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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mId{f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U gB  
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, e_6 i896  
f|VP_o<  
,ASY &J5)7  
%!rsu-W:Y  
  class filler ? =IbiT  
  { &TbnZnv  
public : g{$&j*Q9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @F7QQs3  
} ; ecf7g)+C  
;T52 aX  
qrX6FI  
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: PfrW,R~r  
9Zrn(D  
Mdwh-Cis/  
sCb?TyN'n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); & 8&WY1cU  
k5xirB_  
N&>D/Z;"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K0I-7/L  
"Ln\ZYB]  
q>omCk%h  
nMc-kyl{  
二. 战前分析 0\Oeo8<7)~  
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。 OC\C^Yh*U  
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 {{DW P-v4  
'ZDa*9nkF  
<b Ta88,)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +vbNZqwz  
  /* --------------------------------------------- */ A`r&"i OKA  
vector < int *> vp( 10 ); x`eYCi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &FanD   
/* --------------------------------------------- */ .HtDcGp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /r?X33D!  
/* --------------------------------------------- */ etDB|(,z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oL6_Ya  
  /* --------------------------------------------- */ ?)PcYrV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yWK[@;S]%  
/* --------------------------------------------- */ "iydXV=Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T@S+5(  
k<f*ns  
0CN .gu  
'/p5tw8  
看了之后,我们可以思考一些问题: igQyn|  
1._1, _2是什么? 1IsR}uLh  
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。 BW*zj=N%  
2._1 = 1是在做什么? eeX>SL5'i  
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。 ``\H'^{B  
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。 L`p[Dq.  
N!va12  
qj/P4*6E  
三. 动工 bIhL!Ty T.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d8K^`k+x  
2-CK:)n/#  
w7W-=\Hvh  
nAYjSE  
template < typename T > X3>(K1  
class assignment U9q*zP_jV  
  { @GV^B'}*  
T value; Q7s1M&K  
public : aqN.5'2\  
assignment( const T & v) : value(v) {} <*\J 6:^n  
template < typename T2 > Ea !j-Lbo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } npF[J x[  
} ; B?4\IXek  
O//e0?]W  
Psv!`K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _Dv^~e1c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v 7R&9kU{  
 ?b0\[  
;Cy@TzO/|  
wVVe L$28  
  class holder L9.#/%I\  
  { g,;MV7yE  
public : Uwp +w  
template < typename T > eOb`uyi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8+ u8piG  
  { Dn[1BWM/7  
  return assignment < T > (t); U!5@$Fu  
} RD4)NN6y5}  
} ; w9FI*30  
UdGoPzN  
=~h54/#[I  
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: bm4W,  
"Wm~\)t(  
  static holder _1; H07j&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eZ!k'bS=  
=T-w.}27O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @2mP  
而不用手动写一个函数对象。 5-OvPTY`M  
1@WGbORc*  
<%z/6I Af|  
-db+Y:xUZ  
四. 问题分析 >=V+X"\Z  
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。  q0~_D8e,  
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。 B /W$RcV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P5>CSWy%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oo!g?X[[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @>Keu\)  
|$PLZ,  
五. 问题1:一致性 Al|7Y/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,<1*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9zJ`;1  
=lwS\mNs  
struct holder L?0l1P  
  { +HX'AC  
  // guv@t&;t0  
  template < typename T > ^NDX4d;  
T &   operator ()( const T & r) const ju]]|  
  { `xUPML-  
  return (T & )r; MbfzGYA2~  
} Aq!['G  
} ; mB{{o}'<u  
Ct)MvZ  
这样的话assignment也必须相应改动: CWp1)% 0=  
&r%*_pX  
template < typename Left, typename Right > B5:g{,C  
class assignment :,m)D775S  
  { |xVCl<{F%  
Left l; s3{s.55{m  
Right r; Yys~p2  
public : )\-";?sYky  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /BM1AV{s6  
template < typename T2 > `fZD%o3l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6[.Mx}h6  
} ; aLi_Hrb9  
/\rq$W_  
同时,holder的operator=也需要改动: ,:4DN&<  
1>w^ q`P  
template < typename T > |QLX..  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "<x~{BN?  
