>bmSR  
public : f>"!-3  
template < typename Actor > c],frhmyd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 67K RM(S  
  { b[&,%Sm+6  
  return do_while_actor < Actor > (act); BC$;b>IUA  
} &ttv4BC^r  
} do_; ^! v}  
7/U<\(V!g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s&QBFyKtJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &Curvc1fm  
最后来说说怎么处理break和continue TJ%]{%F  
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。 q|]0on~ ]  
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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