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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X,7y|tb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jC9us>b  
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, _*fNa!@hY  
G @..?>  
t?W}=%M[  
{`QHg O  
  class filler '6#G$  
  { (~=.[Y  
public : ,vJt!}}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HYmC3  
} ; l%0bF9\  
" B#|C'   
Yf w>x[#e  
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: ?m |}}a  
["Ltqgx  
2T~cOH;T  
CWn\K R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D(#f`Fj;  
G@[8P?M=Z  
 5&&4-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _h~ksNm5u  
0 =j }`  
lW&(dn)}  
~2w&+@dV%  
二. 战前分析 +jGHR& A t  
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。 /SD}`GxH  
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 cqS :Zq  
{AL EK   
n qcq3o*B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J:L+q} A  
  /* --------------------------------------------- */ MzJCiX^  
vector < int *> vp( 10 ); AK2Gm-hHK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &A QqI  
/* --------------------------------------------- */ fu/8r%:h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hmO2s/~  
/* --------------------------------------------- */ lLx!_h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q@|+`>h  
  /* --------------------------------------------- */ n/+X3JJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /BL:"t@-  
/* --------------------------------------------- */ ~RhUg~o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #j QauO  
J7+G"_)'  
Dcl$?  
6#?T?!vZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: !Zz;;Z  
1._1, _2是什么? $MQ}+*Wr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cO~<iy  
2._1 = 1是在做什么? Z!1D4`w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9%/hoA)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  +$dJA  
gg'1q3OjM  
~VGnE:  
三. 动工 kQ`tY`3F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yn4T!r "  
xM*_1+<dT$  
B$4*U"tk  
>XD?zF)6  
template < typename T > M!UTqf7XL  
class assignment uN|A}/hr]  
  { e w^(3&  
T value; kRp]2^}\s\  
public : 6>>; fy2  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kc/1LeAik  
template < typename T2 > -aoYoJ '  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4T@:_G2b  
} ; _gvFs %J  
iNO>'7s7  
37#&:[w>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _C?j\Wy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LW %AZkAx  
:QE5 7 .  
 +\/Q  
|VBt:dd<  
  class holder Yh":>~k?SY  
  { sVLvnX,  
public : 9 BCW2@Kp  
template < typename T > =kjKK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1 ^~&"s U  
  { bjZJP\6  
  return assignment < T > (t); o>el"0rn.h  
} z5+Pi:1w  
} ; +HK4sA2;  
'solCAy  
Q#bW"},^k  
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: ~P4C`Q1PT#  
$*Ucfw1T  
  static holder _1; 7=G 2sOC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S$6|K Y u  
/x<g$!`X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mxa~JAlN_  
而不用手动写一个函数对象。 ]-=L7a  
3<0b_b  
)DSeXS[ e  
(`x_MTLL  
四. 问题分析 fqNh\~kja  
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。 [GwAm>k  
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。 -9Q(3$}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i! .]U@{k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |LHJRP-Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :ym?]EL4o  
ke4E 1T-1n  
五. 问题1:一致性 #EzBB*kP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Dd3f@b[WX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \Z-th,t  
y7Po$)8l  
struct holder !b8V&<  
  { F'bwXb**  
  // }K{1Bm@S  
  template < typename T > "F F$Q#)  
T &   operator ()( const T & r) const _jWs(OmJ  
  { E$ d#4x  
  return (T & )r; 8fC4j`!  
} OgQd yU  
} ; /<LZt<K  
e~r/!B5X  
这样的话assignment也必须相应改动: XJ18(Q|w'  
K$"#SZEi  
template < typename Left, typename Right > UhxM85M;x  
class assignment MK&,2>m,A  
  { dkQ4D2W*\  
Left l; (jc@8@Wo.  
Right r; ^Hd[+vAvR  
public : ]a $6QS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HiCh:IP7>/  
template < typename T2 > EX8JlA\-W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5mH [|_  
} ; _^NX`<&  
> p`,  
同时,holder的operator=也需要改动: hFtV\xF K  
.<x6U*)\O  
template < typename T > C{exvLQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I!x.bp~V!  
