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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8OH<ppi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]_I<-}?;  
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, $>v^%E;Y4  
\<|a>{`7]i  
+ EG.p  
OP |{R7uC  
  class filler 7c!oFwM  
  { asP>(Li  
public : a8M.EFa:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D}"\nCz}y&  
} ; 9F0B-aZ  
9bgKu6-X  
\sHM[n F0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: I /3=~;u  
m hJ>5z  
Z]$yuM  
%s$_KG!&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :d/Z&LXD  
o"[P++qd  
"A__z|sQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NF0IF#;a  
/r@P\_  
X ~4^$x  
t(lTXG  
二. 战前分析 598 xV|TON  
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。 ':[+UUC@  
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 =N<Hc:<t4  
;knSn$  
;Iw'TF   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i3: sV5  
  /* --------------------------------------------- */ $f>WR_F  
vector < int *> vp( 10 ); Y8.0R-:ZAN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h1fJ`WT6,  
/* --------------------------------------------- */ [lS'GszA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {eIE|   
/* --------------------------------------------- */ DetBZ.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i/O!bq[o  
  /* --------------------------------------------- */ f: 7Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ksDG8^9>]  
/* --------------------------------------------- */ p: sn>Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %Tsefs?_  
<n }=zu  
 t8GJ;  
sf\;|`}  
看了之后,我们可以思考一些问题: VmBLNM?  
1._1, _2是什么? Uj k``;  
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。 fhH* R*4  
2._1 = 1是在做什么? J)(]cW.  
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。 >z^T~@m7l  
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。 7azxqa5:  
6ap,XFRMh  
]-x#zp;=  
三. 动工  C&e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7{<F6F^P  
bs+KcY:N]  
apY m,_  
d_5h6C z4  
template < typename T > 0QC*Z (  
class assignment '2# 0UdG  
  { -v jjcyTt  
T value; r`<e vwIe  
public : Iu1P}R>C  
assignment( const T & v) : value(v) {} gLpWfT29V  
template < typename T2 > @~63%6r#4M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ? erDP8  
} ; e6F:['j  
-3 W 4  
x,7a xx6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?: meix  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YRYrR|I  
B;K{Vo:C  
![vc/wuf  
G&uj}rj  
  class holder jzPC9  
  { ;<&s _C3  
public : U;jk+i  
template < typename T > LXXxwIBS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xxV{1, H2  
  { *Lh0E/5  
  return assignment < T > (t); Hb]7>[L  
} d!gm4hQhl  
} ; ol[{1KT{  
d>AVUf<o~  
Gf%o|kX]  
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: 17 j7j@s)  
7 1)#'ey  
  static holder _1; d3{Zhn@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u8W*_;%:  
+s S*EvF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M"_XaVl  
而不用手动写一个函数对象。 gai?LXM l}  
7H[+iS0  
DC$ S. {n  
9 /zz@  
四. 问题分析 <wSmfg,yF  
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。 L,D!T&B  
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。 .(Pe1pe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w_{z"VeD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k|lxJ^V#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r2<+ =INn  
z%AIv%  
五. 问题1:一致性 |Ji?p>\~  
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?| _Ng*K]0/E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IB?A]oN1{  
e;pNB  
struct holder z`Q5J9_<cV  
  { (dT!u8Oe  
  // i ;tA<-$-  
  template < typename T > pIrAGA;  
T &   operator ()( const T & r) const -w2g a1  
  { SP*5 W)6  
  return (T & )r; Lhc@*_2  
} {&;b0'!Tf  
} ; 6d.m@T6~  
Z8#I  
这样的话assignment也必须相应改动: ~d%Q1F*,=  
R5i8cjKZ?w  
template < typename Left, typename Right > +Va?wAnr  
class assignment FlgB-qR]<n  
  { |l? ALP_g  
Left l; .{;!bw  
Right r; n=SZ8Rj7  
public : f|G7L5-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ."^dJ |fN  
template < typename T2 > 395o[YZx*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X or ,}. w  
} ; RP X`2zr  
~pA;j7*  
同时,holder的operator=也需要改动: F@*lR(4C  
6^aYW#O<Ua  
template < typename T > ^kD? 0Fm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y-Ku2m  
  { ^hHeH:@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w@ 5/mf?  
