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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (hB+DPi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <D_UF1Pk  
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, F gi&CJ8Q  
HLlp+;CF><  
`>i8$q%  
@N tiT,3k  
  class filler %< ^IAMkp  
  { k H.e"e  
public : Vx gP^*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (_9u<  
} ; W 'w{}|  
^k* h  
\LN!k-c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *n"{]tj^>  
zwLJ|>  
W@b Z~Q9  
HX)oN8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TJ_<21a  
uZ1b_e0SGu  
|c<h& p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bR\Oyd~e  
j aU.hASj  
rEoMj)~\4&  
bgk+PQ#S-  
二. 战前分析 rpB0?h!$  
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。 3Fu5,H EJ  
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 [C>>j;q%  
AG Ws>  
xWiR7~E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^\(<s  
  /* --------------------------------------------- */ (9]8r2|.  
vector < int *> vp( 10 ); V*Q!J{lj^#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h/i L/Q=  
/* --------------------------------------------- */ io[>`@=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uht>@ WSg|  
/* --------------------------------------------- */ ehpU`vQz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qh]D=i  
  /* --------------------------------------------- */ }xA Eu,n^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 99KW("C1F  
/* --------------------------------------------- */ VUneCt%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'vP"& lrn  
_9pcHhJux  
>z"\l  
es6]c%o:t^  
看了之后,我们可以思考一些问题: X21k7 Ls  
1._1, _2是什么? +jPJv[W  
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。 WA?We7m$  
2._1 = 1是在做什么? kMz*10$gn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P9W!xvV`w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A)5;ae  
.7<6 zG6J  
?niv}/'%O  
三. 动工 ns&3Dh(IVP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )` ^/Dj;  
S^q%+Z  
jap5FG+2  
KHT RoXt  
template < typename T >  >7$h  
class assignment <K:L.c!  
  { -U BH,U  
T value; /S #Z.T~~  
public : Gf->N `N  
assignment( const T & v) : value(v) {} l:.q1UV  
template < typename T2 > [.Y]f.D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1C5~GI`  
} ; JYK 4/gJ  
EJid@  
?^by3\,VZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %_L~"E 2e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O' ~>AC5{  
Oj F]K,$  
n w  
KKRj#m(:!  
  class holder 7%sx["%@  
  { )F\^-laMuK  
public :  oB8LJZ;  
template < typename T > ww5UQs2sn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sDZ<X A  
  { ?X'l&k>  
  return assignment < T > (t); q&nEodv>+  
} ZWb\^N  
} ; k++"  
Yma-$ytp  
f{w[H S,z  
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: KLpFW}  
-\[&<o@/D  
  static holder _1; 9zD,z+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,7n8_pU  
f~R`RBZ]9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [NU@A>H  
而不用手动写一个函数对象。 c?%}J\<n  
nj <nW5[  
G Tz>}@W  
mcb|N_#n/  
四. 问题分析 (,j ~s{  
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。 hbSXa'  
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。 h @2.D|c)g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [2.;gZj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QR\2 %}9b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S#F%OIx  
WxJV zHtR  
五. 问题1:一致性 El^V[s'3  
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?| EG J/r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AkEt=vI  
ayZWt| iHA  
struct holder (r-8*)Qh8  
  { LJwy,-  
  // wl0i3)e:  
  template < typename T >  r<1.'F  
T &   operator ()( const T & r) const /y3Lc.-  
  { }PX8#C_P  
  return (T & )r; M6lNdK  
} ^5Ob(FvU  
} ; 4vMjVbr  
