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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nVV>;e[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Iodk1Y;  
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, QWv+J a  
i ~fkjn  
Z9mY*}:U~  
6wx;grt'Z  
  class filler *|ez|*-  
  { ~;k-/Z"  
public : 7udMF3;>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Vm6G5QwM  
} ; H#x=eDU|k  
\Q<c Y<  
a:Js i=  
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: oCdWf63D  
b;#3X)  
wl #Bv,xf  
5 G cdz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e5_a.c  
U7O~ch[,  
?9nuL}m!a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $ 5ZBNGr  
6U6,Wu  
YU.aZdA&V3  
s~$ZTzV  
二. 战前分析 f/RzE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5mUHk]W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f4)fa yAVp  
v{ Md4 p  
Tz3 L#0:j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9 o6ig>C  
  /* --------------------------------------------- */ 9F)+p7VJq  
vector < int *> vp( 10 ); n#Xi Co_\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "hi?/B#d  
/* --------------------------------------------- */ g-"@%ps  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x zu)``?  
/* --------------------------------------------- */ VV O C-:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P:vAU8d>  
  /* --------------------------------------------- */ {/G~HoY1i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )WavG1  
/* --------------------------------------------- */ 13wO6tS k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ZU6z?Pf  
]3]I`e{  
=mxG[zDtQ  
XQ]noaU  
看了之后,我们可以思考一些问题: &^Q-:Kxs8  
1._1, _2是什么? >%5Ld`c:SD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 awh<CmcZ  
2._1 = 1是在做什么? 9HrT>{@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;X,|I)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {J;[ Hf5  
x9q?^\x  
V/"UDof  
三. 动工 Ya{$:90(4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b HRH2Ss  
,%7>%*nhk  
/MYl:>e>  
@dei} !e  
template < typename T > G(W/.*  
class assignment z ^t6VFM  
  { T#kPn#|  
T value; 0w9)#e+JS  
public : TELN4*  
assignment( const T & v) : value(v) {} <5(P4cm9  
template < typename T2 > _0dm?=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _|reo6  
} ; H <41H;m  
ewHk (ru  
%^tKt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wb~B Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b>SG5EqU@  
TtTp ,If  
5<ZE.'O  
&{E1w<uv  
  class holder y"6;O0  
  { Z6C!-a  
public : DCr&%)Ll  
template < typename T > jez=q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mh&wvT<:{  
  { 6BK-(>c(6  
  return assignment < T > (t); k?]`PUrV  
} h=h4`uA9  
} ; sI\v}$(~  
:_9MS0  
A)6xEeyR  
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: Aiyx!Q6vT  
$Y'}wB{pc  
  static holder _1; F6XrJ?JM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7[=*#7}.  
e$kBpG"D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c"HB7  
而不用手动写一个函数对象。 'w//d $+G_  
<% #Dwo}  
xVYy`_|  
F[am2[/<A  
四. 问题分析 NMJX `  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w]<V~X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V$wW?+V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2OT RP4U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6L5j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q8-;w{%  
N,kPR  
五. 问题1:一致性 i/UDda"E  
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?| J:W|2U="  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E%Tpby}^'  
4-j3&(  
struct holder 24{Tl q3  
  { -DAkVFsN  
  // xib?XzxGo  
  template < typename T > @ ;T|`Y=7  
T &   operator ()( const T & r) const b0X<)1O  
  { b;Nm$`2  
  return (T & )r; U-^qVlw  
}  vVvx g0  
} ; _{Z!$q6,  
`Xs3^FJt  
这样的话assignment也必须相应改动: l$[7 pM[  
lL8pIcQW  
template < typename Left, typename Right > rK` x<  
class assignment P ?^h  
  {  SXqWq  
Left l; FR*CiaD1  
Right r; &~4;HjS  
public : yV"k:_O{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r_R( kns  
template < typename T2 > xA7>";sla[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (U_`Q1Jo  
} ; vbA<=V*P  
Kd='l~rby  
同时,holder的operator=也需要改动: "Y'MuV'x  
5;v_?M!UCK  
template < typename T > "Yp:{e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .4CCR[Het  
  { ,gO}H)v]t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fh8 8DDJ  
} L i g7Ac,  
zv%]j0 ?  
