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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda alRz@N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ipu~T)}  
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, ,&,XcbJ  
>Ch2Ep  
Zah<e6L  
-ik$<>{X  
  class filler @[FO;4w  
  { iaMl>ua  
public : t(UBs-t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M`7lYw\Or!  
} ; @ebY_*  
k3LHLJZ#  
YO.ddy*59  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0 {d)f1  
&9gI?b8  
KY2z)#/  
kb$Yc)+R4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <bJ|WS|  
"WY5Pzsi:  
V9KRA 1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9Pvv6WyKy  
[#aJ- Uu  
\Dr( /n  
,W 'P8C  
二. 战前分析 ;<o?JM  
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。 @@3 NSKA  
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 $2]>{g  
t0<RtIh9e  
>t9DI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2ETv H~23  
  /* --------------------------------------------- */ MYJMZ3qBi  
vector < int *> vp( 10 ); 1e9~):C~W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J10/pS  
/* --------------------------------------------- */ C5KUIOg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kg(}%Ih  
/* --------------------------------------------- */ asQ^33g z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SPe%9J+  
  /* --------------------------------------------- */ cAx$W6S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,ZYPffu<*  
/* --------------------------------------------- */ }]1C=~lC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `)8S Ix  
|BtFT  
jc32s}/H  
+u |SX/C  
看了之后,我们可以思考一些问题: lP4s"8E`h  
1._1, _2是什么? Rm_+kp@\  
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。 &D|+tu{  
2._1 = 1是在做什么? Qo]qs+  
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。 Dm?:j9o]g  
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。 d=\TC'd"{  
:rk6Stn$z  
Ii3F|Vb G  
三. 动工 vytO8m%U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7#&Q-3\:  
y9T 5  
f6( 1jx"  
7^!iGhI]r  
template < typename T > xqDz*V/mD  
class assignment CG35\b;Q  
  { ;x FB /,  
T value; /A>nsN?:]  
public : av'[k<  
assignment( const T & v) : value(v) {} # dUi['  
template < typename T2 > Q"!GdKM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lkp$rJ#6  
} ; `.~*pT*u  
0<<ATw$aQ  
E&"V~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s[7/w[&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O#{`Fj`  
GAs.?JHd  
svt3gkR0  
[tC=P&<  
  class holder 2h@&yW2j  
  { ww+,GnV  
public : A&ceuu  
template < typename T > Rb^G~82d?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B<.ZW}#v  
  { EZp >Cf7  
  return assignment < T > (t); mTL`8hv?  
} ;eW)&qzK  
} ; AYsHA w   
j5smmtM`s  
Vvv;m5.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Gy6x.GX  
YoK )fh$  
  static holder _1; LF{8hC[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m}beT~FT_  
^mut-@ N9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !F Zg' 9  
而不用手动写一个函数对象。 C0^r]^$Z  
$EdL^Q2KAy  
fU.z_ T[@  
n b*`GE  
四. 问题分析 7pyaHe  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 s|[qq7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <&((vrfa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3/c%4b.Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s I0:<6W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `4Fw,:+e  
m,5?|J=  
五. 问题1:一致性 lG[j,MDs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| qJ~fEX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  7?vj+1;  
@L 6)RF  
struct holder )g^O'e=m  
  { pUu<0a^  
  // h >Z`&  
  template < typename T > _0ZBG(  
T &   operator ()( const T & r) const (7$BF~s:,  
  { 9@nd>B  
  return (T & )r; *vqUOh  
} [{>1wJ Pdj  
} ; g^jTdrW/s  
X<v1ES$  
这样的话assignment也必须相应改动: _1YC9}  
=L?2[a$2;  
template < typename Left, typename Right > ^oE#;aS  
class assignment u2[L^]|  
  { ?O]RQXsZ2  
Left l; hdmKD0  
Right r; 7^d7:1M  
public : \W\*'C8q\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i{Du6j^j  
template < typename T2 > gC_KT,=H;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ttBqp|.?S  
