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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gZq _BY_U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9Xl[AVs:M  
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, O]_a$U*6  
#1fL2nlP*E  
N_wj,yF*  
8=!uQQ  
  class filler x994B@\j+  
  { .>#X*u  
public : $Mg[e*ct  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E<RPMd @a  
} ; fofYe0z  
,="hI:*<  
{ooztC   
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: FD'yT8]"  
cl04fqX  
gcF:/@:Rm  
!,lk>j.V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9]C%2!Ur,  
B/O0 ~y!n  
"w&IO}j;=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Oh# z zo  
4SVIdSA  
j%+>y;).  
\)$:  
二. 战前分析 @*Tql:Qcd^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >piVi[`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -\<\OV:c*  
CS'LW;#[  
rMWJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,I6li7V  
  /* --------------------------------------------- */ @yM$Et5  
vector < int *> vp( 10 ); }ChScY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p0rmcP1Ln  
/* --------------------------------------------- */  LXoZ.3S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mq}V @H5  
/* --------------------------------------------- */ n g%~mt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E/V_gci  
  /* --------------------------------------------- */ @AtJO>w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (^oN, 7  
/* --------------------------------------------- */ `=V p 0tPI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EDT9O  
/q,vQ[ R/  
D%}rQ,*  
t!-\:8n  
看了之后,我们可以思考一些问题: {o SdVRI  
1._1, _2是什么? 6l'J!4*qY  
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。 U ,NGV0  
2._1 = 1是在做什么? YdDP;, DA  
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。  VBUrtx:  
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。 GQ(*k)'a  
\sz*M B  
C(8VXtx_  
三. 动工 .Hnhd/ c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d.|*sZ&3p  
dbJ3E)rF  
Q.?(h! )9  
"1$X5?%  
template < typename T > J}NMF#w/;  
class assignment e"y-A&|  
  { >?O?U=:<  
T value; IClw3^\l  
public : !YPwql(  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Kf  
template < typename T2 > jW]"Um-]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >AFQm  
} ; <Drm#2x!E  
yg.o?eML  
~&?57Sw*m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X J`*dgJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xdi<V_!BC-  
qV9}N-sS  
$PG(>1e  
\ZM5J  
  class holder /qKA1-R}4  
  { cLEd -{x  
public : -4[eZ>$A|  
template < typename T > 4E2#krE%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Sg$\H  
  { ?q7MbQw  
  return assignment < T > (t); DKJ_g.]X  
} b@c(Nv  
} ; AyWdJ<OU  
~s-bA#0S  
#W6 6`{>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uH?dy55 Y  
idB1%?<  
  static holder _1; oi m7=I0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -:95ypi  
j!@T@ 8J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~/X8Hy!-  
而不用手动写一个函数对象。 vf zC2  
j,Mbl"P  
[[HCP8Wk   
B{b?j*fHJ  
四. 问题分析 fF(AvMsO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O=t~.]))  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~5&B#Sm[G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #K0/ >W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )w~1VcnJEp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tA^+RO4  
T$`m!mQ4  
五. 问题1:一致性 S{?l/*Il*_  
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?| aGBd~y@e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1d~d1Rd  
je@&|9h  
struct holder (a0(ZOKH  
  { Mk~U/oq  
  // e]nP7TIU  
  template < typename T > T ay226  
T &   operator ()( const T & r) const Auc&dpW  
  { `v@Z|rv,  
  return (T & )r; }]H7uC!t   
} TE;f*!  
} ; KTt+}-vP^  
L@z[b^  
这样的话assignment也必须相应改动: i6P}MtC1  
g4=C]\1  
template < typename Left, typename Right > IqV" 4  
class assignment Ux1j+}y  
  { -8l(eDm"m  
Left l; Gk+R, :  
Right r; [0qswsV  
public : K>vl o/#!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L*dGo,oN  
template < typename T2 > @Co6$<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7TEpjSuF  
} ; @`)>- k  
%f'=9pit  
同时,holder的operator=也需要改动: Xq )7Im}?  