} <  t (Pw  
"[?/I3 {E  
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。 h.9Lh ;j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6uXW`/lvX  
KVcZ@0[S  
return l(rhs) = r; YJ^ lM\/<  
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。 /T(\}Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R>U<8z"i  
+7Lco"\w<  
template < typename Tp > j>Z]J'P  
class constant_t QBw ZfX  
  { 0;h1LI)  
  const Tp t; iXm||?Rnx  
public : oGVSy`ku  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i@CMPz-h&  
template < typename T > \zI&n &T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,4Fqvg  
  { # VV.[ N  
  return t; =.X?LWKY  
} Y+ Z9IiS7  
} ; w~U`+2a3  
VqL 5f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6XAr8mw9  
下面就可以修改holder的operator=了 J=X% xb  
cQ.;dtT0  
template < typename T > B -~&6D,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VDKS_n  
  { i+[3o@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^CPfo/!  
} b H?qijrC  
dl6v <  
同时也要修改assignment的operator() @5jG  
PS(j)I3  
template < typename T2 > gww^?j#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E)O|16f|>  
现在代码看起来就很一致了。 $XQxWH|  
_Hu2[lV  
六. 问题2:链式操作 uT}TSwgp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jN%p5nZ^EK  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ke?gz:9j  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  aoDD&JE  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PGPbpl&\t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !049K!rP{  
"'!%};  
template < typename T > iEpq*Qj  
struct result_1 WjrMd#^  
  { 0R}Sw[M.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [9O~$! <%  
} ; +&7Kk9^  
,B%fjcn  
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: h Y}/Y  
6"i{P  
template < typename T > d{yIy'+0/  
struct   ref %A62xnX  
  { .ts0LDk0f  
typedef T & reference; (~Uel1~@  
} ; V[Rrst0yo  
template < typename T > Q+d.%qhc  
struct   ref < T &> }xb_s  
  { 3kiE3*H  
typedef T & reference; H=&/Q  
} ; [vWkAJ'K  
RM&H!E<#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sm;E2BR$ `  
'B3Wza.  
template < typename T > "J pTE \/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PZuq'^p  
  { #Pu@Wx  
  return l(t) = r(t); A mI>m  
} KQ4kZN  
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。 {N!E5*$Tr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f v E+.{  
%j'G.*TD  
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 S jVsF1d_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VYamskK[G:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1Xy8|OFc[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NoCDY2 $  
最后的布局是: rQ~\~g[tP  
                Add R:'Ou:Mh  
              /   \ AH2 _#\  
            Divide   5 &8<<!#ob  
            /   \ =db'#m{$  
          _1     3 K(nS$x1G  
似乎一切都解决了?不。 ,VNi_.W0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zL:&Q<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #l*a~^dhqC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: d/D,P=j"  
FXP6zHsV  
template < typename Right > "]VDY)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y5dD|]F|  
Right & rt) const ^WE4*.(  
  { {=3J/)='  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q [r j  
} n*4lz^LR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eV"!/A2:N5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?X\3&Ujy$  
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。 U1ZIuDg'E  
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。 25 CZmsg  
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。  _e%dM  
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? pzp,t(%j  
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: NS`07#z^  
3&'2aW   
template < class Action > Ve{n<{P  
