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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s& INcjC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 " Bz\<e&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, [w0@7p"7  
&E{CQ#k  
8$!&D&v  
+XaRwcLC.  
  class filler ySfot`LQ  
  { &m=GkK  
public : dA)JR"r2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o'oA.'ul  
} ; (8Q0?SZN  
)K=%s%3h<  
3K8#,TK3  
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: -?jI{].:8  
A* 1-2  
.G ^-. p  
xj6@85^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^M:Y$9r_s  
zmA]@'j  
~}lYp^~:J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y4@zi"G  
E{LLxGAEZ  
l**gM  
k-:wM`C  
二. 战前分析 q <, b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #8Bs15aV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u-8b,$@Z>'  
S.<aCN<@  
a#huK~$~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >yZe1CP  
  /* --------------------------------------------- */ J?oI%r7^  
vector < int *> vp( 10 ); w5C$39e\G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m;_gNh8Ee  
/* --------------------------------------------- */ >)Udb//  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6KvoHo  
/* --------------------------------------------- */ lx'^vK%F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }@)r\t4m  
  /* --------------------------------------------- */ Li'>pQ+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z<yLu'48)A  
/* --------------------------------------------- */ _/S qw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xj ?#]GR  
p#\JKx  
0[# zn  
_#dBcEH[  
看了之后,我们可以思考一些问题: s%& /Zt  
1._1, _2是什么? VW$a(G_h  
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。 Gu#Vc.e  
2._1 = 1是在做什么? qG6?k}\\  
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。 "jUM}@q5  
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。 |;(95  
P&>!B,f  
6>yfm4o  
三. 动工 ~nVO%IxM4J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `{Jo>L .  
3P.v#TEst  
bwC~  
&H4Y`xV^=  
template < typename T > s|`ZV^R  
class assignment yd}1Mx  
  { ?rJe"TOIy  
T value; 8 t)?$j$  
public : @TQzF-%#7  
assignment( const T & v) : value(v) {} o]@Mg5(8Q  
template < typename T2 > Q)IL]S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !y$:}W?_  
} ; CE|iu!-4  
aPwUC:>`D  
t'e\Z2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [ ,&O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Irc(5rD7   
~pC\"LU`  
JK/gq}c  
; u@& [  
  class holder t@;r~S b  
  { 5r)]o'? s  
public : V JJ6q  
template < typename T > {f(RYj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R<)^--n  
  { .eHOG]H  
  return assignment < T > (t); :~{Nf-y0`1  
} m-HL7&iG$  
} ; m ]h<y  
6IPQ}/l  
(a9>gLI0  
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: A<U9$"j9J  
F1q6 3  
  static holder _1; tkX?iqKQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 obz|*1M?  
ubQbEv{(,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WAUgbImc{  
而不用手动写一个函数对象。 Xl %ax!/  
)ppIO"\  
c-y`Hm2"  
'@{Mq%`  
四. 问题分析 k d9<&.y{  
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。 fZtuP1- 4  
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。 k0v&U@+-J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fe4Ki  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TF %MO\!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;{Nc9d  
|[W7&@hF  
五. 问题1:一致性 ccY! OSae  
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?| :Ldx^UO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0@tN3u?dx  
v;o/M6GL5  
struct holder (3Dz'X  
  { o()No_.8H  
  // [e`e bn[C  
  template < typename T > )>]@@Trx  
T &   operator ()( const T & r) const J=t@2  
  { SMn(c  
  return (T & )r; 'Z8=y[l  
} #8/pYQ;  
} ; V^%P}RFMc  
}pJLK\  
这样的话assignment也必须相应改动: asZ(Hz%  
vACJE  
template < typename Left, typename Right > \(&UDG$  
class assignment GWa:C\YK  
  { ?0x=ascP  
Left l; -d4|EtN  
Right r; H7{I[>:  
public : $]<wQH/?_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]99@Lf[^f  
template < typename T2 > EdTR]}8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B2^*Sr[  
} ; ^oMdx2Ow#  
T9\G,;VQ7/  
同时,holder的operator=也需要改动: DS|q(O=7~t  
OsV'&@+G>  
template < typename T > Y[rRz6.*(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f;=<$Y>i  
  { ,92wW&2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]ne  
} isU4D  
Q*ixg$>  
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。 \P;2s<6i\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [ 0z-X7=e  
)wNcz~ Y  
return l(rhs) = r; WRp0.  
