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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t9Ht 5 4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D^E1  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, K=;z&E=<c  
: tu6'X\k  
"]f0wLzh  
x\]%TTps  
  class filler ;$ D*,W *  
  { DB We>Ef(  
public : P 5yS`v$@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X|{TwmHd  
} ; EEEYNu/4/  
2ro4{^(_  
QmT L-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T$U,rOB"  
zF[kb%o  
R*`A',]:9  
p~Fc *g[!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )[|`-M~u  
EJ;:O1,6H  
ypM0}pdvTp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bF;g.-.2  
Ob$| IH8.  
)@Fuw*  
D4g$x'  
二. 战前分析 aF7" 4^P  
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。 =B@owx  
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 -/*-e /+b  
CvW*/d q  
`rzgC \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6nV]Ec~3[  
  /* --------------------------------------------- */ ?xu5/r<  
vector < int *> vp( 10 ); ~mP#V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k\8]fh)J\7  
/* --------------------------------------------- */ ^  ry   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )EZ#BF<0|  
/* --------------------------------------------- */ I?}YS-2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); . Xn w@\k'  
  /* --------------------------------------------- */ 4 ,"%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -\O%f)R  
/* --------------------------------------------- */ p0U4#dD6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N=]2vyh  
I]t ",s/j  
7t &KKKV  
~UA:_7#\M  
看了之后,我们可以思考一些问题: %g1:yx  
1._1, _2是什么? s{\USD6  
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。 :Lu=t3#  
2._1 = 1是在做什么? = s^KZV  
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。 D=uU:7m  
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。 W'WZ@!!  
p2s*'dab7  
~ HFDX@m*  
三. 动工 / qp)n">  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u hW @ Y+  
w9h`8pt  
8L]em&871  
f'._{"  
template < typename T > xV@/z5Tq  
class assignment S?TyC";!  
  { l>p S23  
T value; `(NMHXgG+  
public : }j9V0`Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} _ T ;+*  
template < typename T2 > cYHHCaCS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }Fy~DsQ  
} ; w;f$oT  
67<Ym0+ =  
Bs7/<$9K/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eaSf[!24"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0G@sj7)]  
kex4U6&OQB  
^W}(]jL  
:2^j/  
  class holder L9L!V"So1k  
  { .[YM0dt  
public : cF6eMml;  
template < typename T > 6XU1w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l!U F`C0g  
  { gG5@ KD6k  
  return assignment < T > (t); c~j")o  
} Td~CnCor  
} ; ;.Dm?J0  
-U'3kaX5<  
YMGzO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7ip$#pzo  
L#)F00/`  
  static holder _1; #Fp5>%*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ME'hN->c  
-1^dOG6*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .7lDJ2  
而不用手动写一个函数对象。 `+Ko{rf+9  
=2-!ay:  
Q#+y}pOLP  
k.UQT^.  
四. 问题分析 =Yd{PZ*fR  
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。 kTJz .  
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。 jV:Krk6T<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <~wr;"S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 II=(>G9v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i{1SUx+Re  
J-Xw}|>@  
五. 问题1:一致性 (A@~]N ,U/  
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?| CJ'pZ]\G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `R\aNgCS}  
7r,s+u.  
struct holder 0[ (Z48  
  { #ZFedK0vv  
  // cu)ssT  
  template < typename T > ey icMy`7{  
T &   operator ()( const T & r) const d46PAA{'  
  { R<"fcsU  
  return (T & )r; *RPdU.  
} 2>bTcud>  
} ; EMe3Xb `  
;;A8*\*$  
这样的话assignment也必须相应改动: '*`25BiQ  
l'Oz-p.@  
template < typename Left, typename Right > jY: )W*TXt  
class assignment EL--?<g  
  { pb>TUKvT&  
Left l; qM~;Q6{v  
Right r; {xW HKsI>,  
public : zk#NM"C+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O/Q7{5n  
template < typename T2 > w+,Kpb<x[0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } % s|` 1`c  
} ; '>8IOC  
MM+x}g.?  