/_V4gwb}|-  
这样的话assignment也必须相应改动: Is(ZVI  
 'EO"0,  
template < typename Left, typename Right > *lBX/O`=  
class assignment vxk~( 3]<)  
  { |o#pd\  
Left l; ;6q`c !p7  
Right r; v9GfudTZR  
public : {q/D,Rh8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0[92&:c,  
template < typename T2 > ,D93A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +-PFISa<r  
} ; O6b.oS '-  
j|IvDrm#  
同时,holder的operator=也需要改动: I^?hVH  
)rbcY0q  
template < typename T > Os[50j!4>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UJ^-T+fut  
  { T5+ (Fz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vPET'Bf(YV  
} \^Z DH  
PX5U)  
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。 |D~#9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D%h_V>#z  
!U~S7h}  
return l(rhs) = r; MmW]U24s  
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。  Eikt,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  Wo,fHY  
nq*D91Q  
template < typename Tp > gezZYP)d  
class constant_t i,mo0CSa  
  { 2T-3rC)  
  const Tp t; WjF#YW\  
public : 8M6Qn7{L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N3&n"w _d  
template < typename T > ,H5o/qNU`{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wmaj[e,h  
  { I8XU '  
  return t; RsnFjfb'  
} r^+n06[  
} ; g acE?bW'  
AxiCpAS;J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t ybM3VA  
下面就可以修改holder的operator=了 RO8]R2A  
dk@iAL*v  
template < typename T > Rqun}v}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FfibR\dhY  
  { I#:,!vjn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {AO`[  
} ]MRQcqbpqL  
V w5@)l*f  
同时也要修改assignment的operator() 0T<DHPQ1  
sXR}#*8p  
template < typename T2 > >5bd !b,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eS;W>d  
现在代码看起来就很一致了。 giu8EjzK  
1fcyGZq  
六. 问题2:链式操作 1w|u ^[~u\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z{G@t0q  
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。 i&zJwUr(<  
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。 ufXU  
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。 3R[,,WAj$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (d}z>?L  
Q) Y&h'.(  
template < typename T > TuMD+^x  
struct result_1 c7/fQc)h4d  
  { @^K_>s9B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [p 8fg!|  
} ; V1\x.0Fs  
W*Ce1  
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: zHt}`>y&  
1/ vcj~|)t  
template < typename T > zK ir  
struct   ref %( o[H sl  
  { G FO(O  
typedef T & reference;  #)28ESj  
} ; :t6.J  
template < typename T > /r mm@  
struct   ref < T &> =f-.aq(G/  
  { Xd@x(T~'X  
typedef T & reference; g TqtTd~L  
} ; N0']t Gh2  
m|cT)-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tC'@yX  
 -TKQfd  
template < typename T > MDh^ic5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6)Dp2  
  { '/K-i.8F  
  return l(t) = r(t); jthGNVZ  
} 5ofsJ!b'  
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。 q NE( @at  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .5YIf~!59  
pk:2>sx/  
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 ]QK@zb}x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4 n\dh<uY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,L,?xvWG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zFGZ;?i  
最后的布局是: SBqx_4}  
                Add *<T,Fyc|  
              /   \ sXm,y$ \m  
            Divide   5 eWwI@ASaA  
            /   \ Z|dng6ck  
          _1     3 F!qt#Sw!\  
似乎一切都解决了?不。 >aV Q  
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。 ^q ?xi5 w  
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。 (vqI@fB';u  
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: 7K}Sk  
)a'c_ 2[  
template < typename Right > %b(non*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZsikI@?  