class picker : public Action hd+]Ok7"  
  { NJtQx2Sd'H  
public : .%=V">R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |]`hXr  
  // all the operator overloaded *LANGQ"2(i  
} ; 5?WYsj"  
(Uk>?XAr  
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。 Cyq?5\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: [4sEVu}  
zh\p  
template < typename Right > j5Qo*p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,P{mk%=9  
  { kb71q:[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vw2`:]Q+  
} <$%X<sDkq  
$B;_Jo\|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hoa7   
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。 'OwyyPBF  
*U;'OWE[  
template < typename T >   struct picker_maker ]hA,LY f  
  { kH'p\9=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .`jo/,?+O  
} ; UiH!Dl}<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "13 "`!m  
  { +Y}V3(w9X  
typedef picker < T > result; Y34/+Fi  
} ; }Ov ^GYnn  
r> k-KdS  
下面总的结构就有了: Z:*@5  
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。 $Az^Y0[D  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^Dg <Ki  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \\,f{?w  
至此链式操作完美实现。 \\06T `  
7Ym(n8  
ZrO!L_/  
七. 问题3 20b<68h$:  
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。 %dMqpY7"  
eSEq{ ?>  
template < typename T1, typename T2 > !z 53OT!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VA] e  
  { YAVy9$N-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %c|UmKKi  
} .pPm~2]z  
[kV;[c}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: U!(@q!>G  
*T`-|H*6@  
template < typename T1, typename T2 > YO+{,$  
struct result_2 tz^/J=)"  
  { 7y^%7U \  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2f>PO +4S{  
} ; yNg9X(U  
:#5xA?=* S  
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? dY7'OAUyVl  
这个差事就留给了holder自己。 @I`C#~  
    NTo!'p:s  
'3 33Ctxy  
template < int Order > Rk6deI]  
class holder; 0NDftcB]  
template <> =,y |00l  
class holder < 1 > `B/0iA  
  { }t9.N`xu  
public : ;U9J++\d<A  
template < typename T > q  h/F  
  struct result_1 Z@a9mFI?  
  { xu5ia|gYz7  
  typedef T & result; lot%N(mB`  
} ; =m89z}Ot  
template < typename T1, typename T2 > &;yH@@Z  
  struct result_2 IW=cym7  
  { 7?j;7.i s(  
  typedef T1 & result; -l~Z0U>^  
} ; o?L'Pg  
template < typename T > dZ#&YG)?e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q;11N7+  
  { Kt@M)#  
  return (T & )r; [^CV>RuO  
} T>TWU:  
template < typename T1, typename T2 > r{\1wt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zgx&Pte  
  { SIO&rrT.  
  return (T1 & )r1; [(X y.L7x  
} ,}oM-B  
} ; -9N@$+T  
=_$Qtq+h  
template <> -;f*VM.a  
class holder < 2 > P-F)%T[  
  { )?_#gLrE6  
public : ;g{qYj_  
template < typename T > r/pH_@  
  struct result_1 dS^T$sz.co  
  { !It`+0S b  
  typedef T & result; Lg8nj< TF  
} ; 9T#;,{VQ  
template < typename T1, typename T2 > !.2<| 24  
  struct result_2 R1Sy9x .  
  { coYij  
  typedef T2 & result;  "KcA  
} ; ;iDPn2?6?x  
template < typename T > r0p w_j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Mb"V5S(W  
  { 8DP+W$  
  return (T & )r; *s@Qtgu  
} &-(463  
template < typename T1, typename T2 > $w"$r$K9K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \fr-<5w79  
  { +`?Y?L^ J  
  return (T2 & )r2; THmb6^  
} /}-CvSR  
} ;  XL7h}  
>2#8B  
jxYc2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =8U&[F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qI^ /"k*5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4CGPO c  
Z7 E  
return l(i, j) = r(i, j); @?h/B=5 6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @&[T _l  
1S@vGq}  
  return ( int & )i; qJ0fQI\  
  return ( int & )j; L(X6-M:  
最后执行i = j; m3o,@=b  
可见,参数被正确的选择了。 uZ;D!2Q a  
YM5fyv?  