} ; U?5G%o(q  
:FmH=pI!=  
同时,holder的operator=也需要改动: .F$cR^i5u  
bFH`wL W  
template < typename T > \#N?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r'o378]=  
  { f)r6F JLU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 50T^V`6  
} P%!=Rj^2m  
Cm"S=gV  
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。 /cvMp#<]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f'M([gn^_  
i;juwc^n}  
return l(rhs) = r; EiZa,}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。 "-rqL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y(^\]-fE  
W|s" ;EAM  
template < typename Tp > M7&G9SGZ  
class constant_t P>`|.@  
  { hR.vJ2oa  
  const Tp t; 5/CF_v  
public : RU>qj *e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U9 mK^  
template < typename T > 0f'LXn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 59+KOQul6  
  { ":GC}VIS  
  return t; dB:c2  
} iHvWJ<"jR  
} ; uW!saT5o  
#nAq~@X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1i)3!fH0:  
下面就可以修改holder的operator=了 Jz P0D'  
Cbm^: _LR  
template < typename T > } .<(L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "I9r>=  
  { Zp9kxm'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >6)|># Wi  
} lJT"aXt'M  
 }Fox  
同时也要修改assignment的operator() f"zmNG'  
<~:2~r  
template < typename T2 > T4[/_;1g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1083p9Uh  
现在代码看起来就很一致了。 ovDPnf(  
sc6NON#  
六. 问题2:链式操作 j9vK~_?;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  Q7tvpU  
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。 $ \o)-3  
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。 tvq((2  
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。 #l7v|)9v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B<a` o&?  
eg1F[~YL/  
template < typename T > ,(f W0d#  
struct result_1 -8<vWe  
  { {esb"beGLa  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xH}bX-m  
} ; 25@@-2h @  
-~X[j2  
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: 6E9/ z  
ZE~zs~z|  
template < typename T > (XY`1|])`  
struct   ref kQQDaZ 8  
  { uU^iY$w  
typedef T & reference; Xil;`8h  
} ; Wcm8,?*  
template < typename T > {Qn{w%!|  
struct   ref < T &> LhM$!o?W  
  { (mKH,r  
typedef T & reference; *;~u 5y2b  
} ; U=U5EdN;  
AYpvGl'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (oG.A  
j-DWz>x  
template < typename T > t V>qV\>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N]6t)Zv  
  { -|>T? t'K  
  return l(t) = r(t); EbVva{;#$;  
} %H,s~IU  
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。 nj0]c`6rN@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 siT`O z|,  
G#^0Bh&  
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 kRBO]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =;b3i1'U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qd#7A ksm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,VSO;:Z  
最后的布局是: c"pOi&  
                Add P8ZmrtQm  
              /   \ Y:, rN  
            Divide   5 <gfRAeXA  
            /   \ vLyazVj..  
          _1     3 a7453s  
似乎一切都解决了?不。 %~gI+0HK  
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。 7mMMVz2  
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。 cO 5zg<wF  
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: +mzLOJed  
$bFK2yx?=  
template < typename Right > zNdkwj p+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AS re@pW  
Right & rt) const 5,g +OY=\  
  { v\@RwtP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PLMC<4$s  
} Ki7t?4YE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,sL%Ykr  
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。 ws^Ne30R  
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。 ' VKD$q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :."oWqb)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 n+te5_F  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jlFlhj:/I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: di0@E<@1:  
L$.3,./  
template < class Action >  0yq  
class picker : public Action 't0M+_J  
  { j%^4 1y  
