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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N!c gN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vgThK9{m;  
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, 8Q(8b@ZO,  
n9] ~  
P%)b+H{$h  
38Efp$)  
  class filler X| <yq  
  { fj+O'X  
public : !^v\^Fc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WQKj]:qk0  
} ; OKPJuV`y6  
_tWE8 r,  
GV6mzD@ <  
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: q-IWRb0j%a  
v8'5pLt"  
>S.91!x  
=x H~ww (D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6N3@!xtpi  
*Hunp Y  
*s\sa+2al  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /80YZ   
.'lN4x  
3dm'xe tM  
Ef,Cd[]b  
二. 战前分析 >FF1)~  
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。 [h HG .  
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 jVYH;B%%z  
w+_Wc~f  
7#pZa.B)k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }4h0bI  
  /* --------------------------------------------- */ ym%o}( v-  
vector < int *> vp( 10 ); d~`-AC+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W4vBf^eC  
/* --------------------------------------------- */ RIjM(P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D]u=PqHk2  
/* --------------------------------------------- */ /b{HG7i\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [`nY2[A$  
  /* --------------------------------------------- */ 9L"?wv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;BVDt  
/* --------------------------------------------- */ } yq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); euZ I`*0  
-3vh!JMN  
968^ "T#  
Eem g  
看了之后,我们可以思考一些问题: $?f]ZyZr.  
1._1, _2是什么? ";dU-\3M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e /94y6*>  
2._1 = 1是在做什么? [z+x"9l0!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >EIrw$V$  
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'i0KF   
#LWg"i  
a))*F!}c  
三. 动工 B.K4!/cF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3;Hd2 ;G  
2AK}D%jfc  
s0!kwrBsp  
voh^|(:(TH  
template < typename T > $1e pf  
class assignment 6~@5X}^<0  
  { usH%dzKK  
T value; ]l&'k23~p  
public : o#}mkE87  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ V?I+Gc  
template < typename T2 > }Vl^EAR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [YE?OQ7#  
} ; FL&dv  
TQ-KkH}y  
jL_5]pzJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a8QfkOe  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }]GbUC!Zb  
4J}3,+  
!. eAOuq  
sam[s4@eQ  
  class holder F*\4l;NJ  
  { wY`#$)O0*  
public : ZIW7_Y>_  
template < typename T > K~@`o-Z[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O 6]u!NqG  
  { ]_ #SAhOR)  
  return assignment < T > (t); {AgBwBCE  
} ^A#x<J+  
} ; !gJzg*{u@  
NWnWk  
U8[Qw}T P  
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: )_Iz>)  
{aIZFe}B  
  static holder _1; dEET}s\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y@ .b 4  
3?^NN|xg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a7*COh  
而不用手动写一个函数对象。 ]bu9-X&T&  
xVTo4-[p  
UN(3i(d  
)Ga8`t"  
四. 问题分析 PW)8aLU  
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。 8_ X.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。 H &fTh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nl9kYE [  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :`5;nl63  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )f[C[Rd  
%mL5+d-oP  
五. 问题1:一致性 XHNkQe  
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?| ==`Pb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %ET # z!  
?RJdn]`4j  
struct holder 07Y_^d  
  { i'iO H|s  
  // nF|Oy0  
  template < typename T > kyu2)L2u  
T &   operator ()( const T & r) const !mae^A1  
  { B,MQ.|s[  
  return (T & )r; P eHW[\)  
}  +Lhe,  
} ; q#m!/wod  
J@gm@ jLc  
这样的话assignment也必须相应改动: "u5KbJW  
$E@ouX?  
