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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zh $}~RG[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c,Euv>*`  
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, a"av#Y  
i_kE^SSgm  
WsFk:h'r  
tV9L D>3  
  class filler ](B@5-^  
  { nkv(~ej(  
public : @vMA=v7a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kqb0>rYa   
} ; 9 C{;h  
4G@nZn  
\j2;4O?`  
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: zd_HxYrN  
X]loJoM9  
|e a~'N1  
7?v#'Ie s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2qi'g:qe  
f,z P*  
SSBg?H'T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?+c`]gO7N  
~O 3D[PNW~  
xvNo(>  
{"vkji>  
二. 战前分析 W- $a Y2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >|Q:g,I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 NWfAxkz {/  
XM<KF &pVB  
x"4} isp<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <} jPXEB"  
  /* --------------------------------------------- */ E(Rh#+]Y5  
vector < int *> vp( 10 ); L'i-fM[#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Kd3?I5t  
/* --------------------------------------------- */ iU+nqY'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aS}1Q?cU  
/* --------------------------------------------- */ &t(0E:^TRU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N 4K8 u'f^  
  /* --------------------------------------------- */ ^+SkCO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PS S?|Vk  
/* --------------------------------------------- */ OquAql:   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3K@@D B6  
O9(r{Vu7u  
`Y40w#?uW  
GFk1/ F  
看了之后,我们可以思考一些问题: zciCcrJ  
1._1, _2是什么? K1?Gmue#I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -S%x wJKM  
2._1 = 1是在做什么? +fKtG]$  
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。 '<iK*[NW  
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。 q EUT90  
._z 'g_c(  
P%Ay3cR+E  
三. 动工 i77GE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q>qFM9Z  
~Cc.cce5  
% p?b rc  
QIB>rQCceo  
template < typename T > IgL_5A  
class assignment 6O2=Ns;J6  
  { 7:NmCpgL!  
T value; Q 6C-4ja  
public : 'z=:[#b  
assignment( const T & v) : value(v) {} XA_FOw!cX  
template < typename T2 > +~nzii3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _U| 7'^|  
} ; M!M!Ni  
= \ , qP  
f DgD@YCD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %m{U& -(l@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <uP^-bv;(  
5wC* ?>/  
]>i~6!@  
lo&#(L+2  
  class holder W&"|}Pi/  
  { .wrL3z_  
public : $\a5&1rl  
template < typename T > :Zw @yt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MVv1.6c7Y  
  { {}>n{_  
  return assignment < T > (t); Aw!gSf)  
} ^] p  
} ; 7yI @"c#O  
ps:f=6m2  
*B)yy[8j+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;P?q2jI  
tZWrz e^  
  static holder _1; M] V.!z9B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Z{o"56f  
zGcqzYbuA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (3,.3)%`  
而不用手动写一个函数对象。 &B{8uge1  
|-2}j2'  
+$z]w(lbT  
t@bt6J .{  
四. 问题分析 !$XHQLqF2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  ZC^C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }UyQ#U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x4a:PuqmGG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6er(%4!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vC/[^  
?T: jk4+  
五. 问题1:一致性 \ SCy$,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?| `kN #4p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~KIDv;HSb[  
+zOOdSFk.  
struct holder z xZtz  
  { q<=: >?  
