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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fI v?HD:j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xovsh\s  
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, % * k`z#b  
zq(4@S-TU  
*^oL$_Y  
Z% DJ{!Hnh  
  class filler q6'Q-e)  
  { !8e;3W  
public : :%-w/QwTR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~pT1,1  
} ; }el7@Gv  
E1j3c :2  
bWgRGJqt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5szJ.!(  
\ )WS^KR%  
6H1;Hl f  
F|jl=i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l*.u rG  
KCIya[$*  
!,|-{":  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eo*l^7  
72CHyl`|l  
]Z nASlc)  
P$x9Z3d_  
二. 战前分析 Jmuyd\?,b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'NMO>[.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O9P+S|hcY  
{'p < o$(S  
HLkI?mW<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p#%*z~ui  
  /* --------------------------------------------- */ _\8jnpT:  
vector < int *> vp( 10 ); '%X29B5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >4#: qIU  
/* --------------------------------------------- */ #w3J+U 6r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '}^qz#w   
/* --------------------------------------------- */ }Y^o("c(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7gcR/HNeF  
  /* --------------------------------------------- */ = GyABK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &]h`kvtBC  
/* --------------------------------------------- */ OqWm5(u&S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YkFAu8b>  
C*}PL  
q3v v^~  
"F =NDF  
看了之后,我们可以思考一些问题: -{}h6r  
1._1, _2是什么? *c\XQy  
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。 boI&q>-6Re  
2._1 = 1是在做什么? 's.e"F#  
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。 NB4 Q,iq$  
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。 UZdGV?o ?  
K {kd:pr  
"=w:LRw  
三. 动工 Er;qs*f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NLra"Z  
t.+)g-X  
#mU<]O  
&b`'RZe  
template < typename T > gnGh )  
class assignment cQ]c!G|a4  
  { `Se2f0",  
T value; aAbA)'G  
public : 1tq ^W'  
assignment( const T & v) : value(v) {} dk^jv +  
template < typename T2 > `KtP ;nG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .*f 6n|  
} ; ?em8nZ'  
_9]vlxgtG(  
?=LT ^Zp`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 { "M2V+ep  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D;s%cL`  
`#' j3,\6  
pSbtm74  
fgs@oaoZ  
  class holder ? )h8uf4  
  { Yn[>Y)  
public : j^5YFUwsQg  
template < typename T > [-VK! 9pQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $OG){'X  
  { v)T# iw[  
  return assignment < T > (t); B~E">}=!  
} @dk-+YxG  
} ; /{:XYeX  
%Z4*;VwQ  
E}KGZSj  
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: $#-rOi /  
8 R%<~fq r  
  static holder _1; SswcO9JCX3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &TY74 w*  
Xy%||\P{)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {Ef.wlZ  
而不用手动写一个函数对象。 <{k`K[)  
ZG 0^O"B0  
6}m`_d?  
9tU"+  
四. 问题分析 P JATRJ1.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1I`F?MT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aoZ| @x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p3Qls*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "b~C/-W I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aXQS0>G%(  
.CnZMw{'  
五. 问题1:一致性 mW4Cc1*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YnuY/zDF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pHoHngyi&  
r-wCAk}m*?  
struct holder %'ah,2a%  
  { '5 Yzo^R;  
  // f*<Vq:N=\  
  template < typename T > F{;#\Ob  
T &   operator ()( const T & r) const faDS!E' +  
  { NuPlrCy;  
  return (T & )r; 0uIY6e0E  
} Y ~g\peG7  
} ; (_|*&au J  
haBmwq(f  
这样的话assignment也必须相应改动: ,|d9lK`"P  
I]` RvT  
template < typename Left, typename Right > |YsR;=6wT  
class assignment :P}3cl_  
  { ^7wqb'xg  
Left l; 6FNGyvBU  
Right r;  t1 YB  
public : Dc@O Mr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5"@>>"3U  
template < typename T2 > {Y@shf;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =TDKU  
} ; m_*wqNFA6  
A[uE#T ^  
同时,holder的operator=也需要改动: /M%>M]  
,IyQmN y  
template < typename T > ( ne[a2%>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {iX#  
  { ". tW5O>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |dLr #+'az  
} 2PYnzAsl  
!Ztqh Xr  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _]OY[&R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QZ l#^-on  
o *J*} y  
return l(rhs) = r; #Z1-+X8P  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 mA{?E9W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F<k+>e  
-$W1wb9z  
template < typename Tp > '";#v.!  