  { KX) n+{   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2d)Dhxzxk  
} /6x&%G:m#  
8 Rx@_   
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。 ]\, ?u /  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ["-rD y P  
{)YbksrJ{  
return l(rhs) = r; @rl5k(  
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。 r- 8Awa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7! O"k#  
Z,&O8Jelf  
template < typename Tp > TI>5g(:3\  
class constant_t r\NqY.U&  
  { :F(4&e=w  
  const Tp t; |v&)O)Jg  
public : Xs03..S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p`tz*ewC  
template < typename T > 3efOgP=L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |9* Rnm_  
  { -y`Pm8  
  return t; ;6tra_  
} c&['T+X  
} ; c_/BS n  
5Rbl.5. A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !np_B0`  
下面就可以修改holder的operator=了 |t,sK aL  
$BqiC!~  
template < typename T > ,Py\Cp=Dw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Sd+5Uf `  
  { qv!(In>u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <=(K'eqC^  
} 7 N}@zPAZ  
7Cz~nin>7  
同时也要修改assignment的operator() HqGI.  
ysaRH3M  
template < typename T2 > ,@*5x'auK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~q>jXi  
现在代码看起来就很一致了。 :;$MUOps  
/[R=-s ;  
六. 问题2:链式操作 RdCGK?s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K\xz|Gq  
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。 V@'Xj .ze  
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。 l@`k:?  
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。 di\.*7l?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }7PJr/IuF  
5'!fi]Z  
template < typename T > 1+%UZK= K  
struct result_1 .k#PrT1C  
  { 0'sZ7f<e7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZCCCuB  
} ; dc$zW^i  
\f,<\mJ#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }8'_M/u\  
LkbD='\=  
template < typename T > ]TvMT  
struct   ref j.M]F/j  
  { V&zeC/xSq  
typedef T & reference; oodA&0{)d  
} ; y-pdAkDh  
template < typename T > :zW? O#aL-  
struct   ref < T &> Z$z-Hx@%  
  { [* xdILj  
typedef T & reference; 7F`\Gz_2  
} ; Ar-Vu{`  
FPc `J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S|tD8A  
Z%~}*F}7X  
template < typename T > "&_+!TBg,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M$x,B#b  
  { 1wgL^Qz@  
  return l(t) = r(t); v.ZUYa|  
} It*U"4lgi  
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。 aB%.]bi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s}zR@ !`  
:3F[!y3b  
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 ^EIuGz1@0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0fc;H}B*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \Z.r Pq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @!;A^<{ka  
最后的布局是: PqspoH 0OI  
                Add rtPo)#t  
              /   \ )xp3 ElH  
            Divide   5 /qdvzv%T  
            /   \ FH</[7f;@N  
          _1     3 yLRe'5#m  
似乎一切都解决了?不。 %YVPm*J ~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fR1L VLU  
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。 b>5* G1  
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;sG9Hky  
0hY3vBQ!  
template < typename Right > yp~z-aRa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (-<hx~  
Right & rt) const '`8 ^P  
  { o0Teect=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ru:"c^W:[  
} B4 bB`r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u<j;+-]8h  
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。 8P ]nO+  
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。 GwO`@-}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。 .1(_7!m@  
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。 kTjn%Sn,  
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? bAlty}U  
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: HOi~eX1d  
k;qS1[a  
template < class Action > G 1{m"1M  
class picker : public Action rL<N:@HL  
  { <ppdy,j:  
public : 4{>r_^8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A}"|_ &E  
  // all the operator overloaded we}xGb.u  
} ; v:lkvMq|=  
",apO  
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":=-$)  
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: ^a qQw u  
l#uF%;GDX  
template < typename Right > "s@Hg1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5$ How!  
  { @Ez>?#z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #ChTel  
} (YJ2- X~  
H2iIBGu|L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k8G4CFg}wP  
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。 PY|zN|  
ZQ"dAR/y  
template < typename T >   struct picker_maker I484c R2.  
