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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .EL3}6"A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Op ar+|p\  
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, DOKe.k  
'NhQBk  
E(4c&  
P\7*ql`  
  class filler FT- .gi0  
  { )bOfs*S  
public : z/ 1$G"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =# Sw.N  
} ; C!*!n^qA  
='o3<}  
0w3c8s.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: FfJ;r'eGs  
MF4 (  
B@&sG 5ES  
Bdw33z*m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dj Ojd,  
3 y}E*QE  
d^aVP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P[ :_"4U  
.P)lQk\  
= UH3.  
[ ulub|  
二. 战前分析 <bzzbR[F  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "=Br&FN{|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 1P!)4W  
[P`e @$  
#u hUZq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2e1KF=N+  
  /* --------------------------------------------- */ 6WY/[TC-  
vector < int *> vp( 10 ); @=Q!a (g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XGx[Ny_A2  
/* --------------------------------------------- */ *vD.\e~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \FVfV`x  
/* --------------------------------------------- */ \"a{\E,{;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aV'bI  
  /* --------------------------------------------- */ q*3OWr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?uq`|1`  
/* --------------------------------------------- */ ApCU|*r)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]$@a.#}  
kcCCa@~v  
^HC 6v;K  
6eV#x%z@v'  
看了之后,我们可以思考一些问题: p@Y=6Bw  
1._1, _2是什么? 'E_~ |C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ':vZ&  
2._1 = 1是在做什么? QhZg{v[d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 vV}w>Ap[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k8w\d+!v  
8z#Qp(he  
F^u12R)  
三. 动工 >NKJ@4Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x s{pGQ6Q  
f jx`|MJ  
Z>9@)wo  
,dIev<  
template < typename T > xqG<R5k>>  
class assignment bE_8NA"2  
  { qiNVaV\wr|  
T value; g_Z tDxz  
public : L.HeBeO  
assignment( const T & v) : value(v) {} Al-`}g+^  
template < typename T2 > :>1nkm&Eg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ==dKC;  
} ; MET9rT  
YMX9Z||  
e}UQN:1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RuPnWx!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '#'noB;,  
4V JUu`[  
3Z b]@n  
dvB=Zk]m  
  class holder  /|0-O''  
  { \R#SoOd  
public : )'djqpM.  
template < typename T > vY4sU@+V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const AQ~ xjU  
  { N6Mr#A-{  
  return assignment < T > (t); IO\4dU)  
} o:Fq|?/e  
} ; :$WO"HfMSn  
ax&?Z5%a  
c7e,lgG-  
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: {X!OK3e  
/WuYg OI  
  static holder _1; xlI =)ak{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PF%-fbh!~  
Ir9GgB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M et]|&  
而不用手动写一个函数对象。 2*: q$c  
aGD< #]  
C96/   
R_!.vGhkN  
四. 问题分析 $YSXE :  
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。 8z9 {H  
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。 #{cy(&cz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @aIgif+v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @5>#<LV=E#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cLtVj2Wb  
/LD3Bb)O  
五. 问题1:一致性 R;< q<i_l  
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?| Yuv i{ 0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /(dP)ysc  
|mEWN/@C  
struct holder ,Bk5( e  
  { ]~TsmR[  
  // XNz+a|cF  
  template < typename T > I|@+O#  
T &   operator ()( const T & r) const QNNURf\[(  
  { gEh/m.L7  
  return (T & )r; da$FY7  
} zxyl+tU &  
} ; :`bC3Mr  
+ jLy>=u  
这样的话assignment也必须相应改动: gmGK3am  
$Z]&3VxxY  
template < typename Left, typename Right > "=h1gql'  
class assignment xcB\Y:   
  { vSgT36ZF  
Left l; 7Uenr9)M  
Right r; hG1:E:}  
public : 86ao{l6lC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  .U1wVIM  
template < typename T2 > P'W} ]mCD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ln+l'&_nb  
} ; wI.aV>  
Itl8#LpLM  
同时,holder的operator=也需要改动: l1+l@r\  
f"MID6  
template < typename T > + :MSY p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @Cj!MZ=T  
  { $RD~,<oEm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?cV,lak  
} zm_8a!.  