  // Xwu.AVsr  
  template < typename T > D>T],3U(H  
T &   operator ()( const T & r) const |@VF.)_  
  { v$|mo;6  
  return (T & )r; }3/~x  
} J>S3sP  
} ; *ftC_v@p5  
h!]"R<QQdu  
这样的话assignment也必须相应改动: s'a=_cN  
;\)=f6N  
template < typename Left, typename Right > fJ80tt?r  
class assignment %EbiMo ]3B  
  { :9d\Uj,  
Left l; ZKbDp~  
Right r; Db03Nk>#  
public : K!8zwb=fq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m24v@?*  
template < typename T2 > +GNWF% zN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !)H*r|*[  
} ; '?/&n8J\  
,=w!vO5s  
同时,holder的operator=也需要改动: m^Lj+=Z"  
6517Km 4-  
template < typename T > M?6;|-HH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x(r+P9f\<  
  { 99ASIC!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KjR4=9MD  
} Uxl(96  
L=1 ~ f-  
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。 $-pbw@7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mc@M,2@D  
{K.rl%_|N  
return l(rhs) = r; iK}v`xq  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H*U`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]O{_O&w  
NtZ6$o<Y  
template < typename Tp > ,Q2N[Jwd$  
class constant_t Sni=gZK  
  { # 3.)H9  
  const Tp t; 71iRG*O  
public : @&R1wr1>I5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ILG?r9 x  
template < typename T > m4**>!I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1MQ/ r*(  
  { D zDj)7  
  return t; 1$["79k  
} 23E 0~O  
} ; 5d 5t9+t  
O3_B<Em  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 co]Gmg6p  
下面就可以修改holder的operator=了 Va9q`XbyO  
T^)plWw  
template < typename T > Xem| o&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i:Mc(mW  
  { G,DOBA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "a( 1s} ,  
} 6VR18Y!y  
rF8 hr  
同时也要修改assignment的operator() 3q~Fl=|.o  
F.KrZ3%4iB  
template < typename T2 > {!K;`I[]v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^CQ1I0  
现在代码看起来就很一致了。 O)5 #Fcp(  
]gP8?s|  
六. 问题2:链式操作 'Oy5e@G+?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rt.[,m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i[=C_+2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .~<]HAwq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y&rY0bm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <9 },M  
4I ,o&TK  
template < typename T > pN k8! k  
struct result_1 7\/u&  
  { I@PJl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,8`O7V{W  
} ; #:W%,$ 9\P  
A}4t9|/K6  
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: C"No5r'K3  
+!$dO'0nt,  
template < typename T > :@e\'~7sH  
struct   ref %c0z)R~  
  { MgnE-6_c  
typedef T & reference; w a.f![  
} ; |uQ[W17^N  
template < typename T > (w2(qT&O  
struct   ref < T &> LhKY}R  
  { q] ZSj J  
typedef T & reference; syMm`/*/G-  
} ; J{H?xc o  
_S<?t9mS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '?k' 6R$'\  
rIPl6,w~  
template < typename T > `r.N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x vJ^@w'  
  { H /%}R  
  return l(t) = r(t); >W~=]&7{s4  
} {kG;."S+K  
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。 GiqBzV3"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &G=0  
J(hA^;8:  
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 dqwWfn1lt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iE+6UK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u2,H ]-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E@]sq A  
最后的布局是: (olLB  
                Add TPqvp|~2  
              /   \ pg5&=  
            Divide   5 %xh?!s|G(  
            /   \ /sH0x,V  
          _1     3 yjR)Z9t  
似乎一切都解决了?不。 kraVL%72  
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。 %O Fj  
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。 Nc"NObe  
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: H CuK  
U_}hfLILi  
template < typename Right > N=<=dp(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w?/f Zx  
Right & rt) const 64b<0;~  
  { ze$Y=<S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e9}8RHy1$  
} W%H]Uyt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XP4jZCt9  
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。 q@w"yz>  
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。 (6o:4|xl0  
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。 :OX$LCi  
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。 >OTl2F}4 !  
