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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uxB)dS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  $8rnf  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, X=KW >  
^)?Wm,{"w  
Te L&6F$  
N|$9v{ j_  
  class filler ~HhB@G!3  
  { #Zw:&' QB  
public : Bh' fkW3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @, GL&$Y:W  
} ; \Q(a`6U  
Lv]%P.=[G  
"A"YgD#t  
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: Qy0w'L/@  
bf0,3~G,P  
o+&Om~W  
JR#4{P@A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j :B/ FL  
uR :EH.K  
R%RxF=@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &TBFt;  
xws{"m,NX~  
/nQuM05*Z  
~Ym _ {  
二. 战前分析 <+g77NL  
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。 'z5jnI  
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 ;7qIm83  
)g dLb}  
zUL,~u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QF/_?Tm4  
  /* --------------------------------------------- */ zP%s]>hH  
vector < int *> vp( 10 ); gAWi&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XJ\R'?j  
/* --------------------------------------------- */ DOJydYds  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9>w~B|/  
/* --------------------------------------------- */ 3\@2!:>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &Y?t  
  /* --------------------------------------------- */ 88v8lt;R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0>Snps3*Z  
/* --------------------------------------------- */ .)b<cH~%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (cOe*>L;  
|Q 3d7y  
&L$9Ii  
ZI!:  
看了之后,我们可以思考一些问题: }6%XiP|  
1._1, _2是什么? r[i^tIv6As  
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。 qIQ=OY=6  
2._1 = 1是在做什么? B223W_0"o  
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。 (l^7EpNs  
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。 O'wmhLa"W  
bpwA|H%{M  
O|,9EOrP  
三. 动工 p?y2j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o13jd NQ-  
")No t$8  
|T""v_q  
 /RJ  
template < typename T > yO1 7C  
class assignment g,._3.D  
  { YUEyGhkMV{  
T value; ESRj<p%W  
public : &~P4yI;,  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1OM Xg=Y  
template < typename T2 > Gy/w #4xj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "a)6g0gw  
} ; " _2 k 3  
y<Q"]H.CkQ  
uVn"L:_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ah wi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sWo`dZ\6WB  
|ZH(Z}m  
'-%1ILK$3r  
.@,t}:lD  
  class holder d#0:U Y%~  
  { /%&  d:  
public : dR]-R/1|  
template < typename T > kP%hgZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UA8hYWRP  
  { D8wf`RUt  
  return assignment < T > (t); pz /[ ${X  
} 7?=^0?a  
} ; XG.[C>  
V+"%BrM  
'%rT]u3U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p3U)J&]c6  
Rsfb?${0G  
  static holder _1; M9W zsWM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r&E gP  
=%7drBoD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nXRa_M(z8  
而不用手动写一个函数对象。 |X8?B =  
k)n b<JW|r  
6#+&/ "*  
9Y,JYc#  
四. 问题分析 GP%V(HhN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }N[X<9^ Z  
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。 zkRAul32|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z&n[6aV'F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (&e!u{I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ki'$P.v{$w  
fIoc)T  
五. 问题1:一致性 4$KDf;m@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tS2 &S 6u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (kLaXayn  
@-)?uYw:r  
struct holder ^y/Es2A#t  
  { * hs&^G  
  // DU%E883  
  template < typename T > z,TH}s6  
T &   operator ()( const T & r) const QXZXj#`  
  { jU&m*0nL  
  return (T & )r; f#!+l1GV  
} Zt!#KSF7%  
} ; YbP @  
Rs<q^w]  
这样的话assignment也必须相应改动: Qfn:5B]tI  
#<*.{"T  
template < typename Left, typename Right > s?EQ  
class assignment -O *_+8f  
  { 6j|Ncv  
Left l; e3 v^j$  
Right r; 72s qt5C]  
public : 2o?j{K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U80=f2  
template < typename T2 > ,j*9)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i=Qy?aU?  
} ; '8;bc@cE  
xQFY/Z  
同时,holder的operator=也需要改动: {^dq7!  
