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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `>o{P/HN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =F|{# F  
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, I{|O "8  
U4'#T%*  
6bg ;q(*7  
{qk1_yP  
  class filler sJKI!   
  { =nHUs1rKn  
public : Lj({[H7D!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PI {bmZ  
} ; RU|Q ]Ymx  
x>K Or,f  
4Z3su^XR  
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: 6jaEv#  
/|}EL%a  
&C_j\7Dq  
cVv=*81\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A`%k:@  
U gat1Pz  
g&L!1<, p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 70?\ugxA  
-_g0C^:<,  
 ^^sE:  
8S TvCH"Z_  
二. 战前分析 M/f<A$xx_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 s S+MqBh&I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4> K42m  
=jN.1}  
b=C*W,Q_#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); As&Sq-NWf  
  /* --------------------------------------------- */ ZvM(Q=^  
vector < int *> vp( 10 ); yZY\MB/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qz_7%c]K[  
/* --------------------------------------------- */ LBeF&sb6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )MVz$h{c.]  
/* --------------------------------------------- */ Pm6p v;WK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K-)] 1BG  
  /* --------------------------------------------- */ xK[ou'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Oi.C(@^(  
/* --------------------------------------------- */ tAd%#:K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,L2ZinU:  
P8:dU(nlW  
$S6`}3  
s[>,X#7 y  
看了之后,我们可以思考一些问题: XT%nbh&y  
1._1, _2是什么? C^Yb\N}S  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -m zIT4  
2._1 = 1是在做什么? l'rja.\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 a=_g*OK}D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =ZznFVJ`={  
2QcOR4_V  
&J]K3w1p  
三. 动工 bSlF=jT[S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "]*&oQCI  
lN)C2 2  
z|J_b"u4  
HVCe;eI  
template < typename T > ?=msH=N<l  
class assignment eb{nWP  
  { DCO\c9  
T value; `g?Negt\v  
public : W+c<2?d:  
assignment( const T & v) : value(v) {} x j)F55e?  
template < typename T2 > HyQJXw?A:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O/(`S<iip  
} ; ]jQutlg|  
x8B}ZIbT9  
 Mx?d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 net@j#}j-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &m7]v,&  
a5^] 20Fa  
sE<V5`Z=  
H2 {+)  
  class holder u~:y\/Y6  
  { ys^oG$lq  
public : Y]_ruDIW  
template < typename T > 1-uxC^u?|#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m 9WDT  
  { ?=7 cF  
  return assignment < T > (t); 2zA4vZkbcw  
} :pY/-Cgv  
} ; fw~Bza\e  
(,\+tr8r8  
M/'sl;  
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: U}[d_f  
wmL'F:UP  
  static holder _1; UhWNl]Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )EuvRLo{S7  
uAq~=)F>,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ua$GNm  
而不用手动写一个函数对象。 x+:UN'"r  
mDABH@ R  
#G|RnV%t$~  
pj{`'; :g  
四. 问题分析 XEp{VC@=  
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。 ]cWUZ{puRB  
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。 n)-$e4u2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {6|G@ ""O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %XDc,AR[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u%KTNa0  
'F3f+YD  
五. 问题1:一致性 aiUY>M#|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| TER=*"!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (t K||*u  
3S@7]Pg  
struct holder (N6i4 g6  
  { V7Lxfoa4  
  // }'V5/>m[  
  template < typename T > 6vo;!V6  
T &   operator ()( const T & r) const }OR@~V{Gj  
  { @})|Z}~  
  return (T & )r; 6I4\q.^qw  
} ]@c+]{  
} ; ^ogt+6c  
Y_IF;V\  
这样的话assignment也必须相应改动: sqwGsO$#  
jXx<`I+]  
template < typename Left, typename Right > Yui3+}Ms  
class assignment rQs)O<jl  
  { 8 +/rlHp  
Left l; [A~xy'T  
Right r; L.2^`mZs  
public : ZohCP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ QI\  
template < typename T2 > z+wA rPxc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !u[9a;Sa#  
} ; CS5?Ti6  
'RR~7h  
同时,holder的operator=也需要改动: (,Q7@s  
;-lXU0}&  
template < typename T > sN*N&XG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const . B9iLI  
  { LVfF[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ecefi pG  
} %QGC8Tz  
m+R[#GE8#  
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。 3?9IJ5p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B$ PP&/  