  { 5VE=Oo#&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .BjWZj  
} ; B<~AUf*y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wmpQF<  
  { qKSR5 #  
typedef picker < T > result; iK2f]h  
} ; WiH8j$;xu  
y%|Ez  
下面总的结构就有了: aP(~l_  
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。 \[!{tbK`2  
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。 >07i"a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !UT!PX)  
至此链式操作完美实现。 2V 8 "jc  
e O~p"d-|  
 Ju5Dd\  
七. 问题3 : xg J2  
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。 {pQ8/Af!  
C{U*{0}  
template < typename T1, typename T2 > '`tFZfT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5xT, O  
  { Ud"_[JtGM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <|'ETqP<+  
} mR2"dq;U  
CUB;0J(  
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: 5> dA7j^v  
[cFD\"gJAr  
template < typename T1, typename T2 > bv41et+Kb  
struct result_2 9~^k3!>0  
  { u;%~P 9O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0rX%z$D+@  
} ; nVlZ_72d  
4]}d'x&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yC@PMyE]  
这个差事就留给了holder自己。 3Ch42<  
    rhYARr'  
` *hTx|!'  
template < int Order > ZC$u8$+P  
class holder; n[BYBg1yG  
template <> lB_4jc  
class holder < 1 > uD{^1c3x  
  { QP"5A7=m  
public : D,$M$f1  
template < typename T > )a!f")@uz  
  struct result_1 )EYs+7/t  
  { Yq/vym-O5  
  typedef T & result; Gqq< -drR  
} ; fLRx{Nu  
template < typename T1, typename T2 > N) jNvzm  
  struct result_2 'xEomo#  
  { ']Czn._  
  typedef T1 & result; m[l&&(+J,  
} ; zn'Mi:O'p  
template < typename T > '?90e4x3/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y)fz\wk  
  { uR=*q a  
  return (T & )r; N f?\O@  
} eVj 8u  
template < typename T1, typename T2 > o7gZc/?n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .$f0!` t  
  { 8\)4waz$  
  return (T1 & )r1; \{(cz/]G/  
} ^tyqc8&  
} ; H[R6 ?H@$F  
dtQ3iuV %  
template <> qU&v50n  
class holder < 2 > 8u*Q^-fpo0  
  { xt@v"P2Ok  
public : (RUc>Qi  
template < typename T > .|:(VG$MfI  
  struct result_1 ~ hP]<$v  
  { -R$Q`Xw  
  typedef T & result; ?!tO'}?  
} ; lh\`9F:  
template < typename T1, typename T2 > Y3V2}  
  struct result_2 dF|n)+C~R  
  { #BEXj<m+J  
  typedef T2 & result; >0:=<RW  
} ; |+-b#Sa9  
template < typename T > Nog{w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pNHL&H\  
  { #VZ-gy4$\B  
  return (T & )r; .i7"qq.M  
} ;M+~ e~  
template < typename T1, typename T2 > {6}$XLV3l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (-o}'l'mo  
  { 1mv5B t  
  return (T2 & )r2; fTy{`}>  
} pm}_\_  
} ; 2_6@&2  
s ldcI@Z  
f'j<v  
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> >。 ?Rh[S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m9'bDyyK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rs'mk6+  
vN6)Szim  
return l(i, j) = r(i, j); (^ J2(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7*+tG7I @  
JFRbW Q0  
  return ( int & )i; U d+6=Us{  
  return ( int & )j; U,< ?]h  
最后执行i = j; q)"yP\  
可见,参数被正确的选择了。 h?QGJ^#8  
gE23C*!'&:  
H'@@%nO (  
"NV~lJS%  
f1\mE~#}  
八. 中期总结 Mf9x=K9  
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!UIz[ajI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e9F+R@8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ypvz&SzIh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /p|L.&`U  
B I>r'  
L>`inrpz=w  
AB.ZmR9|  
[xDn=)`{V  
C61E=$  
九. 简化 |kHzp^S  
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。 7Zh#7jiZ`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9 KU3)%U  
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: U@".XIDQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PmUq~YZ7  
  +-*/&|^等 e=i9l  
2. 返回引用。 dY?>:ce  
  =,各种复合赋值等 1mv8[^pF  
3. 返回固定类型。 /p{$HkVw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \NL*$SnxP  
4. 原样返回。 q] '2'"k  
  operator, !imjfkG  
5. 返回解引用的类型。 kc[<5^b5  
  operator*(单目) q$B|a5a?  
