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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N*{>8iFo4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =N?K)QD`  
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, L=v"5)m2R  
-egu5#d>  
VGL!)1b  
{0J (=\u  
  class filler \f-HfYG  
  { /9k}Ip  
public : _[p@V_my  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O{&wqV5m"  
} ; 7a#zr_r  
'kE^oX_  
~'u %66  
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: TM*<hC  
k 1sR^&{l  
 1k39KO@  
]/TqPOi:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  $hgsWa  
y0b FzR9  
Fq`wx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rvwfQ'14  
.4cOMiG  
hcJny  
RI0 +9YJ  
二. 战前分析 -)o0P\cTEt  
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。 bqI| wGCA"  
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 ?YA5g' l  
PTf.(B"z  
kFZjMchm A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zrazFI0G  
  /* --------------------------------------------- */ Z:kX9vw.  
vector < int *> vp( 10 ); se^(1R k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +jrMvk"  
/* --------------------------------------------- */ m L,El2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YA'_Ba(v)  
/* --------------------------------------------- */ jb {5   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6u-aV  
  /* --------------------------------------------- */ :d`8:gv?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 63Dm{ 2i}F  
/* --------------------------------------------- */ $P7G,0-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H>Ws)aCq  
lk. ;  
}rbsarG@  
1Yb9ILX[J  
看了之后,我们可以思考一些问题: BdYl sYp  
1._1, _2是什么? > qDHb'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "YQ%j+  
2._1 = 1是在做什么? ^{(i;IVG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p}{V%!`_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !tr /$  
.0H!B#9  
F)Qj<6  
三. 动工 ,`nl";Zc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O,A}p:Pgs  
}y P98N5o  
/{7we$+,p  
AYLCdCoK.  
template < typename T > ].,T Snb  
class assignment /*2sg>e'QF  
  { cQ<* (KU  
T value; cc|"^-j-7  
public : G ?&T0  
assignment( const T & v) : value(v) {} e)x;3r"j  
template < typename T2 > M~ ^ {S[o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZPolE_P7  
} ; JJn+H&[B  
9'S~zG%{  
Uk0]A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dtT2h>h9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kn1+lF@  
A_\ZY0Xt  
sJ(q.FRM'  
4 fxD$%9  
  class holder ?=lnYD j  
  { ;N/=)m  
public : }^/;8cfLY  
template < typename T > -a(\(^NW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z<t(h=?  
  { B%e#u.'6  
  return assignment < T > (t); .1 =8c\%  
} B,dHhwO*l  
} ; +iL,8eW  
p<9e5`& I  
Y><")%Q  
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: _-.~>C  
!1M=9 ~$!  
  static holder _1; iTq~ ^9G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hm5A@Z   
)xMP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \jcEEIEi  
而不用手动写一个函数对象。 =*u:@T=d5  
Gr a(DGX  
VSI.c`=,  
yt-F2Z&  
四. 问题分析 <(%cb.^c=N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ErDt~FH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )5M9Ro7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 95G*i;E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9ywPWT[^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .+"SDt oX  
T'TxC)  
五. 问题1:一致性 /rqaUC)A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -}?ud3f<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tt7l%olw  
4gNF;  
struct holder Cq0S8Or0  
  { \I4*|6kA  
  // ;_^ "}  
  template < typename T > (n~ e2tZ/  
T &   operator ()( const T & r) const K)`\u7Bu  
  { L,F )l2  
  return (T & )r; XU}sbbwu  
} W]v[Xm$q  
} ; .2jG~_W[  
pSq3\#Twr  
这样的话assignment也必须相应改动: )n[ oP%  
[@qUQ,Ie  
template < typename Left, typename Right > bh8IF,@a  
class assignment 32f lOi:  
  { sDH|k@K  
Left l; ')ErXLP_  
Right r; &dV|~xA6N  
public : FB0y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z <"7vR  
template < typename T2 > h4GR:`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2Q,8@2w;  
} ; :K3nJ1G&  
?CQ\9 4kO  
同时,holder的operator=也需要改动: g]g2`ab |  
(zFUC]  
template < typename T > _faI*OY8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V^t5 Y+7  
  { s1!_zf_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @ P=eu3  
} ezt_ct/Z  
A;sdrA  
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。 $rySz7NI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C_[V[k0(  
<N%8"o  
