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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6P T)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dUBf.2 ry  
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, )8taMC:H^  
fo=@ X>S  
6FX]b4  
u/CR7Y  
  class filler _PLZ_c:O  
  { sY[!=`@  
public : I-Q(kWc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N3V4Mpf  
} ; QO>)ug+  
/IG3>|R  
>_#A*B|  
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: ^U^K\rq 1u  
S^N{=*  
kaRjv   
W6)XMl}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gF]IAZCi  
x}f)P  
V0bKtg1f?-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6J965eM'[  
'N&s$XB,  
)"Wy/P  
eH9-GGr  
二. 战前分析 !MOcF5M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {\ VmNnw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?U,XyxN  
D7v.Xq|  
OYOczb]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (#Xgfb"S3  
  /* --------------------------------------------- */ 2bf#L?5g/  
vector < int *> vp( 10 ); ai)?RF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZO\bCrk  
/* --------------------------------------------- */ i;67< f}-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j2|UuWU  
/* --------------------------------------------- */ ?o d*"M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5?TjuGc  
  /* --------------------------------------------- */ VKr oikz@]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8yGo\\=T  
/* --------------------------------------------- */ VjSA& R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mW."lzIl  
7v(<<>  
Z.0mX#  
-<5H8P-  
看了之后,我们可以思考一些问题: =1j`VJU9  
1._1, _2是什么? (<yQA. M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W0Q;1${  
2._1 = 1是在做什么? CHM+@lD  
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。 84-7!< 6i  
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,g.Eo  
;7yt,b5&C  
28o!>*  
三. 动工 gd;e-.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Oc^bbC  
Z9lfd6MU,  
+|Qe/8Q  
$!"*h  
template < typename T > j=w`%nh4"f  
class assignment QLyBP!X-  
  { r/6h}  
T value; <k2]GI-}h  
public : 51x)fZQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} AY%Y,< a  
template < typename T2 > ,xIWyI.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .JL?RH2@8  
} ; t>%J3S>'ZV  
,46k8%WW  
38O_PK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /bv4/P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9p<ZSh  
cXvq=Rb  
)~[hf,R5S  
.TetN}w  
  class holder Sf*b{6lcC  
  { ~!W{C_*N  
public : / L/hR4  
template < typename T > &\GB_UA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :*/`"M)'  
  { m339Y2%=  
  return assignment < T > (t); 5m&Zq_Qe  
} DJf!{:b)  
} ; ]J7.d$7T  
myeez+@ m  
/a!M6:,pX  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: nB1[OB{  
UMbM3m=\  
  static holder _1; rt[w yz8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %0!!998  
0xYPK7a=L\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /&#Gh?z  
而不用手动写一个函数对象。 &{c.JDO  
hln.EAW'Yc  
t$lO~~atr  
]e+88eQ  
四. 问题分析 tmJ-2  
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。 'dstAlt?  
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。 #r}O =izi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >qBQfz:U>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZYy?JDAO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `'Af`u\R  
N1 }#6YNw  
五. 问题1:一致性 +q/ j  
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?| nM1F4G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TUQ+?[  
NM;0@ o  
struct holder 5QjM,"`mp  
  { Oist>A$Z  
  // ,X05&'@Z  
  template < typename T > N:]71+  
T &   operator ()( const T & r) const ]c.1&OB7o  
  { ;|.^_Xs  
  return (T & )r; ur,!-t(~t  
} V kA$T8  
} ; \CP)$0j-&o  
G>/Gw90E  
这样的话assignment也必须相应改动: `*J;4Ju@  
c&{1Z&Y  
template < typename Left, typename Right > f.%mp$~T  
class assignment 'Olp2g8=  
  { s\k4<d5  
Left l; sw={bUr6G`  
Right r; D`?=]Ysz(  
public : 4;]<#u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ET_a>]<mv  
template < typename T2 > ^u? #fLr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }9k/Y/.  
