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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +l9!Fl{MK\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G9xmmc  
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, s$Z _48  
BD_Iz A<wK  
GP?M!C,/}k  
$\]&rZVi  
  class filler '8!Y D?n  
  { $$ Oey)*  
public : [RLN;(0n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {2=jAz'?  
} ; BK)$'AqO  
n `&/ D  
:N4t49i  
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: nbm&wa[  
3I)VHMC  
MZSy6v  
eg(6^:z?f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @D{KdyW  
x=b7':nQ  
>O*IQ[r-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i V'k}rXC  
vk77B(u  
mRL"nC  
$ M`hh{ -  
二. 战前分析 L ^q""[  
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。 Si8pzd  
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 [DJ|`^eKD  
a%kQl^I4  
YB(Q\hT~\;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fI&t]   
  /* --------------------------------------------- */ }=<  
vector < int *> vp( 10 ); R=gb'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OGK}EI  
/* --------------------------------------------- */ WI-&x '  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )'l:K.F  
/* --------------------------------------------- */ &J[:awQX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :r{<zd>;  
  /* --------------------------------------------- */ \MyLc/Gh5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B2>H_dmQ  
/* --------------------------------------------- */ ''yB5#^w(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 39:bzUIF  
A\4D79>x  
OI|[roMK  
8aK)#tNWN  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4!Fo$9  
1._1, _2是什么? wPQH(~k:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EMY/~bQW  
2._1 = 1是在做什么? &S~zNl^m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zQcL|  (N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 iW$_zgN  
QoI3>Oj=  
u(@$a4z  
三. 动工 'GNK"XA^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ck: T,F{}  
uxXBEq;  
.YhA@8nc~l  
5eLtCsHz  
template < typename T > q ?|,O;?  
class assignment |cK*~  
  { vx>b^tJKC  
T value; `7c~m ypx  
public : % Qmn-uZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;D3C >7y  
template < typename T2 > e|)hG8FlF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2L3)#22m*  
} ; 2^r <{0@n  
v\c>b:AofD  
i+A3~w5c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {j9{n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j_K4;k#r  
&Y!-%{e  
I3a NFa}  
:*I# n  
  class holder fY{1F   
  { aRj9E}  
public : HJ9Kz^TnC  
template < typename T > WA5&# kg\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tI`Q/a5@  
  { +[M6X} TQ  
  return assignment < T > (t); nL5cK:  
} w^Sz#_2  
} ; N:S/SZI  
( Z619w  
O9G[j=U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2y//'3[  
,kiv>{  
  static holder _1; (jnQ -  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7r7YNn/?  
7S-ys+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 34`'M+3  
而不用手动写一个函数对象。 w{I vmdto  
 ]3x?  
4QH3fTv   
UxbjA- U[  
四. 问题分析 4;w;'3zq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 oQLq&zRH`f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S ^"y4- 2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s(5Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - \ 5v^l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .~)q};Z  
8LyD7P 1\  
五. 问题1:一致性 6w*dKInG[-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &4{KV.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bk[U/9Z\  
wu7Lk3  
struct holder _64A( U  
  { "An,Q82oHf  
  // X@'u y<tI-  
  template < typename T > q2/pNV#  
T &   operator ()( const T & r) const 61Bwb]\f/|  
  { ?L5zC+c!  
  return (T & )r; TcyNIx  
} &#o~U$GBg  
} ; [/PR\'|  
p?{Xu4(  
这样的话assignment也必须相应改动: Nu0C;B66  
)s)I2Z+  
template < typename Left, typename Right > I.WvLLK2  
class assignment Um }  
  { %"kPvI3Y  
Left l; }HL]yDO  
Right r; }Q)#[#e  
public :  Qn^'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O6Vtu Ws%  
template < typename T2 > \(J8#V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } __lM7LFL  
} ; 8/DS:uM  
F;>V>" edl  
同时,holder的operator=也需要改动: 9V'%<pk''(  
Y_Eb'*PY  
template < typename T > qsF<!'m7`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kJWn<5%ayg  
  { W KQ^NEqr3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !ds"9w  
} yID 164&r  
4]rnY~  
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。 +cWLjPD/}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t$ +?6E  
7@C<oy_bb  
return l(rhs) = r; y6@0O%TDN  
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。 KMt`XaC9e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IWBX'|}K  
6T>mW#E&  
template < typename Tp > i}b${n o  
class constant_t lNNv|YiL  
  { 7;u e  
  const Tp t; OHv[#xGuV?  