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? -Fa98nV.WB  
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: $&Ac5Zo%}  
+qZc} 7rJF  
template < class Action > k)Zn>  
class picker : public Action ac3_L$X[  
  { 2gH _$  
public : m/KjJ"s,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,=x RoXYB}  
  // all the operator overloaded ?}v}U^  
} ; GGp{b>E+ #  
0hb/`[Q  
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。 cPm~` Zd  
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: >z5Oy  
y78z>(jV  
template < typename Right > h%/ssB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >0 7shNX  
  { >waN;&>/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %/X2 l  
} }oV3EIH  
!b'IfDp[-!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^}tL nF  
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。 4xpj<  
h9U+ %=^O  
template < typename T >   struct picker_maker H[Cj7{V  
  { q1P :^<[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =J`gGDhGY-  
} ; s v6INe:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qZ233pc  
  { vD_u[j]  
typedef picker < T > result; { q})kO  
} ; i5Eeg`NMl  
F],TG&>5  
下面总的结构就有了: _J` |<}?t;  
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。 > Z]P]e  
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。 #*+;B93 )  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7 s7}?l9  
至此链式操作完美实现。 ,R8n,az  
l,^xX =,  
ZHb7+  
七. 问题3 F@Pem  
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。 R2SBhs,+R  
J&'>IA  
template < typename T1, typename T2 > \I:UC %  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #0jSZg^,"  
  { M&eQ=vew.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *1i?6$[ "  
} hJ<:-u+yk}  
d8D yv#gT  
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: /(y4V  
_d/GdeLs  
template < typename T1, typename T2 > 8 H,_vf  
struct result_2 2V 4`s'  
  { i_|h{JK)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *m iONc  
} ; Pu1GCr(  
JN-D/s  
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? N&x@_t""   
这个差事就留给了holder自己。 3e#x)H/dr  
    >\Z lZ  
mf+K{y,L  
template < int Order > z9I1RX V  
class holder; :fl*w""V@  
template <> $U\!q@'$  
class holder < 1 > A&D2T  
  { 8u4gx<;O  
public : q$ bHO  
template < typename T > @wg&6uQ  
  struct result_1 /DK*y S  
  { loml.e=87  
  typedef T & result; rve7YS'  
} ; $_ST:h&C  
template < typename T1, typename T2 > M4R%Gr,La  
  struct result_2 Ma% E&.ed  
  { D%6ir*%T  
  typedef T1 & result; w2.qT+; v  
} ; jn0t-":  
template < typename T > |G[{{qZM5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]}jgB 2x7  
  { .WxFm@]/\  
  return (T & )r; L~'^W/N  
} 0 =3FO}[u  
template < typename T1, typename T2 > z?8zFP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J,CJPUf&  
  { /+Wb6{lY  
  return (T1 & )r1; S~]8K8"sT  
} n P0Ziu'{  
} ; C~3@M<X  
a.5zdoH_  
template <> b>G qNf!  
class holder < 2 > >^M!@=/?J  
  { mABwM$_  
public : N )b|  
template < typename T > at_dmU2[7  
  struct result_1 JrY"J]/  
  { 9{au leu R  
  typedef T & result; BiVd ka  
} ; =e"H1^Ml  
template < typename T1, typename T2 > AT2NC6{M  
  struct result_2 8 /:X& &  
  { mBYS"[S(  
  typedef T2 & result; JS<e`#c&  
} ; okd  ``vG  
template < typename T > Dx9$H++6$X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const | 7t=\  
  { )Mm;9UA  
  return (T & )r; sa\|"IkD2  
} Enq6K1@%G  
template < typename T1, typename T2 > n_e}>1_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,U} 5  
  { @vVRF Z  
  return (T2 & )r2; oyi7YRvwd  
} e<ism?WG  
} ; (h'$3~  
[wXwKr  
4GmSG,]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4]|9!=\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~ wJ3AqNC?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wj5qQ]WC  
2 zmQp  
return l(i, j) = r(i, j); mR!&.R?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q6s5#7h'"  
yg-L^`t+B5  
  return ( int & )i; %zIl_/s  
  return ( int & )j; S'v V"  
最后执行i = j; y \mutm  
可见,参数被正确的选择了。 a:(: :m  
%_%f# S  
KoxGxHz^Y3  
{ ="Su{i}}  
Ppi-skT  
八. 中期总结 q9g[+*9]$  
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: 7g4M/?H}K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rU2YMghE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R &1mo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [~Z'xY y  
$Hl+iF4j<  
l&e5_]+%  
zx_O"0{5  
]%WD} 4e  
]ft~OqLg!  
