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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?nGiif  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j *G: 8Lg  
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, cQyN@W  
z'_Fg0kR{  
X<}}DZSu a  
Ly+UY.v"  
  class filler _E`+0;O  
  { <3x%-m+p4  
public : 32<D9_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qk:Lo*!  
} ; mGj)Zrx>  
5M~{MdF|.  
`a4&_`E,p  
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: 5b7(^T^K  
kFWwz^x  
{h7 vJ^  
3W%6n-*u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eKvr1m- -  
0_gN]>,9n  
)*;Tt @'y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vKG\8+  
>bh+!5Y0  
M`H#Qo5/  
78uImC*o  
二. 战前分析 q2vD)r  
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。 1N8] ~ j  
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 A _zCSRF,  
U`ttT5;  
OuTV74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `Npa/Q  
  /* --------------------------------------------- */ j8` B  
vector < int *> vp( 10 ); "/aZ*mkjfJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PN l/}'  
/* --------------------------------------------- */ 0\tac/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AygdAg'\  
/* --------------------------------------------- */ Ayw_LCUD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {5E8eQ  
  /* --------------------------------------------- */ J[ Gpd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SKL4U5D{  
/* --------------------------------------------- */ @|anu&Hm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y,)(Q  
Xfq`k/ W  
yS W$zA,  
ZL6HD n!  
看了之后,我们可以思考一些问题: wf\"&xwh?  
1._1, _2是什么? qPq]%G*{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [<R haZz  
2._1 = 1是在做什么? x|~8?i$%  
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。 /grTOf&  
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。 !E 5FU *s  
4^L;]v,|7  
 TUcFx_  
三. 动工 "/Qz?1>l+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M%S7cIX ]F  
?'MkaG0g  
[gmov)\c  
"`49m7q1H  
template < typename T > el9P@r0  
class assignment w.?4}'DK  
  { vhfjZ  
T value; MYS`@%ZV#k  
public : X9m^i2tk  
assignment( const T & v) : value(v) {} og}Ri!^  
template < typename T2 > 'Cc~|gOgD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P8z%*/ 3NF  
} ; MbRTOH  
oe*1jR_J`[  
u9hd%}9Qd?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ou_H&R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q5(t2nNb  
M&V'*.xz  
xS,24{-HJ  
QRQZ{m  
  class holder 9eMle?pF  
  { G"<#tif9K  
public : r:g\  
template < typename T > A & iv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B)JMughq_  
  { JQ03om--(  
  return assignment < T > (t); :wC\IwG~CE  
} :0J`4  
} ;  >(Y CZ  
}>@\I^Xm,  
<fUo@]Lv  
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: iOk ;o=  
8o~ NJ 6  
  static holder _1;  <mn[-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N p"p*O  
xb;{<~`71  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l0Q5q)U1A  
而不用手动写一个函数对象。 E-z5mX.2  
Vu$m1,/  
hne@I1  
cb}zCl j o  
四. 问题分析 *[[Gu^t^!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d0(zB5'}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 E4 X6f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y:;.r:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9;@p2t*v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %O \@rws  
^&>B,;Wu  
五. 问题1:一致性 7ch9Pf  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| mLhM_=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 47q> q  
t8^1wA@@V  
struct holder (4YLUN&1O$  
  { |+nmOi,z  
  // N"70P/  
  template < typename T > F 3|^b{'zO  
T &   operator ()( const T & r) const 4aXIRu%#7  
  { 1/}H 0\9'  
  return (T & )r; =-U0r$sK+F  
} sO .MUj;  
} ; gm9*z.S\'  
 &K/?#  
这样的话assignment也必须相应改动: i7Qb~RW  
KQ\K :#  
template < typename Left, typename Right > .#( vx;  
class assignment Q-<]'E#\(  
  { 6 5g ovor  
Left l; %f]#P8V P  
Right r; y[_k/.1  
public : (]]hSkE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !xsfhLZK  
template < typename T2 > oIhKMQ;jh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?bZH Aed  
} ; ?N Mk|+  
0m_yW$w  
同时,holder的operator=也需要改动: )3h\QE!z  
sYKx 3[V/  
template < typename T > AQ,lLn+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;(i6 X)  
  {  +mocSx[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <M:BN6-yG  
} 7e"}ojt$  
8['R D`O  
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。 .+:iAnf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q#eMwM#~  
T[\1=h]  
return l(rhs) = r; HI8mNX3 "j  
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。 '`jGr+K,wU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :v^/k]S  
D3o,2E(o  
template < typename Tp > > 80{n8  
class constant_t /!5Wd(:  
  { ] ?DU8  
  const Tp t; m{q'RAw  