Right & rt) const +x"cWOg  
  { YJEL'k<l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kqie|_y  
} ; \N${YIn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y:N>t+'5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^9PB+mz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *1fZcw'C.  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )./'`Mx?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @ I$;  
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? tZn=[X~Vw@  
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: Z )f\^  
FtL{ f=  
template < class Action > } I;5yk,o  
class picker : public Action qC?\i['`  
  { V=|X=:fuih  
public : $Q!J.}P@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p4-bD_  
  // all the operator overloaded _laLTP*  
} ; =2yg:D  
235wl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 X #!oG)or  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 47 _";g@X  
8!uqR!M<C  
template < typename Right >  'WW['  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .^J7^ Ky,  
  { t!"XQ$g'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yAt,XG3  
} b#<@&0KE  
zxt&oT0Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |2eF~tJqc  
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。 <M4Qc12jP  
"L p"o  
template < typename T >   struct picker_maker =Nj58l  
  { 8+7=yN(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fm%1vM$[J  
} ; H _%yh,L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VD*xhuy$k  
  { M!ra3Y  
typedef picker < T > result; ix=H=U]Q{  
} ; :U7m@3czU  
P_f>a?OL:  
下面总的结构就有了: )=)=]|3  
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。 #n_uELE  
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。  `xpU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u*NU MT2  
至此链式操作完美实现。 ^Q\O8f[u  
yb(zyGe  
ages-Z_X  
七. 问题3 oqOXRUy  
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。 -gP4| r8&  
!hJ% :^ xL  
template < typename T1, typename T2 > mfNYN4Um6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *?#t (Y[  
  { Fq<;-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2-3|0<`  
} 6jIW)C  
jBvZ>H+w~  
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: *qLOr6  
- :0{  
template < typename T1, typename T2 > lTh}0t  
struct result_2 |H)WJ/`  
  { N8>;BHBV!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |$vhu`]Z@^  
} ; I=,u7w`m  
cO#e AQf7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 96.A8o  
这个差事就留给了holder自己。 W_zAAIY_Y  
    _/)?GXwLn  
UJ'}p&E  
template < int Order > 3ee?B~Tun  
class holder; VvO/  
template <> hkO)q|1  
class holder < 1 > `2Buf8|a,  
  { I\0mmdi73  
public : hupYiI~  
template < typename T > GMZj@q  
  struct result_1 cN>z`x l  
  { A@wRP8<GKj  
  typedef T & result; hal3J  
} ; 9 xvE?8;M#  
template < typename T1, typename T2 > q1nGj  
  struct result_2 'M*+HY\.0  
  { (\si/&  
  typedef T1 & result; jF'azlT  
} ; {GS7J  
template < typename T > L}&U%eD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }xl @:Qo  
  { ZU&I`q|Y6  
  return (T & )r; ?^F#}>C  
} Ah2%LXdHA  
template < typename T1, typename T2 > 1f 0"z1   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T#1>pED  
  { r"a4 ;&mf  
  return (T1 & )r1; }31z 35  
} 7^bO`  
} ; %NbhR(  
0;-S){  
template <> {.We%{4V  
class holder < 2 > f.gkGwNk  
  { 7/;Xt&  
public : =W9;rQm  
template < typename T > k!]Tg"]JAh  
  struct result_1 "jVMk  
  { T x_n$ &  
  typedef T & result; P]Z}% 8^O  
} ; vXnTPjbE  
template < typename T1, typename T2 > ;X u&['  
  struct result_2 )T6+}   
  { Riq5Au?*)  
  typedef T2 & result; I3xx}^V  
} ; :8;8-c  
template < typename T > ,=tVa])  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uBk$zs  
  { jZ< *XX  
  return (T & )r; BZqb o`9  
} FU0&EO  
template < typename T1, typename T2 > lqOv_q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %}G:R !4 d  
  { DTdL|x.{  
  return (T2 & )r2; _Y*: l7  
} cI3uH1;#  
} ; z(^p@&r)F  
V#W(c_g  
TA=Ij,z~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 S:] w@$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nMc d(&`N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EIl _QV6  
a%f5dj+  
return l(i, j) = r(i, j); T7YzO,b/   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VGBL<X  
SZ-%0z  
  return ( int & )i; l[ ^bo/  
  return ( int & )j; Mg95us  
最后执行i = j; Q]7Q4U  
可见,参数被正确的选择了。 (jCE&'?}  
EkV v  
nX>k}&^L  
o([+Pp  
s&vOwPmV  
八. 中期总结 U %Aj~K^b  
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: il-v>GJU7{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T7n;Bf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9VIsLk54^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;W#G<M&n'  
x>5#@SX J  
Hu x#v>e  
Tk/K7h^  
bt#=p 7 W  
&%J{C3Q9  
九. 简化 )zt*am;  
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。 52*zX 3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8(%iYs$  
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: W"|89\p}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v}-'L#6  
  +-*/&|^等 z@&_3 Gl  
2. 返回引用。 R\yw9!ESd  
  =,各种复合赋值等 ms3Ec`i9  
3. 返回固定类型。 &&[j/d}J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q{c6DCc]\  
4. 原样返回。 +(r8SnRX  
  operator, uZId.+Rk  
5. 返回解引用的类型。 eUqsvF}l!  