return l(rhs) = r; \Mv8pU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;n*N9-|.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z:#-4CiP  
H>-?/H  
template < typename Tp > {V!Jj6n  
class constant_t ({cgak  
  { "mA Vkq~  
  const Tp t; N>OF tP  
public : nFl=D=50-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AcN~Q/xU  
template < typename T > -ANp88a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F*QD\sG:  
  { =GQ?P*x|$  
  return t; }0#cdw#gH  
} >?,arER  
} ; bp6 La`+  
lHpo/ R :  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [)`9euR%  
下面就可以修改holder的operator=了 *|x2"?d-F:  
C.{*|#&GAt  
template < typename T > icF -`m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P'D~Y#^  
  { Y"mD)\Bw?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,>%AEN6N2  
} 3:a}<^DuCS  
 ]D7z&h  
同时也要修改assignment的operator() S{Au%Rs  
xXK7i\ny  
template < typename T2 > HnVUG4yZTD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5FHpJlFK,  
现在代码看起来就很一致了。 S\Qh#y FT  
#](k,% 2  
六. 问题2:链式操作 4];Qpln  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x#e(&OjN7  
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。 Y9m'RFZr  
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。 {=7W;uL  
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。 HLAYmXX"w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V9"Kro  
0.nS306  
template < typename T > @ -JD`2z  
struct result_1 c3|;'s  
  { ^Y xqJy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?Z] }G  
} ; \1RQ),5 %]  
_c%]RE  
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:  UJoWTx  
c?d+>5"VX  
template < typename T > 4i[3|hv'  
struct   ref +I2P{7  
  { 0-g,C=L  
typedef T & reference; K+H?,I  
} ; Z>a_vC  
template < typename T > b]mRn{r?  
struct   ref < T &> DB_ x  
  { 71Ssk|L  
typedef T & reference; 9U58#  
} ; /U)w:B+p/g  
+U^dllL7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ap\2={u^|  
g 4d 5G=y  
template < typename T > lw? f2_fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w"-bO ~5h  
  { ls,gQ]B:P  
  return l(t) = r(t); ")HTUlcAe}  
} )G ,LG0"-  
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。 Z8k O*LYv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QA.B.U7!  
YjS|Ht->  
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 J mFzSR?}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;oC85I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  iTbmD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,^|+n()O  
最后的布局是: .gT@_.ZD9  
                Add 8&ZUkDGkJ  
              /   \ R]/F{Xs  
            Divide   5 ^k^%w/fo  
            /   \ .4F(Y_c  
          _1     3 d"5:/Mo  
似乎一切都解决了?不。 nH% /  
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。 + 7E6U*  
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。 pWps-e  
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: jzEimKDE's  
Bi kCjP[b  
template < typename Right > b]RnCu"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1WcT>_$  
Right & rt) const J~<:yBup}  
  { 4pq>R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?Dm!;Z+7  
} BD=;4SLT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $F G4wA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &.<{c `-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :!tQqy2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5 qG7LO.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 X/i8$yqv  
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? :n'QN Gj  
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: fgl"ox  
YQ37P?u@  
template < class Action > Rl3KE)<  
class picker : public Action V%y kHo  
  { e@0wF59  
public : [Bpgb57En  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p//">l=Ps  
  // all the operator overloaded Os@ofnC  
} ; F6Q#{Ufq  
M?$-u  
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。 \|j`jsq  
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: a+weBF#Z  
PU?kQZU~)  
template < typename Right > = "c _<?=[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $am7 xd  
  { 4)'5;|pI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sd8o&6  
} (: ZOoL  
Q:-H U bB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NZeIqhj  
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<sEK~  
^5,ASU  
template < typename T >   struct picker_maker -+Q,xxu  
  { '` [nt25N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fl*@@jQ8cV  
} ; !k<+-Lf:2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X dB#+"[  
  {  & .(ZO]  
typedef picker < T > result; 7Zu!s]t  
} ; e>z7?"N  
\3)%p('  
下面总的结构就有了: A%+~   
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。 >t*zY~R.  