public : ?M$.+V{a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z _g~  
template < typename T > 909?_ v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c@YI;HS_g  
  { bf0+DvIB  
  return t; 6L:x^bM  
} H!vax)%-\  
} ; (As#^q\>B  
8][nmjk0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?=>+LqP  
下面就可以修改holder的operator=了 X"MB|N y  
z,|r*\dw  
template < typename T > eeIhed9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U2$d%8G  
  { \ Fl+\?~D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z/Eb:  
} ODZ5IO}v  
>O1[:%Z1  
同时也要修改assignment的operator() Qg^cf<X{i  
_a_7,bk5  
template < typename T2 > aGK?x1_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yaj0;Lo[wt  
现在代码看起来就很一致了。 e}mD]O}  
J~=n`pW  
六. 问题2:链式操作 Cv }Qwy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d#6`&MR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2#o>Z4 r{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pqUCqo!m\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iM2W]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4!$s}V=6  
;V^ 112|C  
template < typename T > A01AlK_B  
struct result_1 I[b}4M6E  
  { '[J<=2&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0ph{  
} ; pkP?i5 ,  
^Y<|F!0  
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: 17D"cP  
]"+95*B  
template < typename T > t(GR)&>.2  
struct   ref w0|gG+x jS  
  { +${D  
typedef T & reference; y+!+ D[x  
} ; 6`!Fv-  
template < typename T > dp++%:j  
struct   ref < T &> )Y]{HQd  
  { ub7zA!%  
typedef T & reference; [(o7$i29|%  
} ; @lCJ G!u  
76>7=#m0u'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a,3j,(3  
!E,A7s  
template < typename T > o8zy^zN$6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %Rz&lh/  
  { XGJj3-eW {  
  return l(t) = r(t); .w> 4  
} ]BtbWKJBqe  
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。 OS4q5;1#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \ W?R  
WZazJ=27}  
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 !iH-#B-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N;Dni#tQ`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I/M_p^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9Q(+ZG=JkV  
最后的布局是: U7doU'V/  
                Add u)3 $~m~  
              /   \ pAb.c  
            Divide   5 S{FROC~1R  
            /   \ w^Lta  
          _1     3 smdZxFl  
似乎一切都解决了?不。 XO-Prs  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TT50(_8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .,7JAkB%t  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: qb5#_1qz+^  
t<T[h2Wd  
template < typename Right > CNr/U*+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nl(WJKq'  
Right & rt) const 'xhcuVl  
  { 56e r`=ms  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 89n:)|rWq  
} uC8L\UXk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gXonF'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  }8@M@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '" X_B0k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {cB+mh;mJ>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  %VzKqh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? U~} U\_  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :8 jhiB)  
"t({D   
template < class Action > JC}f-%H?K  
class picker : public Action vKq^D(&cl  
  { }j2Y5  
public : yz-,)GB6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "V>R9dO{"!  
  // all the operator overloaded 7]x3!AlV  
} ; 3' ~gvi I  
Mn$]I) $  
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。  t^xTFn  
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: !@x+q)2  
{&P FXJ  
template < typename Right > j:}J}P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 21ppSN >  
  { \S*$UE]uG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L4b:F0  
} ) c/% NiN  
< -uc."6\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'Q =7/dY3I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2+cNo9f  
ik"sq}u_]E  
template < typename T >   struct picker_maker l" q1?kaVg  
  { /erN;Oo%<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Dy]I8_  
} ; >6~k9>nDb<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RrhT'':[  
  { :d0Y%vl  
typedef picker < T > result; /wxE1][.  
