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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O0y0'P-rJq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ke@OG! 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, `D3q!e  
0aq{Y7sYU  
?taC !{  
9t`yv@.>N  
  class filler lB2 F09`  
  { i=5!taxu}E  
public : `]]m$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [-`s`g-  
} ; ^?|4<Rm  
#++:`Z  
wo62R&ac  
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: IUAe6  
 Jj%xLv%  
l`75BR  
}A6z%|d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7E* 0;sA#  
` *hTx|!'  
o^5UHFxTCB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t<+>E_Xw  
uD{^1c3x  
[6\O <-?  
~Y0K Wx4  
二. 战前分析 E Id>%0s5  
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。 1A93ol=  
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 p  Dg!Cs  
X'.l h#&  
DZ`,QWuA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Z a,o  
  /* --------------------------------------------- */ Ur[ai6LNG  
vector < int *> vp( 10 ); Lcg1X3$G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .: wg@Z  
/* --------------------------------------------- */ AN,3[Sh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !9qw  
/* --------------------------------------------- */ 1C=42ZZ&2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F:Vl\YZ  
  /* --------------------------------------------- */ &~<i" W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -0'< 7FSQ  
/* --------------------------------------------- */ >y}> 5kv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dtQ3iuV %  
?y%Mm09  
H>\l E2  
:3se/4y}  
看了之后,我们可以思考一些问题: "T8b.ng  
1._1, _2是什么? NUBzc'qb  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F&k<P>k  
2._1 = 1是在做什么? i*xVD`x~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wd,6/5=lh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1JS5 LS  
EE9eG31|r  
5OTZa>H  
三. 动工 <e|B7<.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Sw{rNzh%$  
;M+~ e~  
*yg`V,C  
uYE"O UNWL  
template < typename T > SQ/}K8uZ  
class assignment 3ug>,1:6-  
  { 3E@ &  
T value; 3;//o<  
public : us#ji i.<  
assignment( const T & v) : value(v) {} 80U(q/H%9  
template < typename T2 > !}d_$U$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;F2"gTQS  
} ; Ch=jt*0  
T[ zEAj  
vA?3kfL|#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sfi1bsK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $-]9/Ct  
#E/|W T  
C;Kq_/l  
n2opy8J#!  
  class holder w~AO;X*Ke"  
  { |l~#qeZ%  
public : }dq)d.c  
template < typename T > _bCIVf`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V4*/t#L/  
  { o~x49%X<c  
  return assignment < T > (t); ^Y"|2 :  
} 3|Y.+W  
} ; H9=8nLb.  
7Zh#7jiZ`  
,_'Z Jlx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %8KbVjn  
JGlp7wro  
  static holder _1; dY?>:ce  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #%/0a  
S2V+%Z _J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M r~IVmtf  
而不用手动写一个函数对象。 !imjfkG  
wA";N=i=  
tRR<4}4R  
z7JhS|  
四. 问题分析 8$ _8Yva"e  
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。 7] >z e  
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。 .|LY /q\A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p+F>+OQ*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c*V/2" 5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kI~; 'M  
fTI~wF8!  
五. 问题1:一致性 )%I62<N,z  
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?| l=>FoJf!*<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jrO{A3<E  
)tx!BJiZ[  
struct holder Oz5Ze/HBN  
  { ov Wm}!r  
  // hhJ>>G4R2  
  template < typename T > TdrRg''@  
T &   operator ()( const T & r) const E#yG}UWe  
  { ^%RIz!}  
  return (T & )r; o[k,{`M0  
} 7;ddzxR4  
} ; `_.(qg   
e~G um  
这样的话assignment也必须相应改动: 4#D>]AX  
bx3kd+J7  
template < typename Left, typename Right > iRI7x)^0"z  
class assignment 4^K<RSYs  
  { +Y440Tz  
Left l; Dp;6CGYl?  