public : Y?3tf0t/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hpPacN  
  // all the operator overloaded y$SUYG'v  
} ; |5O>7~Tp  
$~W5! m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &} `a"tYr  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: s.Ai _D  
6$'*MpYF4  
template < typename Right > 5)eM0,:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v$Hz)J.01  
  { zyUS$g]&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MGt>:&s(]  
} # #2'QNN  
ck5cO-1>6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c@3 5\!9  
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。 [|=M<>?[  
=DD KGy.g  
template < typename T >   struct picker_maker nReld :#T  
  { vZ"gCf3#?3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m m`#v g,  
} ; E5M/XW\E6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !]82$  
  { C&MqH.K  
typedef picker < T > result; dS4zOz"  
} ; J ~3m7  
t^FE]$,  
下面总的结构就有了: fx[&"$X  
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。 1BZ##xV*:G  
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。 3Z=yCec]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;p`to"6IFD  
至此链式操作完美实现。 Zd>sdS`#r  
QOSMV#Nw%  
P=jsOuW  
七. 问题3 4Z~ nWs  
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。 -bzlp7q*  
5~@-LXqL  
template < typename T1, typename T2 > aaT3-][  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cK u[ 4D{  
  { UGy3 B)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); to</  
} ,.>9$(s  
C9sU^ ]#F  
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: Vb\g49\o/  
8X"4RyNSn  
template < typename T1, typename T2 > Zja3HGL  
struct result_2 AG=PbY9  
  { 0P9\;!Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dR1IndZl  
} ; *YvtT (Gt  
R P<M  
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? ,#3Aaw   
这个差事就留给了holder自己。 EHm*~Sd  
    e,_Sj(R8  
0lg'QG>  
template < int Order > (4/"uj5  
class holder; $Z#~wsw  
template <> }%/mPbd#  
class holder < 1 > XNJZ~Mowb  
  { #xGP|:m  
public : j;]I -M[  
template < typename T > vHcl7=)Q  
  struct result_1 6dr 'nP  
  { \EVT*v=}/  
  typedef T & result; x,25ROaHY  
} ; y 2> 93m  
template < typename T1, typename T2 > -6kX?sNl)X  
  struct result_2 D5P-$1KPt  
  { jc9C|r  
  typedef T1 & result; Xpg -rxX  
} ; .eD&UQ  
template < typename T > -(:T&rfTp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M*gvYo  
  { ue@/o,C>  
  return (T & )r; 9S@x  
} #&Tm%CvB  
template < typename T1, typename T2 > |nx3x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xz!0BG  
  { !<:Cd(bM  
  return (T1 & )r1; ;QXg*GNAv$  
} :5%98V>02  
} ; bTimJp[b  
C`i#7zsH  
template <> l+"p$iZs  
class holder < 2 > 5 _E8 RAG  
  { E b[;nk?  
public : t;w<n"  
template < typename T > <PDCM8  
  struct result_1 ";rXCH.  
  { ) Su>8f[?e  
  typedef T & result; `D[O\ VE  
} ; IdAh)#) 7  
template < typename T1, typename T2 > yO%^[c?  
  struct result_2 ?m]vk|>  
  { Dnw^H.  
  typedef T2 & result; {. 9BG&  
} ; B1 }-   
template < typename T > /'jX_ V_$|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const + m-88  
  { #ay/VlD@  
  return (T & )r; NgyEy n \  
} QvZ"{  
template < typename T1, typename T2 > {TNORbZz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U,i_}O3Q  
  { piM4grg \  
  return (T2 & )r2; YXWDbr:JX  
} m)p|NdTZc8  
} ; (dSYb&]  
)\u%XFPhS  
G]rY1f0  
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> >。 t/Io.d   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MygAmV&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9 fB|e|  
' 9f0UtT|[  
return l(i, j) = r(i, j); MN2i0!+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /io06)-/n  
 N~$>| gn  
  return ( int & )i; 5HOl~E  
  return ( int & )j; J"AR3b@,$?  
最后执行i = j; ~@c<5 -`{  
可见,参数被正确的选择了。 c%pf,sm'  
$~FZJ@qa  
Hj{.{V  
8*0QVFn$  
Bp7p X  
八. 中期总结 Li5&^RAo|J  
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  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NuR7pjNMZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :38{YCN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d|RUxNjM-J  
*xNc^ &.  