  { DYlvxF`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5lnSa+_/f  
} WuFwt\U  
{X<4wxeTo  
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。 *W12Rb2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _I_?k+#WFe  
.vS6_  
return l(rhs) = r; b$O_L4CP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 PgLS\_B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kQVDC,d  
-'[(Uzj  
template < typename Tp > [Cj}nld   
class constant_t *3O>J"  
  { _sR9   
  const Tp t; 6@q[tN7_^  
public : lhoq3A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l(,;wAH  
template < typename T > x XM!E 8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u=;nU(]M '  
  { ny(GTKoUz  
  return t; 8A^jD(|  
} Z.':&7Y  
} ; {M r~%y4  
[OZ=iz.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C`n9/[,#  
下面就可以修改holder的operator=了 s!ZW'`4!z  
q^1aPz  
template < typename T > y[p$/$bgC5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K- I\P6R`  
  { :X1cA3c!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J+b!6t}mZn  
} 6I>5~?#  
8b:clvh  
同时也要修改assignment的operator() /^LH  
d"I28PIS"  
template < typename T2 > pSQCT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vZE|Z[M+<  
现在代码看起来就很一致了。 }B"|z'u  
dGsS<@G  
六. 问题2:链式操作 - LiPHHX<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /&$"}Z6z  
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。 =0h|yjnL/  
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。 HX3D*2v":  
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。 U.RW4df%E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b+IOh|  
eb!s'@  
template < typename T > q*[!>\ Z8  
struct result_1 X_u@D;$  
  { v`S2M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xN`r4  
} ; Dc.n-ipv$  
d $fvg8^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 3cOY0Z#T  
'7Mep ]  
template < typename T > VyecTU"W  
struct   ref n .f4z<  
  { -,QKTxwo>  
typedef T & reference;  ofMu3$Q  
} ; K`Bq(z?/  
template < typename T > s~=KhP~  
struct   ref < T &> M*5,O   
  { nW|'l^&  
typedef T & reference; sULIrYRA  
} ; 5LQk8NPh  
|XKOXa3.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U~uwm/h  
#K=b%;>  
template < typename T > c ]>DI&$;J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3ty4D2y  
  { u64 @"P  
  return l(t) = r(t); ;asm 0H(  
} !1a}| !Zn  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 fy&#M3UA\U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2E^"r jLm  
U/ ?F:QD4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  T/[f5?p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C,o:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]SFWt/<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t]s94 R q  
最后的布局是: Ri|k<io  
                Add ,H>W:O  
              /   \ w{PUj  
            Divide   5 /"=29sWB  
            /   \ 1p8:.1)q  
          _1     3 \B_i$<Sz  
似乎一切都解决了?不。 oP/>ju  
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。 WtIMvk  
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。 Pp ,Um(  
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: tcZa~3.  
C(G(^_6  
template < typename Right > jDR')ascn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2Kjrw;  
Right & rt) const ~i% -WX  
  { !X-9Ms}(d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Us'Cs+5XcG  
} wb b*nL|P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4Rx~s7l  
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。 6 jmrD  
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。 $]C=qM28-  
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。 G~"z_ (  
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。 t<Ot|Ex  
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? @Tm`d ?^  
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: J,??x0GDx,  
sm0fAL  
template < class Action > "?35C !  
class picker : public Action P>(&glr|  
  { 2HD:JdL  
public : ioxbf6{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k0JW[04j  
  // all the operator overloaded Goxl3LS<  
} ; Q^L) Vp"  
&=X.*H%  
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。 UbO4%YHt  
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: e?b)p5g  
$E\^v^LW  
template < typename Right > h$>wv`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :|rPT)yT]  
  { qw<HY$3=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <YH=3[  
} )qv2)a!H  
d`mD!)j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \9`#]#1bx5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?^}_j vT  
&n:{x}Uc  
template < typename T >   struct picker_maker Or8kp/d  
  { {WQq}-(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YHB9mZi  
} ; l(!/Q|Q|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %Ds+GM-  
  { zU&L.+   
typedef picker < T > result; 19W:-Om  
} ; H;Ku w  
:5b0np!  