Right r; 3W@ta1  
public : M~djX} #\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nk$OTDwP  
template < typename T2 > 82w=t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =R||c  
} ; Y'x+! &H  
6V @ [< d  
同时,holder的operator=也需要改动: +`~kt4W  
8'VcaU7Nh  
template < typename T > HhT6gJWrU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w4;1 ('  
  { DZU} p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `j(-y`fo  
} @<=<?T> 1  
1y6{3AZm<  
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。 l'#a2Pl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =U3rOYbP;  
e/y\P&"eI  
return l(rhs) = r; Y2P%0  
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。 ck#MpQ!An  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aF:|MTC(~  
u|M_O5^  
template < typename Tp > Nr0}*8#j  
class constant_t G>j4b}e  
  { sEEyN3 N  
  const Tp t; yxL(mt8  
public : hH=}<@z   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \WZ]'o6  
template < typename T > MI|anM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7G &I]>  
  { U<.,"`=l  
  return t; rI;tMNs  
} y[I)hSD=  
} ; hd_<J]C  
vFl06N2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 61&A`  
下面就可以修改holder的operator=了 K_CE.8G&{  
{|/y/xYgy'  
template < typename T > ibQN pIz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J=AF`[  
  { M%qHf{ B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n8'#'^|  
} rnS&^  
u%I |os]  
同时也要修改assignment的operator() }ujl2uhM  
,p[9EW*8  
template < typename T2 > Ig"Qw vR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +:#UU;W  
现在代码看起来就很一致了。 Zp <^|=D  
8;1,saA_9  
六. 问题2:链式操作 `w#p8vR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \ 3HB  
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。 y#)ad\  
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。 [X\~J &kD  
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。 h YEUiQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2s<uT  
'MY0v_  
template < typename T > ~mK|~x01@  
struct result_1 ZBl!7_[_  
  { "=3bL>\<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yZw5?{g@  
} ; 6z ,nt  
z"j]m_m H  
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: <X ~P62<  
Ue2%w/Yo  
template < typename T > U)iq  
struct   ref ?5jq)xd2  
  { ]@9ZUtU,;N  
typedef T & reference; &_ W~d0  
} ; JJVdq-k+`  
template < typename T > k5/W'*P  
struct   ref < T &> }?^5L7n  
  { VFLW @  
typedef T & reference; RSK5 }2  
} ; o%sx(g=q6  
Hh{pp ^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =&"x6F.`  
9HBRWh6  
template < typename T > B`?}jJa9*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]x:>!y  
  { zyPc<\HoK  
  return l(t) = r(t); EaUO>S  
} ds;c\x  
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。 g8L{xwx<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c01i !XS  
"1|\V.>>;  
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 %E*Q0/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tv'=xDCp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ge+T[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f S-PM3  
最后的布局是: ^g N/5  
                Add gOLN7K-)  
              /   \ Vh'H =J  
            Divide   5 W|4h;[w  
            /   \ 4I!g?Moh  
          _1     3 j`:D BO&)\  
似乎一切都解决了?不。 2pmqP-pKd  
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。 20?@t.aMp  
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。 U\GuCw  
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: S?<hs,  
pX?/=T@ Bw  
template < typename Right > ?'RB'o~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HvLx  
Right & rt) const $L"h|>b\o  
  { kY^ k*-v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CWa~~h<r-  
} P^[y~I#{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ODNZLCB~t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4=qZ Z>[t  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 K7c[bhi_w  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hI 1or4V  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 PWk\#dJN&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? oe<DP7e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &>P<Zw-  
`lA_knS  
template < class Action > /I &wh  
class picker : public Action @UQ421Z`  
  { 2;ju/9 x  
public : yS1i$[JV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W5,&*mo  
  // all the operator overloaded 5 BLAa1  
} ; =z[$ o9  
&a.A8v)  
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。 _F},Wp:Oh  
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: 6u>]-K5  
DM,)nh6'  
template < typename Right > s;cGf+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const otbr8&?-  
  { o3JSh=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lokKjs  
} 1pAcaJzf  
otX/sg.B*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ZvwU  
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。 L7]o^p{g}Q  
<$??Z;6  
template < typename T >   struct picker_maker D)tL}X$  
  { {mUt|m 7!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +{0v@6<(02  
} ; /j-c29nz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >t{-_4Yv?  