} ; DbZ0e5  
7R3fqU.Rq  
下面总的结构就有了: PN$X N<  
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。 osOVg0Gyj  
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。 +B'8|5tPX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zP:cE  
至此链式操作完美实现。 FYb34LY  
W(25TbQ  
65oWD-  
七. 问题3 -w;(cE  
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。 v}sY|p"  
 Og2vGzD  
template < typename T1, typename T2 > p1D[YeF4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  cO\-  
  { t ?h kL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FVB;\'/  
} \eGKkSy  
@)>D))+  
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: P_gYz!  
zf.- I  
template < typename T1, typename T2 > H{?9CxYa  
struct result_2 j}F-Xs+  
  { fa&-. *  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xq %{}  
} ; BR v+.(S  
)i>[M"7  
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? &3v&i*DG,I  
这个差事就留给了holder自己。 R8-^RvG  
    R//$r%a  
.6m "'m0;  
template < int Order > l;"Ab?P\  
class holder; E15vq6DKF  
template <> '.Ym!r~wL  
class holder < 1 > p0{EQT`tMG  
  { ?( =p<TUw  
public : x1gx$P  
template < typename T > 6*nAo8gl  
  struct result_1 HPQ/~0$  
  { %d m-?`  
  typedef T & result; 1|ZhPsD.}g  
} ; h{}mBQl  
template < typename T1, typename T2 > [pg}S#A  
  struct result_2 |!H?+Jj:  
  { C#i UP|7hh  
  typedef T1 & result; {%.Lk'#9  
} ; 4KI [D{  
template < typename T > sM\lO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dQgk.k  
  { m ,>  
  return (T & )r; p<`+sf}A:  
} s$DrR  
template < typename T1, typename T2 > pi@Xkw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fd8!KO  
  { VW@ x=m  
  return (T1 & )r1; t` 8!AhOgc  
} }wwe}E-e  
} ; 1%J.WH6eQ  
D H^T x  
template <> RGD]8 mw  
class holder < 2 >  T7$S_  
  { G",.,Px  
public : .wK1El{bf  
template < typename T > ,>LRa  
  struct result_1 DF1<JdO+  
  { &hV Zx  
  typedef T & result; 'GJVWpvUU  
} ; MR'o{?{e`  
template < typename T1, typename T2 > T~gW3J  
  struct result_2 VY+>=!  
  { !asqr1/  
  typedef T2 & result; 5IqQ|/m<6  
} ; 9.M{M06;  
template < typename T > O\OE0[[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {SG>'KXZ  
  { :Dl% _l  
  return (T & )r; F9XT lA  
} !:fv>FEI9  
template < typename T1, typename T2 > NvtM3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jN/C'\Q L  
  { Nm]% }  
  return (T2 & )r2; uD>z@J-v  
} 2L\3S ukj  
} ; .tF|YP==  
{<w +3Va  
BH@b1}  
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> >。 , fb( WY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N dR ]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r$nkU4N'  
h3Fo-]0  
return l(i, j) = r(i, j);  ?RD *1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) . p^xS6e{  
A8?[6^%O|  
  return ( int & )i; ^uaFg`S  
  return ( int & )j; noA-)  
最后执行i = j; .Gb+\E{M  
可见,参数被正确的选择了。 *j*Du+  
0jB X5  
lr('k`KOQ  
LxJ6M/".  
Ff"gadRXd  
八. 中期总结 }X$l\pm  
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: $W!]fcZlB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 . %(^mK)zQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *,#q'!Hq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IftxSaP  
+T_ p8W+j  
o;J;*~g  
[{F%LRCo-  
`?o=*OS7Y  
H`<?<ak6'M  
九. 简化 sms1%%~  
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?jxDW a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f =_^>>.  
