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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \<k5c-8Hb  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SP}!v5.  
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, -G\svwv@)  
$;GH -+  
Vl"20):  
<%d/"XNg[D  
  class filler |"}F cS y  
  { Vf28R,~m  
public : MR")  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rw:z|-r  
} ; r 7 dwj  
zVEG ) Hr  
T'VZ=l[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &6 ymGo  
n1yIQ8F  
Dn x` !  
?w^MnK0U)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c? Z M<Y"  
A kMP)\Q  
}57s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZLP)i;Az  
+pcGxje\  
^"lVTDsU  
(^_j,4  
二. 战前分析 @aQ};~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 CGyw '0S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a^{"E8j  
YK xkO  
R y47Fze  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xxnvz  
  /* --------------------------------------------- */ Jcy{ ~>@7  
vector < int *> vp( 10 ); G5MoIC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6 &8uLM(z  
/* --------------------------------------------- */ g&E3Wc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I 68Y4s  
/* --------------------------------------------- */ hQWo ]WF(J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Mz59ac  
  /* --------------------------------------------- */ azK7kM~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?nf!s J'm  
/* --------------------------------------------- */ =6.4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /)+V(Jlu  
T`ofj7$:  
G 6r2 "  
j\hI, mc  
看了之后,我们可以思考一些问题: d76nyQKK  
1._1, _2是什么? a:v5(@8  
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。 LE@<)}Au^  
2._1 = 1是在做什么? QUQw/  
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。 Am'%tw ~  
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。 M6nQ17\{  
`[)!4Jb  
_^%DfMP3i\  
三. 动工 -- >q=hlA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T]_]{%z  
"26=@Q^Y  
R$|"eb5  
5&C:&=Y  
template < typename T > m%ec=%L9  
class assignment !B*l'OJw  
  { +nAbcBJAl  
T value; 4*U5o!w1{  
public : 6 2*p*t  
assignment( const T & v) : value(v) {} qr@ <'wp/  
template < typename T2 > C0K0c6A (4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n g,&;E  
} ; |KMwK png  
0 s$;3qE  
<u_ vL WS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TSKT6_IJw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d ug^oc1  
5+DId7d'n  
m7#v2:OD+  
e,K.bgi  
  class holder d1qvS@  
  { 4'~zuUs  
public : ,J&\) yTP  
template < typename T > btR~LJb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pw.K,?kYr  
  { iJU=98q  
  return assignment < T > (t); H`bS::JI-  
} iSP}kM}  
} ; +RBX2$kB  
le|Rhs%Z%  
goqm6L^Cu  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C~-.zQ$  
?/}N  
  static holder _1; ;F;Vm$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }'p"q )  
d-cW47  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kXroFLrY  
而不用手动写一个函数对象。 i5 0c N<o  
*S<d`mp[  
ZLZh$eZZ  
LgxsO:mi  
四. 问题分析 *x-@}WY$U  
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。 e>2KW5.  
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。 (O$il  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eH ]9"^> o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 at+Nd K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \0veld  
GIv l|  
五. 问题1:一致性 KvH t`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -pHUC't  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3}}8ukq  
6_L<&RmLg  
struct holder ^WkqRs  
  { nB;[;dC z  
  // &+]-e;[  
  template < typename T > / # d^  
T &   operator ()( const T & r) const 9$#@Oe8*  
  { P''>wjMH0  
  return (T & )r; %x-`Y[  
} dczq,evp  
} ; 34,'smHi%  
0j :u.x  
这样的话assignment也必须相应改动: 6rMXv0)  
TWM^5 L:U  
template < typename Left, typename Right > W#@6e')d  
class assignment {.])' ~[U  
  { =o:1Rc7J  
Left l; / K(l[M  
Right r; M`&78j  
public : J9/EJ'My  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Urz9S3#\  
template < typename T2 > < V*/1{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y?6}r;<  
} ; ^;sE)L6  
bA1O]:`  
同时,holder的operator=也需要改动: >a;LBQ0  
6j Rewj  
template < typename T > q2P_37  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PJO.^OsM  
  { tlM >=s'T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t$&'mJ_-w  
} zZW5M^z8  
0g2rajS  
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。 \UP=pT@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2fgYcQ8`  
Zb7%$1)L~  
return l(rhs) = r; CofTTYl  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3a[LM!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dZY|6  
rJ{k1H>  
template < typename Tp > Z,DSTP\|  
class constant_t 8!{ }WLwb  
  { ~d3|zlh  
  const Tp t; cw,|,uXq 6  
public : ]K'OH&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0RjFa;j  
template < typename T > z(u,$vZ _  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r>}z|I'  
  { 5,pEJ>dDD3  
  return t; pD!j#suMA  
} <=Saf.  