template < typename Left, typename Right > jJ<;2e~OW  
class assignment AHWh}~Yi  
  { X98#QR#m  
Left l; BjB&[5?z  
Right r; "]<w x_!+}  
public : 6+ ?wnp-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4uPH  
template < typename T2 > H7}g!n?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L9$&-A9ix  
} ; T?#s'd  
i0b.AA  
同时,holder的operator=也需要改动: \#2 s4RCji  
{dBB{.hX  
template < typename T > ^8Z@^M&O"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uct=i1+ fE  
  { y]7%$* <  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jQ)L pjS1  
} re/xs~  
/Bh>  
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。 {x9j_/R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xout:dn  
[.ey_}X8  
return l(rhs) = r; 2'Y{FY_Z  
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。 PY2[ S[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }\DAg'e)  
,!r@9T  
template < typename Tp > *|^,DGfQ6  
class constant_t :q(D(mK  
  { Ca X^)  
  const Tp t; 'V1!&Q6  
public : %pH)paRAP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lS#7x h  
template < typename T > ;eP_;N5+J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p1klLX  
  { ~Po\ En  
  return t; " cNg :  
} WejyYqr34-  
} ;  k~{Fnkt  
$.``OxJk%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [#IBYJ.6  
下面就可以修改holder的operator=了 lQh~Q<[ge  
40R"^*  
template < typename T > VZHr-z$6n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 28ja-1dB  
  { 0e)lY='^_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); > CH  
} "oHp.$+K  
'^e0Ud,  
同时也要修改assignment的operator() hI*`>9l  
|y klT  
template < typename T2 > b/z'`?[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y?"$(%3|  
现在代码看起来就很一致了。 lK "' nLL  
gAj0ukX5  
六. 问题2:链式操作 9U&~(;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3\,MsoAl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =[s8q2V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @51z-T  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 l +|1G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XMomFW_@  
KuIkul9^%  
template < typename T > d8 rBu jT  
struct result_1 h>~jQ&\M  
  { Fs?( UM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nT_*EC<.  
} ; EK^JLvyT  
s;anP0-O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O5u cI$s  
=sxkrih  
template < typename T > J 0&zb'1  
struct   ref /g13X,.H  
  { n'q aR<bY  
typedef T & reference; $I\))*a  
} ; d:A\<F  
template < typename T > ^g}L`9fL  
struct   ref < T &> WfRVv3Vm  
  { jMTRcj];(  
typedef T & reference; 52da]BW<  
} ; uPI v/&HA  
K/!/M%GB6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )gr}<}X)B  
,;9ak-$8p  
template < typename T > m"5{D*|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4s[`yV  
  { \)FeuLGL9  
  return l(t) = r(t); >Dk1axZ!>/  
} fKFnCng  
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。 ixIh T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rH[5~U  
O'"YJ,  
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 Ii|uGxEc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?$UH9T9)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S4;wa6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +G<}JJ'V  
最后的布局是: >?^~s(t  
                Add u wH)$Pl  
              /   \ >Kz_My9  
            Divide   5 0PYvey }[  
            /   \ %=laY_y G  
          _1     3 976E3u"Vt  
似乎一切都解决了?不。 KX0<j  
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。 mk#>Dpy?  
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。 r3n=<l!Jr  
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: UAnB=L,.\  
 fn4=  
template < typename Right > ~C%2t{"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f+*J ue  
Right & rt) const Rbx97(wK  
  { QIR4<]/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U* -% M  
}  ` 2Wl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >L#];|  
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。 3 %z   
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。 H|grbTv,  
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。 7xX;MB &  