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&/HSf_G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t&c&KFK)I&  
  +-*/&|^等 02 f9 wV  
2. 返回引用。 TGWdyIk  
  =,各种复合赋值等 (:$9%,x  
3. 返回固定类型。 EI`vVI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3-Y=EH_0  
4. 原样返回。 2mJ:c  
  operator, c%<2z  
5. 返回解引用的类型。 IUhp;iH  
  operator*(单目) R40W'N 1%q  
6. 返回地址。 wz@FrRP=  
  operator&(单目) Y"> 4Qx4W  
7. 下表访问返回类型。 P"4Mm, C  
  operator[] ~8Sqa%F>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ."JzDs   
  operator<<和operator>> :|XCnK0  
` *9EKj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |Is'-g!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d7i#w #  
rycJyiw<-  
template < typename Left > &X w`T9<  
struct value_return %F$N#YG  
  { E\e]K !  
template < typename T > =jIxI,  
  struct result_1 sC6r.@[u8t  
  { Z>{*ISvpq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r%!FmS<  
} ; mq`5w)S)\o  
T0L+z/N_m.  
template < typename T1, typename T2 > A#:8X1w  
  struct result_2 u[`v&e  
  { )l2P}k7`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j:?N!*r=  
} ; ` !kL1oUYE  
} ; 7x+=7,BZd  
UT-ewXh  
LV=^jsQ5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R"Y?iZed3  
Gmgeve  
下面我们来剥离functor中的operator() a#R %8)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )_pt*xo  
x(yX0 ,P/7  
return l(t) op r(t) B? TpBd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G"fdu(.@  
return op l(t) W8uVd zQ   
return op l(t1, t2) %QE5<2k  
return l(t) op `wV|q~  
return l(t1, t2) op +QupM  
return l(t)[r(t)] z6}Pj>1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %g-0O#8}  
LI:?Y_r  
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: ;x RjQR  
单目: return f(l(t), r(t)); Z]e4pR6!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~GYpa t  
双目: return f(l(t)); 45r|1<Ro  
return f(l(t1, t2)); 8v$ g  
下面就是f的实现,以operator/为例 X o_] v  
=u[rOU{X"W  
struct meta_divide |<QI%Y$dr  
  { wV %8v\  
template < typename T1, typename T2 > V4oak!}?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y$v@wb5  
  { 2:/u2K  
  return t1 / t2; XL?A w  
} oEPNN'~3  
} ; G/%Ubi6%  
B^Bbso'{1  
这个工作可以让宏来做: I-,Xwj-  
?V6 %>RU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [M<{P5q  
template < typename T1, typename T2 > \ Kd TE{].d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ][ rTQt m  
以后可以直接用 e7hO;=?b'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F42TKPN^uu  
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 v?%0~!  
(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。。。) ?bn;{c;E  
CElPU`J,\[  
/W?z0tk`  
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 &KOO&,  
Wu]/(F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a]{uZGn@i  
class unary_op : public Rettype Skr iX\p  
  { 1wU=WE(kKZ  
    Left l; f^ywW[dF  
public : /H.(d 4C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \&# p1K(H  
Qlf 9]ug)  
template < typename T > SAQs {M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n8 GF8a  
      { L;nZ0)@@l  
      return FuncType::execute(l(t)); }^IwQm*i  
    } f>?^uSpWH  
L F8Pb;I  
    template < typename T1, typename T2 > .O;!W<Ef$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *EX$v4BX  
      { 1Q0%7zRirI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;7wwY$PBH  
    } ;!^ +N  
} ; ./'; P <)  
(v|ixa  
p"g1V7B  
同样还可以申明一个binary_op o- cj&Cv%  
!~ BZHi6\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  W{L  
class binary_op : public Rettype %GNUnr$  
  { 5#yJK>a7  
    Left l; HDa~7wE  
Right r; l@~1CMyN  
public : r94j+$7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y1m}@k,+M  
>a?OXqYP  
template < typename T > D$Kz9GVZq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r.Y*{!t  
      { T$#FAEz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =I+l=;05Rd  
    } Bm65 W  
`WraOsoY  
    template < typename T1, typename T2 > >cBGw'S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cZCGnzy  
      { ( [K2:n\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9k714bnMLX  
    } 03P N{<  
} ; 16a_GwfM  
E \ K  
E`A<]dAoK  
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 aW52.X z%8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R>/QA RX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7KvXTrN!9  
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。 4.,KEt'H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <O <'1uO,  
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。。。 P-/XYZ]`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n25irCD`  
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) ))%@@l[  
下面是修改过的unary_op |@T5$Xg]5  
Sb@{f<3E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fW_}!`:  
class unary_op 2N8rM}?90  
  { hj[+d%YZY"  
Left l; +YGw4{\EL  
  6Tm Rc  
public : &CB.*\0  
3i@ "D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ~ LJ>WA  
o(Ua",|  
template < typename T > 2<46jJYL'  
  struct result_1 +cPE4(d  
  { k"Z"$V2i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U}A|]vi@  
} ; u7<qaOzs?  