J.b9F:&}  
return l(rhs) = r; F?*-4I-  
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。 Ad8n<zt|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;>yxNGV`  
<n];mfh1  
template < typename Tp > i2Qz4 $z  
class constant_t YMcD|Kbp  
  { u#$]?($}d  
  const Tp t; H>IMf/%5N-  
public : 0/MtYIYk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pfDc9PMj  
template < typename T > - t'jNR'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y'S%O/$  
  { - q1?? u  
  return t; @Z %ivR:  
} ,X-bJA@(  
} ; F=e8IUr  
\BTODZ:h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IGQaDFr  
下面就可以修改holder的operator=了 4#xDgxg\f  
T|eu  
template < typename T > 9igiZmM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q800y??&J  
  { dI(@ZV{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :Zbg9`d*  
} jh%Eq+#S  
x(6SG+Kr  
同时也要修改assignment的operator() Smn;(K  
gnOt+W8  
template < typename T2 > @ $ ;q ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3vN_p$  
现在代码看起来就很一致了。 ^R7lom.  
]I dk:et  
六. 问题2:链式操作 :'-/NtV)o?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gjwn7_  
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。 ^e_hLX\SW  
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。 x7&B$.>3  
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。 @s;;O\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  EoR}Af  
IqaT?+O\?r  
template < typename T > {yHCXFWlS  
struct result_1 XK3tgaH  
  { XkE`U5.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bi3<7  
} ; rNWw?_H-H(  
P|tO<t6/9*  
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: *xxx:*6rk;  
KE5kOU;  
template < typename T > 1 ~Y<//5E  
struct   ref qpP=K $  
  { ooj,/IEQ  
typedef T & reference; !Y0Vid  
} ; @]%IK(|  
template < typename T > i(%W_d!  
struct   ref < T &> /tx]5`#@7]  
  { kX7C3qdmt  
typedef T & reference; WYm\)@  
} ; nLZTK&7}  
pk$l+sNZ=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SumF  2  
rxvx  
template < typename T > {l1.2!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KK/tu+"  
  { 2>xF){`  
  return l(t) = r(t); np"\19^  
} X; \+<LE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &ZlVWK~v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =vCY?I$P  
45@ I*`  
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 SuJ aL-;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u^ +7hkk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C\Wmq [  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N]Y d9tn{  
最后的布局是: P6'1.R  
                Add JW83Tp8[8  
              /   \ h,u, ^ r  
            Divide   5 PB\(=  
            /   \ B[Ku\A6&  
          _1     3 )1J R#  
似乎一切都解决了?不。 Xv5wJlc!d  
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。 Ct<udO  
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。 _/s$ZCd  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *MhRW,=  
z;,u}u}aI  
template < typename Right > c \J:![x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y1W1=Uc uk  
Right & rt) const K,;E5  
  { hB]Np1('  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q2w_X8  
} V5nwu#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ky,(xT4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <SAzxo:I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *MFIV02[N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7?!d^$B  
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。 ed{ -/l~j  
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? z [}v{  
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: .]Y$o^mf  
;C9_?u~#  
template < class Action > 4<w.8rR:A  
class picker : public Action JQ_sUYh~3  
  { #>("CAB02T  
public : ~|D Ut   
picker( const Action & act) : Action(act) {} UawyDs  
  // all the operator overloaded :gv{F} ##  
} ; $u6"*|  
Fh&G;aEq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +6M}O[LP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lwxaMjaL4K  
d`=MgHz  
template < typename Right > FJ GlP&v<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `!3SF|x&  
  { @|Cz-J;D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hn7# L  
} >W=,j)MA  
;LKkbT 5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  L^/5ux  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 e9Wa<i 8  
hE'-is@7  
template < typename T >   struct picker_maker [: n'k  
  { +5g_KS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &T?RZ2  
} ; P-9)38`5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kr^P6}'  
  { q5J5>  
typedef picker < T > result; Gt8M&S-;  
} ; xjUT{iwS  
|#v7/$!  