class constant_t ?).;cG:<  
  { ?)|}gr  
  const Tp t; /Ne#{*z)hO  
public : GZ~Tl0U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3T8d?%.l  
template < typename T > f-enF)z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const salC4z3  
  { ySr,HXz  
  return t; ;Y\LsmZ;F  
} "G [Nb:,CR  
} ; @w8} ]S  
w2.] 3QAZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $U*eq [  
下面就可以修改holder的operator=了 llP V{  
KE3`5Y!  
template < typename T > /IWA U)A0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u-t=M]  
  { -}%J3j|R:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n"htx|v  
} OW@%H;b  
8{jXSCP#  
同时也要修改assignment的operator() dhtH&:J< ;  
).^d3Kp  
template < typename T2 > 6p4BsWPx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2.aCo, Kb;  
现在代码看起来就很一致了。 QcL@3QC  
20V~?xs~  
六. 问题2:链式操作 Zu,:}+niU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `.MZ,Xhqi"  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :s_> y_=g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K>DN6{hnV;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Cq!eAc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vHf)gi}O|  
=$J(]KPv!?  
template < typename T > 4CF;>b f~  
struct result_1 -5b|nQuY  
  { =@Oo3*>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D6Ad "|Z  
} ; )k=KLQ\b  
:')[pO_FW*  
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: p-}X=O$  
oh8:1E,I  
template < typename T > wnokP  
struct   ref Ei_ ~ K';  
  { Qb^G1#r@C  
typedef T & reference; $Aw@xC^!  
} ; D`JBK?~  
template < typename T > K5qCPt`'  
struct   ref < T &> M M@,J<  
  { }n==^2  
typedef T & reference; wtek5C^  
} ; XLn9NBT4K  
==[=Da~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mLuNl^)3  
=sYILe[  
template < typename T > pJ] Ix *M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zvV&Hks-  
  { z ?\it(  
  return l(t) = r(t); m=01V5_  
} lAU99(GXV  
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。 .rtA sbp.!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #-;c!<2  
[h3xW  
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 h9Far8}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "r&,#$6W6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5!F;|*vC8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cX-M9Cz  
最后的布局是: p/<DR |  
                Add ]lC%HlID  
              /   \ '3b\d:hN  
            Divide   5 (L/>LZn|  
            /   \ &'z_:Wm  
          _1     3 UTkPA2x  
似乎一切都解决了?不。 mw 28E\U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I`0-q?l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -$Z1X_~;)<  
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^$ -  
[7@ g*!+d  
template < typename Right > >_?i)%+)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TwkT|Piw S  
Right & rt) const &!8 WRJ  
  { Rml'{S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (A~7>\r +  
} 0#]fEi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;MS.ag#  
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。 ZQfxlzj+X  
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。 IIR+qJ__|  
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。 +Y 7M7  
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。 KYpS4&Xh  
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? wm`<+K  
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: t*(bF[?  