  { 9oYE  
typedef picker < T > result; +Fb+dU  
} ; %{-r'Yi%  
WK0:3q(P  
下面总的结构就有了: Vh?RlIUA  
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。 -Fq`#"  
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。 cn: L]%<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZUkM8M$c  
至此链式操作完美实现。 .N7<bt@~)  
hn~btu 9h  
Q5lt[2Zyzd  
七. 问题3 3CH> !QOA  
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。 OG9 '[o`8  
U\(71 =  
template < typename T1, typename T2 > $[Q;{Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &(lQgi+^!  
  { v*OV\h.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =R<92v  
} J/IRCjQ}  
/b\c<'3NY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: D5!#c-Y-  
N0%q 66]1  
template < typename T1, typename T2 > "j&'R#$&d  
struct result_2 <<b]v I  
  { 2Z5_@Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \~g,;>%7Y  
} ; mFeR~Bi>!  
icb *L~qm  
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? Zl>dBc%  
这个差事就留给了holder自己。 Npi) R)  
    *nYg-)  
.9N7`  
template < int Order > F-$!e?,H  
class holder; \KzH5?  
template <> cK >^8T^  
class holder < 1 > &>B"/z  
  { r6kJV4I=re  
public : 2W2T  
template < typename T > I&m' a  
  struct result_1 )ki Gk}2  
  { ,i1BoG  
  typedef T & result; PfyJJAQ[  
} ; |}.}q  
template < typename T1, typename T2 > k~gOL#$  
  struct result_2 ]-9w'K d  
  { vK[%c A"  
  typedef T1 & result; 1= 7ASS9  
} ; ;b:'i& r  
template < typename T > M>[ A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G|[{\  
  { ]Vmo >  
  return (T & )r; ];lZ:gT  
} M9afg$;.xe  
template < typename T1, typename T2 > JXMH7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zj(V\y&H  
  { -jy0Kl/p  
  return (T1 & )r1; ~\8(+qIv%f  
} " :vEWp+g  
} ; .izq}q*P   
!><asaB]1  
template <> ZOMYo]  
class holder < 2 > Mn/@?K?y  
  { O$}.b=N9  
public : $XTtDUP@  
template < typename T > f*B-aj#  
  struct result_1 92t.@!m`  
  { !yxqOT-  
  typedef T & result; g&y^r/  
} ; vsZ?cd  
template < typename T1, typename T2 > vy *-"=J  
  struct result_2 I8j:{*h  
  { -F[@)$L  
  typedef T2 & result; DJ@n$G`^^  
} ; ~!5=o{wy  
template < typename T > g_`a_0v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g27'il  
  { !& >`  
  return (T & )r; &H]/'i-  
} )t"-#$,@  
template < typename T1, typename T2 > "GQ Q8rQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y}v3J(l  
  { Hj|&P/jY]*  
  return (T2 & )r2;  L"%SU  
} <y] 67:"<v  
} ; Uu5(/vw]  
j&oRj6;Ha+  
cO*g4VL"[  
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> >。 3>-h- cpMX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D,ZLo~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "mf$E|  
=uH2+9.  
return l(i, j) = r(i, j); L;%w{,Ji  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *k}m?;esb  
 '2*OrY  
  return ( int & )i; "H).2{3(x  
  return ( int & )j; {]<c6*gQ  
最后执行i = j; NBY|U{.g  
可见,参数被正确的选择了。 'v~'NWfd  
LK~aLa5wG  
v62_VT2v  
/oHCV0!0  
|cf-S8pwY  
八. 中期总结  r!?ga  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W&*&O,c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {h7 vJ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3TF_$bd{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7TMq#Pb  
p35=CX`T.  