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。 ctMH5"F&1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -BC`p 8  
N}ZBtkR  
template < typename Tp > T h!;zu^t  
class constant_t -<l2 $&KS  
  { Wi@YJ  
  const Tp t; Vr:`?V9Q2(  
public : C@3UsD\s(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mRIBE9K+&  
template < typename T > ;;K ~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4+J>/ xiZ  
  { qH(HcsgD  
  return t; dC>(UDC  
} ,Bs/.htQj  
} ; )I"I[jDw  
PYiO l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %.WW-S3  
下面就可以修改holder的operator=了 6xLQ  
wpg7xx!  
template < typename T > PJPKn0,W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }`y%*--  
  { <DN7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _9y! ,ST  
} DMA`Jx  
7$mB.\|  
同时也要修改assignment的operator() w!jY(WK U  
Pq, iR J  
template < typename T2 > ~?:>=x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H 3so&_  
现在代码看起来就很一致了。 =~TPrO^  
?&=JGk^eJ  
六. 问题2:链式操作 `<-/e%8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <k 'zz:[c!  
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。 4BZ7R,m#.  
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。 [r1dgwh8  
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。 +~"(Wooi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Nw '$r  
Q^8/"aV\  
template < typename T > 8@/MrEOW#  
struct result_1 tL M@o|:  
  { DWS#q|j`"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &88c@Ksn  
} ; 2U3e!V  
eV"s5X[$  
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: ?)H:.]7-x  
Sd/7#  
template < typename T > vxS4YRb  
struct   ref *D67&/g.  
  { A 8g_BLj!e  
typedef T & reference; ]&s@5<S[  
} ; *M.,Yoj  
template < typename T > n#sK31;yb  
struct   ref < T &> g> m)XY  
  { &3Lhb}m  
typedef T & reference; V\AY=u  
} ; 3WM*4   
b94+GL U8b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c-"vQ>ux+  
4K ]*bF44  
template < typename T > $>T(31)c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;Sfe.ky @6  
  { s>)?MB*vb  
  return l(t) = r(t); h; 6G~D  
} fw5+eTQ^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 PQUJUs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mkq246<D~  
mWU d-|Ul  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 h]vEXWpG]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J%lrXm(l{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^r,0aNzAs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 97/ 4J  
最后的布局是: 5"ooam3  
                Add ..5. ":  
              /   \ RXw1HRR$V  
            Divide   5 1bjz :^  
            /   \ CF:L#r  
          _1     3 _sn<"B%>  
似乎一切都解决了?不。 jO9! :L>b`  
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。 nNeCi  
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。 ,~/WYw<o  
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: _ ^'QHWP  
ilyF1=bp  
template < typename Right > nd$92H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const luW"|  
Right & rt) const N)PkE>%X  
  { 9z`72(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {y B0JL}n  
} ]L2b|a3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eaDR-g"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 < {h \Msx%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 eJ6 #x$I,  
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。 >f4[OBc  
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。 hAs ReZ?  
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? _ gGA/   
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: U2LD_-HZ  
Cm]\5}Py  
template < class Action > V`9*_8Dx2  
class picker : public Action fhyoSRLR:  
  { FzykC  
public : QNXoAx%I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _.E{>IFw  
  // all the operator overloaded 9GsG*$-I  
} ;  f^KN8N  
) ~gIJW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 eeBW~_W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KyQTrl.qdl  
5$Kd<ky  
template < typename Right > maa$kg8U*!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KoA+Vv9  
  { 7w]3D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &8yGV i  
} "G,,:H9v  
:iGK9I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5<e{)$C  
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。 a:OMI  
 ZpMv16  
template < typename T >   struct picker_maker YQtq?&0Ct  
  { ]')y(_{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %YbL%i|U  
} ; a5aHv/W#P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }%AfZ 2g;h  
  { A6J:!sY4A  
typedef picker < T > result; V7`vLs-  
} ; sAPQbTSM  
1wH6 hN,  
下面总的结构就有了: ^>>9?  
