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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4]%v%6 4U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qB44;!(  
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, =6LF_=}  
$g!~T!p=  
oBZzMTPe  
y9)Rl)7-:  
  class filler ':LV"c4 t  
  { W<s5rMx  
public : <c$K3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q=Y1kcTOn  
} ; UfAN)SE"  
!Xf7RT  
?PST.+l  
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: 5t-dvYgU  
-x0VvkHu  
sDzlNMr?P+  
BP`'1Ns  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {|ChwM\x  
OVgx2_F  
$@ Fvl-lK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ej&ZE n  
RbGq$vYol/  
-P'KpX:]hd  
dpWBY3(7a  
二. 战前分析 UpIt"+d2&  
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。 rLzN #Zoi  
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 k1.%ZZMM  
/9=r.Vxh  
#jh5%@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }K5okxio  
  /* --------------------------------------------- */ :(\JY?+w   
vector < int *> vp( 10 ); &1Cs'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %!r.) Wx|2  
/* --------------------------------------------- */ d_Jj&:"l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dVUe!S`  
/* --------------------------------------------- */ %fnG v\uI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7 =D,D+f  
  /* --------------------------------------------- */ Ze[,0Y!u&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JA*+F1s  
/* --------------------------------------------- */ bZ_TW9mq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XF+4*),  
,kf.'N  
e=nvm'[h  
BA2J dU  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?;_*8Doq-a  
1._1, _2是什么? |dz"uIrT  
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。 v<t?t<|J  
2._1 = 1是在做什么? +TyN;e   
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。 E#\Oe_eq~N  
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。 51`&%V{daL  
$_iE^zZaU^  
`/Rqt+C  
三. 动工 -r_,#LR!l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7nPcm;Er  
0-[naGz  
cS'{h  
>[Wjzg  
template < typename T > /`l;u 7RD  
class assignment tRpY+s~Fq  
  {  |iI dm  
T value; YrJUs]A  
public : - om9 Z0e  
assignment( const T & v) : value(v) {} [@ev%x,  
template < typename T2 > I/XSW#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pmo<t6  
} ; Q3(ulgl]  
DnFzCJ  
F3EAjO)ch  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lKw-C[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9OV@z6  
a_V\[V{R=  
x};~8lGT>t  
L/[VpD  
  class holder In^mE(8YO  
  { L7Hv)  
public : Sz@z 0'  
template < typename T > KCW2 UyE]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mmbe.$73  
  { %+=;4tHJ  
  return assignment < T > (t); v>#Njgo  
} W06#|8,{v  
} ; vI I{i  
<@"rI>=  
\0x>#ygX  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _i}b]xfM  
n82tZpn  
  static holder _1; < j:\;mi;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )0-A;X2  
D[/fs`XES  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iRnjN  
而不用手动写一个函数对象。 IQ @9S  
Yi%lWbr  
lc[6Mpi7s[  
|@iM(MM[?  