下面总的结构就有了: u"r`3P`  
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。 D# 9m\o_  
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。 ?um;s-x)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wy<S;   
至此链式操作完美实现。 dK$XNi13.5  
%OL$57Ia  
^&9zw\x;z  
七. 问题3 m^!Z_]A![  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xk9%F?)  
L81ZbNU?$  
template < typename T1, typename T2 > */5d>04  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7~G9'P<  
  { .Bl\Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XFVE>/H  
} fh&nu"&  
v|)4ocFK  
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: nK1Slg#U  
<yV"6/l 0  
template < typename T1, typename T2 > ,i ^9 |Oeq  
struct result_2 k$^UUo6  
  { V@.Ior}w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IkL#SgY  
} ; k>Is:P  
VD;01"#'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l5Uiw2  
这个差事就留给了holder自己。 *nT<m\C6  
    t5^{D>S1  
P1. [  
template < int Order > XW 2b|%T  
class holder; \Gef \   
template <> "@^k)d$  
class holder < 1 > v4a8}G  
  { JMCKcZ%N  
public : '0;l]/i.  
template < typename T > gi3F` m  
  struct result_1 0Uz"^xO["  
  { M5 LfRBO  
  typedef T & result; c`)\Pb/O  
} ;  C#.->\  
template < typename T1, typename T2 > X;+sUj8  
  struct result_2 dM.f]-g  
  { `{@8Vsmy:  
  typedef T1 & result; 3oj' ytxN  
} ; RXMISt3+{y  
template < typename T > Gq)]s'r2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j<m(PHSe  
  { olB.*#gA  
  return (T & )r; BiLY(1,  
} n-2]M0 5O  
template < typename T1, typename T2 > -vo})lO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vQG5*pR*w  
  { n t;m+by  
  return (T1 & )r1; 6xmZXp d!  
} *uRBzO}  
} ; LtF,kAIt7v  
R{`(c/%8  
template <> D(op)]8  
class holder < 2 > & GO}|W  
  { caR<Kb:;*  
public : :1Xz4wkWS*  
template < typename T > kOrZv,qFG[  
  struct result_1 wD}l$ & +  
  { "m$##X\  
  typedef T & result; m#Jmdb_  
} ; Jl8H|<g~/  
template < typename T1, typename T2 >  M mj;-u  
  struct result_2 |*eZD-f  
  { 8P\G }  
  typedef T2 & result; 9 RgVK{F  
} ; 6dr%;Wp  
template < typename T > PcMD])Z{G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y3Qsv  
  { ha<[b ue  
  return (T & )r; 1Faf$J~7|  
} @Ns Qd_e  
template < typename T1, typename T2 > w$iX.2|9%u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,5p(T_V/  
  { |Pax=oJ\M  
  return (T2 & )r2; %)8}X>xq  
} ./Zk`-OBT  
} ; Lnl(2xD  
K hR81\  
@l5"nBs<_:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (UD@q>c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k/_ 59@)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H [\o RId  
oG?Xk%7&\  
return l(i, j) = r(i, j); _Kf%\xg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3AtGy'NTp  
q-2Bt,Y  
  return ( int & )i; ] IQ&>z}<  
  return ( int & )j; hp X9[3  
最后执行i = j; ZgcMv,=  
可见,参数被正确的选择了。 R$<&ie6UQ  
',@3>T**  
`:KY\  
M#6W(|V/  
7hcYD!DS  
八. 中期总结 <oV(7  
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: 7M~K,E(7~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s WvBv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zT]8KA   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Af2( 5]  
e{K 215  
;7V%#-  
`5.'_3  
Qx#"q'2  
ql{ OETn#  
九. 简化 |v%YQ R  
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。 *u[BP@vE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pofie$  
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: U(g:zae  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L|xbR#v  
  +-*/&|^等 sY Qk  
2. 返回引用。 :U%W%  
  =,各种复合赋值等 ;bib/  
3. 返回固定类型。 8qTys8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dn+KH+v  
4. 原样返回。 }<SQ  
  operator, E6ElNgL  
5. 返回解引用的类型。 cp7=epho  
  operator*(单目) Ya"a`ozq  
6. 返回地址。 ZhaP2pC%4  
  operator&(单目) v>)"HL"XG  
7. 下表访问返回类型。 *)T^Ch D,  
  operator[] #OD/$f_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,m:.-iy?  