jI'?7@32`  
template < typename T > vmEn$`&2t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H\V?QDn  
  { ? A;RTM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O:8 u^ TP  
} h<)ceD<,  
qE3Ud:j  
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。 ]zVQL_%,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .?rs5[th*  
oQrfrA&=M  
return l(rhs) = r; ]]_5_)"4  
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。 Zn JJ-zP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NC!B-3?x  
,"5HJA4  
template < typename Tp > T[^&ZS]s  
class constant_t 4CchE15  
  { \pkK >R  
  const Tp t; cuH5f}oc  
public : ppRA%mhZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5Pq6X  
template < typename T > 9od c :  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N<@K(? '  
  { `q\F C[W  
  return t; mi$C%~]5m  
} A4|7^Ay  
} ; kP}l"CN4  
VRgckh m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n|?sNM<J3  
下面就可以修改holder的operator=了 OM^`P  
=$+0p3[r  
template < typename T > wl%ysM| x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n:B){'S  
  { A W6B[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y`8U0TE3R  
} :R=7dH~r  
]hy@5Jyh  
同时也要修改assignment的operator() Du +_dr^4  
QHja4/  
template < typename T2 > WF*j^ %5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?$ov9U_  
现在代码看起来就很一致了。 Dq%} ({+  
@`+\v mfD  
六. 问题2:链式操作 ^7ID |uMr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^!C  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x^c,cV+*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c%O97J.5b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 aCH;l~+U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c$)>$&([  
!( +M  
template < typename T > ]mi\Y"RO  
struct result_1 cAGM|%  
  { ^`M%g2x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6HJsIeQ  
} ; ;nL7Hizo,  
a#+$.e5  
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: |A,.mOT  
'5*&  
template < typename T > `KLr!<i()  
struct   ref nC !NZ  
  { h8%QF'C  
typedef T & reference; !-n* ]C  
} ; T%9t8?I  
template < typename T > ]l h=ZC  
struct   ref < T &> ^i8biOSZu  
  { rN7JJHV  
typedef T & reference; -K$ugDi  
} ; pg!oi?Jn  
;qy;;usa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k<j]b^jbz  
:-U& _%#w  
template < typename T > @:B}QxC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (VmFYNt&  
  { **z^aH?B2  
  return l(t) = r(t); ~`Vo0Z*S  
} pzjNi=vhd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8kSyT'k C%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]8OmYU%6V  
h+!R)q8M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wj0_X;L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LjEMs\P\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +:jv )4^O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Y6t.j0vN.  
最后的布局是: Y1>OhHuN  
                Add RTbV!I  
              /   \ rx;;|eb,  
            Divide   5 AqQ5L>:Gq  
            /   \ 9bRUN<  
          _1     3 GutiqVP:B  
似乎一切都解决了?不。 ;5$ GJu(  
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。 nLwfPj  
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。 8[t*VIXI  
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: hT_Q_1,  
k^ fW /  
template < typename Right > -Jv3D$f]a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "".a(ZGg  
Right & rt) const pZ[|Q2(  
  { v8'XchJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .}eM"Kv  
} |{-?OOKj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^x/D8 M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 })kx#_o]'d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m+7%]$  
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。 !B#lZjW#  
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。 !2&)6SL/  
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? Khv}q.)F  
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: ME!P{ _/  
dblf , x  
template < class Action > ^jb;4nf  
class picker : public Action xL<c/B`-:  
  { ^?\|2H  
public : 9An \uH)mL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?li/mc.XG  
  // all the operator overloaded Sfc,F8$&N  
} ; H/Ql  
 Y%y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 B<Cg_C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2'OY,Ooe  
@qW$un:  
template < typename Right > 7I]?:%8 h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x./"SQ=R+  
  { t5i58@{~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %[~g84@  
} -vc$I=b;  
= \oW {?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9C Ki$L  
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。 ~@QAa (P.  