  operator*(单目) &cDnZ3Q;  
6. 返回地址。 *8"5mC ;"  
  operator&(单目) @q5!3Nz  
7. 下表访问返回类型。 oHu0] XA  
  operator[] 2NsI3M4$8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (a`z:dz}  
  operator<<和operator>> Old5E&  
M&@9B)|=  
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。 Abce]-E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WJe  
vyqlP;K  
template < typename Left > ZWmmFKFG.  
struct value_return BWL~)Hx  
  { qVJV9n  
template < typename T > J_U1eSz<j  
  struct result_1 $9*Xfb/  
  { L3X>v3CZ5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ykl./uY'  
} ; 1NN99^ q  
"v jFL9  
template < typename T1, typename T2 > tb&{[|O^  
  struct result_2 Fg5c;sls  
  { ^b;.zhp8;N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -YHlVz  
} ; 5`6@CRef  
} ; 2#6yO`?uo  
b)$<aFl  
.'+Tnu(5q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $CHr i|  
1>57rx"l  
下面我们来剥离functor中的operator() ^"l>;.w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wp.<}=|u  
$>5|TG 0i  
return l(t) op r(t) (EuHQ &<^9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wC<!,tB(8  
return op l(t) v2JC{XqrI  
return op l(t1, t2) Aq QArSu,  
return l(t) op Thw E1M  
return l(t1, t2) op 4\ H;A  
return l(t)[r(t)] "+&|$*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ![U|2x   
bPOehvK/  
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: -`iZBC50  
单目: return f(l(t), r(t));  5ah]E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o*I=6`j  
双目: return f(l(t)); 2HkP$;lED  
return f(l(t1, t2)); |CY.Y,  
下面就是f的实现,以operator/为例 h3>/..l  
fX#Em'Ab[  
struct meta_divide ?8b?{`@V  
  { `dn|n I2  
template < typename T1, typename T2 >  U`IDZ{g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GvF~h0wMt  
  { &`pd&U{S*  
  return t1 / t2; ?o),F^ir  
} 0j7\.aaK  
} ; 5sFp+_``  
%@kmuz??  
这个工作可以让宏来做: V8`t7[r  
MPT*[&\-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @aY 8VL7C0  
template < typename T1, typename T2 > \ & 2>W=h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +<|6y46  
以后可以直接用 I r<5%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e6QUe.S  
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 b)3dZ*cOJ  
(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。。。) g15e|y)th  
,~JxYh  
g"hm"m}i  
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 m+"?;;s  
L @t<%fy@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z-*L[  
class unary_op : public Rettype M7fw/i  
  { *s S7^OZ*  
    Left l; %W+*)u72(  
public : !d&K,k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;6U=fBp7<  
z6ArSLlZ  
template < typename T > EUu"H` E+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sZFjkfak  
      { M@E*_U!U  
      return FuncType::execute(l(t)); %mt|Dl  
    } |94"bDL3~  
$cSrT)u :  
    template < typename T1, typename T2 > 3/@7$nV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tc T%[h!  