四. 问题分析 M5ZH6X@5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1~c\J0h)d  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 P|<V0 Vs.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~^1y(-cw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 22ON=NN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xrPZy*Y,  
=G:Krc8w@  
五. 问题1:一致性 fA6IW(_bi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {P8d^=#q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %NrH\v{7Q  
Gk*u^J(  
struct holder ?Fl}@EA#M  
  { -U/)y:k!%  
  // /P*XB%y  
  template < typename T > v`Jt+?I  
T &   operator ()( const T & r) const Iw`tb N L[  
  { X[o+Y@bc  
  return (T & )r; a yA;6Qt  
} 9r].rzf9  
} ; _u[tv,  
}ssV"5M  
这样的话assignment也必须相应改动: HDH G~<s  
jw:z2:0~  
template < typename Left, typename Right > [[ ie  
class assignment uCDe>Q4@/  
  { ]o<]A[<  
Left l; ]3O&8,  
Right r; 3J#LxYK  
public : zWEPwOlI1P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V'&;r'#O  
template < typename T2 > .yj@hpJM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !q2zuxq!R  
} ; )%K<pIk  
e'K~WNT  
同时,holder的operator=也需要改动: ~bZ$ d{o^  
|Mb{0mKb  
template < typename T > m.K cTM%j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Vgm'&YT  
  { msmW2Zc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7l53&,s   
} G,)zn9X  
,.<mj !YE  
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。 FH=2, "A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2`4m"DtA  
<+k&8^:bi  
return l(rhs) = r; v$]B;;[A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j$)ogGu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l8oaDL\f  
%+~\I\)1  
template < typename Tp > `WayR^9  
class constant_t 8FuxN2  
  { )=5 &Q  
  const Tp t; \l59/ZFan  
public : RNk|h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sM-,95H  
template < typename T > 8%9 C<+.R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cXb*d|-|N  
  { &&&-P\3  
  return t; 3uuIISK  
} q/ljH_-  
} ; bT ,_=7F  
m Q9dF,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lb_N"90p  
下面就可以修改holder的operator=了 y\skke]  
8c9HJ9vk  
template < typename T > QC+ Z6WS;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }Fjbj5w0  
  { "`% ,l|D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `dvg5qQ  
} \BnU ?z  
xgk~%X%K  
同时也要修改assignment的operator() l)NkTZ<]  
:{%[6lE^G  
template < typename T2 > %,T*[d&i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m]n2wmE3n  
现在代码看起来就很一致了。 =~;~hZj  
J0!V(  
六. 问题2:链式操作 \W*L9azr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \Bo$ 3  
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。 *`H*@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。 ~F,~^r!Jtu  
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。 c1Ks{%iA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \bARp z?a  
l'"nU6B&  
template < typename T > 'zYS:W  
struct result_1 z=>fBb>w7  
  { 7"(Zpu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O(-p md,  
} ; ;\pVc)\4"  
<st<oR'  
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: cACIy yQ  
Hhknjx  
template < typename T > ,j_js8r  
struct   ref On*I.~  
  { >?@5>wF  
typedef T & reference; y RxrfAdS  
} ; w % Hj'  
template < typename T > bWo  
struct   ref < T &> L3%frIUd  
  { MqZ"Js  
typedef T & reference; ia5%  
} ; q=X<QhK  
I/(U0`%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cp Ot?XYR~  
> Z+*tq  
template < typename T >  nYx /q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t<v.rb  
  { .) Ej#mk  
  return l(t) = r(t); B=cA$620  
} MN<LZC% $  
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。 FDl/7P`b(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "&={E{pQ  
1X)#iY  
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 fJ*^4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )Eozo4~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?g ,s<{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z|_V ;*  
最后的布局是: GKoYT{6  
                Add  qra XAQ  
              /   \ p(RF   
            Divide   5 toY_1  
            /   \ GN|"RuQ  
          _1     3 7rdmj[vu  
似乎一切都解决了?不。 U;bx^2<m  
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。 Nw. )O  
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。 Ic&~iqQ  
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: |5vJ:'`I  
p7YYAh@x\  
template < typename Right > |mH* I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +t,b/K(?]  
Right & rt) const Tt~4'{Bc  
  { VrW]|jIu*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 51ViJdZ  
} &0T.o,&y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Kl.*Q  
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。 Hdyl]q-(P  
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。 9Z -2MF  
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。 ]C^ #)7  
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。 ;l%xjMcU  
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? )cH\i91  
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: 5 SQ!^1R 9  
[7><^?t V  
template < class Action > uYebRCdR  
class picker : public Action cWQJ9.:7  
  { QI[WXx p  
public :  wp~}1]g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ihf>FMl:  
  // all the operator overloaded #btz94/~O  
} ;  !y@\w  
551_;,t  
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。 2Ug_3ZuU  
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: !Mw/j`*  
UG.:D';3,  
template < typename Right > v^eAQoFLhN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >C,0}lj  
  { rZ,qHM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MZ%J ]Nd  
} i@:^b_  
1R_@C.I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w&IYCYK_  
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。 P:g!~&Q  
\:h7,[e  
template < typename T >   struct picker_maker &</)k|.A6\  
  { lfBCzxifC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `0ZH=*P  
} ; 9L7z<ntn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X(Af`KOg[  
  { 6Zpa[,gm  
typedef picker < T > result; "6]oi*_8  
} ; G739Ne[gL  
UZ/LR  
下面总的结构就有了: D*@'%<?  
