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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ql zL<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?@XO*|xkSk  
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, 4bKZ@r%  
VOiphw`  
(kSk bwu  
@3G3l|~>  
  class filler zL{KK9Or  
  { >!wwXhH(  
public : _Ih~'Y Fd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} isN"7y|r:X  
} ; z6Hl+nq B  
b :+ X3  
Zs4N0N{  
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: 4]g^aaQFd>  
g,1\Gj%y  
Gh< r_O~L3  
0lEIj/u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C{,nDa?|  
':fVb3A[*d  
,JjTzO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +Gjy%JFp  
N@) D,~  
[`:\(( 8  
]_ _M*  
二. 战前分析 ^ o{O5&i]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 KUp lN1Sy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  R` N-^x  
v<c8qg  
68D.Li  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S2Wxf>b t2  
  /* --------------------------------------------- */ a([cuh.  
vector < int *> vp( 10 ); =A,i9Z&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [#.QDe  
/* --------------------------------------------- */ ge E7<"m%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VfQSfNsi  
/* --------------------------------------------- */ 9iv!+(ni  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *f,EDSN1@d  
  /* --------------------------------------------- */ *%MY. #  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jfI|( P  
/* --------------------------------------------- */ 8J>s|MZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tewC *%3V  
X09& S4  
T%:}/@  
No h*1u*  
看了之后,我们可以思考一些问题: Wx^L~[l  
1._1, _2是什么? e\)PGjSI  
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。 HtXzMSGo7  
2._1 = 1是在做什么? `M|fwlAJQ  
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。 -()CgtSR  
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。 X)'uTf0  
5Zh /D0!|  
V a<L[8  
三. 动工 [t>}M6?R:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Of-l<Ks\  
ZX'/[wAN)  
_57i[U r  
/5SBLp}Sy  
template < typename T > uNLA/hL+n  
class assignment [X;yJ$  
  { {Z$Aw4a"d  
T value; qL] !/}  
public : rBT#Cyl  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3Ju<jXoo!  
template < typename T2 > Z?dz@d%C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kJ{X5&,_  
} ; MsfY|(/m  
3g)pLW  
iz& )FuOr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g&X$)V4C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M"1}"ex#  
y&UcTE2;%(  
+H8]5~',L%  
' FF@I^O  
  class holder 3+0 $=ef  
  { r 1nl!  
public : R8sj>.I9j  
template < typename T > &KmV tj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const COZ<^*=A#p  
  { >2tYw,m  
  return assignment < T > (t); Etj@wy/E  
} ,eW K~ pa  
} ; V+(1U|@~  
w9G (^jS6  
7'LKyy !"3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K)QM xn  
C|*U)#3:F  
  static holder _1; ~+ Mp+gE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &gR)Y3  
&s-iie$"@x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  LhKaqR{  
而不用手动写一个函数对象。 oSq?. *w<  
2<q>]G-nN  
>k }ea5+  
hSr2<?yk  
四. 问题分析 TF R8  
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。 IOhJL'r  
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。 P;4Y%Dq~Qo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0n<>X&X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :#7"SEud}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l|R BO+}  
42]hX9E  
五. 问题1:一致性 jlXzfD T  
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?| tpPP5C{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h}0}g]IUx  
VokIc&!Uz  
struct holder B>C+qj@  
  { ,Pi!%an w  
  // Fj;];1nt  
  template < typename T > IyK^` y  
T &   operator ()( const T & r) const >-oB%T  
  { MD|T4PPz,}  
  return (T & )r; lDsT?yHS`Z  
} B! +rO~  
} ; OEi u,Y|@l  
X(Z~oGyg  
这样的话assignment也必须相应改动: f.)z_RyGd  
-d>2&)5  
template < typename Left, typename Right > yM}~]aQ y  
class assignment F+@/"1c  
  { r+:]lO  
Left l; 1aAY7Dm_&  
Right r; NTWy1  
public : +}VaQ8ti4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u}r>?/V!  
template < typename T2 > /aTW X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2NMg+Lt8v  
} ; YuXCRw9p;  
`uP:UQ9S  
同时,holder的operator=也需要改动: pq"Z,9,F%  
ZWmS6?L.  