} ; b'!t\m  
Rr'#OxF  
同时,holder的operator=也需要改动: UE-<  
f4JmY1)@  
template < typename T > jT~PwDSFt3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,f4VV\  
  { =6XJr7Ay8u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4GA9oLl  
} {`FkiB` i  
}e7os0;s  
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_zW/#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S>-x<'Os  
)w?DB@Tx  
return l(rhs) = r; TzaR{0 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。 0rt@4"~~w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zn,y'},  
[~3[Tu( C  
template < typename Tp >  /$Qs1*  
class constant_t [y(DtOR  
  { -B`Nkc  
  const Tp t; dC<2%y  
public : EzeU-!|W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z[9t?ePL  
template < typename T > -N'wKT5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3#0y.. F  
  { O'Q,;s`uC  
  return t; 2lCgUe)N  
} #Dea$  
} ; vdcPpj^d5  
| .gE9'"bv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ? Rk[P cX<  
下面就可以修改holder的operator=了 _o T+x%i  
#P1U] @  
template < typename T > +MqJJuWB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1=h5Z3/fj  
  { Uc, J+j0F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y`i?Qo3  
} t#VX#dJ  
6M ;lD5(>  
同时也要修改assignment的operator() bzr QQQ  
r8tW)"?  
template < typename T2 > XtQwLH+F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2^=8~I!n&  
现在代码看起来就很一致了。 1cc~UQ  
2q(gWhcj  
六. 问题2:链式操作 ULhXyItL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $NCR V:J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 BaWU[*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >& 4):  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }d>Xh8:%)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %{7*o5`  
 gnkeJ}K  
template < typename T > | TG6-e_  
struct result_1 ($!uBF-b  
  { -\USDi(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C>'G?  
} ; KLW>O_+   
C4qK52'2s  
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: c&P/v#U_  
'7}2}KD  
template < typename T > s)fahc(@E  
struct   ref Rc3!u^?u  
  { /CH]'u^j  
typedef T & reference; 8AuE:=?,,  
} ; x[$KZGK+GL  
template < typename T > m+(g.mvK>  
struct   ref < T &> 1Jdx#K  
  { EJ>rW(s  
typedef T & reference; )-o jm$  
} ; '&hd^9]Lo  
)HC/J-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =|``d-  
|5%T)  
template < typename T > C7G,M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _3D9>8tzE7  
  { ?hGE[.(eh]  
  return l(t) = r(t); `)5WA{z  
} Qu,R6G  
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。 9r+'DX?>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,}]v7DD  
: .-z!  
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 S9r?= K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9od*N$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ']>9 /r#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kS &>g  
最后的布局是: [U",yN]d  
                Add 7M4J{}9  
              /   \ q^<HG]  
            Divide   5 ^+CWo@.  
            /   \ 3N-pND0>p  
          _1     3 nIr`T^c9c  
似乎一切都解决了?不。 |hw.nY]J  
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。 %cg| KB"l  
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。 $pAJ$0=sw  
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: Ex zB{ "  
~  z3J4s  
template < typename Right > \QC{38}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8U(o@1PT  
Right & rt) const ` 6*]cn#(  
  { P{UV3ZA%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aQ $sn<-l  
} tB"9%4](  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^Z#G_%\Y:  
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。 Cs[ d:T  
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。 qe#5;#  
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。 ssx#|InY  
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。 !CX WoM  
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? bA,Zfsr6#  
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: 3m!tb)  
J_Tz\bZ3)  
template < class Action > j\IdB:}j  
class picker : public Action 0y,w\'j  
  { 6QY;t:/<  
public : y)&K9 I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3~tu\TH6d  
  // all the operator overloaded ,G%UU~/a  
} ; '7el`Ff  
El5} f4sl  
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。 -grf7w^  
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: \H:T)EVy  
RYEZ'<  
template < typename Right > g?v(>#i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ').) 0;  
  { }q@#M8b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z``wqK  
} $\h-F8|JMX  
o= ($'(1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `"&Nw,C  
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。 Ql)hIf$Oo  
*"8Ls0!  
template < typename T >   struct picker_maker {owuYVm  
  { (^ EuF]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `T[@-   
} ; d6QrB"J`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vlbZ5  
  { !="q"X /*  
typedef picker < T > result; p 4> ThpX  
} ; dn- [Gnde  
7amVnR1f  
下面总的结构就有了: UrvUt$WO  
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。 B{j><u xl  
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。 EYq?NL='  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~%/Rc`  
至此链式操作完美实现。 !|&|%x6@  
A%.mIc.  
