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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )h^NR3N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <SVmOmJ-K  
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, dZGbC9  
CDp8)=WJFF  
^t[HoFRa  
+dkS/b  
  class filler k:#6^!b1  
  { l oqvi  
public : Gowp <9 F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a-n4:QT  
} ; iS@\ =CK  
|)W!jC&k  
*(cU]NUH_  
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: fn9#>~vrD  
s%;<O:x8o  
:G)<}j"sM  
8 3.E0@$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oJ78jGTnb  
J< JBdk  
)'q%2%Ak  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KIL18$3J  
) qPSD2h  
GLKO]y  
2r ];V'r  
二. 战前分析 zL s^,x  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 j.3o W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,2WH/"  
m%QqmTH  
#1$}S=8*f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r9ke,7?  
  /* --------------------------------------------- */ i ilyw_$H  
vector < int *> vp( 10 ); ;Mj002.\G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yZSvn[f  
/* --------------------------------------------- */ oTOfK}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6T^lS^  
/* --------------------------------------------- */ oVZ4bRl   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ui'F'"tPz  
  /* --------------------------------------------- */ LD+f'^>>Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gZ(O)uzv  
/* --------------------------------------------- */ W81o"TR|pt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .R5/8VuHF  
NcL =z o<  
0 15Owi  
jeDlH6X'  
看了之后,我们可以思考一些问题: yBz >0I3  
1._1, _2是什么? $<e +r$1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7unA"9=[4V  
2._1 = 1是在做什么? \iMyo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E!aq?`-'!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +Z? [M1g  
q|q:: q*  
[Hcaw   
三. 动工 @)sc6 *lnW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wsg//Ec]  
FU@uH U5fd  
:$"7-a %f  
R'EW7}&  
template < typename T > U($^E}I2(  
class assignment GhnE>d;i  
  { $P?{O3:V  
T value; J5T=!wF (  
public : ]+IVSxa!u  
assignment( const T & v) : value(v) {} "2h5m4  
template < typename T2 > A9BxwQU#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b*9e1/]  
} ; QAvWJydb  
;]h.m)~|  
-,>:DUN2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3c 28!3p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U5 rxt^  
||a`fH  
T|f_~#?eV  
P`sN&Y~m  
  class holder Tcs3>lJ}   
  { v_-ls"l  
public : >5i?JUZ  
template < typename T > 1PU*:58[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C MqM;1  
  { `2x34  
  return assignment < T > (t); h Z#\t  
} 7l}~4dm2J  
} ; n.;3X  
uAb 03Q  
A;%kl`~iyz  
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: ry,}F@P&  
sM9- 0A  
  static holder _1; /s-d?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 luF#OPC  
$f(agG]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G4yUC<TqBP  
而不用手动写一个函数对象。 5 TET<f6R  
s1@@o#r  
ew"m!F#  
Ao!=um5D J  
四. 问题分析 -eYL*Pa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nE<J`Wo$f  
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。 pU[K%@sC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c+;S<g 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jmPp-} tS7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4H7Oh*P\j  
IuWX*b`v  
五. 问题1:一致性 ~mcZUiP9  
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?| !>|`ly$6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cX"G7Bh  
iJ*%dio  
struct holder q+J0}y{#8)  
  { VLd=" ~  
  // %jgg59  
  template < typename T > Z>HNe9pr  
T &   operator ()( const T & r) const 6+#,=!hF{  
  { (6[Wr}SW5  
  return (T & )r; (\q[gyR  
} 67 O<*M  
} ; &`sR){R  
{9:hg9;E*  
这样的话assignment也必须相应改动: W[ "HDR  
jrdtd6b}  
template < typename Left, typename Right > -~]^5aa5n  
class assignment M[vCpa  
  { _pW 'n=}R  
Left l; [R$liN99z;  
Right r; &0h=4i=6r  
public : W#Cq6N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }amE6  
template < typename T2 > " xxXZGUp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o7QK8#  
} ; tQ6|PV  
~s0P FS7  