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。 ,F*HZBNFZ  
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。 ~]].i~EV(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _CTg")0o  
至此链式操作完美实现。 ng~LCffpY  
Z"qJil}  
^)GaVL^"5  
七. 问题3 on"ENT  
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。 C<(qk_  
KJv%t_4'F  
template < typename T1, typename T2 > !@wUAR Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {$5g29  
  { Ux{0)"fj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3)L#V .  
} bBV03_*  
q#I'@Jbj  
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: iBtG@M  
gs7_Q  
template < typename T1, typename T2 > Om;aE1sW  
struct result_2 Rkp +}@Y_  
  { Bo14t*(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q`.=/O'  
} ; kM[!UOnC!<  
$06('Hg&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'U*#7 1S  
这个差事就留给了holder自己。 %O f w"W  
    .t8hTlV?<B  
/I1n${{5  
template < int Order > w<zzS: PF*  
class holder; ,qo^G0XO  
template <> mXS"nd30bD  
class holder < 1 > zGNW5S9G  
  { mlLqQ<  
public : u!HX`~q+A  
template < typename T > (+0(A777M  
  struct result_1 zg@i7T  
  { z@o6[g/*Q  
  typedef T & result; (C1~>7L  
} ; VbMud]40F  
template < typename T1, typename T2 > P-$ ,  
  struct result_2 SS24@:"{  
  { ^^*L;b>I  
  typedef T1 & result; i(.V`G=  
} ; b:r8r}49  
template < typename T > e@;'#t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3$Vx8:Rhdn  
  { -ah)/5j  
  return (T & )r; S:Jg#1rww-  
} !`4ie  
template < typename T1, typename T2 > 1RX-`"^+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )db:jPkwd  
  { V~ MsGj  
  return (T1 & )r1; -3 ANNj  
} k3e6y  
} ; 6V ncr}  
G<k.d"<  
template <> mPqK k  
class holder < 2 > :-<30LS $  
  { n qx0#_K-E  
public : 63_#*6Pv28  
template < typename T > Ayv:Pv@  
  struct result_1 V6_5v+n  
  { );y ZyWDV  
  typedef T & result; ,3iD/8_  
} ; ]Hq,Pr_+  
template < typename T1, typename T2 > akPd#mf  
  struct result_2 Iw`|,-|  
  { jcvq:i{  
  typedef T2 & result; _?y3&4N)  
} ; |Kjfh};-C  
template < typename T > 8B-mZFXpK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n7Bv~?DM  
  { Cg%Owe/E?0  
  return (T & )r; ki}Li*)7  
} Y~Vc|zM^(  
template < typename T1, typename T2 > |pbetA4&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _(~LXk^C  
  { Y2tBFeWY  
  return (T2 & )r2; f2pA+j5[  
} _V e)M%  
} ; D| <_96_m  
;&f(7 Q+T_  
-5]lHw}  
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> >。 %.wR@9?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q9h=1G\K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O"kb*//  
ZR0 OqSp]  
return l(i, j) = r(i, j); 'vu]b#l3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZZwIB3sNhf  
zBwqIJfM  
  return ( int & )i; u|.|dv'mbp  
  return ( int & )j; ,)!%^ ~v  
最后执行i = j; ntB#2S  
可见,参数被正确的选择了。 ,quUGS  
lj8ficANo  
S!x;w7j  
?azLaAG  
R >SZE"  
八. 中期总结 y1~ QKz  
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: q4Bw5 ~n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Anpp`>}N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6I=xjgwvf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor . XbDb  
fF>hca>  
i92Z`jiR  
]B8iQr-!  