public : (:l6R9'=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5JzvT JMx  
template < typename T > n>'(d*[e&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S=qh7ML  
  { KF rsXf  
  return t; $)M3fZ$#  
} )iN;1>  
} ; f}-'67*Y  
<i~xJi%1#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SXL3>-Z E  
下面就可以修改holder的operator=了 {$frR "K  
4"P9z}y=i  
template < typename T > o 4F'z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MPB[~#:  
  { 7b"fpB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); | eBwcC#^  
} `J.,dqGb  
Sdq}?-&Sa  
同时也要修改assignment的operator()  [Sm<X  
t'44X  
template < typename T2 > <6Q^o[L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a#p+.)Wm  
现在代码看起来就很一致了。 ,.)wCZ,wca  
Ud/>oaW?s  
六. 问题2:链式操作 m\>gOTpA4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 07LyB\l~  
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。 ~5HkDtI)  
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。 -@N-i$!;J  
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。 'va[)~!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f{9+,z   
#T)Gkc"{  
template < typename T > Wb}-H-O  
struct result_1 T@W:@,34  
  { ^6W}ZLp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !gX xM,R  
} ; L.;b( bFe  
"tyRnUP  
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: 45yP {+/-Q  
K,S4  
template < typename T > 3fOOT7!FL  
struct   ref MzvhE0ab  
  { #cY[c1cNv  
typedef T & reference; Y:\msq1xp  
} ; mEY#QN[eq  
template < typename T > SdH=1zBc  
struct   ref < T &> s$fM,l:!  
  { 1Yb&E7j  
typedef T & reference; NpVL;6?7T  
} ; 8qe[x\,"8  
?m)<kY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N#u'SGTG  
!U`4  
template < typename T > {~apY,3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r5j$FwY  
  { 6))":<J  
  return l(t) = r(t); v`4w=!4  
} 9^*RK6  
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。 %H\b5& _y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R0?bcP&  
t'_EcYNS  
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 2}^=NUM\NX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {6u)EJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kff N0(MR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }IygU 6{G  
最后的布局是: Dw i-iA_q  
                Add 'aNkU  
              /   \ Pt"K+]Ym  
            Divide   5 +yL;?+s>=  
            /   \ zgjg#|  
          _1     3 ;+75"=[YT  
似乎一切都解决了?不。 . X!!dx1<  
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。 S_7]_GQ9  
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。 "leSQ  
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: y [McdlH m  
p[4 +`8  
template < typename Right > 2$JZ(qnN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 19fa7E<  
Right & rt) const EZ!! V~  
  { >Tf}aI+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G 2`YZ\  
} 8~U ^G[!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?0~g1"Y-*K  
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。 e;6:U85LS  
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。 `}Y)l:G*g  
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。 AE~zm tW  
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。 )WvKRp r  
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? CaYb}.:AX  
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: e=LrgRy+  
^fF#Ej1  
template < class Action > JpXv+V  
class picker : public Action 9d1km~  
  { P#TPI*qw  
public : QGNKQ`~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} . vHHw@  
  // all the operator overloaded rQv5uoD  
} ; jt oS{B,  
[P}Bq6;p  
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。 RxP~%oADw  
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: 4 QQt 0u0  
;"D}"nL  
template < typename Right > d- ZUuw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +"84.PZ  
  { 45biy(qa  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2*snMA  
} mc]+j,d  
H:~bWd'iz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8cO?VH,nk  
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。 |k~AGc  
[>NMuwtG  
template < typename T >   struct picker_maker _sy{rnaqvb  
  { 4`?PtRX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5=;cN9M@  
} ; |ts0j/A]Pi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]{=y8]7  
  { -gGw_w?)(  
typedef picker < T > result; M2%@bETJ  
} ; jNxTy UU  
=*fq5v  
下面总的结构就有了: #GGa,@O  
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。 xn, u$@F  
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。 }wo:1v8J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,?LE5]  
至此链式操作完美实现。 ;[o:VuTs  
K2*rqg  
IWYQ67Yj   
七. 问题3 dg.1{6HM  
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。 O#.YTTj  
gI7*zR4D  
template < typename T1, typename T2 > o;c"-^>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (pH)QG  
  { {n>.Y -=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8`S1E0s  
} 38sLyoG=i  
=b66H]h?  