wx3_?8z/O  
<K^a2 D  
?3BcjD0  
J "I,]  
九. 简化 @h|qL-:!vG  
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。 L/:l>Ko>7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3!p`5hJd  
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: Q")Xg:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >IaGa!4  
  +-*/&|^等 >ZOlSLu  
2. 返回引用。 5m~9Vl-&  
  =,各种复合赋值等 $XQgat@&]  
3. 返回固定类型。 \09A"fs{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fVn4=d6X  
4. 原样返回。 Yg.[R] UC  
  operator, HZ'rM5Kq  
5. 返回解引用的类型。 F@Sk=l(  
  operator*(单目) z<55[~3  
6. 返回地址。 2@tnOs(*  
  operator&(单目) 9k;,WU(K<  
7. 下表访问返回类型。 aU(.LC  
  operator[] oC|oh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s*Qyd{"z  
  operator<<和operator>> y-+W  
N0S^{j,i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 iG54 +]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KUU {X~w  
=OO4C  
template < typename Left > }lp37,  
struct value_return Uwkxc  
  { htbE Q NW  
template < typename T > I;'{X_9$a  
  struct result_1 Nt $4;  
  { ]Y I9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eX#.Zt]  
} ; &qg6^&  
yx|iZhK0:}  
template < typename T1, typename T2 > GrG'G(NQ  
  struct result_2 gV.?Myy  
  { ^o5;><S]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rB".!b  
} ; 1+*sEIC"  
} ; 5/nL[4Z  
phH@{mI  
sA?8i:]O:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j2,sI4  
ZJ%NZAxy  
下面我们来剥离functor中的operator() ^(:~8 h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E:8*o7  
BmV `<Q,  
return l(t) op r(t) 8  *f 9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5.VPK 338A  
return op l(t) =?C <@  
return op l(t1, t2) k( 0;>)<i  
return l(t) op nRBS&&V  
return l(t1, t2) op Q8`V0E\~  
return l(t)[r(t)] >G|RVB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B$rhsK%  
x"q]~u<rB  
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: K^<?LXJF  
单目: return f(l(t), r(t)); B<EqzP*#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ]+Whv%M  
双目: return f(l(t)); ~!Sd|e:4  
return f(l(t1, t2)); *4 LS``  
下面就是f的实现,以operator/为例 K[iAN;QCe%  
|c0^7vrC  
struct meta_divide mBwz.KEm<  
  { R-m5(  
template < typename T1, typename T2 > %/I:r7UR{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) By@65KmR"  
  { 3=n6N TL  
  return t1 / t2; V$hL\`e  
} CsZm8oL$  
} ; Mbxl{M >  
fCUx93,>z  
这个工作可以让宏来做: 15jQ87)  
S'HA]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4k^P1  
template < typename T1, typename T2 > \ [w<_Wj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %"r9;^bj&<  
以后可以直接用 H 0+-$s;f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A<|9</9z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X8m-5(uW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \r:*`Z*y  
GkU_01C  
!$l<'K$  
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 Brxnl,%\  
5!A:xV]6]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k9*UBx  
class unary_op : public Rettype /#vt \I<x  
  { nmiJ2edx  
    Left l; ;MGm,F,o  
public : s@:Yu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BGi'UL,  
p7> 9 m  
template < typename T > @}6<,;|DQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?n{m2.H  
      { +/celp  
      return FuncType::execute(l(t)); k5K5OpY  
    } <6-73LsHcP  
Z]uc *Ed  
    template < typename T1, typename T2 > {,5 .svO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :"# "{P  
      { -Wa<}Tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U<&=pv  
    } 0B8Wf/j?M  
} ; X[h{g`  
})] iN "  
g5+m]3#t  
同样还可以申明一个binary_op +i}H $.  
e~ OrZhJ=_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZB1%Kn#zo4  
class binary_op : public Rettype (5] [L<L  
  { IN3-ZNx  
    Left l; }^$#vJ(a7K  
Right r; ffk >IOH  
public : w!<e#Z]3b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !x-__[#  
3M?O(oO  
template < typename T > %1p-DX6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <m\Y$Wv  
      { xkFa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [?N,3  
    } 8!35 K  
j)8$hK/e0.  