同时,holder的operator=也需要改动: =~;zVP   
*U2Ck<"]  
template < typename T > 8\u;Wf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e7wKjt2fy  
  { 6z`8cI+LRw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '&{(:,!B  
}  z8tt+AU  
Z_!9iA:X  
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。 @hBx, `H^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ /sF:~=  
R3cG<MjmK  
return l(rhs) = r; 0Mq6yu^  
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。 @>Biyb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @]yQJuXA&Z  
6vZt43"m?\  
template < typename Tp > I BF.&[[S  
class constant_t $&NbLjeS  
  { [y$j9  
  const Tp t; =1_jaDp  
public : gFgcxe6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H.f9d.<W%  
template < typename T > g')?J<z   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8Y]u:v  
  { w`"W3(  
  return t; :nTkg[49pJ  
} )8\Z=uC  
} ; Vc{/o=1u  
jeyaT^F(   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wN$uX#W|  
下面就可以修改holder的operator=了 KS8\F0q  
R2'C s  
template < typename T > g9! d pP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %9cqJ]S  
  { yFa&GxSq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Ce 2d+K  
} _6| /P7"  
s-y'<(ll  
同时也要修改assignment的operator() C}|O#"t^\  
I(F1S,7  
template < typename T2 > ]eORw $f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s 0 =@ &/  
现在代码看起来就很一致了。 Ynv 9v\n|  
?m`R%>X"  
六. 问题2:链式操作 d8 3+6d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _dz:\v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ok8JnQC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Uia)5zz8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t^dakL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &fh.w]\  
REeD?u j  
template < typename T > ^?JEyY  
struct result_1 \=TWYj_Ah  
  { )GQ D*b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; us(sZG  
} ; u~j'NOv  
H 7 o$O  
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: `=WzG"  
^2P;CAjj-  
template < typename T > Yf%[6Y{  
struct   ref 5LnB]dW  
  { Qq6%53  
typedef T & reference; a2 IV!0x  
} ; !: `Ra  
template < typename T > a'(lVZA;  
struct   ref < T &> C&qDvvk  
  { gqKC4'G0  
typedef T & reference; 7~QwlU3n<F  
} ; zcbA)  
9;'>\ImI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jFK9?cLT  
uT@8 _9  
template < typename T > xQcMQ{&;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !dYX2!lvT  
  { C]{V%jU  
  return l(t) = r(t); E$oA+n~  
} R;N>#_9HU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,(5dQ`hA0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Bil;@,Z#  
M]pel\{M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X,Q 6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `RL(N4H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `-E.n'+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /61ag9pN  
最后的布局是: gPn%`_d5  
                Add rmAP&Gw I  
              /   \ 1L(Nfkh  
            Divide   5 bTI&#Hu  
            /   \ !~VR|n-  
          _1     3 mDe+ M {/  
似乎一切都解决了?不。 Ynt&cdK9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +$an*k9  
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。 ~gcst;  
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: Qg86XU%l  
;Ln7_  
template < typename Right > ph5xW<VNP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {jCu9 ]c!  
Right & rt) const QvT-&|  
  { v f/$`IJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s}p GJ&C  
} (h8hg+l o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N:sECGS,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  G$cq   
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。 (D +{0 /  
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。 E2ayK> ,  
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。 D[FfJcV'$  
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,A-5l<h]?  
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: EIVQu~,H  
^me}k{x  
template < class Action > OM#OPB rB  
class picker : public Action !ktA"Jx  
  { NUO,"Bqq  
public : FcbA)7dD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2e D\_IW  
  // all the operator overloaded U3dR[*  
} ; ^FyvaO  
'KIi!pA.  