Sleu#]-  
template < typename T1, typename T2 > *G2)@0 {  
  struct result_2 (>!]A6^L~  
  { BR&Qw'O%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jc%{a*n"vr  
} ; ;~'cITL  
7G<KrKal  
template < typename T1, typename T2 > I]uOMWZs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (<d&BV-"  
  { 'S%} ?#J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [*Aqy76Qa  
} 2$j Ot}  
AHp830\  
template < typename T > :{TmR3.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lRa 3v Ng  
  { c&| '3i+  
  return OpClass::execute(lt(t)); . BYKdxa  
} d'Ik@D]I  
Xh7~MU~X  
} ; O X5Co <u  
zAkc 67:  
`wn<3#  
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 0i5T] )r  
好啦,现在才真正完美了。 a=:{{\1o  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5v Uz  
=ELDJt  
template < typename Right > *MnG-\{j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pr[B$X .V  
  { i&}zcGC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tn:/pPap  
} ~7,2N.vO2  
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。 K c2OLz#  
$ +GFOO  
@^y?Bh9jQ  
}ZM*[j  
EL 8N[]RF  
十. bind [G'!`^V,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [0tf Y0  
先来分析一下一段例子 m>*A0&??[  
E.H,1 {  
m! '1$G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {LB }v;?l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9J2q`/6~e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z3abem<Q  
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。 bCE7hutl  
我们来写个简单的。 B:6sVJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IQk#  
对于函数对象类的版本: n ]6 0  
bD-/ZZz  
template < typename Func > TsFdy{/o*  
struct functor_trait qUoMg%Z%l  
  { V&4:nIS>z  
typedef typename Func::result_type result_type; Ddm76LS  
} ; ~f]r>jQM  
对于无参数函数的版本: syC"eH3{  
2 l[A=Z  
template < typename Ret > o {Xw Li  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |peMr#  
  { z[|PsC3i:  
typedef Ret result_type; |0%4G k);  
} ; $!l2=^\3  
对于单参数函数的版本: eUKl Co  
rjpafGCp  
template < typename Ret, typename V1 > OFQi&/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0r$hPmvv8  
  { JV?RgFy  
typedef Ret result_type; @aiLG wh  
} ; rs 1*H  
对于双参数函数的版本: "k6IV&0 3x  
picP_1L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $*v20  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !6tC[W`  
  { 8SCW.;0  
typedef Ret result_type; <Z_wDK/UR  
} ; Hdq/E>u  
等等。。。 U@v8H!p^i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {Y* ]Qc  
b~haP.Cl :  
template < typename Func > N>}K+M>  
struct func_return ]}l+ !NV<  
  { 4QKE{0NE  
template < typename T > ,m?UFRi  
  struct result_1 ?_Dnfa_  
  { #G!Adj+p5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 _U,-%/  
} ; I_6` Z 0  
E_' n4@}Cx  
template < typename T1, typename T2 > 3@cJ=   
  struct result_2 5KH'|z  
  { 4h_4jqf=pU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CF}Nom)  
} ; +}-W.H%`0  
} ; 7 6i rb!-  
W$t}3Ru  
6:EH5IO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wM4g1H%s  
\]`(xxt1  
template < typename Func, typename aPicker > Tx!m6B`Y  
class binder_1 R.YGmT'2  
  { ^< /vbF  
Func fn; >KClH'R2  
aPicker pk; ^n45N&916  
public : ?n9$,-^v  
ma-Y'  
template < typename T > CU>K  
  struct result_1 U)w|GrxX  
  { 5G ]#yb74  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RBD7mpd  
} ; >3 .ep},  
K!: ,l  
template < typename T1, typename T2 > z Hs  
  struct result_2 ][5p.owJse  
  { -L'K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Yz/t  