下面总的结构就有了: GSi>l,y'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 W3GNA""O  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2:SO_O4C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O$D?A2eI  
至此链式操作完美实现。 UG](go't  
Rko M~`CT  
,6{iT,~@8  
七. 问题3 D=+NxR[  
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。 e2cP *J  
r@kP*  
template < typename T1, typename T2 > x#*QfE/E(@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x`%JI=q  
  { vUesV%9hq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h&;t.Gdf  
} q%i-`S]}qL  
+?dl`!rE  
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: ^5; `-Ky  
/>44]A<  
template < typename T1, typename T2 > (Un_!)  
struct result_2 -LW[7s$  
  { ]uQqn]+I!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2=iH$v  
} ; ] )}]/Qw  
Wl- <HR!n  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @~ETj26U'  
这个差事就留给了holder自己。 Ul+Mo&y-  
    Qk1xUE  
~Z'w)!h  
template < int Order > ye}p~&  
class holder; jE\Sm2G9  
template <> EYX$pz(x;  
class holder < 1 > ZJ*g)) k7  
  { _zWfI.o  
public : VQ#3#Hj  
template < typename T > m3<+yz$!r  
  struct result_1 "Wo,'8{v  
  { cLVeT  
  typedef T & result; Av'GB  
} ; ^Yj xeNY  
template < typename T1, typename T2 > JM- t<.  
  struct result_2 sarq`%zrk  
  { ^ vilgg~  
  typedef T1 & result; j _L@U2i  
} ; XolZonJr  
template < typename T > \p{5D`HY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const svf|\p>]H  
  { qMt++*Ls  
  return (T & )r; L2Pujk  
} /,=@8k!t?  
template < typename T1, typename T2 > #n0Y6Pr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5NoI~X=  
  { ,L bBpi=TJ  
  return (T1 & )r1; K"j_>63)  
} } :=Tm]S  
} ; ^j#rZ;uc   
\.YS%"Vz  
template <> ^V$Ajt  
class holder < 2 > a<}#HfC;'  
  { h.O$]:N  
public : Mi'8 ~J  
template < typename T > )XcOl7XLN  
  struct result_1 AL#4_]m'  
  { [ i#zP  
  typedef T & result; b4^`DHRu6  
} ; w?kJ+lmOQy  
template < typename T1, typename T2 > r'QnX;99T  
  struct result_2 /|6;Z}2  
  { U- )i+}Ng  
  typedef T2 & result; z~`b\A,$  
} ; Hx ,0zS%>  
template < typename T > 2^i(gaXUQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .9Y)AtJTS  
  { AL>$HB$  
  return (T & )r; 3Zi@A4Wu  
} |2{wG 4  
template < typename T1, typename T2 > ~ vqa7~}m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vWGwVH/K  
  { _h}kp\sps  
  return (T2 & )r2; M Y|w  
} tHzZ@72B7  
} ; pb~pN  
ai0XL}!+  
V+O"j^Z_J  
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> >。 D_vbSF)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LD!Q8"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l\C.",CEcc  
Yk=PS[f  
return l(i, j) = r(i, j); iX)%Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 720DV +o  
KZ/=IP=  
  return ( int & )i; =ZqT3_  
  return ( int & )j; 6i}iAP|0  
最后执行i = j; x&0vKo;  
可见,参数被正确的选择了。 I'LnI*  
z*-2.}&U<  
irfp!(r  
BqT y~{)+  
wp&=$Aa)'  
八. 中期总结 |j7,Mu+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: t2)rUWg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "men  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :5{wf Am  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >6?__v]9G  
s=;uc] 9g  
`G}TG(  
?U2<  
,LnII  
z*!%g[3I  
九. 简化 6}!#;@D~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h%uZYsK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WHj'dodS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p"KFJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H["`Mn7j2  
  +-*/&|^等 &__es{;P  
2. 返回引用。 s*-n^o-  
  =,各种复合赋值等 o%IA}e7PAa  
3. 返回固定类型。 6;ixa hZV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ Q.7VDz  
4. 原样返回。 9[.8cg*  
  operator, AT2nVakL  
5. 返回解引用的类型。 3`t%g[D1  
  operator*(单目) Gz,i~XX  
6. 返回地址。 X\bOz[\  