"|Yy "iB[  
template < typename T >   struct picker_maker sredL#]BA  
  { |/8!P Km  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MT)q?NcG  
} ; ^ r(]S%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8KkN "4'  
  { (Rq6m`M2  
typedef picker < T > result; ?UIW&*h}  
} ; Z 5P4 H  
=TzJgx  
下面总的结构就有了: {(asy}a9K  
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。 #j+cl'  
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。 .!lLj1?p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a+O?bO  
至此链式操作完美实现。 73]t5=D:  
o$U{.#  
qe e_wx  
七. 问题3 m J$[X  
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。 r| \""  
YSfJUB!I  
template < typename T1, typename T2 > o@[o6.B<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #4"eQ*.*"  
  { Sd.Km a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D^p)`*  
} 3,*A VcQA  
vd$>nJ"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  4m=0e  
8r@GoG>  
template < typename T1, typename T2 > rFm?Bu  
struct result_2 c(b`eUOO  
  { cH|J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q|s:&&Wf  
} ; ` l'QAIo  
*A}td8(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? s[/d}S@ >  
这个差事就留给了holder自己。 :M`~9MCRf  
    *} Z  
vgg)f~  
template < int Order > ,+C?UW  
class holder; w}(pc }^U  
template <> =,qY\@fq  
class holder < 1 > iYw1{U  
  { :=!6w  
public : q;f L@L@-  
template < typename T > 'gD./|Z0  
  struct result_1 []yIz1P=j  
  { "WXUz  
  typedef T & result; 3i4m!g5Z?  
} ; pX!T; Re;  
template < typename T1, typename T2 > Ad3TD L?  
  struct result_2 QG L~??  
  { <m{#u4FC'  
  typedef T1 & result; 2\|sXC  
} ; x5;D'Y t"|  
template < typename T > Q?([#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KiE'O{Y  
  { /M3;~sx  
  return (T & )r; M)wNu  
} Rp:I&f$Hk/  
template < typename T1, typename T2 > (sH4 T>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9U3}_  
  { K9VP@[zbJ  
  return (T1 & )r1; UMFM.GI  
} pa?AKj]  
} ; 87)/dHc  
'iwTvkf{  
template <> Z?9G2<i  
class holder < 2 > \)aFYDq#\  
  { j':<7n/A  
public : R `ob;>[Q  
template < typename T > /S^>06{-+  
  struct result_1 ^HT vw~]5  
  { |m*l/@1  
  typedef T & result; >lek@euqw  
} ; $DnJ/hg;qD  
template < typename T1, typename T2 > !B9 Yw/Ba  
  struct result_2 H ]](xYy.  
  { @ IDY7x27  
  typedef T2 & result; rG[2.\&  
} ; <1x u&Z7  
template < typename T > +R{~%ZTK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w6lx&K-  
  { ^Mhh2v  
  return (T & )r; vJ 28A  
} XMxm2-%olP  
template < typename T1, typename T2 > M9~'dS'XI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f= }!c*l"  
  { **1=|aa:  
  return (T2 & )r2; A5%Now;.cf  
} Dd, &a  
} ; XI`s M~'  
Y(T$k9%}+  
rF{,]U9`  
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> >。 auY?Cj'"fs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]1h9:PF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |A0U 3$S=  
v9f%IE4fX  
return l(i, j) = r(i, j); XGYsTquSe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m?4HVv  
wsAb8U C_  
  return ( int & )i; ku>Bxau4>  
  return ( int & )j; 7[R`52pP  
最后执行i = j; ALInJ{X  
可见,参数被正确的选择了。 |GPY bxzc  
K 4{[s z  
7<2^8 `  
Ia{t/IX\[  
?a?4;Y!  