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。 YLobBtXc9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ubn5tN MK  
至此链式操作完美实现。 i7fpl  
b>2u>4  
>r]# 77d  
七. 问题3 3<JZt.|  
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。 "_#%W oo  
&]vd7Q.t  
template < typename T1, typename T2 > u3k+Xg:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N.-Ryj&9  
  { T5-4Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G|^gaj'9  
} 5>A3;P  
iNQk{n  
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: $(zJ  
ZibHT:n  
template < typename T1, typename T2 > qM1$?U  
struct result_2 &LL81u6=S  
  { +p<Y)Z( >6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /;.M$}Z>`  
} ; Xd|5{  
3tLh{S?uJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mDV 2vg  
这个差事就留给了holder自己。 `RmB{qgB  
    9wWjl}%  
4-3B"  
template < int Order > 0|GxOzNd  
class holder; uN`ACc)ESi  
template <> *VRFs=  
class holder < 1 > X^xu$d6   
  { 7d4R tdI  
public : zNXk dw  
template < typename T > cPS!%?}I  
  struct result_1 7B&nV92S  
  { Ip2JzE  
  typedef T & result; ;H\,w /E9  
} ; h/_z QR-  
template < typename T1, typename T2 > zcZr )Oh  
  struct result_2 W%h<@@c4,  
  { 2RE }l=h5  
  typedef T1 & result; }W|CIgF*  
} ; eq4<   
template < typename T > Nxt/R%(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =lDmP |^  
  { ,bH  
  return (T & )r; 5Cz:$-+  
} ?tSY=DK\n  
template < typename T1, typename T2 > qmL!"ZRLF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $x2<D :  
  { |Xu7cCh$me  
  return (T1 & )r1; O:Z|fDQ`  
} >2C;5ba  
} ; <N`rcKE%~P  
j5/H#_ .  
template <> 75v*&-  
class holder < 2 > [R Ch7FE23  
  { , 1`eH[  
public : I}8F3_b,#  
template < typename T > UHCx}LGe  
  struct result_1 U 9 k}y  
  { ~I^]O \?  
  typedef T & result; 6"=e+V@  
} ; % vP{C  
template < typename T1, typename T2 > g@EKJFjl  
  struct result_2 z&t6,0q`5  
  { -u9{R\S  
  typedef T2 & result; @\q~OyV  
} ; <]!IC]+  
template < typename T > 8vP d~te  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Aw|3W ]  
  { '$U"RP^(  
  return (T & )r; jgO{DNe(=  
} 67sb D<r  
template < typename T1, typename T2 > Q,DumOq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t)v#y!Ci"  
  { v~xG*e  
  return (T2 & )r2; ims *|~{sr  
} /y-P) 3_  
} ; X:!%"K%}  
"xO`&a{  
VtmUK$k}I  
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> >。 [ z&y]~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :?^(&3;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~\kRW6  
9GGBJTk-  
return l(i, j) = r(i, j); &#)3v8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dZYS5_wr  
-+4$W{OK*0  
  return ( int & )i; 0loC^\f  
  return ( int & )j; \m\.+q]  
最后执行i = j; ?IWLl  
可见,参数被正确的选择了。 L NE]#8ue  
{&4qknPd%  
$Z,+aLmb  
mee-Qq:}  
?O3 G  
八. 中期总结 ~/Ry=8   
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: +tA rH C]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9wwvh'T&NK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,onv `  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m[7a~-3:J  
$i2gOz  
dy0!Zz  
0b|!S/*A3  
O4#zsr:"  
5 QT9  
九. 简化 8q0 .yhb  
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。 |On6?5((e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mPh;  
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: LnL<WI*Pq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fU8;CZnx  
  +-*/&|^等 m|y]j4  
2. 返回引用。 *X>rvAd3  
  =,各种复合赋值等 [v&_MQ  
3. 返回固定类型。 *%8us~w5/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $C>EnNx  
4. 原样返回。 9Z*vp^3  
  operator, N" 8o0>  
5. 返回解引用的类型。 H>D_0o<#y  
  operator*(单目) L\B+j+~  