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。 ]S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \_v jc]?  
a7Mn/ i.  
return l(rhs) = r; "FD`1  
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。 \p4>onGI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =Ff _)k  
ZYS`M?Au  
template < typename Tp > bm>N~DC  
class constant_t {UeS_O>(  
  { 7];AB;0"  
  const Tp t; 8n&Gn%DvX  
public : !l6Ez_'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W( 4Mvd  
template < typename T > y -6{>P/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k2 _i;v  
  { cePe0\\  
  return t; 6 4,('+  
} ;OMR5KAz  
} ; @GVONluyU`  
CE5A^,EsB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &u`]Zn   
下面就可以修改holder的operator=了 Ei HQ&u*  
#zf,%IYF  
template < typename T > I%|,KWM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nmo<t]  
  { `{KdmWhW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zH5pe  
} n2V $dF4m  
#}p@+rkg2  
同时也要修改assignment的operator() Cg8s9qE?  
+,Ud 3iS  
template < typename T2 > $./&GOus  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A:$4cacu9  
现在代码看起来就很一致了。 V|{\8&  2  
P.y06^ X}A  
六. 问题2:链式操作 8P?p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BQ:hUF3  
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。 \; voBU  
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。 eae`#>XP  
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。 $xU)t&Df  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct En9>onJ  
`VrQ? s  
template < typename T > O7"16~ a  
struct result_1 56?RFnZ&j  
  { %f?Z/Wn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U-*`I?~=4  
} ; eKUP,y;[I  
~tc,p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !AXt6z cZ  
b!<\#[ A4  
template < typename T > drQI@sPp  
struct   ref .fgVzDR|+  
  { >~;= j~  
typedef T & reference; V8hmfV~=]P  
} ; F$j?}  
template < typename T > fi~jT"_CI  
struct   ref < T &> ,W|cyQ  
  { $L4h'(s  
typedef T & reference; rT|wZz9$@  
} ; ?CD[jX}!  
e?7Oom  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cC*H.N  
it$w.v+W7V  
template < typename T > } *jmW P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %a:>3! +  
  { hHk9O?  
  return l(t) = r(t); $KVCEe!X  
} `%/w0,0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 G,}"}v:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y 8n*o3jM  
9i46u20  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Z8ds`KZM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x~JOg57up  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F.{$HJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 msVi3`q~  
最后的布局是: Qt\^h/zjG  
                Add Q*N{3G!  
              /   \ R $@$  
            Divide   5 "-Yj~  
            /   \ yNhRh>l  
          _1     3 e-Z ul.m  
似乎一切都解决了?不。 @R_ON"h  
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。 .(7m[-iF!  
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。 +a"f)4\  
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: x }@P  
Jr=XVQ(F  
template < typename Right > JRR,ooN*i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F!<!)_8Q  
Right & rt) const g3 opN>W  
  { xpp>5d !  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W1&"dT@  
}  5]*!N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KPAvNM  
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。 sDB,+1"Y$  
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。 UP7?9\  
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。 #}HdylI\}  
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。 M0$_x~  
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? FR']Rj  
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: sp&gw XPG  
]*hH.ZBY"^  
template < class Action > Pj1k?7  
class picker : public Action F_Gc_eT  
  { RF= $SMTk  
public : &I:ZJuQ4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OtbPr F5  
  // all the operator overloaded ^fQa whub  
} ; ^'n;W<\p)  
Q*hXFayx  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "Hk7s+%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SZUo RWx  
=6 3tp 9  
template < typename Right > z%1& t4$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0DFVB%JdI  
  { DKF` xuJP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [$c"}=g[+  
} &`,Y/Cbw  
@*E=O|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sf*gAwnW  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Q ZC\%X8j  
(^"2"[?a  
template < typename T >   struct picker_maker (((|vI3 <  
  { =ea.+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L&d.&,CNs'  
} ; RT(ejkLZm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Vg(M ^2L  
  { sDY+J(Z  
typedef picker < T > result; 4Y{;%;-i  
} ; [C\B2iU7_M  
g;Zy3   
下面总的结构就有了: kA> e*6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lD{*Z spz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f40OVT@g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .%!^L#g  
至此链式操作完美实现。 TT no  
%OsxXO?  