`sCaGCp  
七. 问题3 ^b+>r  
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。 \QK@wgu  
o?Hfxp0}  
template < typename T1, typename T2 > AYA{_^#+3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M@A3+ v%K  
  { ;yt6Yp.6e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a'i Q("  
} %vJHr!x  
pD$4nH4KST  
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: c 3QgX4vq  
2H|:/y  
template < typename T1, typename T2 > .c"nDCFVR  
struct result_2 MuY:(zC%  
  { crM5&L9zF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .*zS2 z  
} ; d+JK")$9C  
'c s(gc 0  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Lj1l ]OD  
这个差事就留给了holder自己。 cJ96{+  
    ,&t+D-s<f  
R{#< NE  
template < int Order > {[o NUzcd  
class holder; \3 SY2g8+  
template <> 5CkG^9  
class holder < 1 > !/is+ xp  
  { MgJ6{xzz  
public : QJ2]8K)+C  
template < typename T > Hy.u6Jt*/  
  struct result_1 &K9;GZS?  
  { x>#{C,Fi  
  typedef T & result; ?*fa5=ql  
} ; d9f7 &  
template < typename T1, typename T2 > ]at$ohS  
  struct result_2 8MJJ w;  
  { m!V,W*RNr  
  typedef T1 & result; ,MY7h 8V/  
} ; Cy~IB [  
template < typename T > s.2f'i+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?XBdBR_"^  
  { Qa{5 ]+E  
  return (T & )r; l;; 2\mL?  
} C(N' =-;Kl  
template < typename T1, typename T2 > wNf:_^|}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \((iR>^|  
  { m%HT)`>bg  
  return (T1 & )r1; 3<xE_ \DR  
} B"^j>SF  
} ; _{*} )&!M  
b fxE}>  
template <> /JD}b[J$  
class holder < 2 > d<m;Q}/l&h  
  { I,?NYIG"(  
public : c2E /-n4K@  
template < typename T > -KiPqE%&G  
  struct result_1 $@AJg  
  { 0Wr<l%M)+  
  typedef T & result; s9?mX@>h  
} ; A(y6]E!  
template < typename T1, typename T2 > d^v#x[1msZ  
  struct result_2 VUP|j/qD  
  { v{" nyW6#  
  typedef T2 & result; E?w#$HS  
} ; mv9D{_,pD  
template < typename T > 1$*8F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /X}1%p  
  { 8lF9LZ8  
  return (T & )r; $Itmm/M  
} WB jJ)vCA.  
template < typename T1, typename T2 > }e7Rpgu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (:iMs) iO{  
  { c&c  
  return (T2 & )r2; e~vO   
} q;K]NP-_p  
} ; R @\fqNq  
gwaSgV$z  
KloX.y)q  
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> >。 49 FP&NgK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: { 4+/0\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tQ }GTqk  
-@AhJY.  
return l(i, j) = r(i, j); )!(gS,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b:(+d"S  
;D'm=uOl  
  return ( int & )i; <:-4GJH=  
  return ( int & )j; ".jO2GO^  
最后执行i = j; \3vQXt\dM$  
可见,参数被正确的选择了。 v&:[?<6-  
0A} X hX  
| .+P ;g  
w5Fk#zJv  
DN^+"_:TB  
八. 中期总结 AMrYT+1  
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: cc${[yj)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'v'[_(pq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u?>},M/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qiOtbH=  
>V.?XZ nt  
GUL~k@:_k  
^Zl[#:EFP  
-3(*4)h7  
&zYQ H@  
九. 简化 @+;.W>^h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;)ay uS sQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G=qlE?j`j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: )EMlGM'2q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d/GSG%zB  
  +-*/&|^等 m 70r'b]  
2. 返回引用。 gZHgL7@  
  =,各种复合赋值等 AXcmN  
3. 返回固定类型。 0SD'&   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (tO4UI5!  