同时,holder的operator=也需要改动: )qyJw N .D  
1R}rL#h;=  
template < typename T > A }(V2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7yUtG^'b  
  { ^( w%m#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >#9 f{  
} !]^,!7x,8j  
{~L{FG)O  
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。 #o>~@.S#:0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @ )bCh(u  
fu=GgD*  
return l(rhs) = r; >g{ w,  
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。 v--Qbu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s *8)|N  
%a'Nf/9=:  
template < typename Tp > #![9QUvcf  
class constant_t *VP-fyJp  
  { l0 Eh?  
  const Tp t; xE.yh#?.k  
public : ApT8;F B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z(o zMH  
template < typename T > >+/2g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `rWT^E@p5m  
  { > TKl`O  
  return t; \H^A@f  
} B'AU~#d  
} ; Xur{nk~?  
O4+a[82  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4\#b@1]}  
下面就可以修改holder的operator=了 VB}4#-dG?  
Y<ZaW{%  
template < typename T > w%3*T#tp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oe4r_EkYwW  
  { 0 %W0vTvL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2HX#:y{\l  
} $2kZM4  
+46m~" ]  
同时也要修改assignment的operator() q{c/TRp7  
!gyEw1Re7  
template < typename T2 > i&di}x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e I^Q!b8n  
现在代码看起来就很一致了。 *LZB.84  
2[V9`r8*  
六. 问题2:链式操作 ,B'n0AO/'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xY=%+o.?*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9kO}054  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _u] S/X-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )q8!:Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vlf=gP  
y@'~fI!E4  
template < typename T > &*\-4)Tf  
struct result_1 \'>8 (i~  
  { B/^1uPTZ71  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (p1}i::Y8  
} ; wvnuE<o8  
4e!>A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |PaVb4j  
.S6u{B  
template < typename T > xU LcS :Q  
struct   ref  aj|gt  
  { -LnNA`-  
typedef T & reference; c`M ,KXott  
} ; * ak"}s  
template < typename T > 5;:964Et  
struct   ref < T &> )*m#RqLQ8  
  { cg| C S?  
typedef T & reference; ixjhZki<  
} ; >>I~v)a>w  
WWtksi,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: km=d'VvnI  
CY?19Ak-xd  
template < typename T > |K11Woii  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g+zfa.wQ  
  { rl0|)j  
  return l(t) = r(t); ,^m;[Dl7  
} :L&d>Ii|'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `/+PZqdC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PpWn+''M  
,>vI|p,/G*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YYi:d=0<SO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7eP3pg#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AfqthI$*m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G8hq;W4@]/  
最后的布局是: ,f3Ck*M  
                Add  dl;  
              /   \ T0F!0O `  
            Divide   5 slRD /  
            /   \ BSc5@;  
          _1     3 7TaHE   
似乎一切都解决了?不。 _N2tf/C&=  
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。 "i1r9TLc  
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。 ,EuJ0]2  
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: l99{eD  
9+"\7MHw  
template < typename Right > TxDzGC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SGA!%=Lp  
Right & rt) const 'du{ky  
  { pU)g93  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [(D^`K<b  
} =0gfGwD{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nApkK1?  
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。 S mjg[  
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。  %J?"ZSh  
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。 gsD0N^  
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。 Lr;PESV  
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? O%R*1 P9  
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: jn/ J-X=  
7$HN5T\!  
template < class Action > 0{'%j~"  
class picker : public Action [7|j:!  
  { cPL]WI0(  
public : !5escR!\D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RbA.%~jjx*  
  // all the operator overloaded 1-6[KBQ8  
} ; tM&;b?bJ[  
5Z@~d'D  
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。 Qk_` IlSd  
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: cV+ x.)a.  