} ; 'jXJ!GFw  
f _Hh"Vh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `An p;el  
下面就可以修改holder的operator=了 !+z&] S3s  
D~FIv  
template < typename T > Y>T<Qn^D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ::_bEmk  
  { J/QqwoR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2tg07  
} QnJLTBv  
kRr/x-"  
同时也要修改assignment的operator() eE_$ADEf  
>@h#'[z,d  
template < typename T2 > 9{}"tk5$h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k8!:`jG  
现在代码看起来就很一致了。 ,rjl|F* T  
2*< PmKI  
六. 问题2:链式操作 dV{mmHL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l<qEX O  
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。 (+6N)9rj`/  
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。 OrF.wcg  
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。 jZQ{ XMF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P 'o]#Az  
CED[\ n  
template < typename T > p({Lp}'  
struct result_1 `Hq*l"8  
  { j"jQiL_*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xLb=^Xjec  
} ; (5A8#7a  
F-F1^$]k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H]W'mm  
Ct^=j@g  
template < typename T > ?LJiFG]^m  
struct   ref x+TdTe;p  
  { da~_(giD*  
typedef T & reference; G^cMY$?99  
} ; /;T tMQt  
template < typename T > .<E7Ey#  
struct   ref < T &> E,dUO;  
  { #?`S+YN!q)  
typedef T & reference; _#Lq~02 %  
} ; ]t~'wL#Z  
Mnk-"d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #|3,DZ|)F  
E3(o}O  
template < typename T > D+jE{v'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S_ nAO\h  
  { JIjo^zOXsc  
  return l(t) = r(t); ?~IdPSY  
} cv1PiIl  
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。 H DD)AM&p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~W={"n?=  
`DE_<l  
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 7SN61)[m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: acar-11_o/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L0I |V[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <CJy3<$u  
最后的布局是: "',;pGg|K  
                Add 7KGb2V<t  
              /   \ ]jPP]Z:y  
            Divide   5 eh>FYx( S  
            /   \ 0~+*$W  
          _1     3 B'mUDW8\D  
似乎一切都解决了?不。 :>0,MO.^~K  
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。 e2BC2K0  
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。 f`*VNB`  
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: W8Wjq DQ  
{LVA_7@  
template < typename Right > p-l FzNPc0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }D?qj3?bj  
Right & rt) const !G6h~`[  
  { sP}u  zS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +Wgfxk'{  
} `KE]RTq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xX9snSGz  
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。 fP6.  
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。 UCkV ;//.  