6a<zZO`Z6+  
七. 问题3 6Jq3l_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I1#MS4;$^  
6 FN#Xg  
template < typename T1, typename T2 > ?E<9H/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \8g= Ix  
  { eL<jA9cJ9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]57yorc`  
} 0gG r/78   
;XQ27,K&  
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: !zsrORF{  
{  '402  
template < typename T1, typename T2 > @j"6f|d  
struct result_2 `(ik2#B`}  
  { =\ k:]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S>)[n]f  
} ; %WC ^aKfY  
#hP>IU  
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? 2m"cK^  
这个差事就留给了holder自己。 pSI8"GwQ  
    (AX$S vw  
uQ&> Wk  
template < int Order > S{3c}>n  
class holder; z4~p(tl  
template <> (L1F ],Au  
class holder < 1 > >_\[C?8  
  { `H 'wz7  
public : ^KnK \  
template < typename T > BOh^oQh  
  struct result_1 EqGpo_  
  { Sfa=AV7K  
  typedef T & result; 1*|/N}g)  
} ; +,]VXH<y  
template < typename T1, typename T2 > <s7cCpUFP  
  struct result_2 [9B1%W  
  { 0OQ*V~>f  
  typedef T1 & result; 2% /Kf}+  
} ; 6`vW4]zu  
template < typename T > m;A[ 2 6X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L^zh|MEyzk  
  { hsT&c|  
  return (T & )r; }dHdy{$  
} MTN*{ug2:  
template < typename T1, typename T2 > HOF=qE*p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =LODX29  
  { ?D6|~k i  
  return (T1 & )r1; ^ g|VZN  
} ~@)s)K  
} ; /[D_9  
9e c},~(  
template <> =R~zD4{"  
class holder < 2 > 2gZ nrU  
  { Mi{ns $B%  
public : 0AdxV?6z  
template < typename T > Fi;H   
  struct result_1 ^8A [ ^cgq  
  { !%D';wQ,/  
  typedef T & result; !nvg:$.&  
} ; 8 ]exsn Z  
template < typename T1, typename T2 > ,Si{]y  
  struct result_2 Z1:%Aq xP  
  { .Zj`_5C  
  typedef T2 & result; %q~q,=H$]  
} ; fm`V2'Rm  
template < typename T > A)V*faD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 01n132k  
  { y4LUC;[n  
  return (T & )r; ggiy{CdR  
} U4^c{KWS  
template < typename T1, typename T2 > tXH;4K@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lixM0  
  { cJv/)hRaz  
  return (T2 & )r2; {=?(v`88  
} *coUHbP9>  
} ; AWYlhH4c?t  
gua7<z6=eh  
(ie%zrhS  
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> >。 -*MY7t3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jU7[z$GX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V=dOeuYd  
'"\'<>Be  
return l(i, j) = r(i, j); eBs.RR ]O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7s#8-i  
S2;^  
  return ( int & )i; VgODv  
  return ( int & )j; '?mF,C o{  
最后执行i = j; V-@4s}zX  
可见,参数被正确的选择了。 e,VF;Br  
Hz."4nhv  
~59lkr8  
ooUVVp  
JO0o@M5H  
八. 中期总结 E:ci/09wD  
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: Ul9^"o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FRZ]E)9Z]b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {_\cd.AuT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ruvfp_:  
R-9o 3TPa  
0VSIyG_Z  
"n` z`{<n  
<<CWN(hQWO  
j&_>_*.y  
九. 简化 }`Ya;  
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。 `D |/g;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 77yYdil^W+  
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: iiMS3ueF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )=d)j^ t9  
  +-*/&|^等 7xv9v1['  
2. 返回引用。 jhQoBC>:  
  =,各种复合赋值等 N+B!AK0.  