  operator&(单目) ,g2ij  
7. 下表访问返回类型。 )-a'{W/t  
  operator[] "eB$k40-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t.xxSU5~%  
  operator<<和operator>> h4 T5+~rw  
B><d9d  
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。 ;V*l.gr'2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NQJq6S4@  
ahJ`$U4n  
template < typename Left > &L'Dqew,*  
struct value_return /`wvxKX  
  { Cv6'`",Yzm  
template < typename T > l`#4KCL(  
  struct result_1 ]:XoRyIZ1[  
  { *Q ?tl\E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; au: fw  
} ; X=5xh  
*U&0<{|T  
template < typename T1, typename T2 > -p]1=@A<}  
  struct result_2 dfKF%27  
  { gOSJM1Mr3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Enum/O5  
} ; 2bw_IT  
} ; TaKLzd2  
+ElfZ4  
(^T F%(H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :XZU&Sr"  
,(qRc(Ho  
下面我们来剥离functor中的operator() MQ 5R O;RY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ve}(s?hU5  
dCi?SIN  
return l(t) op r(t) q&s3wDl/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I,>- tGK  
return op l(t) 8xMEe:}V  
return op l(t1, t2) EofymAi%  
return l(t) op ORe(]I`Z  
return l(t1, t2) op Ugu[|,  
return l(t)[r(t)] EMwS1~3dD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $WyD^|~SF  
iU$] {c2;A  
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: LClNxm2X  
单目: return f(l(t), r(t)); 4>F'oqFF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0^I|u t4  
双目: return f(l(t)); ?pr9f5  
return f(l(t1, t2)); Uzz'.K(Mv|  
下面就是f的实现,以operator/为例 0b+Wc43}K  
@L<*9sLWh  
struct meta_divide "-e \p lKj  
  { mHV%I@`Y6  
template < typename T1, typename T2 > ML w7}[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8ja$g,  
  { X 0WJBEE  
  return t1 / t2; ^o^H3m  
} 6G1@smP  
} ; qkt0**\  
cii_U=   
这个工作可以让宏来做: &+Z,hs9%  
R)_%i<nq\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LPZF)@|`  
template < typename T1, typename T2 > \ \Jx04[=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +o\:d1y  
以后可以直接用  CJ1 7n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5b*M*e&=C  
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 15%w 8u  
(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。。。) mw_~*Nc'9  
YLqGRE`W  
vI:;A/&  
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 w`4=_J=GO  
?oVx2LdD|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xQ}pu2@d  
class unary_op : public Rettype $;1#To  
  { ;nep5!s;<  
    Left l;  .u*0[N  
public : j/R[<47  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =d".|k  
;XF:\<+  
template < typename T > 5Sm}n H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PH1p2Je  
      { n"c)m%yZ  
      return FuncType::execute(l(t)); 4]yOF_8h  
    } `P@T$bC  
@W s*QTlV  
    template < typename T1, typename T2 > k3u "A_"c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SG6kud\b  
      { s %qF/70'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C>-aIz!y  
    } Cbg!:Cws  
} ; k_sg ?(-!o  
k[bD\'  
0rOfrTNOz%  
同样还可以申明一个binary_op /RNIIY~w  
5>CEl2mSl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4A8;tU$&  
class binary_op : public Rettype % 5m/  
  { \SN&G `o<  
    Left l; =:&ly'QB&  
Right r; !j:9`XD|  
public : $CY~5A`l9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9f2UgNqe9  
nH`Q#ZFz]?  
template < typename T > F<L EQ7T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /.3}aj;6  
      { ur3(HL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hw7;;HK 7  
    } 'JCZ]pZ  
gG]Eeu+z   
    template < typename T1, typename T2 > 87BHq)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T+*%?2>q"  
      { 3  ^>l\,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); { &"CH]r  
    } U> cV|  
} ; .ni_p 6!  