{1SsH ir>  
template < typename T > dS6 $  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >.Gmu  
  { ?kO.>o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g5nJ0=9  
} +LRKS  
0/)2RmF  
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。 -iR2UE@M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dC({B3#e{  
e(8hSVcl4  
return l(rhs) = r; 5IF5R#  
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。 PGP#$JC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `"=>lu2H   
I<D#   
template < typename Tp > K ";Et  
class constant_t T>B'T3or  
  { dkw.o.e  
  const Tp t; aoey 5hts  
public : <,)R`90_X6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bh.&vp.kP  
template < typename T > K+}0:W=P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V~dhTdQ5}  
  { [q?RJmB]  
  return t; &4-;;h\H  
} 8 MO-QO  
} ; +F)-n2Bi  
?9\D(V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /2? CB\  
下面就可以修改holder的operator=了 gE6'A  
A r!0GwE+  
template < typename T > r'*$'QY-N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w7@`:W  
  { w,p'$WC*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F LWVI4*  
} gQPw+0w  
E]mm^i`|  
同时也要修改assignment的operator() 9 -pt}U  
C<D$Y,[w  
template < typename T2 > o`iA&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G<7M;vRvP  
现在代码看起来就很一致了。 ^bv^&V&IB  
D}?p>e|<D  
六. 问题2:链式操作 60~;UBm5O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wtYgHC}X  
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。 Cy[G7A%  
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。 p*b_ "aF1  
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。 9G/!18 X?f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k' st^1T  
Og1-LP|X  
template < typename T > q!c=f!U?\l  
struct result_1 @s1T|}AJ  
  { 6M >@DRZ'|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4Fft[S(  
} ; ]Ucw&B* @  
CGi;M=xr  
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:  ;2C  
5GM-*Ak@  
template < typename T > wyy 1M+  
struct   ref K83'`W^  
  { HV~Fe!J_  
typedef T & reference; 9O 'j+?(`@  
} ;  >:-e  
template < typename T > HEVj K$  
struct   ref < T &> "Wj{+ |f  
  { w^0hVrws=,  
typedef T & reference; / dJz?0  
} ; hVF^ "$  
:IZAdlz[@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UH MJ(.Wa-  
+VkL?J  
template < typename T > 8._uwA<[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IAQ<|3Q  
  { (F&LN!Hn>p  
  return l(t) = r(t); EIRDH'[L  
} b=5w>*  
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。 3Z?ornS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5mZ2CDV  
TLsF c^X  
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 {5Bj*m5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q}t]lD %C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @:?[R&`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d^=)n-!T  
最后的布局是: gF,=rT1:>r  
                Add }i8y/CA  
              /   \ "K(cDVQ  
            Divide   5 pWxk^qhe/  
            /   \ _RaE: )  
          _1     3 3 2z4G =l  
似乎一切都解决了?不。 ~P'.R.e  
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。 67(s\  
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。 }.A]=Ew  
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: !Vyf2xS"  
)h,y Q`.  