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。 `Af{H/qiI  
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? elN{7:  
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: 9 yh9HE  
N7d17c. 5  
template < class Action > (J6" ;  
class picker : public Action "9c.CI  
  { *rS9eej  
public : qFV;n6&V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ly#h|)  
  // all the operator overloaded ~%olCxfO  
} ; TX< e_[$\  
t#fs:A7P?}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Xg|8".B)A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D+bB G  
2z'+1+B'  
template < typename Right > %4bO_vb<9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LXBbz;vYl  
  { vF5wA-3&t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 m%>:}o  
} yd7lcb [  
s-QM 6*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nAQyxP%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3!i. Fmo  
fG:PdIJ7_  
template < typename T >   struct picker_maker Xz;et>UD*B  
  { .OVW4svX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TYs+XJ'Xj  
} ; ]jHh7> D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BNAguAxWo  
  { y #hga5  
typedef picker < T > result; <;2P._oZ  
} ; }"F ?H:\  
4yA9Ni  
下面总的结构就有了: ?b!CV   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ti$oZ4PpF  
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。 N&6_8=3z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z7tU0  
至此链式操作完美实现。 .`oJcJ  
8@Egy%_  
/#S4espE  
七. 问题3 :z0s*,QH  
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。 LydbP17K}  
\_m\U.*  
template < typename T1, typename T2 > .V5q$5j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ib5;f0Qa  
  { :FX'[7;p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RB S[*D  
} ,pQ'w7  
3::3r}g  
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: DhtU]w}  
_hAj2%SL  
template < typename T1, typename T2 > 0EL\Hd  
struct result_2 ({;P#qCX  
  { 7\7Brw4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yt/20a  
} ; 6%\7.h  
.ujs`9d_-  
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? \_*?R,$3Y,  
这个差事就留给了holder自己。 S5:"_U  
    (PCimT=5  
|<|28~#  
template < int Order > n/9 LRZD|w  
class holder; 9 _M H  
template <> JcvHJ0X~a  
class holder < 1 > J6@(X8w{j  
  { ^4xlZouCb  
public : VxUvvJ{-v  
template < typename T > uR06&SaA>  
  struct result_1 .4S^nP  
  { _aXP ;kFMi  
  typedef T & result; .u&&H_ UmE  
} ; KKeb ioW  
template < typename T1, typename T2 > "_ PH"W  
  struct result_2 !SLP8|Cd  
  { C:'WX*W  
  typedef T1 & result; >< <$  
} ; <GL}1W"Ay  
template < typename T > ql#{=oGDnA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q{J"`d2  
  { ?6gDbE%  
  return (T & )r; !(MA5L-  
} P.[6s$J  
template < typename T1, typename T2 > "?2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aH5t.x79b  
  { \N# HPrv}  
  return (T1 & )r1; ]t. WJC %  
} zh#OD{  
} ; ue6/EN;}  
I2t-D1X  
template <> p\\P50(-  
class holder < 2 > Xm"w,J&  
  { 5t"bCzp  
public : X7XCZSh#A  
template < typename T > zer&`Vr  
  struct result_1 m6~ sKJV  
  { ~>}dse  
  typedef T & result; Sa h<sb=  
} ; 'NQMZfz  
template < typename T1, typename T2 > %:'1_@Ot 2  
  struct result_2 @!L@UP0  
  { bl:a&<F  
  typedef T2 & result; b:}wR*Adc  
} ; M(.uu`B  
template < typename T > _g^K$+F'}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CI~hmL0  
  { wS F!Xx0  
  return (T & )r; #K<=xP  
} uZqu xu.  
template < typename T1, typename T2 > qHC*$v#.V?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?{@!!te@3v  
  { i#@v_^q  
  return (T2 & )r2; gqO%^b)6  
} vc>^.#7   
} ; ??$i*  
BRo R"#'  
IEIxjek  
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> >。 P\*2c*,W;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W G3mQ\k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dN$D6*  
V:,3OLL*  
return l(i, j) = r(i, j); .  T6_N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F'?5V0\he  
@ }zS/LO  
  return ( int & )i; W[[YOK1T  
  return ( int & )j; l(k rUv  
最后执行i = j; 0M/\bE G(_  
可见,参数被正确的选择了。 +hgaBJy  
(?*mh?  