  operator<<和operator>> & l&:`nsJ  
3yF,ak {Sl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i%]EEVmN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,T$U'&;  
+gtbcF@rx  
template < typename Left > 'Aq{UGN  
struct value_return 06Sceq  
  { v%z=ysA  
template < typename T > NP3y+s  
  struct result_1 Be2DN5)  
  { .}TZxla0Zr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )'#A$ Fj  
} ; WlC:l  
f+,qNvBY/  
template < typename T1, typename T2 > [!#L6&:a8  
  struct result_2 w-MCZwCr)  
  { q"8e a/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IK=a*}19L  
} ; |&)dh<  
} ; Yk Ki|k  
SsDmoEeB[  
c9 _ rmz8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k2tF}  
P* BmHz4KL  
下面我们来剥离functor中的operator() {qJ1ko)$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L+i=VGm0  
BG]#o| KW  
return l(t) op r(t) ?X<eV1a   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zt{[ *~  
return op l(t) L48_96  
return op l(t1, t2) Hd ={CFip  
return l(t) op A[{yCn`tM  
return l(t1, t2) op ,Ah;A[%?~  
return l(t)[r(t)] ^%{7}g&$u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T_5H&;a  
kv{za4,&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "e>;'%W  
单目: return f(l(t), r(t)); vw/J8'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >jLY"  
双目: return f(l(t)); O-hAFKx  
return f(l(t1, t2)); L\"d  
下面就是f的实现,以operator/为例  |TH\`U  
 DA,?}  
struct meta_divide %pL''R9VF  
  { 0znR0%~  
template < typename T1, typename T2 > -zeG1gr3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jk n>S#SZ  
  { 4!yzsPJL  
  return t1 / t2; `mJ6K&t$<  
} "`e{/7I  
} ; 2-EIE4ds  
5e^ChK0Q  
这个工作可以让宏来做: D'Df JwA  
v$wIm,j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;'@9[N9  
template < typename T1, typename T2 > \ 0=1T.4+=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m&,(Jla  
以后可以直接用 }(73Syl#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3;A)W18]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 SO'vp z{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N<VJ(20y  
y??XIsF  
x g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vXZOy%$o  
;dgp+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0GCEqQy8  
class unary_op : public Rettype -C]5>& W  
  { >KhOz[Zg  
    Left l; :':s@gqr  
public : 9qzHS~l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 /U{p,r6`  
Kis"L(C  
template < typename T > h3 }OX{k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%[@Qb=2  
      { '7 @zGk##(  
      return FuncType::execute(l(t)); Lnl=.z`jK  
    } Eo]xNn/g  
yN(%-u"  
    template < typename T1, typename T2 > hhc,uJ">!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7~.9=I'A  
      { V {ddr:]4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Dp-z[]})1  
    } ]Q)OL  
} ; DsCcK3 k  
uz jU2  
@`- 4G2IU}  
同样还可以申明一个binary_op JP [K;/  
y}ev ,j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >U27];}y  
class binary_op : public Rettype fJ!R6D  
  { fuf"Ae  
    Left l; HY:o+ciH'  
Right r; }00BllJ  
public : cIOlhX@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z,Dl` w  
M!D3}JRm  
template < typename T > Y&Z.2>b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GH$pKB  
      { bP&]!jZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ean5b>\  
    } =W!/Z%^*8  
5K8^WK  
    template < typename T1, typename T2 > $5%SNzzl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;+ hH  
      { jasy<IqT!{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y O}<Ytx  
    } /!XVHkX[  
} ; LBDjIpR6  
HvJs1)Wo&  
_ *Pf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +Q"4Migbe@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FP4P|kl/9'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5D//*}b,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7Kxp=-k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lZKi'vg7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Q K<"2p?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a~y'RyA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1f=gYzuO)  
下面是修改过的unary_op ":QZy8f9%  
TJXT-\Vk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w@w(-F!%l  
class unary_op 8P&:_T!  