JEE{QjTh  
?yh}/T\qp  
WxF:~{  
八. 中期总结 |!y A@y?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZJlEKib%2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Rb\6;i8R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8i?l02  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GguFo+YeZ  
V2N_8)s9W  
4lZ$;:Jg  
ak:c rrkx  
u ElAnrm  
iOG[>u0h  
九. 简化 NV#FvM/#"  
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。 Q,80Hor#J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E= `6-H{  
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: Z}-Vf$O~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1h.)#g?{  
  +-*/&|^等 5Ba[k[b^  
2. 返回引用。 5+fLeC;  
  =,各种复合赋值等 @BNEiOAZ#  
3. 返回固定类型。 ntmyNf?;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Oh4AsOj@  
4. 原样返回。 hHDOWHWE  
  operator, itzyCw2|#  
5. 返回解引用的类型。 HI@syFaJM  
  operator*(单目) }W ^: cp  
6. 返回地址。 Uo-`>7  
  operator&(单目) d:F @a  
7. 下表访问返回类型。 Z y_V9j[n  
  operator[] ;*,f<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zk[&IBE_  
  operator<<和operator>> iPrLwheb  
bBY^+c<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Bphof0{<}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w;l<[q?_  
sCu+Lg~f  
template < typename Left > *OyHHq|>q  
struct value_return vp.ZK[/`  
  { D_8x6`z  
template < typename T > 1nu^F,M  
  struct result_1 SI8%M=P>  
  { %sRUh0AL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >fIk;6<{  
} ; ;.bm6(;  
*FJZi Py  
template < typename T1, typename T2 > b?eu jxqg  
  struct result_2 \.g\Zib )  
  { qL94SW;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m:hY`[ f6  
} ; }=!,o  
} ; u_).f<mUdF  
h`MF#617  
l (3bW1{n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d,by / .2  
C XHy.&Vt  
下面我们来剥离functor中的operator() 7L^%x3-|&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "5A&_E }3  
xB !6_VlB  
return l(t) op r(t) %4W$Lq}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !|<=ZF2  
return op l(t) R CkaJ3  
return op l(t1, t2) aC< KN:TN6  
return l(t) op (@#M!'  
return l(t1, t2) op !'Q -yoHKD  
return l(t)[r(t)] RV&^g*;E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (mlzg=szW  
4l&g6YneX  
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: dZ _zg<  
单目: return f(l(t), r(t)); #b7$TV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _uJ"m8Tl  
双目: return f(l(t)); aAy'\T$x.  
return f(l(t1, t2)); jg&E94}+  
下面就是f的实现,以operator/为例 i%6;  
!cGDy/ |  
struct meta_divide @JW@-9/  
  { ]!IVz)<E&  
template < typename T1, typename T2 > Pm$q]A~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YSaJeU>@  
  { 9!><<7TS  
  return t1 / t2; Ssk}e=]  
} \(">K  
} ; +78CvjG  
= P   
这个工作可以让宏来做: wKH ::!  
,j5&6X=1M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7u[j/l,  
template < typename T1, typename T2 > \ s[gKc'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KLX/O1B  
以后可以直接用 <94_@3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cVwbg[W]  
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 ;}z\i  
(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。。。) QORN9SY  
45&8weXO:'  
Zatf9yGD  
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 'q * Bdx  
]m#5`zGK1|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JH7Ad (:  
class unary_op : public Rettype i55x`>]&sb  
  { "KJ%|pg_C  
    Left l; 8J)xzp`*)  
public : 3Oa*%kP+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GjB]KA^  
B4XZko(  
template < typename T > ?RzDQy D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5b/ojr7  
      { Tg3!Rq55  
      return FuncType::execute(l(t)); N S#TW  
    } gGMWr.! 8  
Qo =Kqv  
    template < typename T1, typename T2 > p*5\+WO>!(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]B=C|usJ  
      { \(p{t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gN {'UDg  
    } pG"5!42M!  