x4^nT=?6_  
template < class Action > 9[.HWe,  
class picker : public Action { ptd OrN  
  { -+WAaJ(b  
public : {zb'Z Yz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i|^Q{3?o#  
  // all the operator overloaded ! UT'4Fs  
} ; ;@ePu  
c|?(>  
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。 ~tp]a]yV  
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: t$!zgUJ  
nONuw;K  
template < typename Right > rt+4-WuK>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,sL'T[tuiU  
  { Z Ts*Y,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 Rj5~+5  
} ^@^8iZ  
;\RV C 7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 40kAGs>_  
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。 i6if\B  
G)7U &B  
template < typename T >   struct picker_maker kOQ)QX  
  { I0}.!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ztO)~uL  
} ; U<j5s\Y,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lCU clD  
  { Ugri _  
typedef picker < T > result; =<n ]T;  
} ; V+`kB3GV  
gRY#pRT6d  
下面总的结构就有了: b9j}QK  
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。 ' ##?PQ*u  
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。 tRoSq;VrS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 At.& $ t  
至此链式操作完美实现。 mo| D  
2)=whnFS  
eGEwXza 4  
七. 问题3 JqzoF}WH  
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。 rRe5Q  
W22S/s  
template < typename T1, typename T2 > +VUkV-kP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {lds?AuK  
  { V8n { k'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,XT,t[w  
} X?_rD'3  
[\ao#f0WR  
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: \ja6g  
5eTA]  
template < typename T1, typename T2 > x $LCLP#$H  
struct result_2 QEJu.o  
  { jW:7PS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NljpkeX'  
} ; #z(:n5$F  
]KFh 1  
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? /!Rva"  
这个差事就留给了holder自己。 mE<_oRM)  
    kZ% AGc  
p.W7>o,[w  
template < int Order > oywiX@]~7  
class holder; P#A,(Bke3  
template <> fV"Y/9}(  
class holder < 1 > I1 ]YT  
  { t1Ts!Q2  
public : d'_q9uf'  
template < typename T > f+:iz'b#U  
  struct result_1 $wM..ee  
  { (:bf m  
  typedef T & result; ( >}1t!1  
} ; \:m~ +o$<-  
template < typename T1, typename T2 > c^W;p2^  
  struct result_2 \m7\}Nbz0/  
  { Wet0qt]  
  typedef T1 & result; )?jFz'<r  
} ; ?T/4 =  
template < typename T > k4s V6f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^2'Y=g>  
  { <f7 O3 >  
  return (T & )r; .BP d06y  
} 0ca0-vY  
template < typename T1, typename T2 > mlByE,S2E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $oW= N   
  { w[z=x  
  return (T1 & )r1; :%gc Sm  
} ':4ny]F  
} ; #4AU&UM+i  
q[Ai^79  
template <> ] G["TX,  
class holder < 2 > 5RLO}Vn]  
  { Szz j9K  
public : ;<i u*a  
template < typename T > |Y"XxM9  
  struct result_1 "==c  
  { "W5MZ  
  typedef T & result;  hE:~~ox  
} ; O<vBuD2  
template < typename T1, typename T2 > 9':Ipf&x  
  struct result_2 G!FdTvx$  
  { n~lB}  
  typedef T2 & result; _h1bVd-  
} ; }d5]N  
template < typename T > 0eO!,/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $PM r)U  
  { n~0wq(8M  
  return (T & )r; />xEpR3_A  
} a @? $#>  
template < typename T1, typename T2 > F.TIdkvp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8fQ~UcT$  
  { Gm- "?4(  
  return (T2 & )r2; 2[Bbdg[O  
} ,i*rHMe  
} ; `)O9 '568  
N~|f^#L  
0/~p1SSun  
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> >。 [ &Wy $  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y's=31G@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }P2*MrkcHB  
0-p^o A  
return l(i, j) = r(i, j); Ow-ejo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lz=DGm  
m !:F/?B  
  return ( int & )i; Ps0 Cc_  
  return ( int & )j; `pbCPa{Y  
最后执行i = j; D0#U*tq;  
可见,参数被正确的选择了。 k[mp(  
$U,]c  
jpi,BVTI-X  
JSg=9p$  
nIH(2j  
八. 中期总结 yi^X?E{WnX  
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: 7NEOaX(J9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4"PA7 e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OC5oxL2HTe  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0084`&Ki  
B)/&xQu  
J|xXo  
7_Vd%<:  
0of:tZU  
;R >>,&g  
九. 简化 tLJ 7tnB  
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。 M]V j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @{V`g8P>  
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: 4=q4_ \_T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Rq1 5AR  
  +-*/&|^等 z .lb(xQ  
2. 返回引用。 >$}Mr%49  