Y-neD?VN  
ySr091Q  
DiGUxnP  
八. 中期总结 dFI.`pB  
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: m &3HFf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .swgXiRvs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5fvUv"m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C$2o o@  
}OX>(  
G(7\<x:  
o3TBRn,  
U'sVs2sk6  
nL7S3  
九. 简化 NSiYUAu g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eBSn1n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k<j)?_=`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T|BY00Sz`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jziA;6uL  
  +-*/&|^等 1v[#::Bs  
2. 返回引用。 _Sk< S  
  =,各种复合赋值等 ;8%@Lan  
3. 返回固定类型。 8,H#t@+MT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?4wehcZz  
4. 原样返回。 ?Qo_ KQ%sn  
  operator, 0-t4+T  
5. 返回解引用的类型。 GH; F3s  
  operator*(单目) O'&X aaZV  
6. 返回地址。 g`~lIt [=  
  operator&(单目) mISu o  
7. 下表访问返回类型。 of[|b{Ze4~  
  operator[] yNWbI0a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W"}*Q -8W  
  operator<<和operator>> Op$J"R  
|$|nV^y  
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。 D)/XP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !3X%5=#L4  
(PT?h>|St  
template < typename Left > w_z^5\u0  
struct value_return c;t(j'k`  
  { eed\0  
template < typename T > ["#A-S  
  struct result_1 w3?t})PB&  
  { Kz*AzB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tpx3:|  
} ; <,]CVo  
|z<wPJ,;2  
template < typename T1, typename T2 > $O]E$S${  
  struct result_2 K7&8 ;So  
  { dXK~ Z:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W%jX-  
} ; tgF(=a]o  
} ; _6ax{:/Q  
C5lD Hw[CX  
S,<.!v57  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WbDC  
,w58n%)H  
下面我们来剥离functor中的operator() )i6U$,]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RVKaqJ0e<  
k s`  
return l(t) op r(t) 7rDRu]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PA-0FlV|  
return op l(t) g7Q*KA+  
return op l(t1, t2) T[!q&kFB  
return l(t) op HOQ _T4  
return l(t1, t2) op y@8399;l  
return l(t)[r(t)] 9q@YE_ji  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (XIq?c1T  
#]\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: yI|?iBc7nC  
单目: return f(l(t), r(t)); vhe Ah`u^&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OFAqP1o{$  
双目: return f(l(t)); {j=hQL3  
return f(l(t1, t2)); <!HD tN  
下面就是f的实现,以operator/为例 +&zuI  
7Caap/L:  
struct meta_divide o  >4>7  
  { U+A(.+d.  
template < typename T1, typename T2 > Ky~~Cd$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eEZlVHM;O  
  { ]A<u eM  
  return t1 / t2;  AQNx%  
} fD}]Mi:V  
} ; <.%8j\j(  
j 8AR#  
这个工作可以让宏来做: N{z(|2{A#  
P:h4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (Gk]<`d#N  
template < typename T1, typename T2 > \ G@I_6c E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nhxd  
以后可以直接用 o?hw2-mH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \C\y' H5  
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 A)a+LW'=u  
(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。。。) cz~11j#  
Ecl7=-y  
" 7g8 d  
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 V'hz1roe  
.;v'oR1x5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o>rlrqr?_  
class unary_op : public Rettype o|n0?bThS-  
  {  hahD.P<  
    Left l;  SSM> ID  
public : @:&dOqQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MJR\ g3  
[ Zqg"`  
template < typename T > *8eh%3_$h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1ZW'PXUZ  
      { m<LzB_ G\  
      return FuncType::execute(l(t)); :< 3;7R'5  
    } 7 ,~Krzv  
,ui'^8{gK  
    template < typename T1, typename T2 > WG=r? xE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LO*a>9LI  
      { GT}#iM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xfQ;5n  
    } ` Z V'7|  
} ; U5%]nT"[]  
t"Rf67  
mpJ_VS`  
同样还可以申明一个binary_op ?Lb7~XKt\  
Ps5wQaS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YZu# 0)  
class binary_op : public Rettype #Z 5Wk  
  { 3>3ZfFC  
    Left l; t7%Bv+Uo  
Right r; JKv4}bv  
public : X \ZUt >  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _^$b$4)  
%ycT}Lu  
template < typename T > s"!}=k X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (:k`wh&  
      { ]-OkW.8d1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =U|SK"oO  
    } cDol o1*  
|L-juT X9  
    template < typename T1, typename T2 > (D3m5fO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  .5r0%  
      { T1 .@Tbbt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K4L#%KUPW  
    } rxA)&  
} ; F<<H [,%0  
>(J!8*7  
WoR**J?}w  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5 : >  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v333z<<S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :#KURYO<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 } +Z;zm@/6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ttt&sW`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +/8?+1E ^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O3GaxM \x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) td$Jx}'A  