feej'l }F  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2dn^K3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7({)ou x  
<kn 2  
return l(rhs) = r; -C=0Pg]ga  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F y+NJSG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z0 "DbZ;d  
_7Y h[I4  
template < typename Tp > kCBtK?g  
class constant_t #AD_EN9  
  { T+Oqd\05.+  
  const Tp t; d ^bSV4  
public : HbTVuf o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OH`a3E{e  
template < typename T > \6b~$\~B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u$nzpw0=H  
  { 6!<I'M'[e  
  return t; 1/DtF  
} o@meogkL  
} ; } d[(kC_  
@C;1e7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +f3Rzx]  
下面就可以修改holder的operator=了 opcanl9pSW  
Hm-#Mpw  
template < typename T > YI0 wr1N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h]4xS?6O  
  { X~{6$J|]#i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ",#.?vT`  
} sx,$W3zI'G  
"HOZ2_(o  
同时也要修改assignment的operator() Sn=6[RQ>P  
3smkY  
template < typename T2 > T4eJ:u*;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I68u%fCv  
现在代码看起来就很一致了。 Y{Z&W9U  
8v$q+Wic  
六. 问题2:链式操作 E0Wc8m"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T7[@ lMa?  
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。  !:( +#  
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。 qGinlE&\  
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。 ~D52b1f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P\U<,f  
 s*u A3}j  
template < typename T > i<uU_g'M  
struct result_1 q;{(o2g  
  { )_#V>cvNG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4_#$k{  
} ; 4I4m4^  
6N/(cUXJ  
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: ghQ B  
?t/qaUXN  
template < typename T > iOfm:DTPr  
struct   ref l}nVWuD  
  { (i&+=+"wn  
typedef T & reference; 6)INr,d  
} ; Yh<F-WOo2  
template < typename T > f:;-ZkIU ?  
struct   ref < T &> *D]:{#C*  
  { DV5hTw0  
typedef T & reference; Q'<AV1<  
} ; .S` q2C\  
:V/".K-:J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j\}.GM'8  
&L6Ivpj-  
template < typename T > K+3-XhG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y0%@^^-Ru  
  { [LVXXjkFI  
  return l(t) = r(t); '6N)sqTR  
} ;,{ _=n>  
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。 ~j!n`#.\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o"z()w~  
\/Y(m4<P  
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 [S6u:;7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: prJd'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a;o0#I#Si  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \Ec<ch[)c  
最后的布局是: VDxm|7  
                Add := V?;  
              /   \ 2Zu9? L ,I  
            Divide   5 8h] TI_  
            /   \ }*x1e_m}H  
          _1     3 eMGJx"a  
似乎一切都解决了?不。 E '6>3n  
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。 Bii'^^I;?  
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。 Dk  `&tr  
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: )fJ"Hq  
rm-d),Zt  
template < typename Right > 'sEnh<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z5@XFaQ  
Right & rt) const zTng]Mvx  
  { CE"/&I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9p_?t'&>q  
} Nm)3   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ~,lt^@a  
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。 '_v~+  
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。 e-dkvPr  
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。 J v}  
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。 <Jgcj 4D  
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? p]aEC+q  
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: c7mKE`  
/pMOinuO  
template < class Action > :jTSO d[r  
class picker : public Action 3Gs\Q{O:  
  { 2@ S}x@^  
public : 9evr!=":  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZSf &M  
  // all the operator overloaded Nh\vWAz9  
} ; :FAPH8]  
D!`;vZ\>  
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。 *'((_ NZ>  
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: ZvRa"j  
|k.'w<6mb9  
template < typename Right > OnTe_JML  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ph3;;,v '  
  { .n<vhLDQn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F`g(vD >  
} bZxN]6_  
9c^,v_W@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R4p Pt  
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。 kmC@\xTp  
=WTSaC  
template < typename T >   struct picker_maker i{^T;uAE  
  { +a5F:3$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,AnD%#o  
} ; Y4k2=w:D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6n]+(=  
  { |62` {+  
typedef picker < T > result; V'vWz`#  
} ; `'1g>Ebk0  
Ge?Wm q>  
下面总的结构就有了: U3_${  
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。 -8l<5g7  
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。 Qx)b4~F?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *(9Tl]w  
至此链式操作完美实现。 GLsa]}m,9  
3E*|^*  
(=j;rfvP  
七. 问题3 ? i _ACKpw  
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。 sF{~7IB  
%,\JTN|g|A  
template < typename T1, typename T2 > $INB_/R E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9nR\7!_  
  { .!3e$mhV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wv9HiHz8gD  
} hl1IG !  