} ; #Dfo#]k(  
t4K~cK  
D7"p}PD>~  
同样还可以申明一个binary_op Gs2p5nL<  
/+e~E;3bO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x7T +>  
class binary_op : public Rettype f f7(  
  { ;W:6{9m ze  
    Left l; m+ itno  
Right r; (qwdQMj`  
public : (cv!Y=]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z<]bv7V  
0iEa[G3  
template < typename T > amQz^^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *^ \FIUd  
      { Q+i\8RJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `B8tmW#  
    } 2=ztKfsBhE  
X5g[ :QKP7  
    template < typename T1, typename T2 > djT5 X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >6Lm9&}  
      { [&Hkn5yq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {F|48P;J  
    } + E"[  
} ; F=)eLE{W  
GJ 'spgz  
+Zk,2ri  
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 u}6v?!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )y7_qxwbV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OuIv e>8  
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。 u~Tg&0V30  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rn.\tDeA  
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。。。 TOI4?D]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h7qBp300  
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) kpob b  
下面是修改过的unary_op ! d9AG|  
\|Dei);k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h[XGC =%  
class unary_op N~,_`=yRx  
  { ,yLw$-  
Left l; r{+aeLu  
  6!EYrX}rI[  
public : `{FwTZ=6{  
e9u@`ZC07  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i~qfGl p6)  
B94 &elu  
template < typename T > :,*eX' fH  
  struct result_1 xQt 3[(Z  
  { evl -V>   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DpL8'Dib  
} ; S-E++f9D~  
]"x\=A  
template < typename T1, typename T2 > )wf\F6jN  
  struct result_2 {`.O|_b  
  { zJ& b|L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7$b?m6fmK  
} ; xNdIDj@  
w;`m- 9<Y  
template < typename T1, typename T2 > #7z|mVzH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @sf 90&f  
  { [wcA.g*F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9d[qh kPu)  
} RLKj u;u  
q=Xg*PM,  
template < typename T > U|fTb0fB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a[O6YgO  
  { y' tRANxQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); S=R 3"~p  
} l`rC0kJ]  
M4<+%EV}  
} ; \5[-Ml  
.S vyj  
E#h~V5Tf  
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 6/y* 2z;  
好啦,现在才真正完美了。 5 ;vC(Go  
现在在picker里面就可以这么添加了: >rRf9wO1l  
Yk>8g;<  
template < typename Right > 0^\/ERK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DPPS?~Pq  
  { Gc5VQ^]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G)+Ff5e0L[  
} /VtlG+dLl  
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。 rdI]\UH  
5^|"_Q#:  
#uWE2*')  
OWV/kz5'H  
DNho%Xk  
十. bind 4hNwKe"Ki  
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。 6e:P.HqjA  
先来分析一下一段例子 -h9#G{2W[  
6<76O~hNZ  
>r:X~XnRUj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5byeWH0n3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xvO 3BU~2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 104!!m  
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。 ruHrv"29  
我们来写个简单的。 zn[QvY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qp1\I$Y  
对于函数对象类的版本: d q pgf@  
k1wr/G'H[  
template < typename Func > u7(];  
struct functor_trait l qXc  
  { 4[_L=zD  
typedef typename Func::result_type result_type; /.2u.G  
} ; i?W]*V~ply  
对于无参数函数的版本: uA^hCh-js  
4[(? L{  
template < typename Ret > mLULd}g/o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Rd vn)K  
  { OT%V{hD  
typedef Ret result_type; q'2`0MRa  
} ; -+ko}He  
对于单参数函数的版本: Dx0O'uwR  
a.CF9m5]c  
template < typename Ret, typename V1 > *78)2)=~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y@ObwKcG  
  { dWjx"7^  
typedef Ret result_type; ])S$x{.g  
} ; 5<^'Cy  
对于双参数函数的版本: |""=)-5N  
|a>}9:g,=*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > psu OJ-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tw-fAMwU  
  { DQMPAj.  