九. 简化 E'Fv *UA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N4Fy8qU;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ci{9ODN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =0!\F~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X+'^ Sp  
  +-*/&|^等 TCEXa?,L  
2. 返回引用。 b}}1TnS)  
  =,各种复合赋值等 +*r**(-Dm  
3. 返回固定类型。 JYVxdvq1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {{4p{  
4. 原样返回。 1b %T_a  
  operator, {YO%JTQ  
5. 返回解引用的类型。 a@V/sh  
  operator*(单目) 8f6;y1!;  
6. 返回地址。 R|Q_W X  
  operator&(单目) XeIUdg4>R  
7. 下表访问返回类型。 h.}t${1ZC  
  operator[] !txELA~24  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 + 8K1]'t$  
  operator<<和operator>> ac+k 5K+  
I[cV"BDa  
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。 nDoiG#N0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "JQt#[9l  
%M0mwty]  
template < typename Left > YKX>@)Dxv  
struct value_return Wc`J`&#.#  
  { =|WV^0=S'%  
template < typename T > 3A}nNHpN  
  struct result_1 zb~MF_&gE  
  { Kt!IyIa;Ht  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #.<F5  
} ; 5M\=+5wB  
A 4W  
template < typename T1, typename T2 > !7"K>m<  
  struct result_2 v ACsppa>#  
  { ,GXfy9x7U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZR01<V  
} ; R6WgA@Z|r  
} ; ah!O&ECh  
]zwqGA  
*|,ykb>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w;SH>Ax:  
|q.:hWYFpM  
下面我们来剥离functor中的operator() 2dd:5L,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jn <^Q7N  
7)(`  
return l(t) op r(t) V^$rH<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Oih2UrF  
return op l(t) AZ9\>U@hD  
return op l(t1, t2) %3l;bR>  
return l(t) op ^ Mvsq)  
return l(t1, t2) op 1f pS"_}  
return l(t)[r(t)] D8D!16_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +^&v5[$R  
T m@1q!G  
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: 3}#XA+Z  
单目: return f(l(t), r(t)); b[[6X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >2Qqa;nx|  
双目: return f(l(t)); Dy{`">a  
return f(l(t1, t2)); (P>eWw\0  
下面就是f的实现,以operator/为例 o"ah\"#el  
6nWx>R<  
struct meta_divide :rs\ydDUF  
  { `j!2uRFe>  
template < typename T1, typename T2 > >K|GLP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j_a~)o-p  
  { 6 XOu~+7  
  return t1 / t2; iZq@W3GL C  
} _l{ 5 'm  
} ; R;TEtu7  
548 [! p4  
这个工作可以让宏来做: 3P^gP32  
)x:j5{>(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tj^:SW.0  
template < typename T1, typename T2 > \ S_ -QvG2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; };|PFWs  
以后可以直接用 5 *pN<S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G>ptwB81KM  
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 e9_O/iN  
(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。。。) &pY G   
u g:G9vjQ  
i(f;'fb*  
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 6[h$r/GXh"  
On.x~ t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xE-c9AH  
class unary_op : public Rettype GWqY$YT  
  { =E~5&W7  
    Left l; V&+$V q  
public : eeJt4DV8v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B%g:Z  
:k )<1ua  
template < typename T > eZod}~J8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ocuVDC  
      { UrcN?  
      return FuncType::execute(l(t)); PUZXmnB  
    } L,A-G"z0Z  
pOI`,i}.  
    template < typename T1, typename T2 > 6p=xgk-q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PLD'Q,R  
      { b}L,kT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %FWfiFV|<  
    } (F '  
} ; 8~Hs3\Hp  
'kg]|"M  
S}[:;p?F`  
同样还可以申明一个binary_op (DMnwqr  
2l(j 4~g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AW&s-b%P  
class binary_op : public Rettype l 75{JxZX  
  { O-lh\9{'R  
    Left l; b G5  
Right r; S@G{|.)2  
public : {ZM2WFpE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zu*G4?]~h  
e, 0I~:  
template < typename T > 6N+)LF}P b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F4<2.V)#-  
      { G1^!ej  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %PdYv _5  
    } MVv^KezD  
/^eemx  
    template < typename T1, typename T2 > 8Pdnw/W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rHBjR_L.2  
      { 2T%f~yQ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^?]H$e  
    } ftH%, /,  
} ; TIh zMW\/K  
_%Ld E z  
J9=0?^v-:B  
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 JIKxY$GS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EM w(%}8w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) })SdaZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T_%]#M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5 ^z ,'C  
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。。。 $(L7/M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hpg;?xAT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 71&+dC  
下面是修改过的unary_op gG;W:vR}l  
to|9)\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RZh)0S>J  
class unary_op NP'DuzC  
  { 4"(zi5`e  
Left l; OLup`~  
  "s<l Lgi  
public : []3}(8yxGb  
*>$)#?t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &p4<@k\L  
AX RNV  
template < typename T > }/r%~cZ  
  struct result_1 U*:'/.  