B6hd*f  
template < typename Right > $hGiI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @cT= t0*  
  { b( qO fek  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2B<0|EGtzw  
} $,v[<T`  
M!nwcxB!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ``j8T[g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M(+;AS?;  
JLZ=$d  
template < typename T >   struct picker_maker 7Rix=*  
  { K,o@~fj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XnCrxj  
} ; y5AJ1A6?E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w:~Y@ b~D  
  { jh|4Y(  
typedef picker < T > result; `OP?[ f d  
} ; sHwn,4|iY  
wWU5]v  
下面总的结构就有了: N)rf /E0  
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。  #Lq{_Y  
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。 Uq8=R)1<|d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >*"6zR2 o  
至此链式操作完美实现。 tEE1`10Mt  
83ajok4E  
ZKT~\l  
七. 问题3 iH#b"h{w  
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。 y_Tc$g~  
^Nu0+S  
template < typename T1, typename T2 > rW&# Xw/a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /V% ]lmxQ  
  { BL&D|e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h)746T )  
} ,@b7N[h  
&K*x[  
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: eyLVu.  
;C+g)BW  
template < typename T1, typename T2 > cIIt ;q[  
struct result_2 ~^GY(J'  
  { 3nJd0E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C<?Huw4R0  
} ; q:9#Vcw  
SB3= 5"q  
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? ^S'#)H-8C3  
这个差事就留给了holder自己。 ZSu0e%  
    S24wv2Uw i  
v FL\O  
template < int Order > NQD*8PGfj  
class holder; <%2A, Vz"  
template <> J f,)Y>EI  
class holder < 1 > UW%.G  
  { WLTraB[?  
public : B:pIzCP  
template < typename T > > WsRCBA  
  struct result_1 1YklPMx6  
  { Viu+#J;l  
  typedef T & result; NNt,J;  
} ; r.V< 5xV  
template < typename T1, typename T2 > gDmwJr  
  struct result_2 e[lRY>Pe5  
  { {Y%X  
  typedef T1 & result; dUTF0U  
} ; ~x>?1K  
template < typename T > e(^\0=u<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]/p)XHKo  
  { t1)~J  
  return (T & )r; K`9ph"(Z  
} l&z)Q/>?pZ  
template < typename T1, typename T2 > E,#J\)'z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |Ki\Q3O1  
  { za ix_mR  
  return (T1 & )r1; QX*HvT  
} jZm57{C#*?  
} ; l+>&-lX'  
*Q<%(JJ  
template <> e6n^l $'  
class holder < 2 > >?$+hZz<  
  { P| [i{h  
public : u0md ^  
template < typename T > M. Fu>Xi  
  struct result_1 $?l?  
  { '~^3 =[Z  
  typedef T & result; "G8w}n:y  
} ; (]|rxmycA  
template < typename T1, typename T2 > HqW|  
  struct result_2 G?Y2 b  
  { QOECpk-  
  typedef T2 & result; s^nwF>  
} ; *{]9e\DF  
template < typename T > u/5I;7cb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M'=27!D^  
  {  H4HWr6  
  return (T & )r; UQwLAXs  
} hCX}*  
template < typename T1, typename T2 > PNSZ j#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U!"+~d)  
  { eZ]4,,m  
  return (T2 & )r2; lO-:[@  
} I9ga8mG4-'  
} ; )fz)Rrr  
V  `KXfY  
Xj;nh?\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> >。 xz FV]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cH()Ze-B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d jeax  
vj I>TIy  
return l(i, j) = r(i, j); S6 F28 d[j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eUYd0L!  
=N,Mmz%  
  return ( int & )i; TxYxB1C)  
  return ( int & )j; Y`QJcC(3  
最后执行i = j; }>cQ}6n.  
可见,参数被正确的选择了。 o$4n D#P3  
f i-E_  
)1a3W7  
8|A*N< h  
zrjqB3R4@O  
八. 中期总结 (5%OAjW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sgDlT=c'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3u7^*$S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M0<gea\ =  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ oE [!  