8''1H<f  
E BoC,{R#  
九. 简化 mA%}ijR6y  
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。 ,' t&L]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d8R|0RZ  
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: #*lDKn[vO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -^t.eZ*|  
  +-*/&|^等 d2US~.;>l  
2. 返回引用。 7QZy d-  
  =,各种复合赋值等 xXI WEZA  
3. 返回固定类型。 I(3~BOUn_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |; mET  
4. 原样返回。 &e3}Vop  
  operator, yw%E S  
5. 返回解引用的类型。 L0H^S)g  
  operator*(单目) '/Vm[L$d  
6. 返回地址。 ;"e55|d9I  
  operator&(单目) b"}ya/  
7. 下表访问返回类型。 O'^AbO=,  
  operator[] s!yD%zO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #K$0%0=M  
  operator<<和operator>> }weE^9GiJ  
`mYp?N jR_  
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。 LkK[,Qj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zL50|U0H  
d!Ws-kzE  
template < typename Left > )ezkp%I5D  
struct value_return 5 ';[|f  
  { ;9fWxH  
template < typename T > 5 3pfo:1'  
  struct result_1 Xs"d+dc  
  { tQyQ+1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WLh!L='{BK  
} ; mI:D  
k\/es1jOEh  
template < typename T1, typename T2 > Dp#27Yzc  
  struct result_2 q3-cWfU  
  { }TuMMO4+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1rue+GL  
} ; CN-4FI)1D9  
} ; ;Z;` BGZJ  
-;HZ!Lf  
C R't  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +]yVSns 3  
'Cz]p~oF  
下面我们来剥离functor中的operator() eYjF"Aq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "]'W^Fg  
_U*1D*kLI[  
return l(t) op r(t) 6 !fq658  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $Op:-aW&  
return op l(t) 8Jp?@qt=$  
return op l(t1, t2) $(OL#>9Ly  
return l(t) op G%i&C)jZ  
return l(t1, t2) op !^1oH**  
return l(t)[r(t)] @^-f +o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }095U(@  
ov\%*z2=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 673G6Nk  
单目: return f(l(t), r(t)); i1b3>H*3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,y/m5-D!  
双目: return f(l(t)); &@2`_%QtA  
return f(l(t1, t2)); @Y(7n/*  
下面就是f的实现,以operator/为例 :,/ \E  
bZQ_j#{$  
struct meta_divide TC:t!:  
  { 4zBcq<R7  
template < typename T1, typename T2 > ;t@^Z_z,CR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d)$ seZB  
  { K #JO#  
  return t1 / t2; {cw+kY]m4-  
} eD^(*a>(  
} ; {@-tRm&  
IWhe N  
这个工作可以让宏来做: ms+gq  
-*?{/QmKb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aKRnj!4z  
template < typename T1, typename T2 > \ ,? &$ c+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1ahb:Mjv  
以后可以直接用 (t,|FkVLV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MpIP)bdq7  
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 PbMvM  
(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。。。) W%9"E??c  
5(Xq58nhxI  
9w\C vO&R  
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 5y~B/.YY  
1py >[II@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %.{xo.`a[  
class unary_op : public Rettype |l?*' =  
  { k9&pX8#  
    Left l; PC!X<C8*  
public : U/rFH9e$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |B),N f|a  
b&pL}o?/k  
template < typename T > b3-+*5L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )L,Nh~  
      { ~@D!E/hZx  
      return FuncType::execute(l(t)); l~*d0E-$  
    } Y3'dV)  
Vt4,?"  