typedef Ret result_type; ]2LXUYB  
} ; 6SV7\,2M  
等等。。。 zw,-.fmM#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UDVf@[[hN  
:b <KX%g  
template < typename Func > <_>.!9q  
struct func_return NWb} OXK/  
  { k)|'JDm  
template < typename T > /%5_~Jkr,  
  struct result_1 pFEZDf}:  
  { yAAG2c4(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =?HzNA$yh  
} ; 3;y_qwA  
LSSW.Oz2L  
template < typename T1, typename T2 > pXve02b1B  
  struct result_2 _O"L1Let  
  { {=s:P|ah  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IKGTsA;  
} ; QH4k!^  
} ; 9LH=3Qt  
T<f2\q8Uo=  
*}>Bkq9h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -MDO Zz\  
g})6V  
template < typename Func, typename aPicker > sTt9'P`  
class binder_1 l6V%"Lo/)  
  { P87ld._  
Func fn; {d^Q7A:`  
aPicker pk; x)j/  
public : kxygf9I!;  
{a]pF.^kf  
template < typename T > o>0O@NE  
  struct result_1 /X@7ju;   
  { 3b+7^0frY#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ok%EqO  
} ; MJ1W*'9</W  
Yr5iZ~V$  
template < typename T1, typename T2 > jaK'W  
  struct result_2 m~##q}LZ  
  { 03~+-h& n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r4 9UJE  
} ; mgo'MW\   
F#jCEq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iP2U]d~M  
FTbT9   
template < typename T > Dm>T"4B`/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zA2UFax=  
  { :|?~B%-p[  
  return fn(pk(t)); _u#/u2<  
} & 6`  
template < typename T1, typename T2 > UN,<6D3\b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1f+*Tmc5]Q  
  { .Q l;(Wyl  
  return fn(pk(t1, t2)); }UyzM y,  
} @:S$|D~  
} ; ;[?J5X,  
t9-_a5>E\}  
{fAh@:{@  
一目了然不是么? c80 }1  
最后实现bind F?}m8ZRv  
&i4 (s%z#  
sqm%iyC=q  
template < typename Func, typename aPicker > Q.j-C}a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y&n1 Nj]^  
  { 1.hOE>A%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C\;;9  
} i;E9Za W  
;s}-X_O<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vG'vgUo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 NTv#{7q  
/ e~  
十一. phoenix *T.={>HE8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h#(.(d  
E'S<L|A/  
for_each(v.begin(), v.end(), UMHuIA:%U  
( o`<h=+a\  
do_ kcg)_]~6  
[ >i><s>=I`  
  cout << _1 <<   " , "  y)N.LS  
] >m)2ox_B  
.while_( -- _1), "k>{b:R|  
cout << var( " \n " ) #Pe\Z/  
) :ofE8]  
); Li?{e+g  
|Fh`.iT%c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =$:4v`W0(  
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 SdEb[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @&am!+z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a=}">=]7  
_js2^<7v}  
2uI`$A:  
template < typename Cond, typename Actor > mCEKEX  
class do_while O"2wV +9  
  { Tko CyD9  
Cond cd; %8z+R m,Ot  
Actor act; >mGGJvTx  
public : -\sKSY5{R  
template < typename T > *aSRKY  
  struct result_1 \nWzn4f  
  { Poylq] F  
  typedef int result_type; g-TX;(  
} ; '3Lx!pMhN  
eog,EP"a8Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7W>}7  
c,[qjr#\>  
template < typename T > ><Mbea=U+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZRVF{D??"%  
  { {?h6*>-^Z  
  do WLj_Zo*^x  
    { *{4{<O<4  
  act(t); :,J86#S)  
  } #L1yL<'  
  while (cd(t)); w4&v( m  
  return   0 ; |'l* $  
} |[n|=ORI'  
} ; A.'`FtV  
jAQ)3ON<  
Nr*ibtz|D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A$Jn3Xd~!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 94>7-d  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *b7 ^s,?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1>O0Iu  
下面就是产生这个functor的类: YJtOdgG|q  
#@OKp,LJ  
?_h#>  
template < typename Actor > @+Anv~B.  
class do_while_actor <pa];k(IQL  
  { A<G ;  
Actor act; [4 (A458H  
public : !nD[hI8P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]MH \3g;  
#$ raUNr  
template < typename Cond > 3By>t!~Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uS+b* :  
} ; BDm H^`V  
, ?s k J  
(Gb{ckzs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ns7l-mb  
最后,是那个do_ z%-"' Y]  
&G5I0:a   
iF2IR {h  
class do_while_invoker nd9-3W  
  { MyR\_)P?  
public : q|Tk+JH{5  
template < typename Actor > @RG3*3(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T)?@E/VaS  
  { pmXWI`s  
  return do_while_actor < Actor > (act); :.o0<  
} 0~I) /T  
} do_; AT8,9  
vf'jz`Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O9 r44ww  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `1}yB  
最后来说说怎么处理break和continue 'aSORVq^e[  
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。 Sf8Xj |u  
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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