      { *y='0)[BD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]xCJ3.9  
    } -s,^_p{H  
} ; !G 90oW  
`QnKal)  
)d2 <;c  
同样还可以申明一个binary_op k*w]a  
Ky8sLm@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > im Zi7o  
class binary_op : public Rettype 3uZY.H+H  
  { ^j0Mu.+_  
    Left l; ~kD/dXt  
Right r; z\sy~DM;>  
public : 0 j:8 Ve  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .Xc, Gq{  
ZXY5Xvt:v  
template < typename T > "<Dn%r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"_)91RA  
      { #Ne<=ayS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G{pfyfF  
    } e_kP=|u)g  
Nh^T,nv*l  
    template < typename T1, typename T2 > `M6!V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hJ (Q^Z  
      { 1j`-lD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q&opnvN  
    } lQ<2Vw#Yl  
} ; +\fr3@Yc  
IgI*mDS&b  
j#f+0  
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 N/p9Ws  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2%m H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &BY%<h0c  
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。 ryB^$Kh,,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eB%KXPhMm  
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。。。 AE={P*g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %g5TU 6WP  
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) w9rwuk  
下面是修改过的unary_op h3Nwxj~E  
ms{:=L2$$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kyt.[" p  
class unary_op 1XSA3;ZEc  
  { & Gp@,t  
Left l; A[ 9 @:z  
  : ^F+m QN  
public : X,C&nqVFm8  
5|my}.TR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J;W(}"cFq  
x%pC.0%  
template < typename T > g{.>nE^Sc5  
  struct result_1 :!Wijdq  
  { I?YTX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dd-;;Y1C  
} ; +FfT)8@W  
d rnqX-E;  
template < typename T1, typename T2 > 5+vCuVZ  
  struct result_2 |Zr5I";  
  { ;5:g%Dt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &tB|l_p_-p  
} ; 4EQ7OGU  
MqGF~h|+  
template < typename T1, typename T2 >  Zf68 EB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'b:e`2fl  
  { ;2Db/"`t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L>5VnzSI  
} g]EDL<b  
&$?e D{  
template < typename T > u/Fa+S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6&M $S$y  
  { O#  .^}  
  return OpClass::execute(lt(t)); '%_1eaH  
} Q/m))!ikMt  
7}OzTup  
} ; %_0,z`f  
k_/hgO  
IT! a)d  
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 WMnR+?q  
好啦,现在才真正完美了。 S+py \z%  
现在在picker里面就可以这么添加了: t j&+HC  
c9-$t d&  
template < typename Right > f{xR s-u]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EAn}8#r'(8  
  { >y mMQEX`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bN$`&fC0  
} )67_yHW  
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。 `au(' xi<  
z`qBs  
X|K"p(N  
<h^'x7PkW5  
VgtW T`F.I  
十. bind 1@q~(1-o  
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。 vDZhoD=VR  
先来分析一下一段例子 R$' 4 d  
m^rgzx19?  
Y:[WwX|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W7>4-gk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sP$bp Z}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W.iL!x.B@  
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。 R#i|n< x  
我们来写个简单的。 0@d)DLM?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZHUA M59bx  
对于函数对象类的版本: qg#TE-Y`  
lc>)7UF  
template < typename Func > x|i"x+o  
struct functor_trait Qmle0ae  
  { Uhfm@1 cz&  
typedef typename Func::result_type result_type; 'bGL@H  
} ; i#$9>X  
对于无参数函数的版本: Ug_5INK  
yn<H^c  
template < typename Ret > FL% GW:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CnruaN@  
  { rLs)*A!  
typedef Ret result_type; Y^m2ealC  
} ; Oe4 l` =2  
对于单参数函数的版本: 0-pLCf  
N(>a-a  
template < typename Ret, typename V1 > 6NH.!}"G9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g66=3c9</6  
  { x^Tjs<#  
typedef Ret result_type; @GqPU,RO  
} ; WLW'.  
对于双参数函数的版本: s|Ls  
@iK=1\-2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0h-holUf}~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _/bFt6  
  { ^0"NcOzzxl  
typedef Ret result_type; zqfv|3-!}  
} ; rGuhYYvK  
等等。。。 []:;8fY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $T{,3;kt  
4[a?. .X  
template < typename Func > e`k6YO  
struct func_return {Md xIp[  
  { zIt-mU  
template < typename T > U^vQr%ha  
  struct result_1 s^ rO I~  
  { Nv "R'Pps  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *vv <@+gA  
} ; aSd$;t~  
1MHP#X;|  
template < typename T1, typename T2 > m6^Ua  
  struct result_2 @*q WV*$h  
  { v'Ce|.;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *F*c  
} ; D5fJuT-bp  
} ; W/ZmG]sZE  
#q`[(`Bx  
9C}Ie$\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /:v+:-lU  
(-*NRY3*  
template < typename Func, typename aPicker > Q:eIq<erY  
class binder_1 <HM\ZDo@P  
  { +jYO?uaT  
Func fn; 8^M5k%P  
aPicker pk; =BQM(mal  
public : (A O]f fBU  
,/6V^K  
template < typename T > r9z_8#cR  
  struct result_1 6~zR(HzV{  
  { ,\!4 A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7IW:,=Zk8+  
} ; 5,`U3na,  
EJ{Z0R{{  
template < typename T1, typename T2 > Ze ~$by|9f  
  struct result_2 j*f%<`2`j  
  { kB1]_v/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UfjLNe}wA  
} ; ;~T)pG8IS  
j} XTa[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q1EY!AV8  
#%z--xuJL  
template < typename T > ^_6%dKLK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iY"I:1l.  