template < typename T > |E?PQ?P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  Zh  
  { +$}3=n34)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LUs)"ZAi|  
} &2,3R}B/  
q@Aw]Kh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s5/u>d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y1Q240  
)-\C{>  
return l(rhs) = r; 8TBv~Q u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 : E`78  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _`I}"`2H  
J Bgq2  
template < typename Tp > c>Tf@A og>  
class constant_t U)[LKO1  
  { -aq3Lqi  
  const Tp t; 25PZ&^G 8%  
public : 1oc@]0n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b/{$#[oP`  
template < typename T > pwH*&YU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iE EP~  
  { `w&?SXFO8  
  return t; 7@&mGUALO  
} 0GlQWRa  
} ; /a*8z,x  
?y-@c]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ay7PU  
下面就可以修改holder的operator=了 c,^W/:CQAB  
ppo.#p0w  
template < typename T > l 88n*O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KPVu-{_Fi  
  { o~<jayqU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Q'ZZQ  
} 1N_T/I8_F  
/Xq|S O  
同时也要修改assignment的operator() 3:O|p[2)L  
E-%$1=;  
template < typename T2 > 2Wg:eh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x<`^4|<  
现在代码看起来就很一致了。 7'OR ;b$  
: t9sAD  
六. 问题2:链式操作 ScjeAC)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w/ ^_w5  
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。 ^*YoNd_kpN  
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。 >z~_s6#CP  
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。 EKO~\d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _Ss}dU9  
4X",:B}  
template < typename T > )Z/$;7]#  
struct result_1 3dz{" hV  
  { _M&n~ r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e_-7,5Co  
} ; Rp;"]Q&b  
_k : BY  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ck%.D%=  
wpp!H<')  
template < typename T > ,cxe"U  
struct   ref 3-E-\5I  
  { V FM!K$_  
typedef T & reference; p0y|pD  
} ; -[J4nN&N  
template < typename T > /NjBC[P  
struct   ref < T &> iITMBS`}  
  { *- ~GVe  
typedef T & reference;  }D+ b`,  
} ; daP_Kz/2K  
; wxmSX9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oOc-1C y  
BeLqk3'/  
template < typename T > $UdBZT-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~ o2Z5,H  
  { ?w!8;xS8  
  return l(t) = r(t); kN3 <l7  
} pouXt-%2X  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Kxa1F,dZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?-%(K^y4r  
w N`Nj m9!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Qd\='*:!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CS(XN>N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7QnWw0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eub}+~_?[  
最后的布局是: { `Z~T&}~T  
                Add 6$:Q]zR#'H  
              /   \ `R xCs`  
            Divide   5 (J.Z+s$:2  
            /   \  [B`4I  
          _1     3 u{va2n/  
似乎一切都解决了?不。 'K02T:\iZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !'rdHSy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '_V9FWDZ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i].E1},%  
Y3~z#<  
template < typename Right > ^n<YO=|u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T n/Zs|  
Right & rt) const k!z<=WA  
  { lw gwdB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R&6@*Nn  
} P7zUf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KM)f~^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1fsNQ!vQP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 EI*~VFx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q0Do B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `p9N| V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? DBsoa0w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B|"/bQ  
_aOs8#(X  
template < class Action > i ]8bj5j{  
class picker : public Action 7S 8X)  
  { pZeO dh  
public : 1\UU"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _EP]|DTfr  
  // all the operator overloaded ?D2a"a$^  
} ; l1lYb;C  
eGg6wd  
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。 :L+ xEL  
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: # $k1w@  
f OR9N/  
template < typename Right > l,]%D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _0gdt4  
  { m:`M&Xs&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @v@F%JCZ  
} mF~]P8  
~+0IFJ`}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *S.FM.r  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 PKntz7  
M&hNkJK*G  
template < typename T >   struct picker_maker K-\wx5#l/  
  { <`=Kt[_BQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1Dc6v57  
} ; ebJTrh<{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gsEcvkj*  
  { @$^4Av-  
typedef picker < T > result; )P b$  
} ; a?nK|Q=e  
3{~(_  
下面总的结构就有了: 6@/k|t>OT  
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。 b(R.&X  
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。 % JiF269  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LXxQI(RO  
至此链式操作完美实现。 W).Kq-  
hGrX,.zj  
X)iI]   
七. 问题3 i}C%8} %  
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。 wGT>Xh!  