下面是修改过的unary_op #Ih(2T i  
}eK*)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \zDV|n~{w  
class unary_op ZI]K+jza  
  { pMrf i}esx  
Left l; ~u1J R`y  
  $\H46Ji  
public : I#e*,#'S  
QNBzc {XB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %?wE/LU>  
1#RA+d(  
template < typename T > @&> +`kgU-  
  struct result_1 Ki\jiflc7  
  { g-uFss  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ee\zU~  
} ; \wd`6  
f 8U;T$)  
template < typename T1, typename T2 > j0M;2 3@[  
  struct result_2 YR#1[fe*_  
  { 0M.[) @  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZS;kCdL   
} ; ZXkAw sr  
7:<>#  
template < typename T1, typename T2 > Ds/zl Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pk2 "\y@q/  
  { Z)4P>{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YZD]<ptR  
} MkG ->*  
Jrl xa3 [  
template < typename T > >rGlj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SjU6+|l  
  { m8`A~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1 crjRbi  
} F.hC%Ncu  
OQyOv%g5C  
} ; GQ8P}McA  
pc>R|~J{2  
;^]F~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 1Qkuxw  
好啦,现在才真正完美了。 3g?T,| 2K  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8ttw!x69)_  
Ric$Xmu  
template < typename Right > #SOe &W5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4QDzG~N4)|  
  { 9`b3=&i\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o!&*4>tF  
} )A"7l7?.n)  
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。 :W55JD'  
BJTljg( {o  
XoOe=V?I )  
c Ix(;[U  
fW`F^G1R  
十. bind BC+qeocg  
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。 ~A( Pa-  
先来分析一下一段例子 ^a r9$$~/!  
-ybupUJcbv  
Ja2.1v|r .  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nwYeOa/t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,kI1"@Tu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m-]"I8 [  
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。 xCD+qP ^  
我们来写个简单的。 kE}I b4]J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Bf'(JJ7&N  
对于函数对象类的版本: }qg&2M%\  
\zU R9h  
template < typename Func > Nq8A vBwo4  
struct functor_trait z'*>Tk8h  
  { sa])^mkq(  
typedef typename Func::result_type result_type; ([A;~ p;n  
} ; _ 9dV 3I  
对于无参数函数的版本: Adm`s .  
k2a^gCBC  
template < typename Ret > #t*c*o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7t QiKrhp  
  { LgYzGlJp  
typedef Ret result_type; P7!Sc  
} ; 3m'6cMQ  
对于单参数函数的版本: "`wq:$R  
2J5dZYW  
template < typename Ret, typename V1 > 8h=XQf6k0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c@P,  
  { > im4'-  
typedef Ret result_type; j- -#vEW  
} ; &-9D.'WzP  
对于双参数函数的版本: >Ww F0W9?  
muLTYgaM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Lj#6K@u@Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 70Am]L&M  
  { 9v A`\\9  
typedef Ret result_type; 4+0Zj+ q";  
} ; 62q-7nV  
等等。。。 Y;WrfO$J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P#C`/%$S  
*Bj G3Jc5  
template < typename Func > B^Q#@[T   
struct func_return 6lGL.m'Ra  
  { (`N/1}vk  
template < typename T > ~a}pYLxl  
  struct result_1 4KKNw9L)  
  { d:aQlW;}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6)8']f  
} ; +}!eAMQ  
8MdKH7  
template < typename T1, typename T2 > c}lgWu~  
  struct result_2 >X]<s^  
  { s?G@ k}{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; , /pE*Yk  
} ; 0qv)'[O  
} ; oT'XcMn  
Jq->DzSmj/  
w K+2;*bI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =W6P>r_  
:zCm$@  
template < typename Func, typename aPicker > +q(D]:@,[  
class binder_1 .T7ciD  
  { Kj7Osqu2bE  
Func fn; hH\(> 4l  
aPicker pk; `@90b 4u  
public : )xeVoAg  
7hc(]8eP  
template < typename T > BBDOjhik  
  struct result_1 hf '3yEm  
  { 2+'&||h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z"-Urd^O  
} ; <5.{+!BM  
W$&Q.Z  
template < typename T1, typename T2 > 1VeCAx[e  
  struct result_2 x8H)m+AW  
  { Hi9]M3Ub  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;J:YNup  
} ; hN.#ui5 $  
aCanDMcBnq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,/KHKLY7  
=F`h2A;a  
template < typename T > &HE8O}<>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nL$tXm-x  
  { Au {`o xD  
  return fn(pk(t)); zAH+{4lC+  
} k $);<= ZI  
template < typename T1, typename T2 > `>V.}K^4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h ( Z7a%_  
  { O;XF'r_  
  return fn(pk(t1, t2)); Og["X0j  
} uGv+c.~[j  
} ; 1+^c3Dd`  
%l,Xt"nS#  
!#r]f9QP  
一目了然不是么?  i J\#su  
最后实现bind i-Z@6\/a5  
D@Q|QY5qic  
jq[>PvR  
template < typename Func, typename aPicker > b x@CzXre;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &^}w|J?  