  { |z^^.d~a0  
Left l; .V8Lauz8  
  z1X`o  
public : <*cikXS  
&`2)V;t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8$Y9ORs4  
$X,D(  
template < typename T > (V2fRv  
  struct result_1 8XE7]&)];  
  { -r]W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _L=h0H l  
} ; oE]QF.n#  
AFE~ v\Gz  
template < typename T1, typename T2 > d<P\&!R(  
  struct result_2 Bh-ym8D  
  { 1tFNM[R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8[{ Vu0R  
} ; @GW #&\yM  
sdw(R#GE  
template < typename T1, typename T2 > =]0&i]z[.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Se =`N  
  { BR;D@R``}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t'k$&l}+  
} 3AN/ H  
XUuN )i  
template < typename T > $*=<Yw4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bY~pc\V:`w  
  { 'E""amIJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); oe-\ozJ0  
} 0oIe> r  
4 "'~NvO  
} ; 9InVQCf2J  
~oY^;/ j  
svH !1 b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q^<?]8  
好啦,现在才真正完美了。 II{&{S'HU  
现在在picker里面就可以这么添加了: .U]-j\  
\LexR.Di  
template < typename Right > 9CD_ os\h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H$UcF1k<  
  { ~2-1 j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TAW/zpps$  
} >tW#/\x{  
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。 #?:lb1  
gc$l^`+M  
O3kA;[f;  
JDT`C2-Q  
-6B4sZpzD  
十. bind r mg}N  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7J<5f)  
先来分析一下一段例子 c9h6C  
Wvf ^N(  
c\AfaK^KF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0flRh)[J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [ v*ju!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1yu4emye4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [`7ThHX  
我们来写个简单的。 20Wg=p9L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B^^#D0<  
对于函数对象类的版本: }-=|^  
Uz]|N6`  
template < typename Func > YNi.SXH  
struct functor_trait vy I!]p  
  { }&D32\  
typedef typename Func::result_type result_type; U-M>=3|N  
} ; +52{-a,>  
对于无参数函数的版本: -nV9:opD  
{_v#~595  
template < typename Ret > * 0=j?~&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W7nw6;7=  
  { ZPYS$Ydy  
typedef Ret result_type; 9x =Y^',5  
} ; 6T`i/".  
对于单参数函数的版本: b OY |H~  
d7bS wL  
template < typename Ret, typename V1 > i=2N;sAl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P5 ywhw-  
  { 3(80:@|  
typedef Ret result_type; f4|rVP|x  
} ; qUb&   
对于双参数函数的版本: t"oeQ*d%  
I-l_TpM)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &{t,'[ u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M9%$lCl   
  { 5:_}zu|!u  
typedef Ret result_type; e+fN6v5pU  
} ; 1bwOm hkS  
等等。。。 C$`tbq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3/eca  
j?4qO]_Wx+  
template < typename Func > 5`p.#  
struct func_return uoh7Sz5!^  
  { ;9QEK]@  
template < typename T > p9-K_dw3X@  
  struct result_1 AFwdJte9e  
  { uQKT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YPI-<vM~  
} ; O0H.C0}  
 z+X}HL  
template < typename T1, typename T2 > b@hqz!)l`  
  struct result_2 '!B&:X)  
  { J5,9_uo]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7s^'d,P  
} ; X 0+vXz{~g  
} ; {]4LULq  
sK?twg;D*|  
HJ.-Dg5U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $6R-5oQ  
5]:U9ts#  
template < typename Func, typename aPicker > j^RmrOg ,  
class binder_1 NC6&x=!3  
  { &mS^ZyG  
Func fn; (KZ{^X?a  
aPicker pk; a/xn'"eli  
public : Tpa5N'O  
@-`*m+$U6  
template < typename T > 3F^Q51:t  
  struct result_1 SNk=b6`9  
  { ysnx3(+|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U- k`s[dv  
} ; vKAN@HSYr  
 K_}K@'  
template < typename T1, typename T2 > >Y@H4LF;1x  