2>cGH7EBD  
-n=^U  
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 SSPHhAeH8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }])oM|fgO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F ~^Jmp7Y  
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。 :<hXH^n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PK{acen  
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。。。 QWD'!)Zb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _JHd9)[  
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) 6G #}Q/  
下面是修改过的unary_op LS7, a|  
v*r7Zz6l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x c/}#>ED  
class unary_op $}) g?Q  
  { #:[t^}  
Left l; fQi4\m  
  [P&7i57  
public : ZZHDp&lh}  
#~7ip\Uf[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cki81bOT  
i+p^ ^t\  
template < typename T > 5Ow[~p"l<  
  struct result_1 <,[cQ I/  
  { K POa|$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E^vJ@O  
} ; n/SwP  
,q}ML TS i  
template < typename T1, typename T2 > swM*k;$q{  
  struct result_2 N+Y]st+  
  { QR%mj*@Wle  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <eQj`HL  
} ; GT0Of~?f  
XZ^^%*ew  
template < typename T1, typename T2 > /H8g(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t m7^yn:  
  { 555XCWyrC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wE?'Cl  
} WU71/PYm`  
E`?3PA8  
template < typename T > /ro=?QYb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cj{1H([-  
  { n[G&ksQI  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0:9.;x9_  
} I@yCTl uV$  
xx#zN0I>-y  
} ; _*1`@  
VXR>]HUF  
j2QmxTa!  
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 YVHm{A1b0  
好啦,现在才真正完美了。 b[o"7^H  
现在在picker里面就可以这么添加了: zi]\<?\X  
%M7` Hwu  
template < typename Right > 7?GIS '  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const de p=&  
  { -o $QS,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g^}8:,F_  
} ki?S~'a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 e\!0<d  
g*03{l#P  
ykV 5  
{^\+iK4bS  
}bdmomV  
十. bind CGY]r.O*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `w.n]TR  
先来分析一下一段例子 JM x>][xD  
amOnqH-(  
E4|jOz^j4\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 95A1:A^t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <<+\X:,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GO` Ru 8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lku[dQdk  
我们来写个简单的。 C8Qa$._  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /aZ+T5O  
对于函数对象类的版本: WvBc#s-  
p i %< Sy  
template < typename Func > A OISs4  
struct functor_trait JBE!j-F  
  { IsZHe lg  
typedef typename Func::result_type result_type; Xejo_SV&?  
} ; nbm&wa[  
对于无参数函数的版本: lQ" p !  
*K|W /'_&  
template < typename Ret > K{|p~B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y9uC&/_C  
  { e1%/26\  
typedef Ret result_type; YG3J$_?y0  
} ; 8$6Y{$&C  
对于单参数函数的版本: 0ZZZoP o  
9 Vkb>yFX'  
template < typename Ret, typename V1 > fVF2-Rh=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [@J/eWB  
  { QZ6D7t Uc8  
typedef Ret result_type; l_o@miG/  
} ; _F>CBG  
对于双参数函数的版本: oW ::hB  
cAY:AtD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iII=;:p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &;^YBW:I  
  { uJzG|$;  
typedef Ret result_type; ;j[>9g  
} ; OGK}EI  
等等。。。 ~Sj9GxTe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i,>khc  
O(fM?4w  
template < typename Func > R3x3]]D  
struct func_return /]K^ rw[  
  { tSr8 zAV  
template < typename T > &]`(v}`]  
  struct result_1 +R3k-' >  
  { OLyf8&AU@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; } Yb[   
} ; B<5R   
A)bWcB}U  
template < typename T1, typename T2 >  _zY# U9  
  struct result_2 cG[l!Z  
  { idLWe9gC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z* ^_)Z  
} ; _Gn2o2T  
} ;  7''??X  
((H^2KJn  
|XQIfW]A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q_"]+i]s@  
xN5)   
template < typename Func, typename aPicker > \H1( PA  
class binder_1 smlpD3?va  
  { 8<X#f !  