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。 :>o 0zG[;f  
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。 3TZ:  
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? A|]#b?-  
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: Rry] 6(  
: 2$*'{mM  
template < class Action > yGSZ;BDW:K  
class picker : public Action w(z=xO  
  { QSn18V>{  
public : @|sBnerE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qca3{|r`  
  // all the operator overloaded Wv9L }@J  
} ; +A^|aQ  
Pa+_{9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 M# -E  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }%jpqip  
z]C=nXb k  
template < typename Right > s$(%?,yf2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~IWdFUKk  
  { { o5^nd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ](8F]J ,  
} :vx<m_  
Ctn?O~u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LH=^3Gw  
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。 V82I%gPF  
md? cvGDE  
template < typename T >   struct picker_maker =au!rda  
  { o)n)Z~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 12hD*,A5j  
} ; osd oL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2eeFaFif  
  { NP.i,H  
typedef picker < T > result; z$}9f*W}B  
} ; *)`PY4zF  
K/*"U*9Kv  
下面总的结构就有了: 9E8&~y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 L6i|5 P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E i>GhvRM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TXXG0 G  
至此链式操作完美实现。 NWPT89@l  
nnN$?'%~6  
&7>]# *  
七. 问题3 :).NA ]  
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。 $w <R".4  
{X{S[(|  
template < typename T1, typename T2 > W2fcY;HZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T0"nzukd  
  { }o7-3!{L!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Im!b-1  
} ;~djbo0,X  
WLw i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g-_=$#&{  
i>[xN[U(  
template < typename T1, typename T2 > ^ <`SUBI  
struct result_2 o<Mcc j  
  { wbcip8<t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zTfjuI|R  
} ; )V>zXy}Y  
DEhR\Z!  
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? 7UG c2J  
这个差事就留给了holder自己。 ?V+\E2  
    7-n HPDp'  
tjB)-=j[  
template < int Order > 8IWT;%  
class holder; P]y{3y:XxM  
template <> NIQ}+xpC  
class holder < 1 > qxAh8RR;/  
  { <T)0I1S  
public : Qt{V&Z7  
template < typename T > D_$N2>I-  
  struct result_1 DbB<8$  
  { C9MK3vtD.  
  typedef T & result; Qjnh;uBO  
} ; IA Ma  
template < typename T1, typename T2 > 2Q]W  
  struct result_2 `$FX%p  
  { eFS$;3FP1  
  typedef T1 & result; @M-Q|  
} ; K0C"s 'q  
template < typename T > k}E_1_S(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0F![<5X  
  { qNHI$r'  
  return (T & )r; T+EwC)Ll  
} 0<uLQVoR2n  
template < typename T1, typename T2 > pM+9K:^B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =-/'$7R,  
  { qN' 3{jiPL  
  return (T1 & )r1; 7G;1n0m-T  
} ml^=y~J[  
} ; :=+YZ|&j  
a3w6&e`  
template <> K;rgLj0m  
class holder < 2 > ?SO!INJ  
  { S#oBO%!  
public : }1[s,  
template < typename T > /U!B2%vq_  
  struct result_1 +aM[!pW(e  
  { 1,$"'lKwt  
  typedef T & result; 3X;>cv#B  
} ; z)v o  
template < typename T1, typename T2 > bo<.pK$  
  struct result_2 &nVekE:!  
  { Bfo#N31F}  
  typedef T2 & result;  !O`j  
} ; oH v.EO  
template < typename T >  q"T?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  >Z3>  
  { 4 $Kzh  
  return (T & )r; ]3='TN8aQF  
} LD NdHG6  
template < typename T1, typename T2 > M;3q.0MU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [4YRyx&:++  
  { 5izpQ'>  
  return (T2 & )r2; T]1.":   
} F !OD*]  
} ; D$H&^,?N  
Q<MxbHk9  
%`$:/3P$U  
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> >。 zd- *UF i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }aa]1X(u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KQ6][2-  
et/l7+/'  
return l(i, j) = r(i, j); A['(@Bz#7~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TC'SDDX  
-$=RQH$9  
  return ( int & )i; lf KV%  
  return ( int & )j; XVfUr\=,T  
最后执行i = j; 9 ;uw3vI%  
可见,参数被正确的选择了。 BdU .;_K  
?G~rYETvw  
bf1$:09  
0LzS #J+  
tBZ?UAe;  
八. 中期总结 =HIKn6C<  
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: hSAI G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :@E^oNKa0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EW4a@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2sG1Hox  
CK4#ZOiaa  
jgXr2JQ<  
R8!~>$#C6)  
edpRx"_  
3xP<J)S0  
九. 简化 ?y>v"1+  
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。 %z[=T@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1B&XM^>/  
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: sRcS-Yw[S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B>d49(jy  
  +-*/&|^等 yHs9J1S f  
2. 返回引用。 b%@9j;  
  =,各种复合赋值等 x#5[i;-c  
3. 返回固定类型。 Q;=4']hYU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [9~EH8  
4. 原样返回。 UL&>]aQ  
  operator, ;$$w`LyP  
5. 返回解引用的类型。 ^e =xEZD  
  operator*(单目) q%f90  