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。 %x#S?GMV<  
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。 SkV pZh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vgc~%k62c  
至此链式操作完美实现。 Yjo$vQi  
<nJGJ5JJ  
tV4yBe<``  
七. 问题3 dZ" }wKbO  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1]>JMh%X9t  
_9D]1f=&  
template < typename T1, typename T2 > C2LG@iCIE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iOm&(2/  
  { 3T(ft^~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !_Y%+Rkp0  
} ;nh_L(  
],AtR1k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &H+ wzx<  
Kez0Bka  
template < typename T1, typename T2 > k4&adX@Y  
struct result_2 5[\g87 \  
  { &pl)E$Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6!)hl"  
} ; =l2 @'YQ  
8Ud.t =2  
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? 3q'nO-KJ  
这个差事就留给了holder自己。 ral=`/p  
    qKXg'1#E)  
1grcCL q  
template < int Order > Y".?j5f?  
class holder; Mb_"M7  
template <> q: F6MW  
class holder < 1 > Bph(\= W  
  { Q~^v=ye  
public : &hVf=We  
template < typename T > a@|`!<5  
  struct result_1 tZ) ,Z<  
  { DFfh!KKR$  
  typedef T & result;  Dt5AG  
} ; "@ZwDg`  
template < typename T1, typename T2 > TH>uL;?=  
  struct result_2 ci%$So 2#  
  { WjVm{7?{  
  typedef T1 & result; S]E|a@kD3  
} ; %b pQ=  
template < typename T > vzAY+EEx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U&^(%W#  
  { aa]|  
  return (T & )r; U0|wC,7"  
} WO69Wo\C  
template < typename T1, typename T2 > M$v\7vBgO!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mj0jpP<uf  
  { ?/3{gOgI$`  
  return (T1 & )r1; {niV63$m  
} MR,>]| ^  
} ; |I]G=.*E  
5!i\S[:  
template <> heES [  
class holder < 2 > ,~=+]9t  
  { QeQwmI  
public : uf )!SxT  
template < typename T > j0cB#M44  
  struct result_1 +IGSOWL  
  { &mJm'Ks  
  typedef T & result;  1A]   
} ; yqb$,$  
template < typename T1, typename T2 > c ]ll89`||  
  struct result_2 )WkN 34Q  
  { .$&vSOgd(  
  typedef T2 & result; x;JC{d#  
} ; x 'i~o'  
template < typename T > aE]RVyG@L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dpdp0  
  { HlxgJw~<  
  return (T & )r; lE bV)&'  
} tTq2 AR|  
template < typename T1, typename T2 > +s+E!=s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d<_IC7$u>  
  { % Q93n {?  
  return (T2 & )r2; ,=u!hg  
} yBqKldl  
} ; >U:.5Tch'V  
bT:;^eG"  
*6(/5V  
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> >。 [ { F;4> g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =dQ46@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rgv$MnG  
Wsw/ D  
return l(i, j) = r(i, j); 6 #jpA.;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cW{Bsr   
sVS),9\}  
  return ( int & )i; a{I(Qh!}  
  return ( int & )j; (K kqyrb  
最后执行i = j; s|Vbc@t  
可见,参数被正确的选择了。 Y0Rk:Njc  
St3/mDtH  
e&pt[W}X%u  
H"JzTo8u  
F @!9rl'  
八. 中期总结 meD?<g4n~"  
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: s9b+uUt%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 avMre_@V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ti ic>j\D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor . P! pC  
p ^I#9(PT  
]1bNcq2I  
eeUEqM$7EX  
:N=S nyz  
Ap(>mUs!i  
九. 简化 Qv;^nj{\qV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3r2e_?m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^hwTnW9Z1:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;`Wh^Qgi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }@A{'q5y  
  +-*/&|^等 V*+Z=Y'  
2. 返回引用。 IDt7KJ@hc  
  =,各种复合赋值等 |/RZGC4  
3. 返回固定类型。 u$V@akk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mk`#\=GE  
4. 原样返回。 UTxqqcqEny  
  operator, y=e|W=<D&  
5. 返回解引用的类型。 )O6_9f_  
  operator*(单目) eBl B0P  
6. 返回地址。 tb'O:/  
  operator&(单目) jW.IkG[|  
7. 下表访问返回类型。 d/I*$UC  
  operator[] {dNWQE*\c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )WF*fcx{  
  operator<<和operator>> S4>1d-  
K1|xatx1V  
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。 ?wj1t!83  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L%[b6<  
&_<!zJ;Hn  
template < typename Left > ,uhOf! |  
struct value_return zqGo7;;#  
  { m^YYdyn]M  
template < typename T > Cq%1j[  
  struct result_1 OO?BN!  