Y@._dliM  
(!Q^.C_m  
:qi"I;=6  
C8%Io l  
Z 4uft  
九. 简化 'vT XR_D  
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。 tWYKW3~]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~/J:p5?L  
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: h Ns<Ae  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  q&0Jl  
  +-*/&|^等 +(VHnxNQs  
2. 返回引用。 ( Kh<qAP_n  
  =,各种复合赋值等 ]R/VE"-  
3. 返回固定类型。 az~4sx$+}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DG&14c>g  
4. 原样返回。 [G^ir  
  operator, <4,>`#NEo  
5. 返回解引用的类型。 6;U]l.  
  operator*(单目) *upl*zFf0  
6. 返回地址。 0"$Ui#r`  
  operator&(单目) EUj'%;s z-  
7. 下表访问返回类型。 .,[zI@9  
  operator[] *Z=K9y,IC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M@S6V7  
  operator<<和operator>> uYAPGs#k  
_B)LRD+Hj  
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。 w `6qT3v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7nB@U$]-Sz  
PA;RUe  
template < typename Left > /w{DyHT  
struct value_return wxpE5v+f|  
  { >}h/$bU  
template < typename T > CZv.$H"lW  
  struct result_1 E~]8>U?V  
  { C)/uX5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; " B Z6G`  
} ; LX[J6YKR  
MCU{@ \?Xf  
template < typename T1, typename T2 > :BG/]7>|V  
  struct result_2 ?U:?o_w  
  { a? K=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wy"^a45h  
} ; MjNCn&c  
} ; JX(JZ/8B^  
lq=| =  
^Afq)26D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cAIMt]_  
4;W eB   
下面我们来剥离functor中的operator() D`PnY&ffT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :)X?ML?  
FW(y#Fmqs  
return l(t) op r(t) Zso&.IATng  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *_}|EuY  
return op l(t) J6/Mm7R  
return op l(t1, t2) " & 'Jw  
return l(t) op [TvH7ott'1  
return l(t1, t2) op lG,/tMy  
return l(t)[r(t)] JyWBLi;Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U8kH'OD  
LGZ5py=xb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: KB!.N[!v  
单目: return f(l(t), r(t)); |ZW%+AQ|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SC)4u l%  
双目: return f(l(t)); {ecmOxKP}  
return f(l(t1, t2)); S3]Cz$  
下面就是f的实现,以operator/为例 9B")/Hz_  
=wHHR1e  
struct meta_divide F;Ms6 "K  
  { p"f=[awp  
template < typename T1, typename T2 > Z{RRhJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4 F~e3  
  { bs$x%CR  
  return t1 / t2; oomB/"Z  
} a(&!{Y1bt  
} ; epp ;~(xr  
pZp|F  
这个工作可以让宏来做: j|!.K|9B  
fBS`b[ x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NKB,D$!~&  
template < typename T1, typename T2 > \ /*s:ehj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PI~LbDE  
以后可以直接用 }c(".v#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9.ZhkvR4A  
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 2P`QS@v0a=  
(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。。。) BUB#\v#a  
jXq~ x"(  
x"h0Fe?J  
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 c(Zar&z,E  
T">-%-t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z#YkAQHv5  
class unary_op : public Rettype 4} uX[~e&  
  { R>H*MvN  
    Left l; WLGx= ;  
public : *m:h0[[J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ""l_& 3oz  
}LQ*vD-Jj  
template < typename T > .kh%66:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]X~;?>#:p  
      {  {n}6  
      return FuncType::execute(l(t)); 2xRb$QF  
    } 0/P!rH9  
<cG .V |B  
    template < typename T1, typename T2 > INSI$tA~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -dbD&8  
      { yO.3~H)c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); CK[2duf^~  
    } wJ-G7V,)  
} ; /=Bz[ O  
.{ ^4I  
;;'b;,/  
同样还可以申明一个binary_op jq(3y|6,  
o~!4&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xm`s=5%  
class binary_op : public Rettype O @fX +W?U  
  { )}L*8 LV  
    Left l; {H s" "/sb  
Right r; D3Lu]=G  
public : l=*^FK]L`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v<bq1QG  
@ fm\ H  
template < typename T > w] LN(o:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hH:7  
      { ut%t`Y( ]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y'"2s~_ Z  
    } ?TLEZlB2"  
m! &bK5+*  
    template < typename T1, typename T2 > eU_|.2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &3v{~Xg)  
      { vai.",b=n6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SPW @TF1  
    } [9UKVnX.V  
} ; 84tuN  
[^ck;4q  