  struct result_2 M x" \5i  
  { z},# ~L6$q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jq0O22 -R  
} ; W: z;|FF  
Q\sK"~@3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +G>\-tjSD  
%JTpI`  
template < typename T > !U Ln7\@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <<O$ G7c  
  { .O<obq~;C  
  return fn(pk(t)); -jm Y)(\  
} zX i 'kB  
template < typename T1, typename T2 > p!AAFmc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !C.4<?*|  
  { sU^1wB Rj  
  return fn(pk(t1, t2)); Pr C{'XDlU  
} a(ZcmYzXU  
} ; {Qj~M<@3  
@oGcuE  
+:/%3}`  
一目了然不是么? :7;@ZEe  
最后实现bind H3oFORh  
"_?nN"A7  
pEz_qy[#  
template < typename Func, typename aPicker > _+3::j~;m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0JujesUw(  
  { Zx>=tx}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "Z+k=~(  
} S$-7SEkO+  
Y8t8!{ytg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W\V.r$? v  
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。 sNFlKQ8)Q  
4s oJ.j8  
十一. phoenix E92-^YY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @IZnFHN  
~pky@O#b  
for_each(v.begin(), v.end(), uCB=u[]y4  
( l9"s>PU  
do_ F,CT Z~  
[ %J-GKpo/S  
  cout << _1 <<   " , " >y+B  
] f* wx<  
.while_( -- _1), fI|$K )K  
cout << var( " \n " ) O^rDHFj,  
) b| (: [nB  
); |JsZJ9W+J  
Y}KNKO;  
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: `kSZX:=};  
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 `XDl_E+>l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RT8 ?7xFc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G^@5H/)  
M)(DZ}  
Z4bNV?OH  
template < typename Cond, typename Actor > bvOq5Q6  
class do_while + >!;i6|  
  { b\,+f n  
Cond cd; tX~w{|k  
Actor act; /dIzY0<aO  
public : qmP].sA  
template < typename T > ]eV8b*d6  
  struct result_1 -D: b*D  
  { g 0E'g  
  typedef int result_type; I]_5}[I  
} ; :rP=t ,  
e+=K d+:k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iN.n8MN=I  
$<OD31T  
template < typename T > y>ktcuML  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eszG0Wu  
  { 43 :X,\~)  
  do 1xx}~|F?|  
    { ]I6  J7A[  
  act(t); 0tJ Z4(0  
  } _tycgq#  
  while (cd(t)); BFt> 9x]T  
  return   0 ; 8xMX  
} c+GG\:gM  
} ; 6wg^FD_Q  
EhBKj |y  
Ws12b $  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c[s4EUG  
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。 wKY_Bo/d  
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。 $Y gue5{c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *OQ2ucC8j  
下面就是产生这个functor的类: - ! S_ryL  
-ze J#B)C  
x|29L7i  
template < typename Actor > CU~PT.  
class do_while_actor M UwMb!Z.s  
  { OcO3v'&  
Actor act; 3r1*m  +  
public : fd9k?,zM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [KQ6Ta.  
rW#T vUn  
template < typename Cond > lr$zHI7_`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N)Z?Z+ }h  
} ; L4l!96]a  
#|``ca54B  
/wlEe>i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B|X!>Q<g  
最后,是那个do_ -%4,@ x`  
{7pli{`  
,wPr"U+7  
class do_while_invoker ~bpgSP"  
  { r@,2E6xn  
public : ]]Ufas9  
template < typename Actor > %N_%JK\{@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {fp[BF  
  { |gY^)9ei  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8a"%0d#  
} xe$_aBU  
} do_; ,"0 :3+(8;  
Q=dy<kg']  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S5EK~#-L[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?Ss!e$jf  
最后来说说怎么处理break和continue ]J]h#ZHx  
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。 {(?4!rh  
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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