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。 .\hib. n3  
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: { <ao4w6B  
"ZK5P&d  
template < typename Right >  *<h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <8xP-(wk;  
  { N!4xP.Ps  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iTtAj~dfZ  
} Aj)< 8  
}Rf :DmPE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QY CNO#*  
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。 P*qNRP%  
BIB>U W  
template < typename T >   struct picker_maker [laL6  
  { WRU@i;l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MjF.>4  
} ; t&?v9n"X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C">=2OO  
  { =-B3vd:LF  
typedef picker < T > result; :4L5@>b-  
} ; ztxQv5=:,  
=B 4gEWR  
下面总的结构就有了: VAB&&AL  
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。 8aIf{(/k  
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。 0m| Gp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xuH<=-O>ki  
至此链式操作完美实现。 e|+;j}^C  
K5c7>I%k  
5['B- Iw  
七. 问题3 O|g!Y(  
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。 <)*g7  
Q`wA"mw6k  
template < typename T1, typename T2 > G cLp"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NByN}e  
  { g)G7 kB/<p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SO jDtZ  
} ~uD;_Y=u)r  
dvdBRrf  
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: V{^fH6;[  
!NY^(^   
template < typename T1, typename T2 > 5Vm}<8{  
struct result_2 Pc-8L]2oaF  
  { Q24:G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5FR#_}k]_F  
} ; `?|]:7'<  
'krMVC-  
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? {<{G 1y~  
这个差事就留给了holder自己。 _"t.1+-K  
    4R^j"x 5  
R*5;J`TW  
template < int Order > m ?tnk?oX  
class holder; hFPRC0ftE  
template <> KUqS(u  
class holder < 1 > )p_LkX(  
  { Z*Hxrw\!0  
public : /gy:#-2Gy  
template < typename T > c(=O`%B{  
  struct result_1 >wm$,%zk  
  { HyYQQ  
  typedef T & result; i3WmD@  
} ; jW0z|jr  
template < typename T1, typename T2 > =}o>_+"  
  struct result_2 Ch!Q?4  
  { |+=:x]#vV  
  typedef T1 & result; 9@EnmtR  
} ; :XY3TI  
template < typename T > (C_o^_I:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {%k;V ~  
  { /!uBk3x:  
  return (T & )r; s6h Wq&C  
} e.YchGTQ  
template < typename T1, typename T2 > 7T;RXrT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *R6eykp  
  { X@4d~6k?  
  return (T1 & )r1; F`}w0=-*(  
} Zdg{{|mm  
} ; : MmXH&yR  
A;nmua-Fv  
template <> =5_F9nk-   
class holder < 2 > # i=^WN<V  
  { l6U'  
public : 8GZjIW*0oq  
template < typename T > bh"v{V`=0  
  struct result_1 D&d:>.~u  
  { snNg:rT L  
  typedef T & result; U)1qsUDF  
} ; j1CD;9i)%  
template < typename T1, typename T2 > e Em0c]]9  
  struct result_2 qtQ:7WO  
  { JNg5?V;.U  
  typedef T2 & result; d7zE8)DU7  
} ; <%f%e4 [  
template < typename T > &Gwh<%=U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KgAX0dM  
  { 0A 4|  
  return (T & )r; X}FF4jE]D(  
} M#2U'jy  
template < typename T1, typename T2 > uM<+2S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jCv+m7Z  
  { VQx-gm8}!  
  return (T2 & )r2; %4^/.) Q  
} > V}NG  
} ; pr89zkYw  
"?.Wb L  
5|t&qUV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m D q,,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p6\9H G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: li XD2N  
*,*5sV  
return l(i, j) = r(i, j); Y }d>%i+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,$[lOFs  
:6iq{XV^  
  return ( int & )i; &4iIzw`  
  return ( int & )j; /VZU3p<~  
最后执行i = j; g<c^\WG  
可见,参数被正确的选择了。 2 g==98>cg  
bxHk0w  
2`eu3vA  
1vd+p!n  
7NqV*  
八. 中期总结 tqf-,BLh  
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: =#fvdj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tR/ JY;jn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (_<n0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /qze  
.}>[ Kr  
>Cc$ P  
z<=t3dj  
#Og_q$})f  
1S#bV} !  
九. 简化 {IwYoRaXa  
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&8_i`%<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rvO+=Tk  
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: $MGd>3%y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Nh-* Gt?  