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: l4DBGZB  
q=^;lWs4  
template < typename T1, typename T2 > qBF|' .$^  
struct result_2 9ug4p']  
  { .]E"w9~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iq3)}hGo  
} ; IS" [<  
XR]bd  
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? ;):;H?WS|A  
这个差事就留给了holder自己。 &wDZ@{h  
    <e! TF @  
KxErWP%  
template < int Order > >}wFePl  
class holder; _'!qOt7D  
template <> .+(ED  
class holder < 1 > ]ovtH .y  
  { OM.-apzC  
public : b B#QIXY/L  
template < typename T > ~5Fx[q  
  struct result_1 wYe;xk`>  
  { }alq~jY  
  typedef T & result; <IIz-6*V  
} ; }bi hlyB&Q  
template < typename T1, typename T2 > st??CX2  
  struct result_2 'WHI.*=  
  { p+Q9?9  
  typedef T1 & result; ##By!F TP  
} ; T0A=vh;S  
template < typename T > CH `Kpt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `i|!wD,=\  
  { ")9^  
  return (T & )r; <:AA R2=  
} w nBvJb]4l  
template < typename T1, typename T2 > w3i74C&0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h>>~Bi  
  { -5v{p  
  return (T1 & )r1; @u$NB3  
} R{[v#sF >#  
} ; "KF]s.  
!pj&h0CR  
template <> BNk>D|D;  
class holder < 2 > S['rTuk  
  { aAP86MHO  
public : s5v}S'uO{  
template < typename T > x [vb i  
  struct result_1 n?c[ E+i;  
  { #"oLz"{  
  typedef T & result; i<$?rB!i<1  
} ; qsEFf(9G  
template < typename T1, typename T2 > k]AL\) &W  
  struct result_2 gcI<bY  
  { {oAD;m`  
  typedef T2 & result; % dtn*NU  
} ; qOmL\'8  
template < typename T > h:7\S\|8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;>/Mal  
  { mS}.?[d"  
  return (T & )r; > {d9z9O  
} ]2ab~ gr  
template < typename T1, typename T2 > !r6Yq,3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;9#%E  
  { B*)mHSs2  
  return (T2 & )r2; H/*slqL  
} Hi2JG{i  
} ; @/N]_2@8;  
14l6|a  
mz x$(u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]):>9q$C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ' Hj([N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fg ,vTpBk  
<}.!G>X  
return l(i, j) = r(i, j); 45BpZ~-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +_ 8BJ  
3xRn  
  return ( int & )i; 9*~";{O.Oa  
  return ( int & )j; *yHz#u'  
最后执行i = j; R4b!?}d  
可见,参数被正确的选择了。 =oq=``%  
^} Y}Iz  
%S`Wu|y  
6*EIhIQ(  
KbciRRf!k  
八. 中期总结 ,c`Wmp^AY  
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: Gh6U<;V?*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?Vh#Gr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }Q9+krrow  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7wY0JS$fz  
rmC7!^/  
}4piZ ch  
DTsD<o  
?b}e0C-a  
Z6-  
九. 简化 YIIc@ )  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v=dK2FaY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gw">xt5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M17+F?27M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /V2yLHm  
  +-*/&|^等 s^.tj41Gx}  
2. 返回引用。 fGA#0/_`  
  =,各种复合赋值等 y"8,jm  
3. 返回固定类型。 Xwu&K8q21  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j%ZBAk)}  
4. 原样返回。 eNH9`Aa  
  operator, I!(BwYd  
5. 返回解引用的类型。 ttB>PTg#  
  operator*(单目) *2.h*y'u  
6. 返回地址。 ]R!YRu  
  operator&(单目) <EE^ KR96  
7. 下表访问返回类型。 M(C$SB>  
  operator[] vxi_Y\r=T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !?J- Y  
  operator<<和operator>> 5-H"{29  
PQ;9iv  
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。 B>I :KGkV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j,9/eZRZ  
I(k(p\l%  
template < typename Left > $tc1 te  
struct value_return |#BN!kc  
  { ^xScVOdP  
template < typename T > L&=r-\.ev  
  struct result_1 u(hJyo}  