4. 原样返回。 T=NLBJ  
  operator, 5[g&0  
5. 返回解引用的类型。 /y1+aTiJ  
  operator*(单目) @n qM#  
6. 返回地址。 b4:{PD~Mh  
  operator&(单目) 0x*1I1(c  
7. 下表访问返回类型。 E$_zBD%  
  operator[] idHI)6!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I_#5gq  
  operator<<和operator>> 0fj C>AS  
C D6N8n]  
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。 &qY]W=9uK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (k+*0.T&?  
z}}P+P/  
template < typename Left > x+~!M:fAc9  
struct value_return \v+>qY<q  
  { &g}P)x r  
template < typename T > Xz:ha >}C  
  struct result_1 m{$+  
  { ZweAY.]e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m*1  
} ; ,ye[TQ\,M  
s;Bh69  
template < typename T1, typename T2 > W4.w  
  struct result_2 C ]B P}MY<  
  { aZo}Ix:/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {o^tSEN!-  
} ; ic}TiTK  
} ; P3!@}!r8  
W=g'Xu!|!2  
Y>C0 5?>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &2%|?f|  
GwXhn2  
下面我们来剥离functor中的operator() % u VTf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: myVa5m!7Q  
cjhwJ"`H  
return l(t) op r(t) #mJRL[V5^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T9J&^I  
return op l(t) ]5@n`;&#.  
return op l(t1, t2) og8hc~:ro  
return l(t) op ,K@[+ R!  
return l(t1, t2) op g/68& M  
return l(t)[r(t)] y:Gn58\o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]Ue aXwaU  
K0oF=|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V=fh;p  
单目: return f(l(t), r(t)); ?vbAaRg50s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PP\ bDEPy  
双目: return f(l(t)); u{HO6 s\S  
return f(l(t1, t2)); S8kzAT  
下面就是f的实现,以operator/为例 NCT:!&  
?zC{T*a  
struct meta_divide #Vmf 6  
  { mrsmul{  
template < typename T1, typename T2 > +w.$"dF!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (f_YgQEL  
  { 2[(~_VJ  
  return t1 / t2; 2?6]Xbs{  
} x'\C'zeF  
} ; |qj"p  
- 7T`/6  
这个工作可以让宏来做: :JX2GRL4  
~Gh7i>n*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ djnES,^%9  
template < typename T1, typename T2 > \ 7T6Zlp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _x""-X~OL  
以后可以直接用 {irc~||4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k{vbi-^6rf  
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 )=iv3nF?6N  
(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。。。) U$OI]Dd9  
<"K*O9 nst  
))Z>$\<:  
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\f ~CB  
+a N8l1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u_+iH$zA  
class unary_op : public Rettype "9c=kqkX  
  { LWTPNp:"{w  
    Left l; >w7KOVbN3  
public :  iKd+AzT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E X'PRNB,  
[|c%<|d2  
template < typename T > y2jw3R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <>{m+=gA  
      { ti%RE:*  
      return FuncType::execute(l(t)); "|1iz2L  
    } KgkRs?'z  
\ B84  
    template < typename T1, typename T2 > $57b.+2n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$Z2"F;  
      { vaP`'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;9h;oB@  
    } 51y"#\7  
} ; ,I5SAd|dX  
Mhti  
7CuZ7!>$  
同样还可以申明一个binary_op O HpV%8`  
HrsG^x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zM=MFKhi ~  
class binary_op : public Rettype 37jxl+  
  { 9!uiQ  
    Left l; [F-GaaM  
Right r; +Z|3[#W  
public : "t.` /4R2w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qw'905;(  
%Rn*oV  
template < typename T > Q7XOO3<):  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Is7BJ f  
      { jO&*E 'pk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]$lt  
    } rT/r"vr  
mvZ#FF1,J  
    template < typename T1, typename T2 > <8^x Mjc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %?PFe}  
      { pzz* >Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OA[e}Vn  
    } v wEbGx  
} ; >UaQ7CRo  
Y!CUUWM  
!&rd#ZBn  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z6Ob X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3J+2#ML  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^E.L8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (6S'wb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kJ_8|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;Y^'$I2fR#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3O/#^~\'hW  
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) h<Aq|*  
下面是修改过的unary_op f_jhQ..g<g  
xmvE*q"9]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IA@>'O  
class unary_op {6zNCO  
  { wfmM`4Y   
Left l; CBEf;I g  
  2jFuF71  
public : @b,Az{EH  
i7Up AHd/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} by/H:5}7  
"B_3<RSL  
template < typename T > < (xqw<)  
  struct result_1 &<PIm  
  { 1 ~zjsi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cq4~(PXT g  
} ; J-v1"7[2GC  
o.{W_k/n  
template < typename T1, typename T2 > `x[Is$  
  struct result_2 <q'l7 S  
  { h1w({<q*ov  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DiFYVR<@  
} ; @8|*Ndx2  
=yf) Z^  
template < typename T1, typename T2 > QqA=QTZ}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !D#"+&&G8  
  { 7Y5r3a}%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SVe]2ONd  
} v>8C}d^  
J}#gTG( '  
template < typename T > g#J` 7n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {&=+lr_h?  