template < typename Right > _bCAZa&&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !i t orSl  
Right & rt) const q@wD@_  
  { G?}?>O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8NfXYR#  
} ?z.?(xZ 6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !`e`4y*N  
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。 v^JzbO~|gj  
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。 e6taQz@}  
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{3q`(  
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。 Q'n+K5&p  
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? `PbY(6CF  
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: DO(};R%=  
8_}t,BC  
template < class Action > oMEW5.VX  
class picker : public Action 0''p29  
  { P\MDD@  
public : Q` &#u#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 66& uK|  
  // all the operator overloaded gL_1~"3KGC  
} ; W/,bz",v3  
1O`V_d)  
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。 Po)U!5Tm  
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: ;0Z-  
j1;[6XG  
template < typename Right > qHub+"2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -*k2:i`  
  { &za }TH m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <J<"`xKL  
} K80f_ iT 5  
,,u hEoH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;8^k=8  
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。 H1c8]}  
R$awo/'^  
template < typename T >   struct picker_maker i3 eF_  
  { + Tp% *  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ym|7i9  
} ; Wo "s;Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S' $;  
  { CK[8y&  
typedef picker < T > result; 1gV?}'jq  
} ; P4#i]7%  
3Rb#!tx9  
下面总的结构就有了: ,cNe-KJk  
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。 NVx>^5QV  
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。 {N}az"T4f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $sY'=S  
至此链式操作完美实现。 h\[@J rDa  
`o{ Z;-OF  
uLzE'Z mV  
七. 问题3 JP Zp*5c6A  
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。 iHhdoY[]  
nriSVGi  
template < typename T1, typename T2 > OdFF)-K >~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i(|u g_^  
  { nod&^%O"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rNk'W,FU  
} #r#[&b  
]jD\4\M}  
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: 1Rd|P<y  
-rU_bnm  
template < typename T1, typename T2 > %nkP" Z#  
struct result_2 ;D~#|CB  
  { NWn*_@7;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QQW}.>N  
} ; :6(\:  
f,yl'2{  
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? dE"_gwtX  
这个差事就留给了holder自己。 #HgN wM  
    "Vq= Ph  
UE^o}Eyg  
template < int Order > =Q<VU/  
class holder; aM $2lR])J  
template <> Z 01A~_  
class holder < 1 > O4X03fUx  
  { ]B )nN':  
public : c ?CD;Pk  
template < typename T > >>T7;[h  
  struct result_1 jVnTpa!A  
  { {3  
  typedef T & result; S%MDQTM  
} ; HVus\s\&y%  
template < typename T1, typename T2 > ZRf9'UwS  
  struct result_2 u~OlJ1V  
  { T!,5dt8L  
  typedef T1 & result; ,;t:x|{%  
} ; _]*YSeh=  
template < typename T > j;.P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B}TY+@  
  { i6HRG\9nU  
  return (T & )r; ow \EL  
} e$s&B!qJ  
template < typename T1, typename T2 > `"65 _?B i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^"7- `<J  
  { 8p 4[:M@  
  return (T1 & )r1; 1*p6UR&  
} 4tm%F\Izy  
} ; $\ZWQct  
fJ8>nOh  
template <> Q`*U U82!  
class holder < 2 > <5G(Y#s/?  
  { B]tj0FB`-*  
public : RVA ku  
template < typename T > _b<;n|^  
  struct result_1 KyrZ&E.`  
  { A@>/PB6n  
  typedef T & result; :lXY% [!6P  
} ; ~T H4='4W3  
template < typename T1, typename T2 > MDytA0M  
  struct result_2 MxpAh<u!vF  
  { [KBa=3>{  
  typedef T2 & result; 8;pY-j #  
} ; aUNA` L  
template < typename T > G4c@v1#%.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *KNfPh#wi}  
  { 9~`#aQG T  
  return (T & )r; BeFyx"NBg  
} bhpaC8|  
template < typename T1, typename T2 > iN8[^,2H|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZY8.p  
  { )!0}<_2  
  return (T2 & )r2; I;rW!Hb  
} B0yJ9U= Fj  
} ; SAq .W"ri  
GcN}I=4|  
Jw5@#j  
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> >。 oo;<I_#07  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \bT0\ (Js\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }*bp4<|  
<eEIR  
return l(i, j) = r(i, j); B](R(x>L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 33<{1Y[Q6E  
0p.MH~mx  
  return ( int & )i; G~y:ZEnN[  
  return ( int & )j; OB9E30  
最后执行i = j; &S xF"pYV  
可见,参数被正确的选择了。 Zq&'a_  
q`mxN!1[  
sDBSc:5+e  
~8&->?{  
! 7V>gWhR  
八. 中期总结 .'o=J`|  
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: Eb~vNdPo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ag2~q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }&+,y<>   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _*UI}JtlS  
:q3w;B~  
B`)sc ~u  
!2Ompcr1  
1\,k^Je7  
H0&wn#);6R  
九. 简化 *~GI-h  
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。 :ILpf+`yY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (hOD  
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: A-L1vu;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I(7 GVYM  
  +-*/&|^等 9b >+ehjB  
2. 返回引用。 4z P"h0  
  =,各种复合赋值等 mf g>69,w  
3. 返回固定类型。 Fc[vs52  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mCt/\  
4. 原样返回。 \mLEwNhRY  
  operator, `W}pA mhj  
5. 返回解引用的类型。 ? ch?q~e)  
  operator*(单目) oU,8?( }'~  
6. 返回地址。 9O&m7]3  
  operator&(单目) z*.G0DFw  
7. 下表访问返回类型。 HqsqUS3[  
  operator[] [2xu`HT02  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y[)mHs2  
  operator<<和operator>> nHeJ20  
h8O\sKn  
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。 u(3 uZ:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XK\nOHLS  
!pU^?Hy=  
template < typename Left > l[_antokn  
struct value_return >Z*b0j  
  { ZDaHR-%Y  
template < typename T > d)U(XiK'  
  struct result_1 | eCVq(R  
  { s%y<FXUj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j~Fd8]@  
} ; [Y!HQ9^LEp  
XM5)|D  
template < typename T1, typename T2 > (PH7nW7  
  struct result_2 h/A\QW8Sd  
  { ;]xc}4@=mg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _)<5c!  