8^>qor.]M  
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: /2p*uv }IP  
&N^j }^ Z  
template < typename T1, typename T2 > w<(ubR %$  
struct result_2 uSfHlN4l  
  { !1l~UB_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n3iiW \  
} ; @j\:K<sk  
wtS*-;W  
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? IR-n:z  
这个差事就留给了holder自己。 gGrVpOzBj  
    D40 vCax^J  
_ $a3lR  
template < int Order > zxn|]P bS  
class holder; Go%Z^pF3CO  
template <> pwFdfp  
class holder < 1 > kyHli~Nr"  
  { JV~ Dly>  
public : 7DAP_C  
template < typename T > x_Ev2 c'4  
  struct result_1 H~FI@Cf$L  
  { qPPe)IM'Sc  
  typedef T & result; :-RB< Lj  
} ; Ro<779.Gn\  
template < typename T1, typename T2 > c!\Gj|  
  struct result_2 j!4{+&Laq  
  { I# tlaz#  
  typedef T1 & result; PMAz[w,R~  
} ; f ./K/  
template < typename T > i)x0 ]XF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V#Wy` ce  
  { {4S UG o>  
  return (T & )r; k{2Gq1S{  
} ZXx1S?u  
template < typename T1, typename T2 > pB:XNkxL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T 6D+@i  
  { BeUyt  
  return (T1 & )r1; X,49(-~\  
} 9G[ DuYJI  
} ; &@6xu{o  
<N)!s&D  
template <> ZS.=GjK  
class holder < 2 > as@8L|i*  
  { Ae7FtJO  
public : <,:{Q75  
template < typename T > @1o X&#  
  struct result_1 s",Ea*  
  { Z#}sK5s  
  typedef T & result; %UI^+:C  
} ; j/aJDE(+  
template < typename T1, typename T2 > kEh\@x[  
  struct result_2 4ior  
  { ovp/DM  
  typedef T2 & result; Qhj']>#g  
} ; Q>$B.z  
template < typename T > &>AwG4HW#j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const My>q%lF=fw  
  { bpc1> ?  
  return (T & )r; @K <Onh`  
} /Q st :q  
template < typename T1, typename T2 > xuUEJ a&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pEwo}NS*H  
  { $ 5"  
  return (T2 & )r2; suQTi'K1  
} $R'?OK(`  
} ; -1 dD~S$  
>T;!Z5L1  
$T K*w8@:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z6w'XA1_+t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "" UyfC[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b"$?(Y  
_o9axBJs  
return l(i, j) = r(i, j); ?jR#txR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `i.fm1I]  
W_@ b. 1  
  return ( int & )i; @A6iY  
  return ( int & )j; s={>{,E  
最后执行i = j; bf/6AY7  
可见,参数被正确的选择了。 J299 mgB  
V%4P.y  
v9 \n=Z  
V<5. 4{[G  
C rR/  
八. 中期总结 Osz=OO{  
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: )bg|l?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5:r AWq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bqH [-mu6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d3znb@7  
ovN3.0tAI  
HsYzIQLL  
|"K%Tvxe  
Do(G;D`h+_  
'|gsmO  
九. 简化 7l7VT?<:  
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。 _1?uAQ3,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 29grbP  
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: HKbV@NW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R'Ue>k  
  +-*/&|^等 KAZ<w~55c  
2. 返回引用。 te[uAJ1 N  
  =,各种复合赋值等 ga|<S@u?}  
3. 返回固定类型。 %( OP  [  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n=j) M  
4. 原样返回。 K^o$uUBe  
  operator, ?8$`GyjS  
5. 返回解引用的类型。 3~fi#{  
  operator*(单目) :JSxsA6 k  
6. 返回地址。 3F"vK  
  operator&(单目) ;q'-<O   
7. 下表访问返回类型。 =( ZOn=IL  
  operator[] 346 z`5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "yH?df24  
  operator<<和operator>> !r.-7hR$  
D'[:35z  
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。 wDi/oH/H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vKnZ==B  
*JImP9SE  
template < typename Left > o;wSG81  
struct value_return '?$@hqQn  
  { |?jgjn&RQ  
template < typename T > `<>#;%  
  struct result_1 }o]}R#|  
  { A)~ oD_ooQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;F1y!h67<  
} ; N^B7<~ bD  
;S^"Y:7)  
template < typename T1, typename T2 > \ o2oQ3  
  struct result_2 KPy)%i  
  { (@N ILK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,>#\aO1n  
} ; &p#PYs|H  
} ; .4ww5k>  
;e_us!Sn  
]4B;M Ym*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hfJ&o7Dt  
9q0s  