3. 返回固定类型。 HXSryjF?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "q+Z*   
4. 原样返回。 g.@[mf0r  
  operator, `dG;SM$T,  
5. 返回解引用的类型。 -5+Yz9pv[  
  operator*(单目) 1' U  
6. 返回地址。 *2->>"kh  
  operator&(单目) * 7Ov.v%  
7. 下表访问返回类型。 &C+2p  
  operator[] XLCqB|8`V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z>bNU  
  operator<<和operator>> _!qD/ [/  
]!"w?-h Si  
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。 rFpYlMct  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @4T   
?x&}ammid  
template < typename Left > jIT|Kk&]  
struct value_return qe{;EH*  
  { 8I RKCuV  
template < typename T > n|&=6hiI  
  struct result_1 X5[vQ3^  
  { ,^8':X"A{!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `1(ED= |  
} ; _Ffg"xoC  
" WQ6[;&V  
template < typename T1, typename T2 > ]zaTX?F:  
  struct result_2 IiqqdU]  
  { ,o%by5j"^N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V~j^   
} ; %p )"_q!ge  
} ; cMZy~>  
2SC-c `9)  
M.t,o\xl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U|tacO5w`  
Od~uYOL/B  
下面我们来剥离functor中的operator() f0sLe 3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 03v+eT  
j;@a~bks6z  
return l(t) op r(t) heou\;GI"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +5*bU1}O  
return op l(t) fEXFnQ#  
return op l(t1, t2) \ opM}qZ  
return l(t) op e[u}Vf  
return l(t1, t2) op bKM*4M=k  
return l(t)[r(t)] B2Y.1mXq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NL$z4m0  
}k-8PG =  
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: ^rO"U[To  
单目: return f(l(t), r(t)); 1bQO:n):~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c.Sd~k:3  
双目: return f(l(t)); |YROxY"ML  
return f(l(t1, t2)); >P~*@>e  
下面就是f的实现,以operator/为例 *{#C;"  
!'^l}K>  
struct meta_divide ~k"b"+2  
  { ial{A6X  
template < typename T1, typename T2 > 4x[_lsj   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rIcgf1v70  
  { z+Fu{<#(  
  return t1 / t2; R)JH D7 1  
} ub~ t}  
} ; z6@8IszU  
[?I<$f"  
这个工作可以让宏来做: HP]5"ziA  
OS@uGp=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iZy>V$Aq  
template < typename T1, typename T2 > \ I*.nwV<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TS|Bz2(  
以后可以直接用 mP }<{oh`x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y,0Z&6 <  
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 UMRFTwY  
(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。。。) lL:!d.{  
4E5;wH  
M{G}-QK_.  
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 ;X<Ez5v3  
JH]S'5X8K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $3 -QM  
class unary_op : public Rettype Anyy  
  { {guOAT- w  
    Left l; &mVClq  
public : %50)?J=zB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K0j%\]\Tp  
G4SA u  
template < typename T > G7"(,L` 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const stajTN*J  
      { N? Jy  
      return FuncType::execute(l(t)); 3#t#NW*e  
    } f EL 9J{  
d%0Gsga}  
    template < typename T1, typename T2 > q`r| DcN~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uOzoE_i  
      { G8+&fn6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G3^<l0?S  
    } >eG<N@13p  
} ; l%_K$$C  
K:'^f? P  
85G-`T  
同样还可以申明一个binary_op (+(@P*c1  
?ld&}|W~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YT+b{   
class binary_op : public Rettype vx($o9  
  { XjL3Ar*  
    Left l; yYJ_;Va  
Right r; M;y*`<x  
public : zJy=1r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YdO*5Gb6  
tWy.Gz\  
template < typename T > pt.V^a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xAd@.^  
      { J/e]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Wx]Xa]-  
    }  ]Pe>T&  
:po6%}hn  
    template < typename T1, typename T2 > ;: _K,FU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j8Z;}Ps  
      { K\9CW%W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E} XmZxHV  
    } 0ex.~S_Oj4  
} ; J78.-J5 j0  
vwu/33  
xgcJEox!  