6. 返回地址。 pQCW6X  
  operator&(单目) _o6Zj1p  
7. 下表访问返回类型。 RbEtNwG@c  
  operator[] na|23jz4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K!tM "`a  
  operator<<和operator>> 5BMrn0  
;C5 J ^xHI  
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。 ](k}B*Ab h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kI~; 'M  
kznm$2 b  
template < typename Left > mN" g~o*  
struct value_return 'Y5l3xQk  
  { %PM8;]  
template < typename T > WQNFHRfO*n  
  struct result_1 {%v{iE>  
  { Mgux (5`;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z| m-nIM  
} ; %hA0  
rW2   
template < typename T1, typename T2 > ]2mfby  
  struct result_2 dJ7!je1N*  
  { ^Zq3K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LHusy;<E[  
} ; $*+`;PG-  
} ; ?fvK<0S`  
810uxw{\  
Nf9$q| %!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eq4Yc*|9  
`_.(qg   
下面我们来剥离functor中的operator() ej]>*n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Nj}-"R\u  
hx!hI1   
return l(t) op r(t) aB~=WWLR\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $G#)D^-5G  
return op l(t) 7HQ|3rt  
return op l(t1, t2) 10..<v7  
return l(t) op R5r CCp  
return l(t1, t2) op l7S&s&W @  
return l(t)[r(t)] +{&++^(}a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I*= =I4qx  
hODq& 9!  
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: F t;[>o  
单目: return f(l(t), r(t)); BA`K,#Ft7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2]_fNCNLN  
双目: return f(l(t)); <w0$0ku  
return f(l(t1, t2)); =\x(Rs3  
下面就是f的实现,以operator/为例 IUwMIHq&sW  
aeTVcq  
struct meta_divide ka| 8 _C^z  
  { FrQRHbp3  
template < typename T1, typename T2 > `j(-y`fo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uVLKR PY  
  { 6cTd SE  
  return t1 / t2; Eh.NJI(  
} @l@erCw@  
} ; )C#b83  
e~Z>C>J  
这个工作可以让宏来做: cy( WD#^  
Y~-P9   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ck#MpQ!An  
template < typename T1, typename T2 > \ ),4c b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %gV~e@|  
以后可以直接用 !^(?C@TQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S0p[Kt  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /\UFJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;+R  
7Ezy-x2h  
,&rHBNS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rL<a^/b/=  
bjB4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :eW`El  
class unary_op : public Rettype .#}`r`/  
  { 94 GF8P  
    Left l; yq\p%z$:  
public : fV5MI[ t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C?7I(b:  
^Z:qlYZ  
template < typename T > *waaM]u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 61&A`  
      { 4Y4QR[>IU3  
      return FuncType::execute(l(t)); n_MY69W  
    } 9*j$U$:'  
GGkU$qp2~  
    template < typename T1, typename T2 > i>=!6Hu2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NT<vs"<B  
      { DjveMs$d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n8'#'^|  
    } )XoIb[s"  
} ; xPorlX)zW  
f|'8~C5I@>  
)CUB7D)=  
同样还可以申明一个binary_op .u$o^; z!  