} ; uQbag]&j  
} ; ;;i419  
SVwxK/Fci  
DM v;\E~D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zmZU"eWp)  
p:b{>lM  
下面我们来剥离functor中的operator() qF^P\cD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HOu$14g  
k@%5P-e}  
return l(t) op r(t) $-]G6r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .9Oj+:n  
return op l(t) d , g~.iS~  
return op l(t1, t2) %pWJ2J@  
return l(t) op CLZ j=J2  
return l(t1, t2) op >0:3CpO*  
return l(t)[r(t)] O[$X36z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n~ $S  
aC=2v7*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !Z>,dN  
单目: return f(l(t), r(t)); NUb$PT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bA 0H  
双目: return f(l(t)); ORKJy )*"  
return f(l(t1, t2)); 9$U>St  
下面就是f的实现,以operator/为例 .<%q9Jy#  
7hx^U90K  
struct meta_divide jtfC3E,U  
  { Cp!9 "J:  
template < typename T1, typename T2 > :(OV{ u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &FRf-6/  
  { }8l+Jd3"  
  return t1 / t2; E`HA0/  
} c"k nzB vy  
} ; /|NyO+Io  
c99|+i50  
这个工作可以让宏来做: gO*Gf2AG  
 :Kyr}-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _}j>  
template < typename T1, typename T2 > \ ]3|h6KWq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pl|I{l*o(`  
以后可以直接用 lMW6D0^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SF:{PgGMi  
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  w<!&%  
(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。。。) SkipPEhA  
COW lsca  
xzz@Wc^_  
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 M@q)\UQ'  
$A74V [1^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kz1Z K  
class unary_op : public Rettype qooTRqc#,  
  { n&]J-^Tx  
    Left l; Z>w@3$\z  
public : :-+][ [  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _}\KC+n8  
~FI} [6Dd  
template < typename T > Bk.`G)t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l0yflFGr  
      { y#Nrq9r:  
      return FuncType::execute(l(t)); S]T71W<i  
    } p}GTOJT}  
JSh'iYJ .  