  { tbFAVGcAM  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^_WR) F'K  
} *N">93:  
U#jz5<r  
} ; M@Th^yF+8H  
H;/do-W[  
`6Bx8CZ'I  
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 Er;/ zxg9p  
好啦,现在才真正完美了。 nip6|dN  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^A$=6=CX  
g#5R|| r  
template < typename Right > [G<ga80  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G4* LO  
  { %HUex 6!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AV5={KK  
} '`>%RZ]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9@ k8$@  
d?zSwLsl  
_@DOH2 lXJ  
EXDDUqZ5\  
O$*lPA[  
十. bind zI`I Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 EF0v!XW  
先来分析一下一段例子 r,6~%T0  
j4~(6Imm  
RkYdK$|K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %7#<K\])  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %_(vSpk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [l}H:%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。 zp}7p~#k^  
我们来写个简单的。 ~KK} $iM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  6}"%>9  
对于函数对象类的版本: htBA.eQ  
)lG}B U.  
template < typename Func > yE:y[k0E  
struct functor_trait y=Y k$:-y  
  { JRl=j2z  
typedef typename Func::result_type result_type; wWl ?c  
} ; iLy^U*yK  
对于无参数函数的版本: zMSwU]4I!  
+Mo4g2W  
template < typename Ret > m$vq %[/#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G5}_NS/  
  { )D8op;Fn  
typedef Ret result_type; JwG(WLb:  
} ; _Ewh:IM-  
对于单参数函数的版本: #V k?  
9Yt|Wj  
template < typename Ret, typename V1 > H:.~! r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u?,>yf.;s  
  { a\P:jgF  
typedef Ret result_type; J!C \R5\  
} ; KL$.E!d  
对于双参数函数的版本: EyK!'9~a  
d"|_NG`vr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `l|Oj$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zyPb\/  
  { $}/tlA&e  
typedef Ret result_type; j4XVk@'OX  
} ; j@xIa-{*  
等等。。。 r_+Vb*|Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )Jt. Z^J<  
]L3U2H`7  
template < typename Func > u!X~!h-6~  
struct func_return v!I z&M:z  
  { T@1;Nbz]  
template < typename T > ?o(284sV3  
  struct result_1 "`M~=RiI  
  { `+w= p7ET  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k]ZE j/y~  
} ; L2@:?WW[  
B EwaQvQ!  
template < typename T1, typename T2 > @|A!?}  
  struct result_2 1uw1(iL+  
  { A;8kC}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _|e&zr  
} ; +2MF#{ tS  
} ; l~$)>?ZD  
!SuflGx,q  
+pYgh8w@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &0kr[Ik.  