-(WRhBpw  
template < typename T1, typename T2 > ?.F^Oi6 u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,4'y(X<R  
  { :7.k E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \6/ Gy!0h-  
} H<fi,"X^  
fUY05OMZ  
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: _6c/,a8;*J  
i?M-~EKu  
template < typename T1, typename T2 > \MmOI<Hd-  
struct result_2 1,OkuyXy!>  
  { <XDnAv0t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `S-l.zSZ4B  
} ; c u";rnj  
<a=OiY  
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? *My9r.F5o  
这个差事就留给了holder自己。 )SZ#%OE*  
    BxV>s+o&]  
)7+z/y+[n  
template < int Order > >m;nt}f'+  
class holder; AD`5:G  
template <> =8*ru\L:hr  
class holder < 1 > Xr8fmJtg'  
  { GJQ>VI2cY  
public : %vZHHBylu  
template < typename T > O#[bNLV  
  struct result_1 6E1~dK0t  
  { +UX~'t_'v  
  typedef T & result; Z+6WG  
} ; v%2Dz  
template < typename T1, typename T2 > }vY^e OK.  
  struct result_2 -u"|{5? '  
  { #7'k'(  
  typedef T1 & result; 6[R6P:v&'G  
} ; |X XO0  
template < typename T >  *$DD+]2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wM7 Iu86  
  { LdOme [C1  
  return (T & )r; b|Ge#o  
} (91ts$jH  
template < typename T1, typename T2 > FMF  mn|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "mE/t  (  
  { d&|5Rk ~  
  return (T1 & )r1; owA8hGF  
} p8-$MF]] 6  
} ; [!3cWJCt  
3$P  
template <> c1FSQ m81  
class holder < 2 > _s0)Dl6K  
  { <Dgf'Gr J  
public : AsuugcN*  
template < typename T > -Q<OSa='  
  struct result_1 =a=:+q g  
  { -W@nc QL}  
  typedef T & result; V"K.s2U^  
} ; >+;} "J  
template < typename T1, typename T2 > qHyOaK Md  
  struct result_2 tQT<1Q02i  
  { .9z}S=ZK  
  typedef T2 & result; $>_`.*I/  
} ; dD39?K/  
template < typename T > yk4py0xVl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u^^jt(j  
  { *>[ q*SF  
  return (T & )r; reYIF*  
}  Glx{Zu=  
template < typename T1, typename T2 > >b0 Bvx-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u-jc8W`Zd  
  { VFnxj52<  
  return (T2 & )r2; $K\e Pfk  
} M e:l)8+  
} ; P<[) qq@;  
wKfq'W{  
I(&N2L$-  
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> >。 #fx"tx6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KdZ=g ZSH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tp!eF"v=  
!~7lY]_U  
return l(i, j) = r(i, j); vg X7B4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ji=`XsV  
NaQ~iY?  
  return ( int & )i; Dh#5-Kf%  
  return ( int & )j; d0%Wz5Np  
最后执行i = j; n) HV:8j~  
可见,参数被正确的选择了。 qyy .&+  
Y Fj#{C.  
9X#]Lg?b  
>OjK0jiPf  
Y![ i=/  
八. 中期总结 e iH&<AH  
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: b rDyjh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 apM)$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vt(}8C+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `W1TqA  
OQg}E@LZ  
`8\" 3S  
\>j@! W  
|VyN>&r~6  
0oi.k;  
九. 简化 wF6a*b@v  
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。 n1R{[\ >1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M[iWWCX  
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: md\Vw?PkU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O_ $zK  
  +-*/&|^等 ,]9p&xu  
2. 返回引用。 ]D2 d=\  
  =,各种复合赋值等 lPA}06hU  
3. 返回固定类型。 \l5G   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7o*~zDh@fH  
4. 原样返回。 (X2[}K  
  operator, ,^v_gc  
5. 返回解引用的类型。 n7n-uc  
  operator*(单目) pVjOp~=U  
6. 返回地址。 i{HzY[  
  operator&(单目) Tz\v.&? $  
7. 下表访问返回类型。 \vL{f;2J  
  operator[] n5fc_N/8O=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zE}ry!{  
  operator<<和operator>> x;STt3M~  
5GJa+St?  