Func fn; '~5LY!H(pT  
aPicker pk; vx>b^tJKC  
public : 94h]~GqNi  
;D3C >7y  
template < typename T > }tRm]w  
  struct result_1 Oxm>c[R  
  { 9]k @Q_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6.sx?YYM  
} ; /a{la8Ni  
<CS(c|7  
template < typename T1, typename T2 > <^VJy5>  
  struct result_2 IdzxS  
  { F^WP<0C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NSxoF3  
} ; yMG1XEhuG  
:0Bq^G"ge  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} caIL&G,  
Lf16j*}-Q  
template < typename T > C uFSeRe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lb!Fcf|h  
  { |t^E~HLm,  
  return fn(pk(t)); >=qf/K +#  
} *QpMF/<?  
template < typename T1, typename T2 > 0]'7_vDs|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ),0g~'I~D  
  { bfFeBBi  
  return fn(pk(t1, t2)); ? E1<!~  
} v| gw9  
} ; 34`'M+3  
lG9bLiFY  
!<j'Ea  
一目了然不是么? ^ UciW  
最后实现bind !02`t4Zc-  
n&L+wqJ  
69PE9zz  
template < typename Func, typename aPicker > Z~AO0zUKY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \RNNg  
  { Q! o'}nA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u7Y WnD  
} Us)Z^s  
aAZZ8V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @fHi\W2JG  
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。 y0{u<"t%w  
RU'=ERYC  
十一. phoenix *U^6u/iH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {'N Z.  
(iBNZ7sJ  
for_each(v.begin(), v.end(), z#zI1Am(O  
( i/65v  
do_ _ q(ko/T  
[ c-x,fS"&W  
  cout << _1 <<   " , " !Xh=k36  
] +dWDxguE{w  
.while_( -- _1), &VhroHO  
cout << var( " \n " ) k|v3.< -  
)  Hu^1[#  
); O)C\v F#  
g9m-TkNk  
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: I.WvLLK2  
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 Um }  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  H_B4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^Xuvy{TkPH  
m-%E-nr  
6}Vf\j~  
template < typename Cond, typename Actor > wc0jhHZO ?  
class do_while b1?#81  
  { Kh"?%ZIa  
Cond cd; tf =6\p  
Actor act; QsGiclU  
public : iMt:9|yF}8  
template < typename T > _ ?TN;  
  struct result_1 a[v0%W ]u  
  { wJg1Y0nh  
  typedef int result_type; ~{*7"o/  
} ; ~Xw"}S5  
ZufR {^W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7@#>b E6  
MV! {j;g1<  
template < typename T > Q;MT"=RW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7wWFr  
  { =AsEZ)" _  
  do osciZ'~  
    { TSA,WP\  
  act(t); :fKl]XO  
  } ,c$,!.r  
  while (cd(t)); Q.bXM?V)  
  return   0 ; H1 2Fw'2  
} m9)p-1y@5  
} ; ZjT,pOSyb  
#w;v0&p  
vrl;"Fm+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -_ I _W&  
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。 Pnw]Tm}g  
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。 "-y-iJ  
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。 K7$x<5+)  
下面就是产生这个functor的类: m2 -Sx  
jnd[6v=C7-  
&vHoRY  
template < typename Actor > `id 9j  
class do_while_actor b>_o xK  
  { }p=Jm)y  
Actor act; WJ)z6m]  
public : [vge56h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |\w=u6jX  
h"lX 4  
template < typename Cond > ;sfb 4x4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >d~WH@o`G  
} ; ]&?Y~"{cD  
6\L0mcXR!  
P D4Tz!F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {-ZFp  
最后,是那个do_ W egtyO  
"b?v?V0%C  
c/Qt Ot  
class do_while_invoker b`L%t:u{d  
  { `(T,+T4C5k  
public : ^L0d/,ik  
template < typename Actor > o5xAav"+>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )64@2 ~4y  
  { wNq;;AJ$  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]FD'5p{  
} 1D16   
} do_; Ny_lrfh)[  
Xm+8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O#&c6MDB:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @vpf[j  
最后来说说怎么处理break和continue 5pU2|Bk /  
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。 rI^zB mrr  
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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