  +-*/&|^等 Vi-@z;k  
2. 返回引用。 [0@i,7{ZqE  
  =,各种复合赋值等 KJSy7F  
3. 返回固定类型。 qm_E/B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <O&s 'A[  
4. 原样返回。 T^SOq:m&  
  operator, gE(03SX  
5. 返回解引用的类型。 K)Ka"H  
  operator*(单目) %LmB`DqZ  
6. 返回地址。 vM8]fSc  
  operator&(单目) /n=/WGl  
7. 下表访问返回类型。 }]@ "t)"  
  operator[] 2O>iAzc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zqn*DbT  
  operator<<和operator>> d|lzkY~  
?-i&6i6Y  
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。 pqX=l%{4ES  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p]HtJt|]  
*i90[3l  
template < typename Left > JH9CN  
struct value_return )63w&  
  { dksnW!  
template < typename T > a r%Rr"  
  struct result_1 $^F2  
  { y.OUn'^d4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $dVjxo  
} ; J)f?x T*  
0' t)fnI#  
template < typename T1, typename T2 > <#i'3TUR  
  struct result_2 F"I@=R-n  
  { Jr zU-g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :-n4! z"k  
} ; u/WkqJvw#  
} ; S5M t?v|K  
7IR n  
7="V7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #4?3OU#  
\WEC1+@  
下面我们来剥离functor中的operator() Z_/03K$q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &nn":  
IFe[3mB5  
return l(t) op r(t) 6iOAYA=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n&lLC&dL  
return op l(t) -g9f3Be  
return op l(t1, t2) i[swOY z]X  
return l(t) op S]+}Zyg  
return l(t1, t2) op M_DkjuR  
return l(t)[r(t)] 54-x 14")  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gl(,%~F9i  
420K fVA  
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: pw .(6"  
单目: return f(l(t), r(t)); A2 r RYzN;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B _ >|Mo/  
双目: return f(l(t)); mJHX  
return f(l(t1, t2)); ]b)(=-;>  
下面就是f的实现,以operator/为例 B Xp3u|t  
J2-xnUa]7  
struct meta_divide 8vCHH&`  
  { :.^{!  
template < typename T1, typename T2 > -\vq-n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <@P0sd   
  { 0td;Ag  
  return t1 / t2; Q{l;8MCL  
} _eS*e-@O5  
} ; hsh W5j  
7e4\BzCC  
这个工作可以让宏来做: OpfFF;"A'  
YN^8s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j"]%6RwM]  
template < typename T1, typename T2 > \ t+ @F"[j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0Pe.G0 #  
以后可以直接用 H}X"yLog*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qH$p]+Rk 5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1Pbp=R/7ar  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `|4{|X*U.  
6FfDif  
q~Ud>{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #gq3 e  
tpS F[W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BFY~::<b  
class unary_op : public Rettype R_csKj  
  { ??4QDa-  
    Left l; 5M3QRJ!  
public :  GY>0v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mcvTz, ; =  
6%? NNEM  
template < typename T > !eW<4jYB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a2zo_h2R  
      { %(i(ZW "  
      return FuncType::execute(l(t)); Adh CC13B  
    } IkupW|}rc  
V6c?aZ,O  
    template < typename T1, typename T2 > #RcmO **  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q?6Zu:':  
      { /dO&r'!:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M30_b8[Y_  
    } w ^A0l.{  
} ; M9MEQK  
e.Ii@<  
ZyTah\yPM  
同样还可以申明一个binary_op ?r/7:  
lD(d9GVm{z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X6PfOep  
class binary_op : public Rettype j \SDw  
  { W[b/.u5z:  
    Left l; 2- )Ml*  
Right r; wvfCj6}S &  
public : N24+P5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]HRE-g  
0GB6.Ggft  
template < typename T > {^~{X$YI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BD#4=u  
      { "l!"gc87  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pz(clTOD:  
    } ?C_%"!GR  
6rk/74gI,a  
    template < typename T1, typename T2 > KxvT}"k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +_+_`q>]  
      { #SL/Jr DZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9F3`hJZRy>  
    } r`lgK2r\  
} ; sbgRl%  
; qvZ*  
+ISB"a  