6. 返回地址。 ] x Kmz  
  operator&(单目) uu/M XID  
7. 下表访问返回类型。 B\mdOTLQ  
  operator[] p$=3&qR 6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FStfGN  
  operator<<和operator>> +Q '|->#  
L%<1C \k  
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。 i a|F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: urN&."c  
Vy?w,E0^:  
template < typename Left > BkJcT  
struct value_return '2vlfQ@8a~  
  { &sllM  
template < typename T > _]4cY%s  
  struct result_1 WV6vM()#!C  
  { ewLr+8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V?gQ`( ,  
} ; 8e-{S~@W  
Gmwn:  
template < typename T1, typename T2 > `rcjZ^n  
  struct result_2 AD5tuY  
  { \}2Wd`kD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e (f)?H  
} ; JDs<1@\  
} ; Fivv#4YO  
U8c0C/  
1zM`g_(#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t (1z+  
(PNvv/A  
下面我们来剥离functor中的operator() h%O`,iD2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SAoqq  
Ff,M ~zn  
return l(t) op r(t) (&B & V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s2$R2,  
return op l(t) Gq{v)iN  
return op l(t1, t2) 0s8S`hCn>  
return l(t) op SUx0!_f*R  
return l(t1, t2) op E8nqEx Q  
return l(t)[r(t)] kz&)a>aA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W t8 RC  
khIh<-s!  
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: J3zb_!PPE  
单目: return f(l(t), r(t)); =y4g. J\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J+;.t&5R  
双目: return f(l(t)); F3qi$3HM  
return f(l(t1, t2)); !9!N s(vUM  
下面就是f的实现,以operator/为例 ecF I"g  
o0/03O  
struct meta_divide Qh*|mW  
  { OUs2)H61  
template < typename T1, typename T2 > !At_^hSqz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X=JSqO6V9  
  { OVd"'|&6_  
  return t1 / t2; *=I#VN*_<.  
} ~/NA?E-c  
} ; zso.?`85  
^qDkSoqC"  
这个工作可以让宏来做: 55;xAsG  
b+C>p2%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dv,8iOL  
template < typename T1, typename T2 > \ 06ueE\@Sg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '`RCN k5l  
以后可以直接用 v-l):TL+=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DB*IVg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %0]&o, w{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [$V_qFv{  
I8[G!u71)_  
6zDJdE'Es  
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 hVlL"w*1  
_W!g'HP-D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qBpY3]/  
class unary_op : public Rettype fLy s$*^)^  
  { $0wl=S  
    Left l; KomF)KQ2r  
public : )jH"6my_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XJQ[aU"[]N  
~@-Az([H  
template < typename T > A$ S9 `  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*5&hPU  
      { Og,,s{\  
      return FuncType::execute(l(t)); u'N'<(\k  
    } 9 ROKueP  
~MXPiZG?  
    template < typename T1, typename T2 > H7{ 6t(0j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -aO3/Ik [q  
      { O,bj_CWx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5!5P\o  
    } ~U^0z|.  
} ; }&!rIU  
gy>2=d  
a-YK*  
同样还可以申明一个binary_op +J^}"dG  
} FFW,x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R sujKh/  
class binary_op : public Rettype 7?A}q mv  
  {  \n`]QN  
    Left l; ")LF;e  
Right r; W0?yPP=.  
public : 1di?@F2f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }vm17`Gfy  
nmgW>U0jZh  
template < typename T > YZoH{p9f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SKYS6b  
      { GI~;2 `V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7f`jl/   
    } O|OPdD  
& XrV[d[>  
    template < typename T1, typename T2 > KDY~9?}TM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <H 3}N!  