  { 1`s^r+11:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GjN6Af~}  
} ; 92C; a5s  
7hLh}  
template < typename T1, typename T2 > >o3R~ [  
  struct result_2 4MzPm~Ct  
  { }}rp/16  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j0Cj&x%qF}  
} ; zN)).a  
} ; Ek_<2!%X  
'-XO;{,-R  
8X278^ #  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =[Z3]#h  
 T-+ uQ3  
下面我们来剥离functor中的operator() p*T[(\8{n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r1}1lJ>7H  
QoxQ"r9Wh  
return l(t) op r(t) {Xr 9]g`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C(z 'oi:f  
return op l(t) u i$4  
return op l(t1, t2) B&1E&Cv_8  
return l(t) op *WFd[cKE  
return l(t1, t2) op ,Jn` qvmi  
return l(t)[r(t)] p-w:l*-`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vCK+v r!  
~v:IgS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: BJ'pe[Xa5  
单目: return f(l(t), r(t)); !"-.D4*r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !h<O c!9  
双目: return f(l(t)); P3Vh|<'7  
return f(l(t1, t2)); -yBj7F|  
下面就是f的实现,以operator/为例 Zw'050~-  
agkKm?xIL  
struct meta_divide 7|_2@4-W6  
  { 3-1a+7fD  
template < typename T1, typename T2 > R9"}-A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]$s b<o .a  
  { $"MVr5q6  
  return t1 / t2; -XK;B--c  
} ( plT/0=^t  
} ; .Y8P6_  
yx*<c#Uf  
这个工作可以让宏来做: ro3%VA=V  
\j BA4?(S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @0C[o9  
template < typename T1, typename T2 > \ ?_p!teb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EwuRIe;D  
以后可以直接用 <r>Sj /w<D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .)p%|A#^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 x ju*zmu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @,c` #,F/  
#T{)y  
h;y}g/HZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VN\VTSZh?\  
0S'@(p[A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I3'UrKKO  
class unary_op : public Rettype o`7 Z<HF  
  { -Lb7=98  
    Left l; :*DWL!a  
public : 8t) g fSG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %B1)mA;  
T}29(xz-(h  
template < typename T > W,H=K##6<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P{:Zxli0  
      { :PY6J}:&#  
      return FuncType::execute(l(t)); v;Q*0%~  
    } l?V#;  
gu~R4 @3  
    template < typename T1, typename T2 > AkdO:hVtG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }m%&|:PH  
      { jt: *Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gy~2LY!}  
    } aJF/y3  
} ; v^F00@2I  
8O60pB;4  
oSf`F1;)HQ  
同样还可以申明一个binary_op B!8X?8D  
uudd'L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S'w}Ir  
class binary_op : public Rettype 5K682+^5  
  { _3wK: T{:  
    Left l; T<b* =i  
Right r; ~Cw7.NA{3  
public : \*qradgx$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WS(m#WFQr  
yV(9@lj3;  
template < typename T > S~ S>62  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ggkz fg&  
      { T /IX(b'<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Nq\)o{<1  
    } ADB)-!$xoi  
nN@ Ch  
    template < typename T1, typename T2 > JC~4B3!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M"{*))O\-c  
      { jq8TfJ|   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?u".*!%  
    } 9^N(s7s  
} ; Hg8 4\fA  
c&wiTvRV  
kTT%< e  
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 !+z^VcV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PNo:vRtsq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I8B0@ZtV  
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。 3XQe? 2:<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "AKr;|m  
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。。。 k q?:<!z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }lhk;#r  