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。 k$7Kz"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6mIRa(6V  
Oo>Uu{{  
template < typename Left > uXG$YDKqC  
struct value_return 7< ?Aou  
  { uF D  
template < typename T > 4C;"4''L  
  struct result_1 q((%sWp  
  { zItGoJu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h?->A#  
} ; j4#S/:Q<7  
R!x /,6,_  
template < typename T1, typename T2 > JY D\VaW  
  struct result_2 X#MC|Fzy@  
  { Z?eedVV@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k/Ao?R=@gI  
} ; Fj&8wZ)v)  
} ; \@ N[  
7U&<{U<  
1w 9zl}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P@Pe5H"o  
*E/CNMn=E  
下面我们来剥离functor中的operator() Z =*h9,MY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 07,&weQ  
-x>2Wb~%  
return l(t) op r(t) rGQ([e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =MmAnjo  
return op l(t) z&.F YGq}  
return op l(t1, t2) _J_QB]t  
return l(t) op xl(R|D))  
return l(t1, t2) op ^8g<>, $  
return l(t)[r(t)] (/_w23rr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;x u&%n[6@  
};>~P%u32  
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: Z4T{CwD`D  
单目: return f(l(t), r(t)); W3B:)<f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9Om3<der  
双目: return f(l(t)); eqU y>  
return f(l(t1, t2)); -9q3]nmT(  
下面就是f的实现,以operator/为例 D.w6/DxaXa  
>Qs{LEsLb  
struct meta_divide [85tZr]  
  { 'u:J "  
template < typename T1, typename T2 > D+4$l+\u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W`jKe-jF  
  { GrM`\MIO  
  return t1 / t2; AaDMX,  
} `t]8 [P5  
} ; 3'tq`t:SQ  
N9PEn[t@  
这个工作可以让宏来做: @F!oRm5  
mFuHZ)iQG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |k/;1.b!9(  
template < typename T1, typename T2 > \ 7n'Ww=ttI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \|R\pS}4  
以后可以直接用 slG%o5|m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T $o;PJc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LP//\E_]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) U %aDkC+M  
-dH]_  
:eR\0cn  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0@}:`OynX  
#UqE %g`J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0$. ;EGP  
class unary_op : public Rettype 8MBvp*  
  { :}Z Y*ind  
    Left l; 1<pb=H  
public : *XluVochrb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wf-Pa9  
$`"$ZI6[  
template < typename T > _5v]69C#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~{{@m]P  
      { 0Q:l,\lY  
      return FuncType::execute(l(t)); ME'LZ"VT  
    } (*V:{_r  
2%~+c|TH.)  
    template < typename T1, typename T2 > W$Z8AZ{E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G,,f' >  
      { aoU5pftC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ew&|!d  
    } | =tGrHL  
} ; eZmwF@  
[yDOv Q[  
Kd7Lpw1u]  
同样还可以申明一个binary_op wo\O 0?d3{  
V_jGL<X|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9mB] \{^  
class binary_op : public Rettype ZEG~ek=jM  
  { Vu Ey`c  
    Left l; co>IJzg  
Right r; #e&LyYx4  
public : ;! #IRR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i6xzHfaYG  
%H=^U8WB  
template < typename T > $~'G<YYF4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |pR'#M4j4A  
      { \N)!]jq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3PaMq6Ca  
    } P B{7u  
I\('b9"*  
    template < typename T1, typename T2 > FQ]5W |e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +D M,+{}  
      { <(BIWm*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WM GiV  
    } 1A N)%  
} ; c"NGE  
iy|xF~  
SQDc%I>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 N`7+] T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M0woJt[&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "QM2YJ55m`  
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。 ,~XAV ;+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A2I\T, Z  
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。。。 'o1lJ?~kH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {1'M76T  
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) [m9=e-KS$Q  
下面是修改过的unary_op /5Xt<7vm8  
fP{IW`t}]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |kqRhR(Ei  
class unary_op KZ|p_{0&  
  { &[ $t%:`  
Left l; h{CyYsQ  
  D1cnf"y^  
public : uEyus96 +  
8!7`F.BX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *r iWrG  
(o1o);AO  
template < typename T > O,0j+1?  