下面我们来剥离functor中的operator() x]YzVJ=Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b,:^\HKC  
VS4Glx73  
return l(t) op r(t) .qe+"$K'n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3VU4E|s>  
return op l(t) #:=c)[G8  
return op l(t1, t2) An>ai N]  
return l(t) op w!*ZS~v/r  
return l(t1, t2) op 2Rys:$  
return l(t)[r(t)] enxb pq#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gWjYS#D  
Vc(kw7  
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: _fgsHx>l7  
单目: return f(l(t), r(t)); jSBz),.XU}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); { #B/4  
双目: return f(l(t)); |5>A^a  
return f(l(t1, t2)); O*+HK1q7  
下面就是f的实现,以operator/为例 /)v+|%U  
vC]r1q.(  
struct meta_divide msw'n  
  { ;\pINtl9<  
template < typename T1, typename T2 > P;(@"gD8z5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O_s /BoB@  
  { %gn@B2z  
  return t1 / t2; Xqe Qj}2kA  
} Y\<w|LkD8  
} ; U5ph4G  
VQf^yq  
这个工作可以让宏来做: Uth+4Aq  
&!;o[joG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >~7XBb08  
template < typename T1, typename T2 > \ 3;b)pQ~6CJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C&@'oLr  
以后可以直接用 1LFad>`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'H`:c+KDG`  
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 3,Z;J5VL4!  
(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。。。) x_8sV?F  
 \aof  
m{>"  
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| D|d}  
|,KsJ2hD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (' %Y3z;  
class unary_op : public Rettype 8d1qRCIz  
  { VWd`06'BN'  
    Left l; 9T2_2  
public : #N`MzmwS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zGme}z;1@  
jB9~'>JY  
template < typename T > V@RdvQy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 P75:v  
      { O|Vc  
      return FuncType::execute(l(t)); D\ZH1C!d  
    } Tw%1m  
Z;u3G4XlF  
    template < typename T1, typename T2 > w?3ww7yf`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _"H\,7E  
      { ?~sNu k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +MYrNR.p  
    } 5s%e9x|kP  
} ; cJ?,\@uuP  
FW2x  
( +S-  
同样还可以申明一个binary_op Qa2p34Z/  
4uE )*1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :Eh}]_  
class binary_op : public Rettype GXLh(d!C  
  { uZf 6W<a  
    Left l; d/+s-g p  
Right r; 2_bEo  
public : 67H?xsk@n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} REcKfJTj  
bFG?mG:  
template < typename T > {[bpvK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pi70^`@'B  
      { [Djx@x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,. ht ~AE  
    } Z9h4 pd  
X16O9qsh  
    template < typename T1, typename T2 > zZY1E@~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s7jNRY V  
      { fhdqes])  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rT-.'aQ2t  
    } t0xE&#4  
} ; L>Ze*dt  
"`S?q G  
toj5b;+4F  
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 :%28*fl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [".94(qs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XdzC/ {G  
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。 ; X+.Ag  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V\n!?1{kdF  
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。。。 3ohHBo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $t6t 6<M)  
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) SY.koW  
下面是修改过的unary_op g@t..xJ,  
B4zuWCE@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5KTFf6Uq  
class unary_op grI#'x  
  { ;K4=fHl  
Left l; l  ~xXy<  
  ~ e<,GUx(]  
public : V3|" v4  
5&A' +]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yI!W658$6  
kE+fdr\ T  
template < typename T > @^# 9N!Fj]  
  struct result_1 &{#6Z  
  { 5yJ~ q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J?E!\V&U  
} ; ^%6f%]_  
QYj 4D  
template < typename T1, typename T2 > sVnq|[ /  
  struct result_2 W<O/LHKHdn  
  { <Vh5`-J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q?>*h xzoP  
} ; |Ul4n@+2  
8t7r^[T  
template < typename T1, typename T2 > &liFUP?   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Qjc*+JzO.  