八. 中期总结 S~|\bnE  
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: ]]_c3LJ2`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dww4o~hO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FS!vnl8`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor or7l} X  
*8u<?~9F  
a%an={  
5~#oQ&  
!# xi^I  
u,`V%J?vW  
九. 简化 o##!S6:A  
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。 4>B=k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DwTVoCC  
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: ChNT; G<6$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _tQM<~Y]u\  
  +-*/&|^等  2q9$5   
2. 返回引用。 V-63   
  =,各种复合赋值等 z'gJy  
3. 返回固定类型。 QV#HN"F/K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jG#e% `'  
4. 原样返回。 ]&='E.f  
  operator, i0?/\@gd  
5. 返回解引用的类型。 1@~ 1vsJ  
  operator*(单目) usi3z9P>n  
6. 返回地址。 ,kFp%qNj  
  operator&(单目) ScT{Tb]9bt  
7. 下表访问返回类型。 &C?4'e  
  operator[] 5+(Cp3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lXVh`+X/l  
  operator<<和operator>> x4?g>v*J  
>I+p;V$@  
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。 7WNUHLEt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jr(Z Ym'  
@v\8+0  
template < typename Left > _ZK*p+u%  
struct value_return I%z,s{9p  
  { a`U/|[JM  
template < typename T > _@_EQ!=  
  struct result_1 R|*Eg,1g -  
  { IfP?+yPa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G//hZwf0  
} ; lxR]Bh+  
x-q_sZ^8  
template < typename T1, typename T2 > +7y#c20  
  struct result_2 &IG*;$c!  
  { ,OMdLXr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?MSV3uODb  
} ; P_.AqEH  
} ; +Je%8jH  
< 7*9b  
J)H*tzg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TCkMJs?  
Dh68=F0  
下面我们来剥离functor中的operator() J7kqyo"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a3Xd~Qs  
]#'& x%m  
return l(t) op r(t) ahN8IV=+Gm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ; 2aPhA  
return op l(t) be(hY{y`  
return op l(t1, t2) /%b nG(4  
return l(t) op Vf$$e)  
return l(t1, t2) op E>u U6#v  
return l(t)[r(t)] VMu?mqEa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] m mH xPd  
K}Q:L(SSr\  
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: Fj`K$K?  
单目: return f(l(t), r(t)); {_Fh3gjb/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ia[<;":U  
双目: return f(l(t)); mPo.Z"uy7  
return f(l(t1, t2)); gzDfx&.0  
下面就是f的实现,以operator/为例 |[)pQGw  
?YF2Uc8z%2  
struct meta_divide Z~;rp`P  
  { K[Vj+qdyl  
template < typename T1, typename T2 > Ir Y\Q)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^SIA%S3  
  { vm =d?*cR  
  return t1 / t2; \9R=fA18  
} MG^YT%f  
} ; FA%V>&;`  
y#/P||PM  
这个工作可以让宏来做: E<@N4%K_Q  
-'^:+FU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KppYe9?  
template < typename T1, typename T2 > \ 2g5jGe*0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /^WOrMR  
以后可以直接用 A~< cp)E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6$H`wDh#(&  
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 x-b}S1@  
(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。。。) @yF >=5z:  
blkPsp)m"  
m\MI 6/  
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 3XDuo|(  
1aPFpo!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '#jZ`  
class unary_op : public Rettype u>*qDr* d  
  { ^AoX|R[1%  
    Left l; eZ 7Atuv  
public : #9{2aRCJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `w)yR>lqh  
<s$Jj><  
template < typename T > n|B<rx?v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |*l^<==  
      { ~m[Gp;pL  
      return FuncType::execute(l(t)); XR$i:kL,,  
    } =o'g5Be<F  
b)r;a5"<5  
    template < typename T1, typename T2 > lWBewnLKE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LyG`q3@  
      { lcVG<*gf-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $v5 >6+-n  
    } ~JP3C5q  
} ; *] !r T&E  
{4)d  
9ZuKED  
同样还可以申明一个binary_op CV2#G*  
gJ>#HEkMB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 59~mr:*sF  
class binary_op : public Rettype 4E+8kz'  
  { VLoRS)   
    Left l; s}bLA>~Ta  
Right r; $"MGu^0;1  
public : sH]T1z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LZQG.  