  struct result_1 &M2fcw?  
  { {$v>3FG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j15t8du&O  
} ; /^,/o  
OdtS5:L  
template < typename T1, typename T2 > h~k+!\  
  struct result_2 Zu/1:8x  
  { V#V<Kz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; = '<*mT<  
} ; (sEZNo5n  
Q6fPqEX=  
template < typename T1, typename T2 > )7a 4yTg!~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1K[y)q  
  { 0Yfz?:e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =[`gfw  
} &(~"OD  
Z8WBOf*~e  
template < typename T > ~0 Mw\p%}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '! ~ s=  
  { }1P v6L(o)  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~lH2# u>g  
} 0]l9x}  
Ve t<,;Te  
} ; P@Av/r  
tD No; f  
e)]DFP[ n  
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 TJkWL2r0c  
好啦,现在才真正完美了。 Px?0)^"2  
现在在picker里面就可以这么添加了: \$2zF8  
#\MkbZc d  
template < typename Right > E# *`u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {)& b6}2h  
  { :/i13FQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Is }?:ET  
} WmZ,c_  
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。 (:|1h@K/R  
~JohcU}d  
PF: E{_~  
;;n=(cM|z  
Sigu p#.p  
十. bind 8iN@n8O  
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。 &Y$)s<u8.  
先来分析一下一段例子 $ Bdxu  
qgsw8O&  
>I9|N}I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1DM$FG_Z-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d4A3DTW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u 9%AK g}~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =8x-+u5}rK  
我们来写个简单的。 6G>bZ+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d(6&kXK  
对于函数对象类的版本: vz'<i. Yv4  
=lS@nRH  
template < typename Func > lK #~lC  
struct functor_trait sys;Rz2  
  { 2Jn?'76`  
typedef typename Func::result_type result_type; 8Nxyc>8K~  
} ; `;#I_R_K  
对于无参数函数的版本: W[.UM  
dF0:'y  
template < typename Ret > gPr&9pHU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {m 5R=22^  
  { &3'zG)  
typedef Ret result_type; BG2Z'WOH  
} ; |NaEXzo|qY  
对于单参数函数的版本: Wx-rW  
Gm'Ch}E  
template < typename Ret, typename V1 > B,RHFlp{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R,[+9U|4V  
  { (1?k_!)T  
typedef Ret result_type; ru1FJ{n  
} ; ED R*1!d  
对于双参数函数的版本: 5 }F6s  
dG'5: ,n/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i@`T_&6l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %dA7`7j  
  { HH,G3~EBF  
typedef Ret result_type; E 9n7P'8  
} ; 1dX)l  
等等。。。 YM]ZL,8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ] e]l08  
}-ysP$  
template < typename Func > n{r _Xa  
struct func_return ppo\cy;  
  { &fWYQ'\>  
template < typename T > Oz_|pu  
  struct result_1 RVb}R<yU+  
  { 7q,M2v;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OQZ\/~o 5  
} ; gEQevy`T%c  
 `jB2'  
template < typename T1, typename T2 > 9Fm><,0'u  
  struct result_2 za@`,Yq  
  { _w>9Z>PR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gAgP("  
} ; &-1;3+#w  
} ; ,l_n:H+"F  
jNA^ (|:  
8y, ]>n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x9!vtrM\Zr  
mf)o1O&B  
template < typename Func, typename aPicker > @7aSq-(_l*  
class binder_1 I*^3 Z  
  { H:HJHd"W  
Func fn; <e&*Tx<8  
aPicker pk; K q0!.455  
public : 8L7ZWw d  
JH0L^p   
template < typename T > zbDM+;  
  struct result_1 cQMb+Q2Yw  
  { Zu/}TS9bi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @n##.th  
} ; :3x|U,wC  
Ih.6"ISK}  
template < typename T1, typename T2 > C,xM) V^a  
  struct result_2 Jh'\ nDz@e  
  { &<E*W*b[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NN9` jP2  
} ; >9.xFiq<  
V3u[{^^f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uI I:Y{G  
oZV=vg5Dq  
template < typename T > 3S'juHT e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]jz%])SzH  
  { +0Rr5^8u  
  return fn(pk(t)); Z;{3RWV  
} x_oL~~@  
template < typename T1, typename T2 > *|RQ )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {zc<:^r^  
  { eswsxJ/!  