  { '? d[ ip  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0-5:"SN'  
} $R^"~|m3M  
h1BdASn_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H=dj\Br`  
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。 /f#sg7)  
T57S!CJ^$5  
十一. phoenix 6V8"[0U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P -Pt{:  
3 3V/<v  
for_each(v.begin(), v.end(), XdB8Oj~~  
( d#(xP2  
do_ Z/0M9 Q%  
[ >Nov9<p  
  cout << _1 <<   " , " R(:q^?  
] )a.U|[:y[+  
.while_( -- _1), .8,lhcpY  
cout << var( " \n " ) !,\]> c  
) N=wB1gJ  
); &W ~,q(  
XW19hG  
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: <%!@cE+y  
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 ;%U`P8b!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,0~'#x>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |OC6yN *P)  
wk3yz6V2  
)qKfTt N`  
template < typename Cond, typename Actor > n>@(gDq  
class do_while L 0|u^J  
  { rR7}SEa  
Cond cd; m1(rAr1  
Actor act; dkXK0k  
public : )'qZ6%  
template < typename T > s^ 6S{XJ  
  struct result_1 +>s[w{Svy  
  { F`3I~(  
  typedef int result_type; rUj]6j=e  
} ; y :457R2F  
L:S[QwQu8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <5nz:B/  
O=yUA AD$  
template < typename T > Ly^r8I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0iwx$u 7[  
  { iR_X,&p   
  do 3c6#?<%0`  
    { {AB0 PM;-  
  act(t); l{;vD=D  
  } ua2SW(C@  
  while (cd(t)); n\d-^ml  
  return   0 ; v67o>`<$  
} FzNs >*  
} ; %=GnGgu  
\s,ZE6dQ  
#/YKA{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^Zg"`&E  
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。 #wt#-U;  
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。 7^ER?@:W  
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。 or0f%wAF  
下面就是产生这个functor的类: @k6>&PS  
O)W1.]GMbf  
dC)@v]#h  
template < typename Actor > GUMO;rZs  
class do_while_actor ? -6oh~W<  
  { mio\}S A  
Actor act; Ru2kC} Dx!  
public : =n9|r.\&uJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} / S]<MS  
BaqRAO7  
template < typename Cond > n&&X{Rl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o@"H3 gz  
} ; G !wFG-Y}  
X+iUT  
b^rPw@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _%Jqyc"-  
最后,是那个do_ 0p8(Q  
u3kZOsG  
hv8V=Z'Q  
class do_while_invoker - wCfwC  
  { dZ_Hj X7  
public : bz,C%HFA  
template < typename Actor > !}<Y^="  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FL- sXg  
  { ,|}Pof=]xk  
  return do_while_actor < Actor > (act); &_G^=Nc,H  
} 81`-xVd  
} do_; ;jS~0R  
A[^fG_l4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?9.SwIxU&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Eqnc("m)  
最后来说说怎么处理break和continue {4\(HrGNk  
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。 .t$~>e .  
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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