F4 :#okt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FR? \H"'x  
class binary_op : public Rettype %g{<EuK]p  
  { 0iTh |K0  
    Left l; qfl#ki`,  
Right r; `w#p8vR  
public : 31k2X81;a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tt\G y  
y8CH=U[  
template < typename T > [X\~J &kD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#B2XoZa+  
      { OCN@P+L3q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wJu,N(U  
    } vC>8:3Z aq  
8AuOe7D9A  
    template < typename T1, typename T2 > Q,< V)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VVDd39q  
      { oeIza<:=R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o=y0=,:a?9  
    } o-r00H|  
} ; .Arcsg   
xdkC>o4>  
%e%VHHO|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ue2%w/Yo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n(?BZ'&!O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gsa~zGN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?5jq)xd2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  Va3/#is'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |.Vs(0O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L@>$ Aw  
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) x4%1P w  
下面是修改过的unary_op [ T!0ka  
(hFyp}jkk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $hq'9}ASOL  
class unary_op SVJt= M  
  { RSK5 }2  
Left l; $Z[W}7{pt#  
  d}--}&r  
public : a5nA'=|}i  
FoB^iA6 e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g vu1  
l[u=_uaYl  
template < typename T > _fE$KaP  
  struct result_1 $, @,(M`i}  
  { zyPc<\HoK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $fFh4O4  
} ; gjDxgNpa  
8qWN~Gk1p{  
template < typename T1, typename T2 > AOscewQ  
  struct result_2 1%`Nu ]D  
  {  G%5ZG$as  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lXOT>$qR<  
} ; qEajT"?  
~x6<A\  
template < typename T1, typename T2 > "#G`F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -cP7`.a  
  { crl"Ec  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3+oGR5gIN  
} \k>1q/T0V  
;\(X;kQi  
template < typename T > Td,s"p>Vq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iWp 6^g  
  { S\R5SRE  
  return OpClass::execute(lt(t)); X(JE]6_  
} <tto8Y j  
N977F$B o  
} ; "xV0$%  
8Ai\T_l  
7-A/2/G<  
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 nR`)kORc  
好啦,现在才真正完美了。 >vKOG@I  
现在在picker里面就可以这么添加了: #b wGDF  
#$ooV1E  
template < typename Right > HvLx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A5?q&VS}p  
  { 2wwJ>iR`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O 8XHaVLg3  
} *~0U4kw+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7Xf52\7n  
@RXkj-,eC#  
b!oj3|9  
9|NH5A"H.  
?4cj"i  
十. bind \qz! v  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 vo>i36  
先来分析一下一段例子 {@ Z=b 5/P  
oe<DP7e  
a4\j.(w)$D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E{BX $R_8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YDYN#Ob(;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,#U[)}im  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W^YaC (I  
我们来写个简单的。 8F9x2CM-[C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ve^gzE$<I  
对于函数对象类的版本: yS1i$[JV  
YF)k0bu&;  
template < typename Func > d<Dm(   
struct functor_trait / }Pj^^6A<  
  { C`qE ,2.  
typedef typename Func::result_type result_type; ,Q<mU4  
} ; ~'v9/I-"  
对于无参数函数的版本: 7j8lhrM}^  
53WCF[  
template < typename Ret > 6{!Cx9V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Xm3r)Bm'3  
  { i2+_~$f  
typedef Ret result_type; otbr8&?-  
} ; 1YN w=  
对于单参数函数的版本: @Yn+ir0>O  
b3Q k;yz  
template < typename Ret, typename V1 > K<q#2G0{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZI.Czzx\=  
  { +Jh1D_+!9  
typedef Ret result_type;  h@PE:=  
} ; Ot`znJU@  
对于双参数函数的版本: 2Q5 -.2]  
AQwai>eL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |k^C-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 055C1RV%  
  { $plqk^P  
typedef Ret result_type; [}!0PN?z~A  
} ; JOH\K0=e  
等等。。。 u|LDN*#DW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0Wj,=9q  
SY.ZEJcv  
template < typename Func > E0AbVa.  
struct func_return WPAT\Al&AE  
  { \/64Xv3L0  
template < typename T > vi28u xc  
  struct result_1 +)LCYDRV7  
  { }U'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mLx=Zes:.  
} ; bYO['ORr @  
!jvl"+_FV  
template < typename T1, typename T2 > 3CH> !QOA  
  struct result_2 U(Tl$#Bt  
  { n?;h-KKO:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SlG^ H  
} ; j WSgO(y  
} ; }Ogb|8  
bh(} f.@ 9  
?) T@qn+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <4n"LJ9  
@lWYc`>}  
template < typename Func, typename aPicker > D|*yeS4>  
class binder_1 K|Eelhm  
  { D5!#c-Y-  
Func fn; 1_};!5$.  