?A-f_0<0  
template < typename T > N:%Nq8I}:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const **.23<n^W  
      { 1-Dw-./N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3\cx(  
    } x{/-&`F  
Vt:\llsin  
    template < typename T1, typename T2 > qq@]xdl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ 'yWg_(  
      { vI:_bkii  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !>/J]/4>  
    }  i(V  
} ; !/X>k{  
&-m}w:j=  
at1 oxmy  
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 uuL(BUGt-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a %?v/Ku  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XJk~bgO*  
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。 ,$RXN8x1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qLl4t/p  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 We'=/!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?a'EkZ.dB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) SL +\{V2  
下面是修改过的unary_op j,z)x[3}  
OF:0jOW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZP-9KA$"  
class unary_op ]cW Q9  
  { G&4D0f  
Left l; 5xU}}[|~-  
  I.`D BI#-f  
public : H}(WL+7  
'2rSX[$ tf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uA cvUN-@  
ft0tRv(s:  
template < typename T > 12Fnv/[n'K  
  struct result_1 7uO tdH+  
  { 6z'0fi|EN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ds{bYK_y  
} ; ,wy;7T>ODd  
Y@qugQM>  
template < typename T1, typename T2 > ^N`KT   
  struct result_2 yN06` =  
  { w7\vrS>&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e)3Mg^  
} ; GoPMWbI7  
j)Z0K$z=  
template < typename T1, typename T2 > /AY q^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,mz7!c9H^a  
  { =5:kV/p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6j|~oMYP  
} b{X.lz0  
rA @|nL{  
template < typename T > jR*iA3LDo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q6x}\$mL  
  { :`0,f?cE  
  return OpClass::execute(lt(t)); P]L%$!g  
} $#wi2Ve=6b  
)QmmI[,tq  
} ; gV*4{ d`  
-w'g0/fD  
::3[H$  
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 4#I=n~8a  
好啦,现在才真正完美了。 {}=5uU2Tu  
现在在picker里面就可以这么添加了: }g[Hi`  
<,H/7Ba  
template < typename Right > 8v)HTD/C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0BAZWm  
  { y5VohVa`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oeI[x  
} ^}:0\;|N  
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。 r]kks_!Z  
.'2"83f  
S'>KGdF  
jP<6Q|5F  
TPY&O{ q  
十. bind u{dkUG1ia  
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。 u/N_62sk5  
先来分析一下一段例子 dN){w _  
CurU6x1  
?Qts2kae#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;#*.@Or@Ah  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h645;sb0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L$jii  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `];ne]xM  
我们来写个简单的。 Ad -_=a%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !L_xcov!Y  
对于函数对象类的版本: s"8z q ;)  
BL%&n*&  
template < typename Func > 715J1~aRNr  
struct functor_trait |@?='E?h  
  { kpk ^Uw%f  
typedef typename Func::result_type result_type; UY:Be8C A  
} ; WJ 'lYl0+7  
对于无参数函数的版本: ]]5(:>l  
F'_z$,X6  
template < typename Ret > .li)k[] ts  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #X6=`Xe#  
  { m5hu;>gt  
typedef Ret result_type; EAF\ 7J*  
} ; 2"o <>d  
对于单参数函数的版本: [u-=<hnoa  
Q1H.2JXr  
template < typename Ret, typename V1 > % 5BSXAc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C3 m_sv#e  
  { P+3 ]g{2w  
typedef Ret result_type; DG3Mcf@5  
} ; ADMeOdgca  
对于双参数函数的版本: G)""^YB-  
~\%H0.P6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IY?o \vC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bf\ Uq<&IJ  
  { !'>#!S~h3  
typedef Ret result_type; "{jVsih0  
} ; d 5h x%M  
等等。。。 ~{6}SXp4U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XU}" h&>  
T8j<\0WW  
template < typename Func > V7+/|P_  
struct func_return 5+)_d%v=6!  
  { O /h1ew  
template < typename T > QKoJxjR=^  
  struct result_1 T$V8 n_;  
  { mrVN&.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fo I:`]2"*  
} ; ,yi@?lc  
Pfm B{  
template < typename T1, typename T2 > lI5>d(6p  
  struct result_2 rhN"#?  