} ; NdSxWrD`m  
'5,,XhP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {kRC!}  
e "adkV  
template < typename T > ]>4Qs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] xLb )Z  
  { >scS wT  
  return fn(pk(t)); N evvA(M  
} XsN#<"f;i  
template < typename T1, typename T2 > ccRk4xR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4%v+ark8  
  { ,WDAcQ8\  
  return fn(pk(t1, t2)); muX4Y1M_  
} 5WJkeG ba  
} ; pvR& ~g  
bSmaE7  
Jx9%8Ek  
一目了然不是么? &CmkNm_B  
最后实现bind hic$13KuP  
UuqnL{  
?.A/E?Oc  
template < typename Func, typename aPicker > ~m|?! ]n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z%dlajY m:  
  { U?^|>cMr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P_g0G#`4  
} T\s#-f[x  
lg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +95dz?~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %y7wF'_Y  
ftqW3VW  
十一. phoenix R:R@sU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -*q2Y^A^l  
bfI -!,  
for_each(v.begin(), v.end(), u R%R]X  
( }0nB' 0|y  
do_ _r5Ild @n  
[ (@o />T  
  cout << _1 <<   " , " }qdJ8K  
] >(ww6vk2  
.while_( -- _1), +}0*_VW  
cout << var( " \n " ) eC`f8=V  
) Jc?ssm\%  
); nW%=k!''  
p33GKg0i+(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vhEs+ j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }R5&[hxh4t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Odtck9L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d lLk4a+  
!X <n:J  
kpw4Mq@  
template < typename Cond, typename Actor > W!B4< 'Fjc  
class do_while wP':B AQ4U  
  { 2^ZPO4|  
Cond cd; "#k(V=y  
Actor act; &8i{'k,l  
public : 9qy 9  
template < typename T > }o:sx/=u_  
  struct result_1 `oWjq6  
  { y]Tn#4 ,/  
  typedef int result_type; c@B%`6kF  
} ; (g:W|hS  
<\~#\A=;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B@vH1T  
,:4w$!;  
template < typename T > }UdqX1jz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E d/O\v@  
  { _NnO mwK7  
  do H 7F~+ Q-}  
    { o5 XUDDi  
  act(t); uPv?Hq  
  } SfFR  
  while (cd(t)); R.`J"J0/~  
  return   0 ; 6i9I 4*'  
} #R~NR8( z  
} ; k$_]b0D{4  
Z|dZc wo  
WA5kX SdIb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). esFL<T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [eP]8G\ W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #7T={mh  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7 ~8Fs@  
下面就是产生这个functor的类: %9Fg1LH42r  
=e/4Gs0*  
0U*"OSpF  
template < typename Actor > PQ1NQy8  
class do_while_actor bK1`a{  
  { \bSHBTK  
Actor act; V=MZOj6  
public : =I}V PxhE7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h*Tiv^a  
]qHO{b4k  
template < typename Cond > B9:0|i!!A`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |?=1tS{iT  
} ;  "<h#Z(  
N|vJrye  
X}Z%@tL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .Q)"F /  
最后,是那个do_ K+OU~SED%F  
k ,(:[3J  
i~L7h=__  
class do_while_invoker 'Jr*oru  
  { 2wsZ&y%  
public : 'Pu;]sC  
template < typename Actor > C$gLi8|m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const GTNTx5H  
  { OR8o%AxL7  
  return do_while_actor < Actor > (act); M?u)H&kEl  
} Sxu v}y\  
} do_; AR3=G>hO,  
L"/ato  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D9C; JD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CnYX\^Ow  
最后来说说怎么处理break和continue rWqA)j*!  
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。 m/nn}+*C  
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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