I'xc$f_+  
template < typename Func, typename aPicker > Ucv7`W gr  
class binder_1 P4B|l:  
  { A{> w5T  
Func fn; @vq)Y2)r\  
aPicker pk; XoD:gf  
public : 2#NnA3l]x%  
"d<uc j  
template < typename T > #pZeGI|'J  
  struct result_1 =x+1A)Q  
  { d>u^ 7:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  dF `7]  
} ; @(L}:]{@  
rOOo42Y W`  
template < typename T1, typename T2 > !RJ@;S  
  struct result_2 62nmm/c  
  { R:n|1]*f3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OybmyGHY  
} ; 2MB>NM<xO  
;|K }  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'bRf>=  
hpQ #`rhn  
template < typename T > Pg.JI:>2Ku  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y~*B%KnEQy  
  { Z:^<NdKe  
  return fn(pk(t)); ts&\JbL  
} o#"yFP1  
template < typename T1, typename T2 > Ng<ic  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !^Ay !  
  { sRLjKi2D  
  return fn(pk(t1, t2)); /Q W^v;^  
} $'}|/D  
} ; rhzI*nwOT  
JK,^:tgm  
+z9BWo!{I  
一目了然不是么? ZuWh gnp  
最后实现bind }JOz,SQHP  
)6XnxBSH  
D]d! lMK/  
template < typename Func, typename aPicker > p\I3fI0i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ \+0e:Ae  
  { Y#):1C1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9(X~  
} *kf%?T.  
8WLh7[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +R$;LtR  
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。 gzK/l:  
aA*h*  
十一. phoenix QHXpX9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rY &lx}  
X,M!Tp  
for_each(v.begin(), v.end(), X`Lv}6}xT  
( CXu$0DQ(  
do_ -q)|I|y*7  
[ V[^AV"V  
  cout << _1 <<   " , " <b4} B   
] 7!o#pt7  
.while_( -- _1), rWJRoGk/  
cout << var( " \n " ) wko9tdC=U  
) B}y#AVSA  
); 9l[C&0w#\  
BVv-1$ U^  
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: 7 mA3&<&q  
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 Z@JTZMN_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A[Ce3m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ndB qXS  
55y}t%5  
2 =>3B  
template < typename Cond, typename Actor > : @gW3'  
class do_while E-9>lb  
  { Jn&u u  
Cond cd; 'L1yFv  
Actor act; ,ueA'GZ  
public : t1#f*G5  
template < typename T > \WUCm.w6\%  
  struct result_1 /byF:iYI  
  { d.>O`.Mu)}  
  typedef int result_type; @71y:)W<  
} ; % 5!Y#$:{o  
p8CaD4bE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I=E\=UTG,5  
~ayU\4B  
template < typename T > z.t,qi$;{U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X-"0Zc  
  { VM3)L>x]/  
  do "+&@iL  
    { m}m|(;T  
  act(t); T< <N U"n  
  } ?I.bC   
  while (cd(t)); 9\r5&#<(I  
  return   0 ; =*WfS^O  
} ?zXlLud8  
} ; ${U H!n{  
- :x6X$=  
2$ \#BG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ZN;fDv  
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。 i+Xb3+R  
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。 |P"kJ45  
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。 HxShNU  
下面就是产生这个functor的类: ( 2KopL  
)]JQlm:H  
)|U+<r<  
template < typename Actor > hTAZGV(  
class do_while_actor |=Pw -uk  
  { o l+*Oe  
Actor act; .ffb*gZ4  
public : F)tcQO"G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ar$ Am  
>uz3 O?z P  
template < typename Cond > ]*AQT7PH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -sk!XWW+  
} ; /. @"wAw:  
?7aeY5p  
, *Z!Bd8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ykj+D7rA:  
最后,是那个do_ SfwNNX%  
)m(?U  
{cAGOxwd  
class do_while_invoker k iY1  
  { s ` +cQ  
public : V0F&a~Q  
template < typename Actor > Sa$-Yf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hW-?j&yJ?  
  { sxU 0Fg   
  return do_while_actor < Actor > (act); QpMi+q Y  
} ,CQg6- [  
} do_; i~EFRI@  
r1 [Jo|4vo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~myY-nEY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R"qxT.P(  
最后来说说怎么处理break和continue XlU`jv+  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 qv$m5CJvK  
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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