  { _Dg|Iz,Uh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pu0O6@Rg  
} ; I(0 *cWO  
5tu 4uYp;  
template < typename T1, typename T2 > Ov~>* [  
  struct result_2 )tR@\G>%  
  { sy+tLDMd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !Im{-t  
} ; p>0n~e  
} ; QR{pph*zn-  
+J(@.  
rTYMN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^yVKW5x  
+FlO_=Bu  
下面我们来剥离functor中的operator() -@G,Ry-\t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S5xum_Dq  
k|F TT  
return l(t) op r(t)  <sC.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]^DNzqu=@h  
return op l(t) ~V!gHJ5M  
return op l(t1, t2) <(dg^;  
return l(t) op L[.RV*sL  
return l(t1, t2) op r2xIbZ  
return l(t)[r(t)] m\ (crkN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u+,  
z+qrsT/?L  
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: qHra9yuSh  
单目: return f(l(t), r(t)); EPGp8VGXp~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +G?nmXG[vj  
双目: return f(l(t)); .0u@PcE:O  
return f(l(t1, t2)); )U u! x6  
下面就是f的实现,以operator/为例 )_Wo6l)i  
uO}UvMW  
struct meta_divide ^,N=GZRWW  
  { dG*2-v^G  
template < typename T1, typename T2 > ~jn~M_}K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4ROuy+Ms'  
  { Q\[2BJo/  
  return t1 / t2; 3!0~/8!f@  
} ^Jdji:  
} ; vSG$ 2g=  
)l"py9STF  
这个工作可以让宏来做: ?*2Uw{~}  
zDx*R3%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ };s8xGW:k3  
template < typename T1, typename T2 > \ A1V^Gi@i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {S5H H"  
以后可以直接用 `KUl XS(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1|/]bffg!c  
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 iF'qaqHWY4  
(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。。。) tw%z!u[a  
tg' 2 v/  
`78)|a*R.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U%E364;F  
SK G!DKQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %Y*]eLT>  
class unary_op : public Rettype qD<\U  
  { wj#A#[e  
    Left l; S[5e,E w  
public : `hE@S |4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ woCwW8n  
tunjV1 ,]  
template < typename T > Z@{e\sZ)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P\2UIAPa\b  
      { IIIP<nyc  
      return FuncType::execute(l(t)); =E10j.r  
    } :B"Y3~I  
9L9+zs3 k  
    template < typename T1, typename T2 > 9s@$P7N5B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .sR=Mf7T  
      { Tkf JC|6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k@/s-^ry3  
    } eY#_!{*Wn  
} ; X6<%SJC  
(,!G$~Sy  
p`2w\P3;)  
同样还可以申明一个binary_op >* >}d%  
RDWUy (iX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]'!$T72  
class binary_op : public Rettype 1O@ D  
  { 6A,-?W'\  
    Left l; TZYz`l+v  
Right r; l0-zu6i w  
public : mel(C1b"j/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }6!*H!  