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 !i-t6f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LcvczS T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C`_/aR6  
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。 r9{@e^Em  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -}UY2)  
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。。。 8_4!Ar>2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e%)iDt\j  
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) n?cC]k;P~  
下面是修改过的unary_op $Okmurnn  
.5a>!B.I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _2G _Io  
class unary_op hJ ^+asr  
  { b]z_2h~`  
Left l; 1Z c=QJw@  
  ^,I2 @OS  
public : `$JvWN,kB  
/5Qh*.(S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qb?a[[3  
!gW`xVGv  
template < typename T > \;N+PE  
  struct result_1 o+{,>t  
  { AA[1[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N8Rq7i3F?a  
} ; }p6]az3  
|#o' =whTl  
template < typename T1, typename T2 > {H[N|\  
  struct result_2 mM&P&mz/D  
  { :a/rwZ[r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 13F]7l-#  
} ; @Nsn0-B?ne  
nm#23@uZ4K  
template < typename T1, typename T2 > WRu(F54Sk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bgBvzV&'8  
  { QD!NV*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D^O[_/i&  
} %" bI2  
&2u |7U.  
template < typename T > b 3Q6-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2{=D)aC$f  
  { B1|nT?}J(  
  return OpClass::execute(lt(t)); xK_UkB-$i  
} ;6PU  
VI4mEq,V  
} ; 95#]6*#[4!  
J8S$YRZ_  
T2Z$*;,>T  
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 HI|egf@  
好啦,现在才真正完美了。 =nCA=-Jv  
现在在picker里面就可以这么添加了: (.!9  
H(.9tuA  
template < typename Right > udUc&pX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A@< !'  
  { HcIJ&".~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A)9]^@,  
} ]pe7I P  
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。 wnd #J `  
@>46.V{P}B  
R4;1LZ8XzS  
wp1O*)/q  
qc,EazmU  
十. bind xwsl$Rj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 agwbjkU/  
先来分析一下一段例子 7WmLC  
H][TH2H1  
BN]o!Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j7&#R+f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M**Sus87Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gD)M7`4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s3A(`heoq  
我们来写个简单的。 9U<WR*H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S>x@9$( ym  
对于函数对象类的版本: "vybVWEE  
&M@ .d$<C  
template < typename Func > 'L O3[G{  
struct functor_trait -S]ercar  
  { k0j4P^d  
typedef typename Func::result_type result_type; $=\=80u/  
} ; $rj:K)P  
对于无参数函数的版本: 2i6=g<   
-'miM ~kG[  
template < typename Ret > %_:L_VD@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 19GF%+L ,  
  { <$?#P#A  
typedef Ret result_type; sT1OAK\^  
} ; U3Gg:onuE  
对于单参数函数的版本: 2&S^\kf  
~`e!$=  
template < typename Ret, typename V1 > Ynf "g#(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  LkYcFD  
  { aOg9Dqtg)f  
typedef Ret result_type; YvG$2F|_)  
} ; &J/!D#  
对于双参数函数的版本: +arh/pd_I  
 j7_,V?5z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r+%3Y:dZE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  =AaF$R  
  { JQbaD-  
typedef Ret result_type; +?6]Vu&|f  
} ; SPb`Q"  
等等。。。 aO1.9! <v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8HLL3H0  
T$MXsq  
template < typename Func > ph b ;D  
struct func_return )OQm,5F1  
  { Oi|cTZ@A-  
template < typename T > 5w>TCx  
  struct result_1 X n0HJ^"_  
  { xp:I(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z<t2yh(DF  
} ; rV"3oM]Lo  
^[[@P(e>  
template < typename T1, typename T2 > -T+YMAFU_  
  struct result_2 $Xo_8SX,  
  { uYs45 G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4mW$+lzn  
} ; 81#x/&E]  
} ; ,O.iOT0=;  
>Q=e9L=  
n>JJ Xw,,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hH>a{7V   
#QlxEs#%  
template < typename Func, typename aPicker > 6E_~8oEl  
class binder_1 ]+pE1-p\  
  { Rh~j -;  
Func fn; F6CuY$0m=  
aPicker pk; D`41\#ti  
public : aC9iNm8w  
*cFGDQ !  