  { }Y ];ccT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tRBK1h  
} ; =?Md&%j  
I8]NY !'cW  
template < typename T1, typename T2 > PM>XT  
  struct result_2 }F`2$ Q+CW  
  { W*`6ero  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pDq_nx9  
} ; TPFmSDq  
f:&OOD o  
template < typename T1, typename T2 > U?j>28  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PSR `8z n  
  { Y(Ezw !a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (b}7Yb]#c  
} H^:|`T|,  
T5_Cu9>ax  
template < typename T > RAbq_^Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bu&y w~  
  { X2?_lZ[\  
  return OpClass::execute(lt(t)); a`iAA1HJ  
} W(4?#lA2W  
" z'!il#  
} ; AV3,4u  
:Ia&,;Gc  
=T}uQ$X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug J4#]8!A  
好啦,现在才真正完美了。 xumv I{  
现在在picker里面就可以这么添加了: xU<lv{m`D  
NP*0WT_gB  
template < typename Right > wT yM9wz&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `3oP^#  
  { :?k=Yr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZUW>{'[K  
} #'h CohL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }?kO<)d  
q:sR zX  
Vp{2Z9]}  
[V0h9!  
%pQ o%<d  
十. bind 2<@!m @  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 695ppiKU  
先来分析一下一段例子 !T . @  
vGT.(:\-,  
kk+8NwM1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C~V$G}mM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a`Z f_;$@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 toJ&$HrE  
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。 Pv.@Y 30  
我们来写个简单的。 ved Qwzh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S6tH!Z=(g  
对于函数对象类的版本: (SA*9%  
L]<4{8H.  
template < typename Func > TJ:Lz]l >  
struct functor_trait Z"+!ayA7D  
  { ,0~TvJS  
typedef typename Func::result_type result_type; SH|$Dg  
} ; $u"$mg7x  
对于无参数函数的版本: ??V["o T  
q Db}b d5  
template < typename Ret > c%.& F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nB0 ol-<  
  { 'Sh5W%NM  
typedef Ret result_type; ?='9YM  
} ; G3?z.5 ,Q  
对于单参数函数的版本: #sZes  
oyw1N;K  
template < typename Ret, typename V1 > &[5az/Hj*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a"aV&t  
  { l:f sZO4  
typedef Ret result_type; ayp}TYh*  
} ; cyNLeg+O*  
对于双参数函数的版本: musxX58%  
Zh^w)}(W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  64fG,b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Kjw\SQ)2~  
  { #KW:OFT  
typedef Ret result_type; p]4 sN  
} ; 3IFU{0a`  
等等。。。 UI;{3Bn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lai"D[N  
Hp!F?J7sx  
template < typename Func > P7-3Vf_L  
struct func_return IhLfuyFWu  
  { 0aWb s$FyU  
template < typename T > Q,`kfxA`O  
  struct result_1 2_X0Og8s[  
  { CI{x/ e^(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GNOC5 E$I  
} ; O]lfs >>x  
 <@u6*]  
template < typename T1, typename T2 > >k|[U[@  
  struct result_2 e_V(G  
  { ,RQ-w2j?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >B7OTGw  
} ; PK" C+o;:  
} ; 'zK*?= ^jk  
i;Y^}2   
n TG|Isa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sSUd;BYf  
aDuanGC/V  
template < typename Func, typename aPicker > B!@0(A  
class binder_1 pdSyx>rJ  
  { *gVv74;;  
Func fn; Cq~Ir*"  
aPicker pk; 6bba}P  
public : LKcrr;  
@HI5; z  
template < typename T > GWKefH  
  struct result_1 v<1;1m  
  { NO ^(D+9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QUf_fe!,|  
} ; gp=0;#4 4  
o1\8>Ew  
template < typename T1, typename T2 > *OiHrI9y  
  struct result_2 0 i"OG( ,  
  { Xl;N= fc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UB}mI0/w  