  =,各种复合赋值等 #p"F$@N   
3. 返回固定类型。 []\-*{^r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]UO zz1   
4. 原样返回。 MeD/)T{G~  
  operator, f$ /C.E  
5. 返回解引用的类型。 +4t \j<T  
  operator*(单目) -0(+a$P7e  
6. 返回地址。 2;:]Q.g  
  operator&(单目) (QFZM"G  
7. 下表访问返回类型。 Z+R-}<   
  operator[] U;&s=M0[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Qd'G7+  
  operator<<和operator>> H"+|n2E^  
,9|7{j|u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v 'L"sgW6I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d;%~\+)x4  
(|W6p%(  
template < typename Left > lS;S:- -F  
struct value_return Gyu =}  
  { L_Z`UhD3{  
template < typename T > o)\EfPT  
  struct result_1 a&)$s;  
  { !G;BYr>X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  OG IN-  
} ; 6#d+BBKIc  
Md:*[]<~  
template < typename T1, typename T2 > uF,%N   
  struct result_2 t2ui9:g4j  
  { Pw|/PfG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Qm3 RXO  
} ; W*c^(W  
} ; 1%.CtTi  
~O;?;@  
cCtd\/ \  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  qzD  
K(mzt[n(  
下面我们来剥离functor中的operator() C/"Wh=h6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ORo +]9)Yv  
O6-"q+H)  
return l(t) op r(t) F8m@mh*8>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b4^a zY  
return op l(t) t I +]x]m+  
return op l(t1, t2) Iq;a!Lya-  
return l(t) op #$t93EI  
return l(t1, t2) op ZCuh^  
return l(t)[r(t)] {flxZ}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hEFn>  
D//Ts`}+n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: My9fbT  
单目: return f(l(t), r(t)); p'SY 2xq-,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YWhS<}^  
双目: return f(l(t)); 1p>&j%dk  
return f(l(t1, t2)); kJXy )  
下面就是f的实现,以operator/为例 Re\V<\$J  
"'8o8g  
struct meta_divide Izfj 9h ?  
  { 53 ^1;  
template < typename T1, typename T2 > AQBr{^inH|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /i~n**HeF?  
  { +fF4]WF P  
  return t1 / t2; ``?Z97rH  
} cMt , 80  
} ; .9bP8u2B{  
]s_BOt  
这个工作可以让宏来做: Cvs4dd%)i  
;S>ml   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f#vVk  
template < typename T1, typename T2 > \ N'5!4JUI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M\9p-%"L  
以后可以直接用 {u7_<G7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [\i1I`7pE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9%Ftln6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) bDcWPwe  
bO{wQ1)Z_  
o@\q6xl.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mK7egAo  
^nL_*+V`f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x:Tm4V{  
class unary_op : public Rettype Ps MCs|*  
  { _1Iw"K49Qx  
    Left l; /Big^^u  
public : QXT *O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oY%NDTVN  
Jo ]8?U(^  
template < typename T > H"g p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,e>N9\*  
      { (OK;*ZH+T@  
      return FuncType::execute(l(t)); G0h7MO%x  
    } bl B00   
n47v5.Wn  
    template < typename T1, typename T2 > b{d@:"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t?kbN\,  
      { n|iO)L\9aB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~); 7D'[  
    } yX8$LOjE  
} ; 5SY(:!  
VJ(#FA2  
A[oxG;9xi  
同样还可以申明一个binary_op =:=uV0jX\  
ny~~xQ"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M>g\Y  
class binary_op : public Rettype t7DT5SrR  
  { V`"A|Y  
    Left l; -z4pI=  
Right r; vvG#O[| O  
public : *] cm{N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rfMzHY}%  
MY}B)`yx=  
template < typename T > p[%FH?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [& &9F};  
      { P\CT|K'P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R oWGQney  
    } pTJJ.#$CEF  
h{cJ S9e}  
    template < typename T1, typename T2 > toCT5E_0=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DrB PC@^  
      { FCEFg)c5=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); paW7.~3 R  
    } +O @0gl  
} ; (a i&v  
uD''0G\  
<J QvuC  
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 jsG epi9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZK@ENfG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H?>R#Ds-  
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。 !7-dqw%l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w+~s}ta2^  
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。。。 %A dE5HI-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .pOTIRbA  
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) ^i^/d#  
下面是修改过的unary_op 0Y9\,y_  
Iw$7f kq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XaV h.  