<.QaOLD  
DFK@/.V  
M`H#Qo5/  
BsIF3sS#9  
九. 简化 5]N0p,f  
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。 ORs :S$Nt$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q>.7VN[ vE  
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: -[L\:'Gp5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1@}F8&EZ  
  +-*/&|^等 M?eP1v:<+G  
2. 返回引用。 h#hr'3bI1  
  =,各种复合赋值等 T+}|$/Tv  
3. 返回固定类型。 j2MA['{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C e-ru)  
4. 原样返回。 {5E8eQ  
  operator, @-!P1]V|  
5. 返回解引用的类型。 SN}K=)KF#  
  operator*(单目) x z8e1M  
6. 返回地址。 )t|:_Z  
  operator&(单目) 2`$*HPj+G  
7. 下表访问返回类型。 0+FPAqX  
  operator[] )4 4Y`v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xxg|01  
  operator<<和operator>> XIl <rN@-  
f,TW|Y'{g  
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。 AOR?2u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =6[.||9  
F?Lt-a+  
template < typename Left > avRtYL  
struct value_return f1 x&Fk  
  { T7 ,]^ 1  
template < typename T > (u@:PiU/eP  
  struct result_1 _`udd)Y2  
  { +#FqC/`l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6dIPgie3w  
} ; bej(Ds0  
Te+(7 Z  
template < typename T1, typename T2 > P51M?3&=l  
  struct result_2 <a6pjx>y  
  { g-sNYd%?a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j&d5tgLB  
} ; H -Mb:4  
} ; fvC,P#z'|  
,eyh%k*hz  
BIWe Hx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yJ $6vmQ  
^1S{::  
下面我们来剥离functor中的operator() &>JP.//spi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zC2:c"E I  
<1|[=$w  
return l(t) op r(t) tAAMSb9[d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EK';\}  
return op l(t) $l]:2!R  
return op l(t1, t2) zZ=SAjT QP  
return l(t) op r:g\  
return l(t1, t2) op }4|EHhG  
return l(t)[r(t)] xe!bfzU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q?}C`5%D  
#r'MfTr  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YRu@; `  
单目: return f(l(t), r(t)); 2RkW/) A9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &i5@4,p y9  
双目: return f(l(t)); f{P1.?a  
return f(l(t1, t2)); ZxF`i>/h  
下面就是f的实现,以operator/为例 !Km[Qw k-  
io4<HN  
struct meta_divide pe?)AiTZ:  
  { <\&9Odqc  
template < typename T1, typename T2 > 7}kJp%-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hq=;ZI  
  { :21d  
  return t1 / t2; Vu$m1,/  
} G}nJ3  
} ; cb}zCl j o  
5CY%h  
这个工作可以让宏来做: X8)k'h  
vX JPvh<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ot}erC2~  
template < typename T1, typename T2 > \ ~:DL{ZeEb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7ch9Pf  
以后可以直接用 f^F;`;z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sINQ?4_8T  
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 xp^RAVXq`  
(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。。。) hF2e--  
S{=5n R9j  
1/}H 0\9'  
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 S/]\GG{  
`c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  &K/?#  
class unary_op : public Rettype FLi'}C  
  { )WqolB  
    Left l; <*( Z}p  
public : i~';1 .g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |v!N1+v0  
oZBD.s  
template < typename T > $.`o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K%z!#RyJ4  
      { ,Z{\YAh1  
      return FuncType::execute(l(t)); T fLqxioqZ  
    } [IYVrT&C'  
37hdZt.,  
    template < typename T1, typename T2 > tsb[=W!Ar8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $k~TVm Yex  
      { 7e"}ojt$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :;{M0  
    } ]oGd,v X  
} ; ^')8-aF .  
rpow@@ad<  
s=8H< 'l  
同样还可以申明一个binary_op }5 rR^ryA  
> 80{n8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]C \+b <  
class binary_op : public Rettype 26j<>>2  
  { &n<YmW?"  
    Left l; V*?cMJ_G  
Right r; }* :3]  
public : EX]+e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uxfh?gsL  
D+7xMT8pqH  
template < typename T > 0*{(R#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9X*N k~}Y  
      { F[ E'R.:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &N} "4  
    } qb"S   
7b"fpB  
    template < typename T1, typename T2 > w#.3na  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u BEw YQB  
      { alb3oipOB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lod+]*MD  
    } 63fYX"  
} ; VX)8 pV$  
Xh"9Bcjf  
't<iB&wgF  
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 Sz0PZtJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ? }HK!feU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'va[)~!  