template < typename T > P)y2'JKL  
  struct result_1 ql.[Uq  
  { u7J:ipyiq2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (oiQ5s^f  
} ; &VU^d3gv~  
ok,O/|E}?  
template < typename T1, typename T2 > }@$CS5w  
  struct result_2 >nehyo:#  
  { D{8B;+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ro$*bN6p  
} ; G1X73qoHT<  
)qX.!&|I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yAGQD[ih  
=?Co<972Z  
template < typename T > L1` ^M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :1t&>x=T  
  { 3k_\ xQ  
  return fn(pk(t));  RF<f  
} oVUsI,8  
template < typename T1, typename T2 > qe1>UfY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NV{= tAR  
  { xZq, kP^  
  return fn(pk(t1, t2)); ?gU - a  
} Tl_o+jj  
} ; #.]W>hN8\  
x=K'Jj  
a]V#mF |{  
一目了然不是么? `mZ1!I-T  
最后实现bind 5' t9/8i  
U\{I09@E 0  
[4;_8-[Nv  
template < typename Func, typename aPicker > B2BG*xa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kSge4?&  
  { !eb{#9S*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \l[AD-CZPh  
} N-}OmcO]e  
XkW@"pf&Fh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @/01MBs;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 b<r*EY  
[r]<~$  
十一. phoenix pR*3Q@Ng  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bd>ATc+580  
o=5hG9dj  
for_each(v.begin(), v.end(), RAEN  &M  
( &QH mo*  
do_ TgRG6?#^l  
[ Ak`?,*L M  
  cout << _1 <<   " , " \8{Tj54NA  
] .Xxxz Wyk  
.while_( -- _1), "AWk jdj  
cout << var( " \n " ) K;`*n7=IA  
) 1-4[w *u>  
); _{B2z[G}  
v+C D{Tc  
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: ~d3BVKP5  
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 #N=_-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ](ztb)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4Im}!q5;:<  
)OlYz!#?  
KJ-Q$ M  
template < typename Cond, typename Actor > 'r^'wv]  
class do_while %74f6\  
  { N'5DB[:c:  
Cond cd; RzB64  
Actor act; *:l$ud  
public : HW6Cz>WxOW  
template < typename T > =/xXB  
  struct result_1 }ZwnG=7T?  
  { &t@ $]m(  
  typedef int result_type; eEmLl(Lb  
} ; -42 U  
!P6y_Frpe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gv(n2r  
#TP Y%  
template < typename T > G0r(xP?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ws]d,]  
  { w6B`_Z'f  
  do a}Jy o!.  
    { +@rc(eOwvN  
  act(t); V/"41  
  } >\5ZgC  
  while (cd(t)); 5kv]k?   
  return   0 ; q 7+|U%!9  
} yg4ILL  
} ; G_5NS<JE"S  
+A_jm!tJS(  
1@<>GDB9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B7'2@+(  
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。 /hyCR___  
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。 Ga *  
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。 URTJA<r8D  
下面就是产生这个functor的类: 61TL]S8  
6z67%U*8r  
KkHlMwv  
template < typename Actor > 1[dQVJqMp(  
class do_while_actor dp1t]  
  { W?@+LQa??  
Actor act; wK%x|%R[  
public : /z(s1G.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9+>%U~U<  
KEr?&e  
template < typename Cond > k .F(*kh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IZ_ B $mo  
} ; {O[ !*+O  
1`n ZK$  
VqB9^qJ]!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &cx]7:;  
最后,是那个do_ w?c~be$  
4_Rv}Y d  
k1WyV_3  
class do_while_invoker ]0p*EB=C*  
  { w?p8)Q6m  
public : v-Uz,3  
template < typename Actor > bNz2Uo!0K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _ID =]NJ_  
  { /^Lo@672  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,PyPRPk  
} rg+3pX\{  
} do_; z:W1(/W~  
~leLQsZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :&D$Q 4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z@:R'u2Lk  
最后来说说怎么处理break和continue 7)3cq}]O  
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。 k Nw3Qr  
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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