      { :Ct} ||9/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c\R! z&y~  
    } 9(H8MUF0{  
} ; H\ NO4=  
Kj-`ru  
MjLyB^ M  
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 ?! kup  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ly{ ~X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) + W +<~E  
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。 Pajr`gU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A5nu`e9&  
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。。。 \F<]l6E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *D\nsJ*g  
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) lxxK6;r~>  
下面是修改过的unary_op 'Oq}BVR&  
V^f'4*~'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4BCZ~_  
class unary_op ,2]6cP(6qQ  
  { M"P$hb'F  
Left l; -Y+[`0$'  
  Oo#wPT;1^(  
public : K&S~IFy  
u{\`*dNx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S4 tdW A  
zKI(yC  
template < typename T > F 6SIhf.;  
  struct result_1 'T.> oP0>  
  { 1~_]"Y'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PPmZ[N9(;  
} ; K7y}R%Q F  
a#mdD:,cF  
template < typename T1, typename T2 > $+rdzsf)+/  
  struct result_2 K{ 0mb  
  { gsAcn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O,DA{> *m  
} ; 6bU/IVP  
m@yaF: R  
template < typename T1, typename T2 > ,;{mH]"s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zZA I"\;W  
  { I]} MK?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 45_zO#  
} <x1(}x:u`  
uT=sDWD :  
template < typename T > 2Yyc`o0R;h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W<58TCd  
  { <iTaJa$0m  
  return OpClass::execute(lt(t)); dLo%+V#/A  
} ] e&"CF  
.kBAUkL:  
} ; 8^HMK$  
P+]39p{  
{E@@14]g  
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 b@,w/Uw[*  
好啦,现在才真正完美了。 !ZB|GLpo6  
现在在picker里面就可以这么添加了: [.0R"|$sy+  
(3 _2h4O  
template < typename Right > 2o{Fp7l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6g<JPc  
  { <Q%o}m4Kt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lM?P8#3  
} Vg2s~ce{  
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。 /TpM#hkq/2  
psYfz)1;  
r{Xh]U&>k  
/LJ?JwAvg5  
bk"` hq  
十. bind -BB5bsjA  
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。 :JPI#zZun  
先来分析一下一段例子 rs!J<CRq  
%(n4`@  
c?[A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A 8&%G8d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZfMJU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XD*$$`+#  
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。 B9+oI c O  
我们来写个简单的。 P 0,]Ud  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b$VdTpz  
对于函数对象类的版本: jb77uH_  
G*Qk9bk9  
template < typename Func > Vrz<DB^-e  
struct functor_trait #E*jX-JT  
  { d<!bE(  
typedef typename Func::result_type result_type; O@Xl_QNxc!  
} ; +-xA/nU.c  
对于无参数函数的版本: _Z2VS"yH  
$yOfqr  
template < typename Ret > CM7j^t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `Ol*"F.+I  
  { IDcu#Nz`  
typedef Ret result_type; (swP#t5S  
} ; 0*h\/!e  
对于单参数函数的版本: JTdK\A>l  
KLbP;:sr  
template < typename Ret, typename V1 > oA73\BFfP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #B>Hq~ vrC  
  { 8qt|2%  
typedef Ret result_type; %#"uK:(N  
} ; (}bP`[@rX!  