6. 返回地址。 $/JXI?K  
  operator&(单目) P@5-3]m=  
7. 下表访问返回类型。 r]QeP{  
  operator[] F/j ; q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qQo*:3/];  
  operator<<和operator>> yU7XX+cB7  
ND=JpVkvZ?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F &5iA\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j1+I_   
XS^du{ai  
template < typename Left > V8o, e  
struct value_return {IBbN05 ;  
  { 5RO6YxQ  
template < typename T > ).u>%4=6  
  struct result_1 GuL0:,  
  { /J!hKK^k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F`,bFQ  
} ;  myOW^  
^Dfqc-]  
template < typename T1, typename T2 > K~^o06 Y  
  struct result_2 LSXsq}  
  { 5OO XCtIKf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,?%Y*?v  
} ; )ytP$,r![S  
} ; :AuKQ`c  
"OkZ [E)  
ix?Z:pIS0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rXTdhw?+  
"av/a   
下面我们来剥离functor中的operator() e9S*^2;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \fUVWXv  
B"*PBJuOA  
return l(t) op r(t) ga;t`5+d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m)6-D-&7  
return op l(t) 0CX9tr2J  
return op l(t1, t2) r"x}=# b!  
return l(t) op `\3RFr  
return l(t1, t2) op e(DuJ-  
return l(t)[r(t)] 0s}gg[lj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _wW"Tn]  
$mf6!p4  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ci 22fw0  
单目: return f(l(t), r(t)); m<cv3dbZo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xfg?\j/  
双目: return f(l(t)); ^y|`\oyqwN  
return f(l(t1, t2)); es+ZPX>Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 V!+<  
* "?,.  
struct meta_divide OMYbCy^  
  { NW21{}=4  
template < typename T1, typename T2 > )B~{G\jS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f|s,%AU"i  
  { 7(LB}  
  return t1 / t2; OH 88d:  
} W7~OU(}[`  
} ; B&*`A&^y  
-&v0JvTJ9j  
这个工作可以让宏来做: r>"l:GZ  
.0X 5Vy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %5Elj<eHZ  
template < typename T1, typename T2 > \ d1*0?GTT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4}YHg&@\d%  
以后可以直接用 O=!EqaExW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LR"7e  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &oK&vgcj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) jcxeXp|00  
QNj6ETB-d  
sN1I+X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6-{wo)p  
{;JFoe+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *tDxwD7  
class unary_op : public Rettype  .^rs VNG  
  { =`V9{$i  
    Left l; akgvV~5  
public : +~lPf.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UM+g8J{$*;  
>-`-D=!V  
template < typename T > ai4ro"H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o O1Fw1Y  
      { i^}DIx{  
      return FuncType::execute(l(t)); :%zAX  
    } kH62#[J)yM  
2>Kn'p  
    template < typename T1, typename T2 > q\fai^_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #CB`7 }jq  
      { ;,B $lgF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hN;$'%^  
    } Thp!X/2O`  
} ; 8&#)}A}x  
^p\n/#B  
M>jk"*hA|  
同样还可以申明一个binary_op  JU=4v!0  
cT'<,#^/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P[Id[}5Pw  
class binary_op : public Rettype @iYr<>iDZ  
  { BUla2p  
    Left l; 95tHi re  
Right r; ::Di  
public : P"+K'B7K3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QUc&f+~  
nN[QUg  
template < typename T > _w9 :([_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  }_?FmuU  
      { gBXbB9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gii1|pLZ1  
    } Aq&H-g]s  
j sw0"d(  
    template < typename T1, typename T2 > >t $^U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 |Rmb  
      { &[-b #&y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t hQ)J|1  
    } j"P}Wn  
} ; 4Mj cx.21  
p+{*&Hm5  
hKQg:30<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XSo$;q\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |%Ssb;M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ky[-ZQQo=5  
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。 <cR]-Yr~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,N2|P:x  
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。。。 E#M4{a1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V#d8fRm  
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) 6vZ.CUK9  
下面是修改过的unary_op /q6 ^.>b  
um mkAeWb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _n3"  
class unary_op E&2mFg  
  { FZJ sZeO  
Left l; "]1|%j  
  2c8e:Xgv  
public : P&8QKX3 j^  
#,\qjY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c_.4~>qw  
w 8oIq*  
template < typename T > L t.Vo  
  struct result_1 /AUXO]  
  { `F' >NNY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !>QD42  
} ; X!/  
aQ.mvuMa7'  
template < typename T1, typename T2 > Qj/.x#T  
  struct result_2 FTZaN1%`  
  { oxgh;v*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z3nmC-NE  
} ; x[eho,6)  
3h>5 6{P  
template < typename T1, typename T2 > :~dI2e\:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + |d[q?  