m3XL;1y: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 :/ns/~5xa:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I2("p.+R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b6_*ljM  
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。 f|Kd{ $VO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lqA U5K{wQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 >bxT_qEm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E>TD`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @va{&i`%A7  
下面是修改过的unary_op ` _()R`=  
udB:ys  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l)D18  
class unary_op K,tmh1  
  { !Jb?r SJ.h  
Left l; m JewUc!<5  
  g#`(& k  
public : &J^@TgqL^  
5b9_6L6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K2nq2Gbn  
KL*ZPKG  
template < typename T > oju/%ieh  
  struct result_1 =Y|TShKk  
  { m}6GVQ'Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qfE/,L(B  
} ; 4nkH0dJQ  
]tH/87qJ  
template < typename T1, typename T2 > NAV}q<@v  
  struct result_2 JI )+  
  { )z3mS2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B$g!4C `g  
} ; al=Dy60|z  
t-dN:1  
template < typename T1, typename T2 > 5ejdf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const td q;D  
  { e`4OlM]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Lcplc"C  
} N<Rb<p%  
8^p/?R^bu  
template < typename T > G hLgV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -x3QgDno  
  {  {"y{V  
  return OpClass::execute(lt(t)); o; 6\  
} w|>:mQnU  
RmO-".$yt  
} ; ?)Z~H,Q(z  
Slq=;TDp  
=NAL*4c+  
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 W6&" .2  
好啦,现在才真正完美了。 :~:(49l  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2{"Wa|o`  
KmZUDU%R  
template < typename Right > nfy"M),et  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y_qFXd  
  { :CSys62  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eN>=x40  
} P_hwa1~d  
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。 j!&g:{ e  
9g"a`a?c  
p}R)qz-=5U  
KLsTgo|J  
*`ji2+4Sjw  
十. bind y M , hF  
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。 ],>Z' W  
先来分析一下一段例子 oQ8W0`bZa  
..'^1IOA  
n0@e%=H)I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nE Qw6q~je  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }_3<Q\j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DDN#w<#  
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。 %l,p />r  
我们来写个简单的。  s4;SA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q<r{ps  
对于函数对象类的版本: u` `FD  
*<x EM-  
template < typename Func > z]=A3!H/Y  
struct functor_trait G~8C7$0z  
  { TaG'?  
typedef typename Func::result_type result_type; V\PGk<VO  
} ; pUYa1=  
对于无参数函数的版本: mxq'A  
$?(fiFC  
template < typename Ret > 8> T '  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r?\hZ*|M  
  { K) sO  
typedef Ret result_type; hi*\5(uH  
} ; ;l &mA1+  
对于单参数函数的版本: 1r\? uD  
G7M:LcX  
template < typename Ret, typename V1 > O>Xyl4U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1}QU\N(t  
  { B<H5WI  
typedef Ret result_type; :?U1^!$$1  
} ; @;G}bYq^(I  
对于双参数函数的版本: Pp@P]  
X[(u]h`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nr! kx)j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F[l{pc "C  
  { FlrLXTx0  
typedef Ret result_type; ^$6EO) <  
} ; pI( OI>~3  
等等。。。 Xi6XV3G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RoJ{ ou@cs  
]p `#KVW  
template < typename Func > !n}"D:L(  
struct func_return {Tm31f(oD  
  { U9SByqa1  
template < typename T > MJt?^G (w?  
  struct result_1 E/Q[J.$o  
  { u0A.I_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (m|p|rL  
} ; va:5pvt2&  
("}TW-r~  
template < typename T1, typename T2 > ;xN 4L  
  struct result_2 KWLI7fTgj$  
  { bf VKf}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~N;kF.q&>&  
} ; {<v?Z_!68  
} ; %S. _3`A  
fx_7X15  
dli?/U@hO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^r?ZrbSbz  
P bj&l0C  
template < typename Func, typename aPicker > 2>Xgo%  
class binder_1 X"z^4?Aj+  
  { Q=)$  
Func fn; MXh0a@*]  
aPicker pk; `%ZM(9T  
public : D. fP Hq  
pi*cO  
template < typename T > _rdEur C6  
  struct result_1 DJdW$S7  
  { [i== Tp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]]Sz|6P  
} ; bX Q*d_]WT  
C*a>B,H  
template < typename T1, typename T2 > xA& tVQ2!  