    template < typename T1, typename T2 > 2-"`%rE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MPsm)jqX  
      { jSvo-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "fd'~e$S#  
    } h&b s`  
} ; ^"$~&\+x5  
Psjk 7\  
tZD^<Q7}\  
同样还可以申明一个binary_op <L3ig%#B  
1 |3vwgRhs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mg u=cm )  
class binary_op : public Rettype |c,'0V,"cH  
  { E0Kt4%b  
    Left l; #}'sknvM}  
Right r; x^UAtKSy  
public : HR?a93  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '494^1"io  
G0x!:[  
template < typename T > CH=k=)() ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7{ QjE  
      { V%J_iY/BUb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #w)D ml  
    } xEe3,tb'e  
2fdC @V  
    template < typename T1, typename T2 > 0a v2w5>af  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z8w@pT  
      { 7!8R)m^1[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xa%2w]  
    } J)=Ts({  
} ; =$vy_UN  
RsP^T:M}$  
95  X6V  
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 KWT[b?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DGx<Nys@B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "& q])3h=  
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。 3#c0p790  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t3aDDu  
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。。。 L>2gx$f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4:XVu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) kS(v|d  
下面是修改过的unary_op aaesgF  
o}lA\A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ns`:=  
class unary_op yvKKE  
  { 1|#j/  
Left l; K9euNa  
  zzyD'n7D  
public : !X/O1PM|  
m9 f[nT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VaylbYUCT/  
I~U;M+n*y  
template < typename T > 7.1FRxS  
  struct result_1 I-|1eR+3  
  { v@]\  P<E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :.NCS`z_  
} ; U^xtS g  
YH$whJ`W0  
template < typename T1, typename T2 > w,zgYX&  
  struct result_2 KH76Vts  
  { WEugm603  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {FNq&)#`  
} ; r*4@S~;  
[5jXYqD=vj  
template < typename T1, typename T2 > 1FmqNf:V7I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ST^{?Q  
  { o^& nkR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cP(is!  
} tY $4k26  
}h_= n>  
template < typename T > LDq(WPI1#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nM&UdKf3  
  {  ,L7:3W  
  return OpClass::execute(lt(t)); *v9 {f?  
} Eg|C  
ZuQ\Pyx  
} ; :l?/]K  
B"fKv0  
/kK:{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Hqm1[G)  
好啦,现在才真正完美了。 BvV!?DY4  
现在在picker里面就可以这么添加了: )qV&sru.$  
RkXW(T`  
template < typename Right > [^E{Yz=8,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `?xE-S ;Pn  
  { 5Gsjt+ o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [+Y;w`;Fq  
} SB2Ij',  
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。 e` D?x1-  
/2e,,)4g  
qx\P(dOUf  
;tu2}1#r  
?>o|H-R~5Z  
十. bind +c_8~C  
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。 [}bPkD  
先来分析一下一段例子 7F D.3/  
Luu.p<   
#sp8 !8|y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2XGbqZj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i5^U1K\M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W8{zV_TBm  
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。 0ud>oh4WPR  
我们来写个简单的。 H@hHEzO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Qp]-4%^Vz  
对于函数对象类的版本: Sk&l8"  
b!xm=U  
template < typename Func > ^5d9n<_xnQ  
struct functor_trait 1*J#:|({(  
  { `d i/nv)  
typedef typename Func::result_type result_type; BY^5z<^.  
} ; O/2Jz  
对于无参数函数的版本: p?zh4:\F+  
C1KO]e>  
template < typename Ret > -$m?ShDd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^L;k  
  { Q.Ljz Z  
typedef Ret result_type; i@ XFnt  
} ; 5!)_" u3  
对于单参数函数的版本: oc3}L^aD  
(N25.}8Y  
template < typename Ret, typename V1 > '=eE6=m^K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <FFaaGiE>  
  { Rk.GrLp  
typedef Ret result_type; vswBK-w(Z  
} ; [v$NxmRu  
对于双参数函数的版本: #[{xEVf  
J=qPc}+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bP,_H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %!e;sL~&  
  { PC}m.tE  
typedef Ret result_type; SQd`xbIuL  
} ; rCa2$#Z  
等等。。。 z7P] g C$\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =q-HR+  
Rr>h8Ni <  
template < typename Func > !,3U_!  
struct func_return ^  M4-O~  
  { K'zG[[P  
template < typename T > {l-V  
  struct result_1 v lsS  
  { 8^Ov.$rP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j,/t<@S>  
} ; E[RLBO[*n  
/o_h'l|PS  
template < typename T1, typename T2 > |ozlaj  
  struct result_2 uJ!yM;{+  
  { zUhJr$N$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?~5J!|r#  
} ; Xqac$%[3  
} ; S(f V ,;Z  
8?7gyp!k_f  
:>t? ^r(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GCgpe(cQ  
G$D6#/rR  
template < typename Func, typename aPicker > 4U*uH  
class binder_1 H}$hk  
  { An%V>a-[  
Func fn; > WW5A py[  
aPicker pk; UUt631  
public : p3NTI/-  
S-Y(Vn4  
template < typename T > `(9B(&t^,  
  struct result_1 /B?hM&@z  
  { 6/#5TdJA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mJ%r2$/*  
} ; ]3E':JM@  
;#$zHR  
template < typename T1, typename T2 > H?=D,  
  struct result_2 7BX%z$_)A  
  { e]+ [lq\p@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '*KP{"3\  
} ; DjT ekn  
M\s^>7es  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -0) So  
~"*;lT5KX  
template < typename T > B43o_H|s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "p\XaClpz  
  { N3};M~\  
  return fn(pk(t)); Mlpq2I_x  
} _5nQe !  