class unary_op bgjo_!J+Pp  
  { /r Hd9^Y  
Left l; Hb;#aXHSd  
  Q0_UBm^f  
public : jdGoPa\  
IOsitMOX:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +idj,J|  
[huS"1  
template < typename T > 'lym^^MjL+  
  struct result_1 yb#NB)+E@  
  { zR+EJFf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vx^+Z,y&QP  
} ; E8~Bp-G)  
!$x9s'D  
template < typename T1, typename T2 > RAQi&?Ko  
  struct result_2 COa"zg  
  { _kb $S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A-&C.g  
} ; io$!z=W  
&!#a^d+` 0  
template < typename T1, typename T2 > . j}dk.#h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :U>o;  
  { Dxu2rz!li-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uf (`I  
} G:QaWqUb  
@""aNKA^r>  
template < typename T > ;k<g# She  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "3A.x1uQ  
  { DDT)l+:XP  
  return OpClass::execute(lt(t)); $e7dE$eH  
} %11&8Fp1s  
V&E)4KBOs  
} ; EC2KK)=n}  
s HSZIkB-r  
Tt.wY=,K  
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 ?A /+DRQ(  
好啦,现在才真正完美了。 wG4=[d  
现在在picker里面就可以这么添加了: QcGyuS.B  
V_?5cwZ  
template < typename Right > :;S]jNy}j)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $UAmUQg)}_  
  { CxC&+';  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |"vUC/R2&  
} #N?EPV$  
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。 xZ} 1dq8  
vl8Ums} +  
SNB >  
yT<yy>J9l#  
WhsTKy&E  
十. bind Rw\ LVRdA  
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。 p `)(  
先来分析一下一段例子 #`rvL6W q}  
mYf7?I~  
wIIxs_2Q0c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r<38; a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7yLO<o?9w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |T~C($9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 't:|>;Wx  
我们来写个简单的。 Q=[A P+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SyFO f  
对于函数对象类的版本: g<VJ4TE6R  
4hep1Kz%  
template < typename Func > E`3yf9"  
struct functor_trait UGK4uK+I`  
  { ^b=9{.5  
typedef typename Func::result_type result_type; \Jr ta  
} ; h[M~cZ{  
对于无参数函数的版本: [!B($c|\  
st"uD\L1p:  
template < typename Ret > RfVVAaI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )54;YK  
  { y| *X  
typedef Ret result_type; S+G!o]&2  
} ; {k=H5<FV  
对于单参数函数的版本: h=uwOi6}  
D/C)Rrq"a  
template < typename Ret, typename V1 > hiWfVz{~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :<l(l\MC  
  { 2yk32|  
typedef Ret result_type; 6vySOVMj  
} ; |[/[*hDZ9  
对于双参数函数的版本: Z&gM7Zo8  
I^*&u,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '`$z!rA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c=iv\hn  
  { kGsd3t!'  
typedef Ret result_type; hce *G@b  
} ; \M-}(>Pfk  
等等。。。 ,"~#s(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OTs vox|(  
pBV_'A}ioh  
template < typename Func > @Omgk=6  
struct func_return ;v0M ::  
  { aV?dy4o$  
template < typename T > WZ @/'[  
  struct result_1 e"9 u}-Q@  
  { jEwfa_Q%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zi7,?bD  
} ; al<[iZ  
*5'U3py  
template < typename T1, typename T2 > cs[_5r&:  
  struct result_2 ,2\?kPoc8  
  { Te=[tx~x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9~8 A>  
} ; f>\guuG  
} ; :=qblc  
R#OVJ(#  
:r%H sur(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <smi<syx  
41f4zisZ  
template < typename Func, typename aPicker > `NqX{26GV+  
class binder_1 dHp(U :)  
  { a g Za+a  
Func fn; xxWrSl`fB  
aPicker pk; /XtpGk_1)  
public : $e66jV  
n#,<-Rb-  
template < typename T > =SJwCT0;  
  struct result_1 QJ2V&t"3  
  { d4OWnPHv&}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ck-ab0n  
} ; @Sb 86Ee  
*k)v#;B  
template < typename T1, typename T2 > d1YE$   
  struct result_2 HAa2q=  
  { oxkA+}^j8M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !QK ~l  
} ; *7.EL`8  
6%  +s`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `NIc*B4q.  