40)Ti  
template < typename T >  4fa2_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w_lN[u-L  
      { _@:O&G2nB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P!K;`4Ika  
    } 8ZPjzN>c6  
mKN#dmw6  
    template < typename T1, typename T2 > N!iugGL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4%9 +="  
      { 1DT}_0{0Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7r,h[9~e  
    } C.Ty\@U  
} ; LOf)D7T  
rVF7!|&  
 %kSpMj|  
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 ipdGAG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C|hD^m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1}Mdo&:t  
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。 fA{t\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q@w=Jt<  
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。。。 Tj v)jD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]mSkjKw  
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) t],5{UF  
下面是修改过的unary_op jNu`umS  
cH>3|B*y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YR/%0^M'0  
class unary_op 6h%_\I.Z[[  
  { /_.1f|{B  
Left l; ?f'iS#XL  
  g886RhCe  
public : I("lGY  
g ;To}0H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j'M=+  
Ia!B8$$'RP  
template < typename T > ywj'S7~A  
  struct result_1 \mGo k<b4  
  { 5,Hj$v7fe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >IFqwh7b  
} ; :7Jpt3  
D,sb {N  
template < typename T1, typename T2 > k^C^.[?  
  struct result_2 "-afHXED  
  { (HD8Mm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uXkc07 r'  
} ; F\IJim-Rh  
hF;TX.Y6  
template < typename T1, typename T2 > V~! lY\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6<qVeO&uZ  
  { 9XEP:}5,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bji^b@ us_  
}  8PXjdHR  
$-ICTp  
template < typename T > [JyhzYf\   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o~J~-$T{  
  { q88;{?T1  
  return OpClass::execute(lt(t)); R?L? 6~/q  
} A8oTcX_  
o<Y[GW1pg  
} ; :HW\awv  
PPMAj@B}V  
>^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 &8xwR   
好啦,现在才真正完美了。  3<R8_p  
现在在picker里面就可以这么添加了: lGZf_X)gA^  
V(c>1xLlz  
template < typename Right > Iy8fN"I9D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c%x9.s<+1  
  { 1];OGJuJ2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "HwSW4a]  
} qayM 0i>>  
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。 7I4<Dj  
##r9/`A  
W:hg*0z-*  
(mOL<h[)IP  
rJ=r_v  
十. bind +L U.QI'  
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。 -Wm'@4bH  
先来分析一下一段例子 lv!8)GX|  
3)0z(30  
gUWW}*\ U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E - +t[W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \S]` { kY,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G<:gNWXd\  
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。 V ah&)&n  
我们来写个简单的。 -,a@bF:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0i3Z7l]  
对于函数对象类的版本: {baG2Fe1`b  
X`Jo XNqm  
template < typename Func > wmB_)`QNP  
struct functor_trait Z66h  
  { cyTBp58  
typedef typename Func::result_type result_type; Rv)*Wo!L  
} ; +%  !'~  
对于无参数函数的版本: ,,=VF(@G  
Ny` =]BA  
template < typename Ret > 1EAQ ~S!2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;6}> Shs  
  { 1uco{JX<S  
typedef Ret result_type; K3xt,g  
} ; w:nLm,  
对于单参数函数的版本: {!>'# F^e  
:`B70D8ku  
template < typename Ret, typename V1 > Dn[uzY6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~i UG24v  
  { UZRN4tru6  
typedef Ret result_type; 3-v&ktD&N'  
} ; d J.up*aR  
对于双参数函数的版本: V~MyX&`  
Uu[dx}y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \5P 5N]]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >UnLq:G  
  { ]O&\Pn0q  
typedef Ret result_type; a^g}Z7D'T  
} ; Z9q1z~qSQ  
等等。。。 ~c`%k>$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eZ8DW6l*  
sv)4e)1  
template < typename Func > vlC$0P  
struct func_return I3;03X<2  
  { PS$g *x  
template < typename T > 0iI|eE o  
  struct result_1 M3!4,_!~  
  { !QlCt>{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Ecc~'f  
} ; $[0\Th  
Go)}%[@w  
template < typename T1, typename T2 > Ia j`u  
  struct result_2 4 z^7T  
  { oer3DD(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I(uM`g  
} ; +:3s f%0  
} ; =wznkqyhi  
yA~1$sA1  
~A_1he~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 95mwDHbA  
]jSRO30H3<  
template < typename Func, typename aPicker > j~Mx^ivwj  
class binder_1  %m##i  
  { $6]1T>  
Func fn; *r)dtI*  
aPicker pk; wGgeK,*_  
public : z:oi @q  
m:Fdgu9  
template < typename T > x}~Z[bx  
  struct result_1 :Z.P0=  
  { zNM*xPgS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2"EaF^?\  
} ; zmFS]IOv$  
!@>q^_Gez  
template < typename T1, typename T2 > nCDG PzJ  
  struct result_2 2oo\SmO]  
  { J\hqK*/8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C:.>*;?7  
} ; 4mvnFY}   
PkcvUJV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7U:{=+oLR  
\Nj#1G  
template < typename T > {wD:!\5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ctbc!<@o  
  { :A+}fB IN  
  return fn(pk(t)); "a-;?S&  
} mhI   
template < typename T1, typename T2 > {7Hc00FM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7c83g2|%   
  { F_@?'#m  
  return fn(pk(t1, t2)); eq@-J+  
} `SQobH  
} ; vr4{|5M  
S^iT &;,  
yCwe:58  
一目了然不是么? QB d4ok: R  
最后实现bind jB,VlL  
_k#!^AJ}x  
K"zRj L+  
template < typename Func, typename aPicker > jS)YYk5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qq"0X! w  
  { =1\mLI}@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0|ekwTx.  