template < typename T1, typename T2 > "F+Wo&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Jp6EL%  
  { 2Z-BZuK6p  
  return fn(pk(t1, t2)); 3o'SY@'W  
} rGZ@pO2  
} ; h,@x5q>g  
Wb4%=2Qn  
\4SFD 3$&  
一目了然不是么? uK?T <3]'  
最后实现bind i#jCf3%+ h  
^saJfr x  
 5m+:GiI  
template < typename Func, typename aPicker > g"3h#SMb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) , "zS  pN  
  { R $cO`L*s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pc]c8~  
} Kg@9kJB  
VmTk4?V4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |jV4]7Luq  
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。 dBG]J18  
'Ph4(Yg  
十一. phoenix X/1Z9 a+W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <EI'N0~KG  
T T0O %  
for_each(v.begin(), v.end(), IEzZ$9,A5  
( <MN+2^ed&  
do_ e<^tY0rR&  
[ 0nAeeVz|  
  cout << _1 <<   " , " Iw"?%k\U  
] }}qR~.[  
.while_( -- _1), ji( S ?^  
cout << var( " \n " ) D0QXvrf  
) t:M({|m Y  
); r _r$nl  
nX Qz  
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: ej<z]{`05  
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 Smk]G))o{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :;" 3k64  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,`|KN w5  
1&YP}sg)  
cf@#a@7m9  
template < typename Cond, typename Actor > qRB7I:m-Wi  
class do_while vfhip"1  
  { Qb# S)[6s+  
Cond cd; v *:m|wl  
Actor act; TF^]^XS'  
public : XB;;OP12  
template < typename T > 73xI8  
  struct result_1 of& vQ  
  { 3F}d,aB A  
  typedef int result_type; F{T|lTl  
} ; 9/s-|jD  
8}\"LXRbo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &P ;6P4x  
ur#"f'|-  
template < typename T > "<O?KO 3K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~[9 ]M)=O0  
  { k5xirB_  
  do A)7'\JK7b  
    { dbZPt~S'$  
  act(t); Q|G[9HBI  
  } '`o+#\,b^%  
  while (cd(t)); m@c2'*&Y  
  return   0 ; w-nkf M~  
} ^ O`  
} ; nMc-kyl{  
9J]LV'f7  
t%dPj8~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cRg$~rYd  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 nj9hRiL n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {{DW P-v4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 oW+R:2I~O  
下面就是产生这个functor的类: ]c5GG!E-g  
orU4{.e  
1g/mzC   
template < typename Actor > Bv=Z*"Fv  
class do_while_actor alu`T c~  
  { /|DQ_<*  
Actor act; <g%xo"  
public : ;%82Z4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d#z67Nl6  
 b'Uaj`Sn  
template < typename Cond > ng 6G<hi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TOuFFR  
} ; =C:0 ='a  
R\+$^G}#6  
1%=,J'AH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7I.[1V`  
最后,是那个do_ \dc`}}Lc  
Y|lMa?\E  
be@MQ}6>  
class do_while_invoker l/I W"A  
  { iCEX|Tj;  
public : n+i}>3'A  
template < typename Actor > FP\[7?ZLn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?QMs<  
  { A=3 U4L  
  return do_while_actor < Actor > (act); @LmUCP~  
} QTyl=z7  
} do_;  :D/R  
#e0+;kBh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jf2E{48P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3~S~)quwP  
最后来说说怎么处理break和continue Yp;x  
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。 "{:*fI;!  
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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