  { p#fV|2'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K6; sxF  
} ; Uf]-uS  
>KnXj7  
template < typename T > ]tDuCZA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Y#x`DMh  
  { d^ YM@>%  
  return OpClass::execute(lt(t)); d"hW45L  
} jMB&(r  
!&8HA   
} ; xO` O$ie  
Oxhc!9F  
dQH9NsV7g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug , aQ{  
好啦,现在才真正完美了。 ~OQ/ |ws  
现在在picker里面就可以这么添加了: vB T]a  
w%Tjn^d  
template < typename Right > > z1q\cz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YU24wTe;k  
  { h(wu5G0C#u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K#<cuHGC  
} Ju 0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lQnqPQY  
B&k"B?9mL  
/qX=rlQ/n  
mtg3}etA  
o+T %n1$+V  
十. bind 8<Yqpb  
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。 HOrD20  
先来分析一下一段例子 nq"U`z@R  
0h",.  
9H4NvB{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )=c/{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VOK0)O>&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n%Gk {h5  
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。 i*g>j <`  
我们来写个简单的。 1'>wrGr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  b"C1  
对于函数对象类的版本: \gjY h2>  
3BWYSJ|  
template < typename Func > y&$v@]t1  
struct functor_trait xsIuPL#_  
  { h1`u-tc2x  
typedef typename Func::result_type result_type; iw ==q:$  
} ; op]HF4  
对于无参数函数的版本: 7`IoQvX  
%uWq)D4r  
template < typename Ret > !uJD hC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +Tug.[A  
  { |Q)c{9sD  
typedef Ret result_type; l;C00ZBOc  
} ; &6mXsx$  
对于单参数函数的版本: 5bKm)|4z6  
bF X0UE>  
template < typename Ret, typename V1 > r#CQCq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0j )D[K  
  { "<y0D!&  
typedef Ret result_type; 6!GO{2d"  
} ; 5D#Mhgun  
对于双参数函数的版本: y6*9, CF  
6+hx64 =  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2,,t+8"`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hs5aIJ  
  { HMymoh$Q  
typedef Ret result_type; WG0Ne;Ho  
} ; ev_4!+ko  
等等。。。 /T_@rm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g~i%*u,Y<  
+jPs0?}s  
template < typename Func > [9S?  