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) ?MmQ'1N  
下面是修改过的unary_op q@XJ,e1A  
rUyGTe(@h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > matm>3n  
class unary_op F$1{w"&  
  { ~UQ<8`@a  
Left l; 0pW;H|h  
  u;1[_~  
public : FV aC8Kw  
d7QUg 6=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bz>f  
KHC Fz  
template < typename T > q+<,FdG  
  struct result_1 a MFUj+^  
  { \+Y=}P>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @W @,8e]c  
} ; a|4D6yUw|  
gM]E8%;{  
template < typename T1, typename T2 > \dE{[^.5  
  struct result_2 hgE :2@  
  {  ^4Xsdh5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wTZ(vX*mK  
} ; fi~@J`  
f O+lD  
template < typename T1, typename T2 > #8M^;4N >[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5A|d hw   
  { F]>+pU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i1KjQ1\a+  
} gN[t  
n4 N6]W\5  
template < typename T > w,R6:*p5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~dLbhjde n  
  { M}CxCEdDB]  
  return OpClass::execute(lt(t)); es%py~m)  
} VnB HQ.C  
8No'8(dPX  
} ; l=Pw yJ  
F  Qk  
8==M{M/eM  
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 cVO- iPK  
好啦,现在才真正完美了。 eK*oV}U-k  
现在在picker里面就可以这么添加了: VGxab;#,:3  
Ki Kw,@  
template < typename Right > $ #GuV'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]$^HGmP  
  { jJt4{c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =ePX^J*M'  
} um_J%v6ER  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \*b  .f  
'!?t+L%gO  
,2 W=/,5A  
n|DMj[uT  
N$C+le  
十. bind 3k(tv U+eC  
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。 S+wT}_BQ  
先来分析一下一段例子 K[/L!.Ag  
"_dg$j`Y&&  
Dr=$}Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;PU'"MeB "  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LayK&RwL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #G`K<%{?f  
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。 Ty~z%=H  
我们来写个简单的。 Sj|tR[SAoD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }gt)cOaY  
对于函数对象类的版本: v#<{Y' K  
L$ sENOm  
template < typename Func > 'r\RN\PT  
struct functor_trait M l@F  
  { 0rI/$  
typedef typename Func::result_type result_type; %xQ'i4`  
} ; mXS]SE  
对于无参数函数的版本: dPf7o   
/QVwZrch  
template < typename Ret > Kn=EDtg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kTI5CoXzq  
  { 74:~F)BP  
typedef Ret result_type; "$o>_+U  
} ; S^==$TT  
对于单参数函数的版本: lA1  
Z[] 8X@IPe  
template < typename Ret, typename V1 > rWDD$4y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IvY3iRq6  
  { ePJ_O~c  
typedef Ret result_type; xL i3|^q  
} ; 8-k`"QI=  
对于双参数函数的版本: 4KR`  
K*b* ]hf{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P:vp/x!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w&VDe(:~  
  { 8+Gwv SDU  
typedef Ret result_type; r5(efTgAd+  
} ; 4N7|LxNNl_  
等等。。。 -G_3B(]`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  OmfHr lA  
'`W6U]7>  
template < typename Func > ty%,T.@e  
struct func_return mC(YO y  
  { @g" vuaG}  
template < typename T > Pl`Nniy  
  struct result_1 Y!Io @{f  
  { I};*O6D`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,zK E$  
} ; jPx}-_jM  
^7;s4q  
template < typename T1, typename T2 > ;$4&Qp:#  
  struct result_2 K,U8vc  
  { &Ll&A@yU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HN5,MD[  
} ; ?FR-a Xx  
} ; 0O]v|  
+~y>22Zfg  
I6@"y0I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 88?O4)c  
%@TC- xx  
template < typename Func, typename aPicker > DpT$19Q+  
class binder_1 %p&y/^=0I  
  { _.BT%4  
Func fn; N&Ho$,2s  
aPicker pk; ?gjx7TQ?  