  { / ]nrxT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?X7nM)  
} ; #;"lBqxY`  
} ; zEeix,IU  
gOaK7A  
zK*i:(>B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8#Y_]Z?)  
d~b @F&mf  
template < typename Func, typename aPicker > 5%DHF-W)  
class binder_1 wJ7Fnj>u%  
  { ASNo6dP 7  
Func fn; >DW%i\k1V~  
aPicker pk; li~=85 J  
public : [,|4%Y  
F+V[`w*k  
template < typename T > "2I{T  
  struct result_1 #Vm)wH3  
  { R7x*/?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _cbXzSYq&  
} ; b+71`aD0  
W#9LK Jj  
template < typename T1, typename T2 > /NVyzM51V  
  struct result_2 zG&yu0;D6  
  { 57$/Dn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QW%xwV?8  
} ;  <XnxAA  
QwI HEmdM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "3?:,$*  
k:1|Z+CJ  
template < typename T > k6_OP]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ITjg]taD  
  { "%=K_WJ?  
  return fn(pk(t)); 4o@^._-R  
} yLt>OA<X  
template < typename T1, typename T2 > VO*fC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Vf2Mn=]"  
  { SLud}|f;o  
  return fn(pk(t1, t2)); 77G4E ,]  
} Ude)$PAe%  
} ; P;e@<O  
{d,^tG}  
Km0P)Z  
一目了然不是么? ?:RWHe.P  
最后实现bind rrZ'Dz  
8p~|i97W]!  
By0Zz  
template < typename Func, typename aPicker > $tebNi P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v1E(K09h2  
  { 7L!q{%}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )/t=g  
} Uql7s:!,U  
'ExQG$t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "ScY'<  
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。 vn96o] n  
"3NE%1T  
十一. phoenix ]@sLX ek  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x4@IK|CE  
1.j;Xo/+:V  
for_each(v.begin(), v.end(), )"^ )Nk  
( Y-*]6:{E  
do_ ;3sJ7%`v  
[ x]:B3_qR  
  cout << _1 <<   " , " B{Lcx~  
] |JCn=v@  
.while_( -- _1), P/dT;YhL  
cout << var( " \n " ) "J3n_3+  
) "ODs.m oq  
); &4Y@-;REt  
l' a<k"  
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: n UD;y}}n  
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 w;T?m,"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~ponYc.Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .BZ3>]F3<  
Uj~ :| ?Wz  
qg8T}y>  
template < typename Cond, typename Actor > {+|Em(M  
class do_while h)yAg e  
  { j}$Q`7-wB1  
Cond cd; &0euNHH;sL  
Actor act; i>@"&  
public : @!Q\| <  
template < typename T > ZN(@M@}  
  struct result_1 I~7eu&QZ  
  { &?yVLft  
  typedef int result_type; irzWk3@:  
} ; o!|TCwt  
,"4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QgW4jIbx  
q,_ 1?A)  
template < typename T > 7j\jOkl V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N >+L?C  
  { \-)augq([  
  do [+4--#&{  
    { 0D48L5kH#'  
  act(t); -8,lXrH  
  } 8E\6RjM  
  while (cd(t)); 4 O~zkg  
  return   0 ; LXcH<)  
} [ncOtDE  
} ;  Q ,)}t  
Nn|~ :9#  
%NfbgJcL_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1$ ~W~O  
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。 C<\O;-nHH  
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。 0%<x>O  
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。 %$I@7Es>  
下面就是产生这个functor的类: {afR?3GK  
Qxh 1I?h  
=lqGt.x  
template < typename Actor > bZ*J]1y(.  
class do_while_actor L;k9}HWpP  
  { 0 6S-3bis  
Actor act; N6_<[`  
public : A!j6JY.w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I^fKZ^]8P  
QBfsdu<@^  
template < typename Cond > `O|PP3S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (E(kw="  
} ; dD0:K3@  
~T<o?98  
y%x2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^3  '7  
最后,是那个do_ 4zM$I  
?Wm.'S'to  
C@L8,Kj ~.  
class do_while_invoker GT} =(sD L  
  { X(ZouyD<  
public : OTe0[p6v  
template < typename Actor > []rg'9B2b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <UcbBcW,  
  { _e3kO6X  
  return do_while_actor < Actor > (act); nWAx!0G  
} DU/WB  
} do_; MH,vn</Uw  
@ \(*pa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Dk XB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RwC1C(ZP  
最后来说说怎么处理break和continue #(G#O1+  
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。 e8"?Qm7 J  
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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