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 Re=bJ|wo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CnO$xE|{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xx%WIY:}  
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。 WvR}c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  X(bb1  
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。。。 p@P[pzxI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9[:nW p^  
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) Odagaca  
下面是修改过的unary_op GG7N!eZ  
seJc,2Ex  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <>-UPRw qI  
class unary_op -i 9/1.Z  
  { bju0l[;=  
Left l; ]J~5{srq:  
  ImgKqp0Z  
public : (|Xf=q,Le  
&%^[2^H8"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z8A`BVqI  
u{J:wb  
template < typename T > ) m?oQ#`m  
  struct result_1 =uD2j9!"7  
  { $WdZAv\_S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lVMAab  
} ; `9@!"p f  
LV`- eW  
template < typename T1, typename T2 > E]Kd`&^}  
  struct result_2 7m8L!t9  
  { T `N(=T^*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xa-]+_?Q  
} ; )U8F6GIC&}  
|]Ockg[  
template < typename T1, typename T2 > vh T9#) HI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4iDo.1B"  
  { m"u 9AOHk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _w)0r}{  
} U; ev3  
#LF_*a0v  
template < typename T > 1`b?nX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 75<E0O  
  { G.L4l|%W  
  return OpClass::execute(lt(t)); { Ke3  
} i^j{l_-JE  
W&G DE  
} ; x'}{^'}/  
\,~gA   
0\u_ \%[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug WpRi+NC}ln  
好啦,现在才真正完美了。 CKj3-rcF(  
现在在picker里面就可以这么添加了: |`#[jHd  
Ie``W b=  
template < typename Right > (Iu5QLE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =$f xK  
  { O>H4hp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \}Hk`n)Aq  
} b@nbXm]Z  
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。 S&@~F|  
6jom6/F 4  
B,}%1+*  
{?,:M  
(gz|6N  
十. bind ~bvx<:8*%  
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。 vw3%u+Z&  
先来分析一下一段例子 B f[D&O  
&AA u:  
MiN68x9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ro?yCy:L'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0p! [&O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IgZX,4i=o  
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。 |qfnbi-\  
我们来写个简单的。 D`iWf3a.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7M5HIK6_  
对于函数对象类的版本: T7&itgEYG/  
<4^a (Zh  
template < typename Func > @ -g^R4e<  
struct functor_trait *j8w" 4  
  { &:w{[H$-  
typedef typename Func::result_type result_type; :'#B U:  
} ; hnL(~  
对于无参数函数的版本: n0nkv[  
9NKZE?5P|D  
template < typename Ret > HH8a"Hq)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /TS>I8V!  
  { bMf +/n  
typedef Ret result_type; R~)c(jj5  
} ;  k:R9wo  
对于单参数函数的版本: /9W-;l{=z  
W>'R<IY4#N  
template < typename Ret, typename V1 > s|YY i~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R>#T {<<L  
  { t:$p8qR  
typedef Ret result_type; K@%.T#  
} ; 6<FJ`l]U9  
对于双参数函数的版本: E9QNx6 2  
{U7j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "0n to+v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u]CW5snz  
  { hNSV}~h  
typedef Ret result_type; sLb[ZQ;j  
} ; H#G'q_uHH  
等等。。。 PJ9JRG7j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (~,Q-w"  
D6c4tA^EO  
template < typename Func > 8V.x%T  
struct func_return 4e1Zyi!  
  { rQ. j$U  
template < typename T > O zY&^:>  
  struct result_1 ytr~} M%  
  { <dh7*M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 866n{lyL  
} ; rn U2EL  
Mv JEX8M  
template < typename T1, typename T2 > X2T)]`@  
  struct result_2 5>"-lB &  
  { Mt<TEr}7Z=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q{V|{yV^y  
} ; T<?JL.8g_  
} ; (N0G[(>  
*}A J7]  
|_ E)2b:h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !&ac}uD^g  
M%sWtgw(  
template < typename Func, typename aPicker > =M ?  