public : tp&|*M3  
=]"I0G-s!  
template < typename T > k{UeY[,jb  
  struct result_1 ?`O^;f  
  { T"gk^.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =1,1}OucP  
} ; %&V%=-O_7  
R*S:/s  
template < typename T1, typename T2 > +PKsiUJ|  
  struct result_2 K1]3zLnS  
  { x7G*xHJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R-1MD  
} ; 8~TKiR5  
ijzwct#.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6h %rt]g  
WBm)Q#1:  
template < typename T > 0 ]L   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qc\D=3 #Yp  
  { uI%7jA~@  
  return fn(pk(t)); ZrZDyXL  
} WjM7s]ZRv  
template < typename T1, typename T2 > 4neO$^i8J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fBv: TC%  
  { \[^! ys  
  return fn(pk(t1, t2)); J.M&Vj:  
} D3P/: 4  
} ; af9KtX+  
0(:SEiz6s  
C_8_sb Z/  
一目了然不是么? e t@:-}  
最后实现bind %b4tyX:N0  
/@\R  
`.3@Ki~$#  
template < typename Func, typename aPicker > 57gt"f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^m&P0  
  { h,]VWG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;+6><O!G  
} kV4Oq.E  
GdVF;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =y)K er  
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。 6pbCQ q  
/sT?p=[.  
十一. phoenix 7}6CUo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *pv<ZF0>  
0`-b57lF&  
for_each(v.begin(), v.end(), ]W`?0VwF  
( $/;K<*O$  
do_ HK~SD:d  
[ s*<T'0&w0S  
  cout << _1 <<   " , " NlKVl~_ C  
] C c: <F_UI  
.while_( -- _1), {ilz[LM8(  
cout << var( " \n " ) $D!/v)3  
) GJr mK  
); `?3f76}h  
9 i/ (  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y<irNp9   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %]DA4W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /(51\RYkir  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %'2.9dB  
*URT-+'  
?u@jedQ  
template < typename Cond, typename Actor > 51Y%"v t  
class do_while 9,`i[Dzp  
  { mY4pvpZw8  
Cond cd; Q+9:]Bt  
Actor act; _O uNX.yrG  
public : &s vg<UZ  
template < typename T > d9;&Y?fp  
  struct result_1 %gAT\R_f  
  { uMZ~[S z  
  typedef int result_type; 0 h!Du|?  
} ; DlE,aYB  
89(qU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z6i~Dy3  
. c+m(Pk  
template < typename T > \j62"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b2UDPW  
  { J~]@#=,v  
  do nco.j:  
    { :1j8!R5  
  act(t); PD0&ep1h7G  
  } bN zb#P#hP  
  while (cd(t)); D~ Y6%9  
  return   0 ; n*wQgC'vw  
} ra T9  
} ; m]>zdP+  
^py=]7[I  
ya8p 4N{_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mp|Jt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cE 'LE1DK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <Q9l'u]3$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。 'QT~o-U  
下面就是产生这个functor的类: ?`Yu~a{  
.k]`z>uv  
(is',4^b  
template < typename Actor > $It mYj.m  
class do_while_actor D0FX"BY7  
  { 3P2{M}WIl  
Actor act; P|$n   
public : W4^zKnH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [:cD  
M8X6!"B$Y  
template < typename Cond > {f #QZS!E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I$t8Ko._"  
} ; AF{uFna  
<.n,:ir  
D:U6r^c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rC^ 5Z  
最后,是那个do_ W<X3!zuKSg  
)tI^2p{  
&<98n T  
class do_while_invoker V&nB*U&s"  
  { SZ9Oz-?  
public : >^jBE''  
template < typename Actor > t[`LG)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gg'!(]v  
  { .T9$O]:o  
  return do_while_actor < Actor > (act); m1pA]}Y/5o  
} @-dGZ 5  
} do_; 9m)$^U>oz  
Hp=BnN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -a)1L'R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A r]*?:4y[  
最后来说说怎么处理break和continue >fXtu:C-!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。 qKfUm:7Q_  
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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