    template < typename T1, typename T2 > H.n|zGQTB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GRL42xp'*D  
      { { ~{D(k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V^D 1:9i  
    } R(y`dQy<K  
} ; nx`W!|g$`  
lr)MySsu#H  
<.lN'i;(  
同样还可以申明一个binary_op t':*~b{V@7  
70*yx?TV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &SZAe/3+  
class binary_op : public Rettype "lA$;\&  
  { YP"%z6N@v  
    Left l; #/`MYh=!W  
Right r; 2"xhFxoD7  
public : OB(~zUe.R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DVs$3RL  
?|2m0~%V=  
template < typename T > m^0*k|9+G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?~}8^~3  
      { A1zV5-E/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o'P[uB/  
    } *"/BD=INv}  
9<!??'@f  
    template < typename T1, typename T2 > m`XaY J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \q-["W34  
      { fB; o3!y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J{EK}'  
    } iu+H+_  
} ; ONcS,oHW  
-Vg0J6x  
kmfz.:j{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =>TXo@rVN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sh<JB`^$(?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8p~[8}  
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。 t nmz5Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ac4dIW{$3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3@;24X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aI\ >=*HF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ok&v+A  
下面是修改过的unary_op .$x822   
<&M5#:u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [z} $G:s  
class unary_op -cXVkH{  
  { E&W4`{6K4  
Left l; Zr\G=0`  
  1-4*YrA  
public : 9Cb>J  
Me,AE^pgL'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x4_FG{AIu  
7 Uu  
template < typename T > 9JC8OSjJ  
  struct result_1 !.{{QwZ  
  { i6h0_q8 >  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6ozBU^n  
} ; w$I$xup  
}W]k1Bsx  
template < typename T1, typename T2 > Q F_K^(  
  struct result_2 N aiZU  
  { o648 xUP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l>>, ~  
} ; @2$iFZq~  
ws}>swR,  
template < typename T1, typename T2 > g!;Hv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q/tC/V%@(  
  { 2ld0w=?+eu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .3,Ow(3l  
} p@xK`=Urb  
5adB5)`  
template < typename T > iuq%Q\0@w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _UeIzdV9  
  { 0l%|2}a  
  return OpClass::execute(lt(t)); ] yXrD`J!  
} G Q+g.{c  
w.0]>/C  
} ; h5#V,$  
le`_    
nxYp9,c"  
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 lhV'Q]s@6  
好啦,现在才真正完美了。 .7GAGMNS  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?r6uEZ  
fL1EQ)  
template < typename Right > V$ss[fX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b<rJ@1qtJ  
  { _52BIrAO2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W%7m3/d  
} uO`YA]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 h|'T'l&z  
IC7S +v  
4mzWNr>fb  
7_#i,|]58  
cS1BB#N0  
十. bind |2~fOyA+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >;@hA*<  
先来分析一下一段例子 eqE%ofW  
nM)H2'%kL&  
[P_1a`b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @oL<Ioh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vl}uHdeP9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pn~$u  
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。 \uV;UH7qe  
我们来写个简单的。 FPPGf!Eq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nMHs5'_y  
对于函数对象类的版本: $.@)4Nu!_  
ztS'Dp}q<  
template < typename Func > O8:,XTAN  
struct functor_trait LA^H213N|  
  { xcYYo'U  
typedef typename Func::result_type result_type; ^m:?6y_uw  
} ; ~m56t5+uw  
对于无参数函数的版本: 0TI+6u  
P}QuGy[  
template < typename Ret > uB:utg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J5Tl62}  
  { =r:-CRq(  
typedef Ret result_type; u{ .UZTn  
} ; x~tG[Y2F?  
对于单参数函数的版本: 7MT[fA8^  
k iCg+@nT  
template < typename Ret, typename V1 > )rs);Pl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~T[m{8uh  
  { AcYL3  
typedef Ret result_type; v(t?d  
} ; hQfxz,X  
对于双参数函数的版本: Q pY:L  
|3MqAvPJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i.Qy0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ` 0k  
  { LPk85E  
typedef Ret result_type; @`ttyI^1f  
} ; ~WJEH#  
等等。。。 B/Lx,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _6 ~/`_(KP  
vxo iPqo  
template < typename Func > J,E'F!{  
struct func_return h^5'i} @u  
  { Ui46 p  
template < typename T > "rr,P0lgX  
  struct result_1 |!)3[<.  
  { g9;}?h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }_L@CpG  
} ; *r+i=i8{  
zKWcDbj  
template < typename T1, typename T2 > 4+`<'t]Q  
  struct result_2 f[!Q R  
  { O(otI-Lc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #IP<4"Hf  
} ; W<3nF5!  