对于双参数函数的版本: ]`+>{Sx 1  
a*=\-;HaZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dB< \X.   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U4 M!RdG  
  { zYF'XB]4  
typedef Ret result_type; &W}ooGg  
} ; AnIENJ  
等等。。。 3\6jzD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :0#!=  
< R0c=BZ>  
template < typename Func > pH)V:BmJ  
struct func_return 8`'_ckIgr  
  { RYmk6w!w  
template < typename T > 1G$kO90  
  struct result_1 6rdm=8WFA  
  { }LQ&AIRN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "jb?P$  
} ; `}Q+:  
Dh J<\_;  
template < typename T1, typename T2 > +5 @8't  
  struct result_2 d0IHl!X  
  { -s4qm)\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zn@tLLX  
} ; F5&4x"c  
} ; Ma wio5  
R '"J{oR  
%-H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vk8:;Hj  
9%iqequ  
template < typename Func, typename aPicker > L,Uqt,  
class binder_1 v ;{s@CM m  
  { oZP:}= F  
Func fn; HL*jRl  
aPicker pk; CEZ*a 0}=  
public : aRg- rz  
 8tLkJOu  
template < typename T > !!dNp5h`  
  struct result_1 }_XKO\  
  { S yX>zN!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'szkn0  
} ; Ow mI*`  
L}x"U9'C  
template < typename T1, typename T2 > ;k!bv|>n  
  struct result_2 >:h 8T]F  
  { rOH8W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I)9;4lix  
} ; "7iHTV  
a+,)rY9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6BNOF66kH  
RG#  
template < typename T > 7$;mkHu4H%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LYv+Sv  
  { ;./Tv84I^  
  return fn(pk(t)); nBZqhtr  
} _9""3O  
template < typename T1, typename T2 > '<$(*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N2xgyKy~  
  { 7@|(z:uw  
  return fn(pk(t1, t2)); 6^}GXfJAc  
} cfa#a!Y4  
} ; k h#|`E#,  
d),@&MSN  
=i\~][-  
一目了然不是么? .\LWV=B  
最后实现bind [m!$01=  
Wvm f[!V;  
{_KuztJGA  
template < typename Func, typename aPicker > 3-~_F*%ST  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]:Ocu--  
  { J1P82=$,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {Km|SG[-q  
} XR]]g+Z  
J4xt!RW!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ${0Xq k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "kVN|Do  
JKGUg3\~  
十一. phoenix jpT!di  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [t,grdw  
=}u;>[3  
for_each(v.begin(), v.end(), Ui'~d(F  
( ;m{[9i` 2  
do_ pB h [F5  
[ J6rXb ui$  
  cout << _1 <<   " , " Nr6YQH*[  
] rOS fDv  
.while_( -- _1), zxTm`Dh;[  
cout << var( " \n " ) \d]&}`'4{f  
) 9F ).i  
); uWvl<{2  
ps_CQh0  
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: ib*$3Fn~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5"]PwC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~+V]MT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y/4 4((O  
64o`7  
Td X6<fVV  
template < typename Cond, typename Actor > >LwAG:Ud  
class do_while -P@o>#Em  
  { cD-\fRBGK  
Cond cd; Vy&F{T;$  
Actor act; eW0:&*.vMj  
public : 2m/1:5  
template < typename T > &=K-~!?  
  struct result_1 _QkU,[E  
  { rL&585  
  typedef int result_type; c|hKo[r)  
} ; wF$8#=  
3sHC1 +  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HOtays,#<}  
,K8PumM_  
template < typename T > >{ne!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RkP7}ZA;  
  { ^V_vpr]}P  
  do z2wR]G5!  
    { Q^ bG1p//.  
  act(t); h&;\   
  } ]e7D""  
  while (cd(t)); +SZ#s :#SE  
  return   0 ; OKxPf]~4E  
} ?Ju=L|  
} ; C Vyq/X  
dD@T}^j *|  
sW@4r/F>:D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UOT~L4 G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6TlkPM$~2  
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。 ib ;:*  
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。 c]t =#  
下面就是产生这个functor的类: oIQor%z  
) l0=j b  
f*bs{H'5  
template < typename Actor > 3 3s.p'  
class do_while_actor 5 S7\m5  
  { P=(\3ok  
Actor act; SI8mr`gJ  
public : hdfNXZ{A"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8.'%wOU @A  
D{PO!WzW  
template < typename Cond > MpGWt#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LtXFGPQf  
} ; BVC\~j j  
`SFI\Y+WDT  
.lOEQLt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "a>%tsl$K  
最后,是那个do_ !NZFo S~  
-8#Of)W  
y3))I\QT  
class do_while_invoker U3 ED3) D  
  { UXR$7<D+  
public : haqL DVrf  
template < typename Actor > cuW$%$ F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $*`fn{2  
  { `?2S4lN/  
  return do_while_actor < Actor > (act); W 29@`93  
} ;_1D-Mf  
} do_; :&9#p% /  
N=)N   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? maXQG&.F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KR?-<  
最后来说说怎么处理break和continue 7:9WiN5b  
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。 ZMy,<wk  
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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