} ~Rw][Ys  
7n*"9Ai(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K^I B1U$  
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。 Bm;: cmB0e  
9W&nAr  
十一. phoenix &t6:1T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u/ri {neP{  
i,rX. K}X  
for_each(v.begin(), v.end(), `A<2wd;  
( K{:[0oIHc  
do_ LTuT"}dT[  
[ % CQv&d2  
  cout << _1 <<   " , "  r}}2 Kl  
] !6hV|2aJy  
.while_( -- _1), & jm1  
cout << var( " \n " ) mV+9*or  
) :i|Bz6Ht4  
); v8zOY#?  
^%0^DN  
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: Hc-up.?v'v  
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 q2/kegAT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }*S`1IWMj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S~)_=4Z  
.)<l69ZD Z  
$4Dr +Z H  
template < typename Cond, typename Actor > Z29LtKr  
class do_while ! F<::fN  
  { 7g:Lj,Z4L  
Cond cd; -@@ O<M^  
Actor act; 53>(2 _/[r  
public : <d O ~;  
template < typename T > 1jE {]/Y7&  
  struct result_1 y;_F[m  
  { 5s@xpWVot  
  typedef int result_type; sRZ?Ilua6  
} ; !w%p Gv.wg  
*S?'[PS]1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7a=ul:  
O:ACp<@  
template < typename T > "{kE#`c6<n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]rbm}uU9  
  { 6}~k4;'}A  
  do y9k'jEZ"oh  
    { 5Pf)&iG  
  act(t); % bKy  
  } gLg.mV1<  
  while (cd(t)); <$ qT(3w<y  
  return   0 ; #fk1'c2  
}  ^Vf@J  
} ; gX*j|( r  
0|g@; Pc  
Yj'"Wg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Hp5.F>-  
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。 -2'+GO7G  
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。 CR;E*I${  
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。 nw#AKtd@x  
下面就是产生这个functor的类: E!uQ>'iq.  
D&i, `j  
U.h2 (-p  
template < typename Actor > XA;f.u  
class do_while_actor nW<nOKTnk_  
  { bjI3xAs~  
Actor act; ?H>^X)Ph  
public : H[}lzL)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} brG!TJ   
KT+{-"4-  
template < typename Cond > 0/1=2E ^,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %gj7KF  
} ; [WV&Y,E  
rITA-W O  
/qMiv7m~Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `jyyRwSoe  
最后,是那个do_ Db  !8N  
Af r*'  
O*Y?: t  
class do_while_invoker ].2t7{64  
  { CIf@G>e-  
public : k7j[tB#  
template < typename Actor > l]j;0i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EPR85[k  
  { Q [C26U  
  return do_while_actor < Actor > (act); $$EEhy  
} 1Oq VV?oz  
} do_; KW3<5+w]c  
<L<^uFB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u /DE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q*tGlM@R?  
最后来说说怎么处理break和continue Bs|Xq'1M!;  
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。 mU"Am0Bdjq  
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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