  { K0@bh/i/^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :YLYCVi|  
} GsD?Z%t~%  
o5+7Lt]  
template < typename T > "*c&[ALw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RZ9_*Lq7+  
  { n~jW  
  return OpClass::execute(lt(t)); D4@(_6^  
} Du-Q~I6  
]|IeE!6  
} ; ojJu a c4  
a>ye  
|1<B(iB'{/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug HFYe@2r  
好啦,现在才真正完美了。 RN&8dsreZp  
现在在picker里面就可以这么添加了: z>=;Xe8P8n  
sUk n.g!  
template < typename Right > Fy>g*3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E3x<o<v  
  { wXYT(R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !WB3%E,I  
} >*|Eyv_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !QqVJ a{j  
a_DK"8I  
)1YGWr;ykS  
plzwk>b_  
Hg\H>Z  
十. bind )wEXCXr!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 AGx(IK/_  
先来分析一下一段例子 A~s6~  
sAK&^g  
dJb7d`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l{kacfk#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i4SWFa``  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M%!j\}2A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f?@M"p@T  
我们来写个简单的。  ?f5||^7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Rb4zLYL*w  
对于函数对象类的版本: AO7X-,  
7 lq$PsC  
template < typename Func > J|z' <W  
struct functor_trait ,yfJjV*I  
  { JmBMc }54  
typedef typename Func::result_type result_type; c(3c|n  
} ; rdX;  
对于无参数函数的版本: o 7V&HJ[  
1P BnGQYM  
template < typename Ret > F=UW[zy/[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > COH.`Tv{*  
  { #S|On[Q!  
typedef Ret result_type; h`tf!MD]  
} ; 1bCS4fs^>  
对于单参数函数的版本: L'"od;(6R  
{PL,3EBG  
template < typename Ret, typename V1 > y}W*P#BDO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  Kc3/*eu;  
  { ;~}!P7z  
typedef Ret result_type; Ax4;[K\Q  
} ; eW_EWVH  
对于双参数函数的版本: nxuR^6 Ai  
Wl,I%<&j}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g(F2IpUm/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1-G-p:|  
  { uBaGOW|Pl  
typedef Ret result_type; grDz7\i:  
} ; z-nV!#  
等等。。。 U71A#OD^U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $K 1)2WG  
L$ju~0jl)%  
template < typename Func > DVBsRV)/  
struct func_return N VDvd6  
  { gg Hl{cl)  
template < typename T > 6U] "i  
  struct result_1 n+'s9  
  { t.7_7`bin~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $bk_%R}s  
} ; %1i *Y*wg  
.n}k,da@(  
template < typename T1, typename T2 > I=8MLv  
  struct result_2 "N=q>jaX  
  { tqU8>d0^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d^|r#"o[  
} ; M !rw!,g  
} ; gf,[GbZ  
ZZ].h2= K  
G;AV~1i:~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ! j0iLYo(*  
\=@4F^U7`  
template < typename Func, typename aPicker > W jBtL52  
class binder_1 w< |Lx#L}  
  { MIc(B_q  
Func fn; zOL*XZ0c  
aPicker pk; CyJZip  
public : 2\[ Q{T=Qe  
e" p5hpl  
template < typename T > 3^F1hCB  
  struct result_1 mgBxcmv  
  { 0MOn>76$N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wq#'o9s,  
} ; =ZARJ40L  
3>^S6h}o  
template < typename T1, typename T2 > /<IXCM.  