    template < typename T1, typename T2 > ">=Ep+ix  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZFMO;'m&  
      { mg:kVS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O1jiD_Y!9  
    } #m{(aa9;  
} ; C+t3a@&|  
K?,? .!ev  
4r_*: $g  
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 '2Zs15)V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nW]CA~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8Ys)qx>7'  
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。 }.D18bE(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >|RoLV  
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。。。 Da)p%E>Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -flcB|I`  
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) f {2UL ?y  
下面是修改过的unary_op +a,#BSt  
dpE^BWv3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h{"SV*Xpk/  
class unary_op D8! Y0  
  { *VXx\&  
Left l; v(Kj6'  
  %cDGs^lgA  
public : Ndl{f=sjX-  
!L;_f'\)6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vG6*[c8  
i{N?Y0YQs0  
template < typename T > A-B>VX  
  struct result_1 Ln6emXqw  
  { " ]k}V2l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0x5\{f  
} ; <WWZb\"{  
%h0BA.r  
template < typename T1, typename T2 > QsKnaRT  
  struct result_2 {~]5QKg.  
  { FT>>X P8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3d;J"e+?  
} ; wKdWE`|y  
6K7lQ!#}Q  
template < typename T1, typename T2 > h3E}Sa(MQ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;=@O.iF;H  
  { Jm)7!W%3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z7BFkZ6+  
} C8v  
zQO 1%g  
template < typename T > *GYLj[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "D>/#cY1/  
  { S=kO9"RB]  
  return OpClass::execute(lt(t)); dm"x?[2:  
} f uU"  
 l #]#_  
} ; xc-[gt6  
Qt\:A!'jw  
9a@S^B>  
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 9G6ZKqum  
好啦,现在才真正完美了。 e/x 9@1s#  
现在在picker里面就可以这么添加了: Tt{X(I} J  
GMZ6 dK  
template < typename Right > "x]7 et,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I m-M2n  
  { <]z4;~/&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y5ei:r|^  
} cGo_qR/B(>  
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。 0FL'8!e<  
_d7;Z%  
v1+.-hO  
y+$vHnS/jC  
wPYeKOh'  
十. bind "fv+}'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 mHW%^R=  
先来分析一下一段例子 =d@)*W 6  
v; ewMiK@E  
qmPu D/ c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5cM%PYU4:v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^vVAuO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SJc*Rl>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fUis_?!  
我们来写个简单的。 =Gj~:|;$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CU c,  
对于函数对象类的版本: RWu< dY#ym  
$L|+Z>x  
template < typename Func > w AdaP9h  
struct functor_trait N`,,sw  
  { w(S&X"~  
typedef typename Func::result_type result_type; UWqiA`,  
} ; 7)O+s/.P)  
对于无参数函数的版本: p]~PyzG!  
B k\K G  
template < typename Ret > KCbOO8cQS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ('uUf!h?\  
  { P! j*4t  
typedef Ret result_type; l{?9R.L  
} ; |'o<w ]hc  
对于单参数函数的版本: 2YQBw,gG  
5i{J0/'Xu)  
template < typename Ret, typename V1 > IcqzMm b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @o}J)  
  { <o|k'Y(-  
typedef Ret result_type; 6 3PV R"  
} ; ;InMgo,  
对于双参数函数的版本: &'DR`e O)  
s/>0gu]A8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ./DlHS;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >D##94PZ  
  { h<'tQGC  
typedef Ret result_type; Kx[+$Qt  
} ; w .M  
等等。。。 i*4v!(E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e50xcf1u  
8eh3K8tL#  
template < typename Func > *\iXU//^)  
struct func_return tNqSCjQ~_c  
  { l.;^w  
template < typename T > pFu!$.Fr  
  struct result_1 JAMV@  
  { =SW<Vhtb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %@aC5^Ovy+  
} ; Wy1.nn[  
Kn?h  
template < typename T1, typename T2 >  N`X|z  
  struct result_2 |_s,]:  
  { k $ SMQ6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v3n T@r a'  
} ; KL(s Vj^e  
} ; zw5Ol%JF  
A'u]z\&%c  
-m=!SQ >9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BGH'&t_5  
KG(l=? N  
template < typename Func, typename aPicker > d}?KPJ{  
class binder_1 PbxQ \.  