  struct result_2 8d?r )/~  
  { G|H+ ,B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZP &q7HK\  
} ; )"/.2S;  
;.Zgt8/.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $M5iU@A  
J: vq)G\F  
template < typename T > { 0RwjPYp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [3lAKI  
  { "Rr)1x7  
  return fn(pk(t)); -+?ZJ^A   
} T1%_sq  
template < typename T1, typename T2 > ^SM>bJ1Z_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lHerEv<ja  
  { 'i+j;.  
  return fn(pk(t1, t2)); td JA?  
} .;}vp*  
} ; 2n+tc  
WVyk?SBw  
OIJNOuI  
一目了然不是么? G%ytp=N  
最后实现bind uE] HU  
!xcLJ5^W  
"`g5iUHqUl  
template < typename Func, typename aPicker > 1i3;P/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O:%s;p 5  
  { /M!b3bmA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %4'<0  
} 0OCmyy  
D8X~qt/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3Gi^TXE]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RK )1@Tz7!  
*).u:>D4  
十一. phoenix 7md,!|m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &~=FX e0S  
BK 3oNDy  
for_each(v.begin(), v.end(), ~'1gX`o:  
( IVSOSl|  
do_ %9vl  
[ 8ShIn@|32  
  cout << _1 <<   " , " q7z`oK5  
] !E7JDk''@  
.while_( -- _1), aAKwC01?  
cout << var( " \n " ) 2$r8^}Nj?  
) @cB7tY*Ski  
); f8e :J#jbS  
;gGq\c  
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: a\-AGG{2/X  
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 [[$dPa9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |PtfG2Ty?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5(5:5q.A/D  
)E|{.K  
e&nE  
template < typename Cond, typename Actor > TB}6iIe  
class do_while `%A vn<  
  { w**~k]In  
Cond cd; p0rmcP1Ln  
Actor act; j)ME%17  
public : }1 ,\ *)5  
template < typename T > n&l(aRoyx  
  struct result_1 qCkC 2Fy(  
  { Gg e X  
  typedef int result_type; Ptm=c6H('  
} ; t!-\:8n  
iC{(vL0P+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KFg q3snH  
 VBUrtx:  
template < typename T > `>0%Ha   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |\2>n!  
  { FI,K 0sO/|  
  do gky+.EP.  
    { "1$X5?%  
  act(t); i 50E#+E8  
  } Q6T"8K/  
  while (cd(t)); ~R&rQJJeJ  
  return   0 ; IaZmN.k*  
} S B~opN  
} ; jG~-V<&  
i?ZVVE=r  
in K]+H]{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). inY_cn?  
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。 A9lw^.  
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。 CBO*2?]s  
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。 4E2#krE%  
下面就是产生这个functor的类: ~!S/{Un   
Iprt ZqiL  
^k*%`iQ  
template < typename Actor >  v%$l(  
class do_while_actor R?zlZS.~  
  { zMRa <G7  
Actor act; x <a}*8"  
public : 8 :WN@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +oh|r'~  
>?1GJ5]\s  
template < typename Cond > BTD_j&+(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _CPj] m{  
} ; WH4rZ }Z`  
<THw l/a  
T$`m!mQ4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O&MH5^I  
最后,是那个do_ 5kGQf  
(kVY\!UAt  
4qQE9f xdY  
class do_while_invoker T ay226  
  { *v%gNq  
public : >;XtJJS  
template < typename Actor > :8(jhs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Fm=jgt3wv8  
  { 3b\s;!  
  return do_while_actor < Actor > (act); g4=C]\1  
} BdMd\1eMw  
} do_; T9}~]zW7P  
A +=#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KAXjvZN1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )sW!s3>S>  
最后来说说怎么处理break和continue |$6Ten[B#  
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。 p6NPWaBR  
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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