} ; u:ISwAp  
hM}2++V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z/b*]"g,  
{NR~>=~K-  
template < typename T > 7~'@m(9e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5S LF1u;  
  { zlE kP @)  
  return fn(pk(t));  >pKI'  
} Sf9+TW  
template < typename T1, typename T2 > #x21e }Li  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K-ebAaiC  
  { STe;Sr&p  
  return fn(pk(t1, t2)); AI2CfH#:C  
} h*LIS@&9C5  
} ; }qTvUs  
/l L*U  
t&_lpffv  
一目了然不是么? ^gG,}GTl  
最后实现bind 3$Je,|bs  
Vs >1%$If  
dImm},  
template < typename Func, typename aPicker > #7{a~-S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b11C3TyQT  
  { *RPI$0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zw?6E8$h  
} C$8=HM3  
Sc&_6} K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S:gP\Atf>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 # V +e  
* 7CI q  
十一. phoenix _),@^^&x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A Ho<E"R\  
eIJQ|p<v  
for_each(v.begin(), v.end(), vJ!t.Vou  
( R-ci?7dt3  
do_ /-T%yuU  
[ lI9 3{!+>  
  cout << _1 <<   " , " y03l_E,  
] HM/ q B^  
.while_( -- _1), ;\h'A(  
cout << var( " \n " ) 8g\.1<~  
) #]rw@c  
); Ab`Gb  
#ed]zI9O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6*$N@>8&  
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 _wIAr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AWw'pgTQX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lxl?6wZ  
(U)=t$=o  
XIU2l}g  
template < typename Cond, typename Actor > lG2){){j  
class do_while &A~1Q#4  
  { n}2}4^  
Cond cd; Rzp-Q5@M Y  
Actor act; C4y<+G.`  
public : k:f Rk<C  
template < typename T > ]BA8[2=m  
  struct result_1 AWw:N6\  
  { T"O!  
  typedef int result_type; '?\Hm'8  
} ; xe d$z  
61wiXX"N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }+z}vb  
fYwumx`J  
template < typename T > pcE.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gbvBgOp  
  { t^q/'9Ai&J  
  do %BL+'&q  
    { 4WLB,<b}  
  act(t); /SyiJCx0  
  } %lujme  
  while (cd(t)); @^%# ]x,:  
  return   0 ; _b+3;Dy  
} t<4+CC2H  
} ; K~uoZ~_gA  
*Nv<,Br,F  
1Z`zdZs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !$j'F?2 >  
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。 \!_ >ul  
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。 MD%86m{Sg=  
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。 NS\'o )J  
下面就是产生这个functor的类: kM.zX|_  
!+i  
{9(N?\S1`a  
template < typename Actor > o^Ms(?K%t  
class do_while_actor 44!bwXz8  
  { W)KV"A3C  
Actor act; 8$1<N  
public : ]1X];x&e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} STO6cNi  
T3\Q<  
template < typename Cond > 'C(YUlT2?P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X4jtti  
} ; #U^@)g6  
X"yLo8y8$  
dD=dPi#  
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?`bu:yS  
最后,是那个do_ 0 ~VniF^  
^*Sb)tu\ W  
j#29L"  
class do_while_invoker *edB3!!  
  { ondF  
public : nP] ~8ViS  
template < typename Actor > 'En6h"{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t'^/}=c-  
  {  1D6iJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); u\50,N9Wp{  
} YI|7a#*F  
} do_; E#J+.&2  
O>UR\l|+:2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n<?:!f`   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <~'\~Zd+  
最后来说说怎么处理break和continue [8<)^k  
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。 <`BUk< uf#  
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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