aPicker pk; 70'gVCb  
public : _xmQGX!|  
`NTtw;%Y  
template < typename T >  +#\7 #Y  
  struct result_1 ex BLj *]  
  { ?GlXxx=eV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Si@ 6'sw  
} ; N\];{pe>  
AOJ[/YpM  
template < typename T1, typename T2 > XhA tf @n  
  struct result_2 I{h KN V  
  { 0' oXA'L-J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F]t=5 -O<  
} ; +u&[ j/  
F-$!e?,H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s/.P/g%tA>  
7377g'jL  
template < typename T > *AP"[W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F{.\i*$  
  { ANNVE},  
  return fn(pk(t)); 9ln=f=  
} q#@r*hl  
template < typename T1, typename T2 > t|mK5aR4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bL Sc=f&  
  { ^/6P~iK'  
  return fn(pk(t1, t2)); I)yF!E &  
} @%G?Nht]o  
} ; w $Fg 0JS  
X&kp1Ih<^  
Xhq6l3M  
一目了然不是么? M9""(`U  
最后实现bind T9XUNR{&  
.xuzu#-  
jRd$Vt  
template < typename Func, typename aPicker > #lg R"%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Vmo >  
  { -cijLlz%+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zhm0 J-g  
} CJER&"em7  
a+cDH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 22=sh;y+2  
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。 s2<[@@@q  
hlDB'8  
十一. phoenix ma+AFCi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~\AF\n%  
kiyc^s  
for_each(v.begin(), v.end(), +wJ!zab`  
( Fi67"*gE  
do_ 7F6 B  
[ Mn/@?K?y  
  cout << _1 <<   " , " 'A^q)hpax  
] [61*/=gWe  
.while_( -- _1), 2aX*|DGpw  
cout << var( " \n " ) f*B-aj#  
) yi*EobP  
); A=5Ebu!z  
R^$|D)(  
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: ;Xy=;Z.]i  
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 2,F9P+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '5 ~cd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: huS*1xl  
\ ZE[7Ae  
pA8As  
template < typename Cond, typename Actor > pmvd%X\f  
class do_while ];4!0\M  
  { U: Wet,  
Cond cd; YcX\t6VK  
Actor act; 4l%1D.3-O  
public : w3ni@'X8  
template < typename T > ?h&?`WO (  
  struct result_1 Hcwfe=K&/  
  { J-Tiwl  
  typedef int result_type; 4k-Ak6s  
} ; $\Y&2&1s  
pITF%J@_]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xE w\'tH  
Pv/ v=s>X  
template < typename T > * dw.Ug  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bY=[ USgps  
  { |Rz.Pt6  
  do DegbjqZ#  
    { Y55u -9|N  
  act(t); ,d,2Q  
  } Xs2 jR14`  
  while (cd(t)); w|-3X  
  return   0 ; ]5c(:T F  
} %:d7Ts&?Z  
} ; t+iHsCG)>  
;//9,x9;t  
U:C:ugm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xF8n=Lc  
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。 H{vKk  
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。 lQHF=Jex  
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。 LWT\1#  
下面就是产生这个functor的类: L|T?,^  
Rbf6/C  
<3x%-m+p4  
template < typename Actor > 32<D9_  
class do_while_actor Qk:Lo*!  
  { mGj)Zrx>  
Actor act; 5M~{MdF|.  
public : `a4&_`E,p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5b7(^T^K  
kFWwz^x  
template < typename Cond > {h7 vJ^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3W%6n-*u  
} ; eKvr1m- -  
0_gN]>,9n  
)*;Tt @'y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vKG\8+  
最后,是那个do_ Giv,%3'  
%7 bd}sJ#  
su1lv#  
class do_while_invoker p)yP_P  
  { heCM+ =#~  
public : .Q,"gsY  
template < typename Actor > \D?'.Wo%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lD0-S0i  
  { D4!;*2t  
  return do_while_actor < Actor > (act); V| 97;  
} /{i~-DVME  
} do_; dZ`Y>wH_  
@%Ld\8vdfJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y9 {7+]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %Hbq3U30  
最后来说说怎么处理break和continue |l; Ot=C=  
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。 WzN c=@[W  
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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