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。 3&-rOc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $f:uBhM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 tJ(xeb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z '5itN^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @ m`C%7<  
下面是修改过的unary_op \+o\wTW  
Myc-lCE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h#0n2o#  
class unary_op SAm%$v z%M  
  { opa/+V3E4  
Left l; c9/w{}F  
  E1QJ^]MG.  
public : mb*Yw 6q  
)LP'4*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }c,b]!:  
VEWW[ T  
template < typename T > vj?{={Y  
  struct result_1 jF6_yw  
  { x;vfmgty  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w{tA{{  
} ; D.Ke  
?_H9>/:.  
template < typename T1, typename T2 > +`>7cy%cZ  
  struct result_2 > .wZEQ6QK  
  { BK!Yl\I<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KM&P5}  
} ; J&6p/'UPZ  
>LPb>t5%p  
template < typename T1, typename T2 > S*l/ Sa@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cmx<>7fN  
  { uEgR>X>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $ #=d@Nw_  
} i#:To |\u  
"leSQ  
template < typename T > "~Fg-{jM%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \S h/<z  
  { 19fa7E<  
  return OpClass::execute(lt(t)); >nkVZ;tL  
} KS_+R@3Z  
8~U ^G[!  
} ; $:s@nKgnD~  
uyX % &r  
3,i j@P  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +s#%\:Y M  
好啦,现在才真正完美了。 !Yc:yF  
现在在picker里面就可以这么添加了: SGKAx<U  
*<\ `"C;  
template < typename Right > c|<F8 n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~ZafTCa;  
  { nf pO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yu_PZ"l  
} HQ+{9Z8 ?5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t'K+)OK  
| V(sCF  
Mnranhe>G  
+  }"+  
i&DbZ=n2  
十. bind inW7t2p<s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ";.j[p:gi  
先来分析一下一段例子 7#JnQ| ]  
,X/j6\VBO  
AYf}=t|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eX\v;~W*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r2:{r`ocM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ue8 @=}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -gGw_w?)(  
我们来写个简单的。 wai3g-`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pCkMm)2g!  
对于函数对象类的版本: KaEaJ  
<HnJD/g  
template < typename Func > ; 8[VCU:  
struct functor_trait +VVn@=&?  
  { jA "}\^%3  
typedef typename Func::result_type result_type; A^}#  
} ; k*_Gg  
对于无参数函数的版本: `N[@lV\xp!  
Op0*tj2i),  
template < typename Ret > pbKmFweq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i>S@C@~  
  { DWtITO>  
typedef Ret result_type; ;tQc{8O6L  
} ; C6c*y\O\7  
对于单参数函数的版本: +8<$vzB  
.]E"w9~  
template < typename Ret, typename V1 > cKYvNM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =9TwBr.CJ  
  { ?"'+tZ=f6  
typedef Ret result_type; 5voL@w>  
} ; ~g{1lcqQP  
对于双参数函数的版本: -f?  
~> )>hy)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KsGW@Ho:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sm"Rp~[i  
  { ,i6U*  
typedef Ret result_type; pcv\|)&}  
} ; Wx}-H/t'2  
等等。。。 7x.j:{2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n^1BtP0!  