  struct result_2 Mwd.S  
  { 71HrpTl1fw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9Cw !<  
} ; CSE!Abg  
9/5 EyV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tkhEjTZ  
TfA;4 ^  
template < typename T > Qlhm:[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <kWNx.eci  
  { I,?!NzB  
  return fn(pk(t)); 7FP @ vng  
} +|spC  
template < typename T1, typename T2 > ; 5!8LmZ0#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;:ocU?  
  { l8N5}!N  
  return fn(pk(t1, t2)); x>[ gShAV!  
} A@I3:V  
} ; j!?bE3r~  
`AELe_  
?Q}3X-xy  
一目了然不是么? <``krPi  
最后实现bind H~ =;yy  
4' <y  
d/Fy0=0  
template < typename Func, typename aPicker > )$E'2|Gm/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xh!aB6m8R  
  { L(kW]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cN#f$  
} 9B1bq#  
[AAIBb +U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ; HjT  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2v1dSdX,W  
6Nz S<  
十一. phoenix #4?:4Im#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1?#Wg>7'  
X\]Dx./  
for_each(v.begin(), v.end(), qk\LfRbj  
( ig:z[k?  
do_ \&%y4=y<sE  
[ v!rOT/I  
  cout << _1 <<   " , " H?dEgubg7]  
] o(Ro/U(Wu  
.while_( -- _1), Sy34doAZ  
cout << var( " \n " ) [E/^bM+  
) Y@V6/D} 1  
); uBBW2  
\AB*C_Ri  
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: ;Q%3WD  
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 I6F $@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R2nDK7j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %{";RfSVX%  
Y t0s  
;i;;{j@$i  
template < typename Cond, typename Actor > |#(g 8ua7  
class do_while L~L]MC&  
  { M% FKg/  
Cond cd; m}fY5r<<;/  
Actor act; F5f1j]c  
public : AV["%$ :  
template < typename T > 7:h_U9Za?$  
  struct result_1 ?nx 1{2[  
  { Q02:qn?T  
  typedef int result_type; Ix|^c268o<  
} ; pB0Do6+{  
Qx !! Ttd{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -;o`(3wZq  
b 'yW+  
template < typename T > v`u>; S_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T1~,.(#  
  { u=p-]?  
  do kn7Qvk[+  
    { e!*%U= [Q  
  act(t); D z5(v1I9A  
  } 3` \)Qm  
  while (cd(t)); gT4H? #UB  
  return   0 ; H3" D$Nv  
} s$;IR c5!6  
} ; aQhr$aH  
h2Jdcr#@FF  
DYvg^b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4xNzhnp|  
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。 O\qY? )  
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。 <\5Y~!)  
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。 nXF|AeAco  
下面就是产生这个functor的类: z6J fu:_N!  
H!ISQ8{V  
(L6*#!Dt  
template < typename Actor > X~Vr}  
class do_while_actor $8,/[V A  
  { 'P?DZE  
Actor act; fTc ,"{  
public : H) &pay  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z8Il3b*)  
h^6Yjy  
template < typename Cond > 2VNfnk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #2*2xt  
} ; t#[u X?  
lw"5p)aB  
A4uDuB;;ZQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .Qeml4(`3  
最后,是那个do_ )|zna{g\  
0^{?kg2o_  
-#?p16qz5  
class do_while_invoker (Eoji7U  
  { g?caE)  
public : j;b<oQH  
template < typename Actor > |K6hY-uC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H/6GD,0  
  { pu*vFwZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y4|g^>{<ni  
} qP0_#l&  
} do_; *!y.!v*  
lhA<wV1-9G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zx{O/v KG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r'ydjy  
最后来说说怎么处理break和continue 5=.EngG  
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。 z~BrKdS  
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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