struct func_return R;68C6 4  
  { U:n3V  
template < typename T > KPcOW#.T  
  struct result_1 A=S_5y  
  { 1D/9lR,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y "RjMyQh  
} ; x&SG gl  
!leLOi2T  
template < typename T1, typename T2 > 'nO%1BZj+  
  struct result_2 [h GS*  
  { mrgieb%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KkJK5dZo  
} ; dO{a!Ca  
} ; quPNwNy  
GYq.!d@O  
+hJ@w-u,G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MvLmEmKb}\  
6pHn%yE*  
template < typename Func, typename aPicker > Av#_cL  
class binder_1 u\9t+wi}<  
  { `(rnD  
Func fn; 9Rg|oCP_  
aPicker pk; 0+]ol:i  
public : K~ 6[zJ4  
};z[x2l^  
template < typename T > LR5X=&k  
  struct result_1 B?c n5  
  { $ MN1:ih  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "?<$>\@; q  
} ; lLb"><8a  
P'dH*}H  
template < typename T1, typename T2 > t%`GXJb  
  struct result_2 t[ Zoe+&  
  { {|;5P.,l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,W!v0*uxp&  
} ; ;6T>p  
$Z!$E,@c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ve [*t`  
GRt1]%l#$  
template < typename T > EO<{Bj=2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1I{^]]qw  
  { 0pYCh$TL1  
  return fn(pk(t)); 7NY9UQ  
} VKjDK$  
template < typename T1, typename T2 > e B$ S d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l20fA-T _I  
  { Y] ZNAR  
  return fn(pk(t1, t2)); ^"g # !  
} ]W-7 U_  
} ; :j}]nS  
h]6"~ m  
 t dl Y  
一目了然不是么? <d$L}uQwg  
最后实现bind #fy#G}c  
?-y!FD}m&  
Ax9a5;5WM  
template < typename Func, typename aPicker > LZ97nvK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) km)5?  
  { &rcC7v K9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /ynvQ1#uA  
} >8pmClVvmR  
$<y10DfO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -27uh  
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。 Dd(#   
B_^ ~5_0:  
十一. phoenix %(c5T)B9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @bc=O1vX~;  
8b^v@|)N  
for_each(v.begin(), v.end(), xS4B"/  
( A 11w{`EM  
do_ &s +DK `  
[ <rO0t9OH  
  cout << _1 <<   " , " j"8f,er  
] @dy<=bh~  
.while_( -- _1), _* xjG \!  
cout << var( " \n " ) A[/_}bI|  
) 9{{|P=  
); J73B$0FP  
[ _jd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \Kx@?,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &I&:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ac0^`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9rB,7%@EL  
AjTkQ)  
44uM:;  
template < typename Cond, typename Actor > Z/|oCwR  
class do_while M!{;:m28X!  
  { O3?3XB> <  
Cond cd; hU:M]O0uw  
Actor act; [@l:C\2  
public : \Bg;^6U  
template < typename T > Ddf7wszW  
  struct result_1 4oY<O  
  { #s'UA!)  
  typedef int result_type; 36NENzK  
} ; Q: H`TSR]  
bJ[{[|yEd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rRTAWAs%T  
8y<NT"  
template < typename T > 0>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \m>mE/N  
  { QbF!V%+a's  
  do SMMV$;O{9  
    { DNP %]{J  
  act(t); |C\%H R  
  } zyznFiE  
  while (cd(t)); zL1*w@6  
  return   0 ; l17sJ!I  
} ;"*\R5 a  
} ; 7X Z5CX&  
$\W|{u`  
z,6X{=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x=UwyZ  
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。 : MOr?"  
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。 ?0v(_ v  
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。 `)9nBZ  
下面就是产生这个functor的类: =F(fum;zH  
qjK'sge/  
eV?._-G  
template < typename Actor > i2a""zac  
class do_while_actor D{Zjo)&tF'  
  { .|[5*-  
Actor act; e|`QW|9 .  
public : &\3k(j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x*8lz\w  
&rTOJ 1)V}  
template < typename Cond > U]Iypl`l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0 i76(2  
} ; 7J 0=HbH  
@Axwj   
I:6N?lD4}0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U_/sY9gz(  
最后,是那个do_ 7^{M:kYC!  
$6W o$c%  
o%!8t_1mR  
class do_while_invoker :# 1d;jx  
  { DNARe!pK  
public : Kt(Z&@  
template < typename Actor > :UjF<V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^)r^k8y'  
  { uR|?5DK  
  return do_while_actor < Actor > (act); *W'F 6Hpu  
} a3&&7n  
} do_; 2"31k2H[  
y"|QY!fK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <<43 'N+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y^7ol;t  
最后来说说怎么处理break和continue {Vc%ga|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。 dQ4VpR9|;  
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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