  return fn(pk(t1, t2)); :_q   
} XACbDKyS  
} ; ;y7V-sf  
jy] hP?QG  
\1[I(u  
一目了然不是么? < }3c%Q1  
最后实现bind ? 5qo>W<7  
>a;^=5E  
*@q+A1P7@  
template < typename Func, typename aPicker > AFWcTz6#d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '|b {  
  { av(d0E}}b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bc"E=z  
} HV`{YuP  
6}.B2f9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |#x;}_>7  
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。 "-4V48ci  
_XtLO- D  
十一. phoenix x=yU }lsV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b'^OW  
r3l}I 6  
for_each(v.begin(), v.end(), W>Y8 u8  
( U RDb  
do_ z I`'n%n=  
[ "aN<3b  
  cout << _1 <<   " , " aTs5^Kh')  
] c h<Fi%)  
.while_( -- _1), 0K'lr;  
cout << var( " \n " )  K6kPNi  
) "_ b Sy  
); 2#LcL  
.Lo$uKsW$l  
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 UQ;tTI  
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 pv TV*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V-CPq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l!\C"f1o,  
PGMu6$  
g# :|Mjgh  
template < typename Cond, typename Actor > x{u_kepv[k  
class do_while -8qLshQ  
  { Q{!lLka  
Cond cd; yw5MlZ4P=  
Actor act; {o7ibw=E)  
public : R! ?8F4G  
template < typename T > "uCx.Q9 ef  
  struct result_1 VG+Yhm<SL  
  { &by,uVb=|{  
  typedef int result_type; z-uJ+SA  
} ; %96JH YcX  
'g#Ml`cm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kwfrh?  
E8=.TM]L  
template < typename T > /^qCJp`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SxC$EQ gL  
  { fu9y3`  
  do ^o"9f1s5  
    { b]~X U  
  act(t); jt tlzCDn  
  } 7'j?GzaQ+  
  while (cd(t)); |A 7Yv  
  return   0 ; {O#=%o[  
} `8\pihww  
} ; X.xp'/d  
b`E0tZcJ  
W!I"rdo;V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Iqe4O~)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '/b,3:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 88d0`6K-9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k$}XZ,Q  
下面就是产生这个functor的类: gnNMuqt  
%fh ,e5(LT  
u7fae$:&  
template < typename Actor > )& %X AW{  
class do_while_actor <|Bh;;  
  { Lh"Je-x<<  
Actor act; 0Apdhwk~  
public : u q:>g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s}`ydwSg8  
w@X<</`  
template < typename Cond > HvK<>9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gx4`pH;B\  
} ; f'aUo|^?  
N|z-s  
Cq u/(=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q*@7A6:FV>  
最后,是那个do_ _,NL;66=[  
@;fdf3ian  
zbx,qctYo$  
class do_while_invoker ~{*FjZ`h  
  { QSAz:Yvf|  
public : k:Uyez  
template < typename Actor > =:1f 0QF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n+rAbn5o$  
  { oA"t`,3  
  return do_while_actor < Actor > (act); +0.$w  
} my[)/'  
} do_; Up*p*(d3  
WA8Qt\Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E%3WJ%A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _w Cp.[3?t  
最后来说说怎么处理break和continue ' ,a'r.HJH  
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.|]R8Mn  
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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