} ; 3L4lk8Dd  
fV_(P_C  
, c/\'k\K)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _Ucj)Ud k  
!_cT_ WHty  
template < typename Func, typename aPicker > *"Ipu"G5?  
class binder_1 dQt*/]{q  
  { LRv-q{jP;  
Func fn; XH0R:+s  
aPicker pk; !G#3jh:kiY  
public : J+LFzl07q  
]v 6u  
template < typename T > cv0}_<Tyx  
  struct result_1 g/4.^c  
  { K{HRjNda#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d7u"Z5t  
} ; h?DMrYk_%#  
)=X8kuB~  
template < typename T1, typename T2 > 1k\1U  
  struct result_2 3M(:}c  
  { |_%|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xUzSS@ot^  
} ; #:3E.=  
59p'Ega.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5sx-u!7  
t_WNEZW7f  
template < typename T > _'dsEF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yKa}U!$   
  { lBL;aTzo  
  return fn(pk(t)); ^Yn{Vi2.  
} e4ajT  
template < typename T1, typename T2 > h.g11xa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9QI\[lT&  
  { | 9!3{3  
  return fn(pk(t1, t2)); <Dt,FWWkv'  
} s0.yPA  
} ; Hi9;i/  
PS@` =Z  
|]]Xee]  
一目了然不是么? Zi2NgVF  
最后实现bind C 9,p-  
`96:Z-!}  
t4UKG&[a  
template < typename Func, typename aPicker > iR(A ^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {`~{%2ayq7  
  { NJ 7N*   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^gh/$my;  
} 2[Q*?N  
[cru+c+O:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =[?2'riI  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'e\m6~u\hm  
3U@ p  
十一. phoenix -";'l @D=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VA)3=82n  
M:nXn7)+  
for_each(v.begin(), v.end(), |z|5j!Nfh  
( l0u6nGkh  
do_ _4rb7"b1  
[ L;5j hVy  
  cout << _1 <<   " , " co<){5zOT  
] 7vcYI#(2 Y  
.while_( -- _1), JHc|.2Oe  
cout << var( " \n " ) @ MNL  
) )-[ 2vhXz  
); ]ODC+q1  
_d]w)YMO  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IJ o`O  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?a~=CC@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PQXyu1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [FC7+ Ey^  
7|T5N[3?l,  
@C7S^|eo  
template < typename Cond, typename Actor > ]^&DEj{  
class do_while ^QB/{9#  
  { |RwD]2H  
Cond cd; B8|=P&L7N  
Actor act; & .+[~2  
public : 4G@vO {$  
template < typename T > zY\v|l<T  
  struct result_1 Q]w;o&eo  
  { fmA&1u/xMs  
  typedef int result_type; ,^,Vq]$3  
} ; ^;NM'Z  
q uv`~qn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x7l)i!/$  
/!JpmI  
template < typename T > JQsS=m7Et  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o]MQ)\ r  
  { S]9:3~  
  do phbdV8$L  
    { t_3)}  
  act(t); 8S@ ~^D  
  } @+ Berb  
  while (cd(t)); Otn,(j;u  
  return   0 ; k^]+I% ?Q  
} T6Ue\Sp'  
} ; _xAdvr' W  
@p|[7'  
l8GziM{lp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \?GUGs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `\q4z-<-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j"_V+)SD  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p."pI Bd  
下面就是产生这个functor的类: Zj~tUCc  
+tdt>)a  
w^p 'D{{  
template < typename Actor > 0d`s(b54;O  
class do_while_actor B HoZ}1_  
  { %9-).k  
Actor act; =NF},j"  
public : 05DK-Wh?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} //Hn[wEOh  
-YA1Uk  
template < typename Cond > Kdx?s;i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,, ]y 8P  
} ; 5p94b*l  
i layU  
_9#4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H=Yl @  
最后,是那个do_ 5$GE3IER8  
u+[ZWhKUp  
?*4&Z.~J  
class do_while_invoker YqR MVWcnk  
  { }3lM+]pf  
public : 0D|^S<z6  
template < typename Actor > o*f7/ZP1o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (IIOKx_  
  { d|j3E  
  return do_while_actor < Actor > (act); 26 o68U8&y  
} ` B : Ydf  
} do_; A37Z;/H~k  
3,oFT   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AJ^9[j}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pL.r 9T.  
最后来说说怎么处理break和continue S<88>|&n]  
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。 &Zd{ElM  
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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