class binder_1 FG1$_zN |  
  { u%3Z +[  
Func fn; Z3T:R"l;  
aPicker pk; { ~FYiX  
public : "~N#Jqzr:  
&-s!ko4z  
template < typename T > kT!FC0E{  
  struct result_1 Of SYOL7o  
  { 'l!tQD!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kce+aiv|u  
} ; ; Rt?&&W  
\HV%579  
template < typename T1, typename T2 > /DJyNf*  
  struct result_2 >& \QLo[5  
  { LH3PgGi,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j ]F  Zy  
} ; }I9\=jT  
v.c2(w/P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IH'DCY:  
f'TdYG  
template < typename T > pEw &i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <pK72  
  { PGOi#x  
  return fn(pk(t)); 3z!\Z[  
} #xNLr   
template < typename T1, typename T2 > ~NMal]Fwx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /~K-0K#w  
  { tz6d}$  
  return fn(pk(t1, t2)); #y~^!fdp9  
} rH8w||S2U  
} ; r ~si:?6:  
CZS{^6Ye  
d@8=%x:  
一目了然不是么? w q% 4'(  
最后实现bind }`{aeVHT  
YJ'h=!p}G  
Sdy\s5  
template < typename Func, typename aPicker > e #> wv]V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6NVf&;laQ  
  { {*r*+}@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `Jq ?+W  
} tq8B)<(]  
2a3h m8%U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SYOND>E  
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。 ik=~`3Zp0  
S ])Ap'E  
十一. phoenix D ?1$I0=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xVao3+r  
#Wey)DI  
for_each(v.begin(), v.end(), 3U!\5Nsby  
( Ig-9Y;hdmn  
do_ QU2\gAM  
[ np}F [v  
  cout << _1 <<   " , " T9osueh4  
] !=;^Grv>  
.while_( -- _1), }H&NR?Ax  
cout << var( " \n " ) Tar tV3;`  
) (`>RwooE  
); %K@D{ )r_^  
G9TK)Nz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2M3.xUS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor RXP0 4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }xJ9EE*G/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q+>J'UGb  
%=xR$<D  
o$FqMRep  
template < typename Cond, typename Actor > )q&=x2`  
class do_while 0zCe|s.S&  
  { "2o,XF  
Cond cd; "gADHt=MIR  
Actor act; qPK3"fzH  
public : RY2`v pv  
template < typename T > *-(J$4RNz  
  struct result_1 n_Px=s!1p@  
  { >wS52ng  
  typedef int result_type; ~@S5*(&8  
} ; ( {ads_l  
XO~xbG7>gZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gQ %'2m+  
I2hX;pk,  
template < typename T > h@7S hp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +|Z1U$0g  
  { h?jy'>T?b2  
  do `VCU`Y  
    { DBYD>UA  
  act(t); x_CB'Rr6  
  } (.-3q;)6  
  while (cd(t)); % < D  
  return   0 ; /-Y*V*E  
} W2G`K+p  
} ; al$G OMi  
.9_]8 T  
3/+9#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QkBT, c  
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。  +ulBy  
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。 cVv+,l4 V0  
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。 p&ytUT na  
下面就是产生这个functor的类: 8'Sw?FbVA/  
.%j&#(!  
?sWPx!tU  
template < typename Actor > r+-KrO'  
class do_while_actor Xm`jD'G  
  { -K hXb  
Actor act; h~)oiT2v  
public : 4vq,W_n.hQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xwhH_[  
2qLRcA=R  
template < typename Cond > SV}q8z\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p(in.Xz  
} ; >H?l[*9  
+e+hIMur  
u POmi 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。 XP~bmh,T,  
最后,是那个do_ &@u;xc| v  
-fFM-gt^t  
o6,$;-?F_  
class do_while_invoker jE|Ju:}&  
  { 5<\&7P3y  
public : xjB2?:/2  
template < typename Actor > rK )aR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vui5ZK  
  { teH $hd-q  
  return do_while_actor < Actor > (act); FZ'|z8Dm  
} < ek_n;R  
} do_; t"k6wv;Tq  
Fn.wd`'0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E,&BP$B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /{Ksi+q  
最后来说说怎么处理break和continue *@[DG)N  
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。 L/dG 0a@1X  
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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