Fr50hrtkU  
template < typename Func > `i|!wD,=\  
struct func_return <:AA R2=  
  { #[i3cn  
template < typename T > gb!0%*   
  struct result_1 zvGncjMkC  
  { c)Ng9p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cRs\()W  
} ; :CqR1_n%  
 N MkOx$  
template < typename T1, typename T2 > Eve,*ATI  
  struct result_2 3w>1R>7  
  { Dy5&-yk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; },X.a@:  
} ; N G vb]  
} ; y%9Hu  
+P+h$gQ  
-p0*R<t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1Z?uT[kR  
;Tk/}Od!VN  
template < typename Func, typename aPicker > f/z]kfgw  
class binder_1 SnX)&>B  
  { Rt,po  
Func fn; N`d%4)|{  
aPicker pk; uzb|yV'B  
public : >B``+ Z^2  
%x;~ o:  
template < typename T > OW6dK #CFt  
  struct result_1 <}.!G>X  
  { CXuMNa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (I6Q"&h]  
} ; 9*~";{O.Oa  
>`[+24e  
template < typename T1, typename T2 > i"+TKo-  
  struct result_2 ffI=Bt]t  
  { CX2qtI8N?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pxkh;:agD  
} ; L)<~0GcP  
"5ISKuL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O9<oq  
Piw i  
template < typename T > ?b}e0C-a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M<= e~';H  
  { =eS?`|  
  return fn(pk(t)); cM,g, E}  
} /V2yLHm  
template < typename T1, typename T2 > mBB"e"o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n'j}u  
  { x <aR|r  
  return fn(pk(t1, t2)); NU'2QSU8  
} "1>w\21  
} ; Y~*aA&D  
}Q\+w,pJgN  
u^Ktz DmL  
一目了然不是么? )p#L"r^)  
最后实现bind 9GT}_ ^fb  
2dB]Lw@s  
0ap'6  
template < typename Func, typename aPicker > 9D,!]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e]dFNunFq0  
  { (7&b)"y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6#qt%t%?D  
} ^xScVOdP  
>[nR$8_J-l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F|'u0JQ)$  
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。 GJU9[  
e_l|32#/  
十一. phoenix Chad}zU`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VV 54$a  
a3A3mBw  
for_each(v.begin(), v.end(), o!&+ _BKw  
( oxUBlye  
do_ WCk. K  
[ r XBC M  
  cout << _1 <<   " , " c4Q9foE   
] %2B1E( r%M  
.while_( -- _1), OZz!8-|wE  
cout << var( " \n " ) z6,E} Y  
) &v;o }Q}E{  
); ^wwS`vPb  
DvLwX1(l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IAN={";p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mC-wPi8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2AMb-&po&f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YdIZikF#  
0V86]zSo  
SXE@\Afj  
template < typename Cond, typename Actor > fz8 41 <Y  
class do_while VfDa>zV3  
  { \P"Ol\@  
Cond cd; -0]%#(E%`h  
Actor act; &m\Uc  
public : 5:5d=7WX  
template < typename T > h qhX  
  struct result_1 9%"\s2T  
  { >vYb'%02  
  typedef int result_type; (J%>{?"ij  
} ; CvEIcm=t  
,!PV0(F(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E'6/@xM  
hM>.xr  
template < typename T > lOe|]pQ.,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DWCf+4  
  { Oz&*A/si+3  
  do vCK+v r!  
    { PRFl%M.H`  
  act(t); ?| 6sTu!  
  } cW"DDm g  
  while (cd(t)); !"-.D4*r  
  return   0 ; Fq o h!F  
} %q9"2] cR  
} ; CBpwtI>p  
,q7FK z{  
8$Zwk7 w8A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3-1a+7fD  
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。 ]ZW-`UMO  
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。 Rh$+9w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5v`lCu]  
下面就是产生这个functor的类: 3u+i  
;mGPX~38  
hsYE&Np_Q  
template < typename Actor > c9c3o{(6Y  
class do_while_actor bGy|T*@  
  { 0_Elxc  
Actor act; Qgv g*KX  
public : 0 VG;z#{J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?_p!teb  
H5 :,hrZY  
template < typename Cond > Zg>]!^X8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2m*/$GZ  
} ; .)p%|A#^  
3p?nQ O)L  
_IV!9 JL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0M&~;`W}  
最后,是那个do_ W2zG"Q  
^Oeixi@f  
%W=BdGr[8z  
class do_while_invoker VN\VTSZh?\  
  { v"mZy,u  
public : "68X+!  
template < typename Actor > PX2b(fR8_O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6U$e;cr6  
  { 1wd c4>  
  return do_while_actor < Actor > (act); T\= #y  
} "O|.e`C%^  
} do_; SyT{k\[  
Yo=$@~vN]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZJF+./vN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jENC1T(  
最后来说说怎么处理break和continue euRKYGW  
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。 )UTjP/\gN  
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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