  { mN +~fu h  
  return fn(pk(t)); j[NA3Vj1P  
}  {Uxa h  
template < typename T1, typename T2 > !3U1HS-i62  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9XWF&6w6yf  
  { h Vz%{R"  
  return fn(pk(t1, t2)); #<f}.P.Uc  
} -v?,{?$0  
} ; /+4Dq4{ t)  
6-va;G9Fc  
hh}%Z=  
一目了然不是么? vLn<=.  
最后实现bind XSt5s06TM  
mNN,}nHu  
ZiM#g1;  
template < typename Func, typename aPicker > AE!WYE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LinARMPv  
  { '&Ox,i]t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nP?=uGqCBq  
} IIeEe7%#  
_?<Y>B, E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t+}@J}b  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UT[nzbG  
@v_E' 9QG^  
十一. phoenix q)gZo[]~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W> .O"Ri  
idnn%iO  
for_each(v.begin(), v.end(), i,rP/A^q  
( Gp9 >R~$  
do_ {YZ)IaqZ  
[ C.L5\"%  
  cout << _1 <<   " , " ,{ CgOz+Ul  
] ac>}$Uw)  
.while_( -- _1), b0X*+q   
cout << var( " \n " ) y2>v'%]2  
) T~8` {^  
); P]!$MOt  
@iB**zR/  
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: L]B]~Tw  
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 fC xN!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T[xGF/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RK(uC-l  
-aG( Yx  
/:"%m:-P  
template < typename Cond, typename Actor > }D dg  
class do_while K4SR`Q  
  { nkHr(tF 7  
Cond cd; yd "|HHx  
Actor act; $m:}{:LDCf  
public : J9ovy>G  
template < typename T > Wd$N[|  
  struct result_1 Cvm ZW$5Yo  
  { mkYM/*qyM&  
  typedef int result_type; g*t.g@B<2  
} ; qMYR\4"$  
G39H@@ *O0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q nZR  
( f8g}2  
template < typename T > $>'}6?C.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m hJ>5z  
  { pW8pp?  
  do 9UOx~Ty  
    { 1j o.d  
  act(t); %_M B-  
  } ~U*2h =]  
  while (cd(t)); ^*C6]*C}te  
  return   0 ; SZg+5MD;X  
} 3Zsqx =w  
} ; m#, F%s  
_jH1Mcq  
g-mK(kY4p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }^G'oR1LF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 C JiMg'K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @SPmb o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <<(~'$~,L  
下面就是产生这个functor的类: }llzO  
pX6T7  
T7m rOp  
template < typename Actor > ^]'p927  
class do_while_actor *-Lnsi^7v  
  { ,qiS;2(  
Actor act; 9L%&4V}BIS  
public : S) V uT0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5g F}7D@  
Z T8. r0  
template < typename Cond > mfG|K@ODM-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C,]Q/6'>  
} ; qTqvEa^X`  
PZLWyp  
] 5P{*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'BAe>r_Pn  
最后,是那个do_ po=*%Zs*T  
Uvf-h4^J]:  
/qI80KVnN  
class do_while_invoker 8i-?\VZD  
  { TW3:Y\p  
public : wgLS9.  
template < typename Actor > LU?#{dZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  t8GJ;  
  { HLYM(Pz  
  return do_while_actor < Actor > (act); =Z#tZ{"  
} ~l6e&J  
} do_; ,wO5IaV  
-rH4/Iby  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <py~(q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2yq.<Wz<  
最后来说说怎么处理break和continue =AgY8cF!sl  
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。 ,)]ZD H  
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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