gd~# uR\  
template < typename T > o4I&?d7;"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hs'J'~a  
  { m/W0vPM 1  
  return fn(pk(t)); M>H4bU(  
} 5 fpBzn$  
template < typename T1, typename T2 > xlQl1lOX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bo^d!/ ;  
  { }1<_  
  return fn(pk(t1, t2)); 2,.%]U  
} FwU*]wx|{  
} ; gY'w=(/`  
VO"f=gFg  
WR'm<u  
一目了然不是么? NPjh2 AJm  
最后实现bind #$trC)?~q  
o(iv=(o  
Z Z1s}TG  
template < typename Func, typename aPicker > -&87nR(eW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VT.BHZ  
  { ^<L;"jl%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1 o5DQ'~n  
} 9y/gWE  
1]eh0H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4h:R+o ^H^  
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。 e~7h8?\.q  
{)^P_zha[9  
十一. phoenix DtBIDU]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }q0lbwYlb  
f@@2@# 5B  
for_each(v.begin(), v.end(), e jY|o Bj  
( Efo,5  
do_ qucw%hJr  
[ $.Fti-5  
  cout << _1 <<   " , " PVBf'  
] y?BzZ16\bL  
.while_( -- _1), "X/cG9Lw  
cout << var( " \n " ) ^fj):n5/  
) ['F,  
); G/tah@N[7  
rSTc4m1R  
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: 3wRk -sl  
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 7ky$9+~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o* q F"xG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SZ+<0Y |  
W?W vT` T{  
BaSNr6 YW  
template < typename Cond, typename Actor > I W_:nm6  
class do_while b"Ep?=*5  
  { ~r~~0|=  
Cond cd; qK ,mG {  
Actor act; ~i)O^CKq  
public : k&\YfE3*  
template < typename T > UloZo? e`  
  struct result_1 ;bJ2miO"e  
  { Ydv\a6  
  typedef int result_type; !6:q#B*  
} ; F">>,Oc)U"  
<,S0C\la=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !ra CpL9;  
Rg*zUfu5%o  
template < typename T > %y zFWDg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C#]%  
  { ;0}8vs  
  do  *,9.Bx*  
    { %SV"iXxY  
  act(t); % I]?xe6  
  } y]OW{5(  
  while (cd(t)); T7W*S-IW  
  return   0 ; \Fh k>  
} hv xvwV1  
} ; z~d\d!u1  
)r O`K  
F\. n42Tz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nU"V@_?\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *qcL(] Yq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 4_,l[BhsQG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /Cd`h ;#@  
下面就是产生这个functor的类: ],r?]>  
7#Qa/[? D  
-C$Z%I7 0  
template < typename Actor > /*GRE#7S  
class do_while_actor cK.T=7T  
  { S fE^'G\  
Actor act; W-Cf#o  
public : EXz5Rue LV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I>b-w;cC  
+NRn>1]  
template < typename Cond > W%]sI n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6p/gvpZ  
} ; Xq&x<td  
t;+6>sTu  
QjfQoT F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F<q3{}1zR  
最后,是那个do_ SEY  
Fi{~UOZg  
=+gp~RR,  
class do_while_invoker T6f{'.w  
  { 6Rn_@_Nn)f  
public : WNT m  
template < typename Actor > vx=I3o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n5_r 3{  
  { $ 1(u.Ud  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9d2#=IJm  
} maLJ M\C  
} do_; :V2j'R,  
<p(&8P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N$ZThZqqv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5=Bj?xb$'  
最后来说说怎么处理break和continue w <]7:/  
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。 lh* m(  
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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