  { x=\W TC  
Func fn; {SZv#MrK  
aPicker pk; UpQda`rb  
public : cV`NQt<W  
v$;URF%^  
template < typename T > a 7b1c!  
  struct result_1 ?< Ma4yl</  
  { |Z o36@s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &`]T# ">  
} ; RA+M.  
X}QcXc.d  
template < typename T1, typename T2 > [oXr6M:  
  struct result_2 @L607[!?  
  { Sq2 8=1%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j39"iAn  
} ; ?d3<GhzlR3  
w&hCt c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [%Z{Mp'g  
 Cz&t*i/  
template < typename T > m("KLp8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9*!*n ~  
  { 5lwMc0{/3  
  return fn(pk(t)); 7~N4~KAUS  
} 'w/ S6j  
template < typename T1, typename T2 > $RC)e 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const elD|b=(-  
  { c4Q%MRR  
  return fn(pk(t1, t2)); z 7cA5'c  
} a=B $L6*4  
} ; %82:?fq  
OwDwa~  
(enOj0  
一目了然不是么? %bG\  
最后实现bind an Kflt3  
?ZhBS3L  
TOvsW<cM  
template < typename Func, typename aPicker > nF,zWr[x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ),%@X  
  { \4fuC6d2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %_39Wa  
} ['6Sq@c)  
NUuIhB+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M,r8 No  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?2gXF0+~Y2  
r. rzU  
十一. phoenix tp\d:4~R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hfvC-f97L  
au+:-Khm  
for_each(v.begin(), v.end(), fNrpYR X  
( Psf{~ (Ii  
do_ zCS }i_ p  
[ cw_B^f8^  
  cout << _1 <<   " , " VEL!-e^X&  
] 3r?T|>|  
.while_( -- _1), =""5 c  
cout << var( " \n " ) LF:~& m  
) QZL,zI]LL  
); j0=H6Y  
9`&sZ|"3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "SC]G22  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7PO]\X^(zE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <c,iu{:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?. L]QU  
W:8{}Iu<  
(r1"!~d@  
template < typename Cond, typename Actor > ?'tFTh  
class do_while zP$"6~.  
  { vXak5iq>X  
Cond cd; {s2eOL5I|%  
Actor act; I3ugBLxVC3  
public : ki ?V eFp  
template < typename T > !|J2o8g  
  struct result_1 J!QIMA4{  
  { K@"B^f0mU  
  typedef int result_type; y8v0>V0)  
} ; a\p`J9Z@  
'^'PdB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?uF3Q)rCk  
R@IwmJxX  
template < typename T > Iqj?wI 1)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @k-GyV-v  
  { ,K.Wni#m  
  do |A=~aQot  
    { +N|t:8qaf  
  act(t);  Ozsvsa  
  } AG G xx?I  
  while (cd(t)); W7\UZPs5t  
  return   0 ; *4Z! 5iOs  
} )<5hga][~a  
} ; 0/~{,  
oSO~72  
g(o^'f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  "'Q~&B;@  
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。 +4[Je$qYa  
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。 0.U- tg0  
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。 (J j'kW6G6  
下面就是产生这个functor的类: qM d4awB R  
@A-E  
z;&J9r $`  
template < typename Actor > b>& 3 XDz  
class do_while_actor j:2*hF!E  
  { l% {<+N  
Actor act; d @b ]/  
public : e,*@+E\4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aL8Z|*  
K[q-[q#yc  
template < typename Cond > PD^Cj?wm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ztC,[   
} ; 1E$^ul-v  
V'l9fj*E  
hz-^9U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U@LIw6B!KL  
最后,是那个do_ iu`B8yI  
T^2o' _:  
q9nQ/]rkHF  
class do_while_invoker MX|@x~9W  
  { _u#r;h[  
public : 5^N` ~  
template < typename Actor > WG&WPV/p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'pT8S  
  { c:-n0m'i  
  return do_while_actor < Actor > (act); V~QOl=`K:  
} L,sXJ23.  
} do_; I\= &v^]  
z'Ut9u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uA\KbA.c;U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kM7 6?M  
最后来说说怎么处理break和continue X $SXDb~G  
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。 [qxDCuxq  
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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