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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8LbwEKl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r/2= nE  
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, ^Jp,&  
CmZayV  
U}LW8886  
7~ PL8  
  class filler `&M,B=E  
  { Zge(UhZ  
public : H/c (m|KK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J#zr50@@  
} ; ` y\)X C7  
|'q%9 #  
83n%pS4x  
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: m[^lu1\wn  
5~|{:29X  
(k?H T'3)  
HeOdCr-PN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /8FmPCp}r  
wT4@X[5$  
l4>^79**  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )S caT1I  
uh )S;3|  
>Icr4?zq  
xG9Sk  
二. 战前分析 6qWUo3  
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。 zxbf h/=  
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 [={mCGU  
FTf#"'O  
v $Iw?y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ''y.4dvX  
  /* --------------------------------------------- */ WMSJU/-P  
vector < int *> vp( 10 ); JZ:@iI5>+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ao\xse{E  
/* --------------------------------------------- */ " 8xAe0-4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kAki 9a(=!  
/* --------------------------------------------- */ D|N4X`T`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  .Q{RT p  
  /* --------------------------------------------- */ SIe!=F[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 23s;O))  
/* --------------------------------------------- */ *m~-8_ >;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,`@pi@<"#  
7?$?Yu  
j/FLEsU!R  
={qcDgn~C  
看了之后,我们可以思考一些问题: eU[g@Pq:Y  
1._1, _2是什么? o*S_"  
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。 \^x{NV@v42  
2._1 = 1是在做什么? $ik*!om5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K3T.l#d'L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6l#x1o;  
, NSf  
.Pb-{!$Ni  
三. 动工 :D D<0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1( pHC  
Wg']a/m  
J ^'El^F  
Zxa.x?:?n  
template < typename T > t`Kbm''d[  
class assignment 6b2UPI7m~  
  { szI7 I$Qb  
T value; M/zO|-j&  
public : ,_2-Op  
assignment( const T & v) : value(v) {} T5S4,.o9W  
template < typename T2 > Yj %]|E-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a.Ho>(V/4  
} ; ^*K=wE}AG  
r|Ui1f5  
(}: s[cs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {&  o^p!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t" .Ytz>  
BVQy@:K/  
p/.8})c1r  
c{z$^)A/  
  class holder B,%Vy!o  
  { wA) Hot  
public : Lc3&\q e  
template < typename T > 8-q^.<9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Harg<l  
  { }E'0vf /  
  return assignment < T > (t); {/'T:n#  
} y0zMK4b  
} ; +P/kfY"  
W(,j2pU  
3/G^V'Yu  
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: 34@[ZKJ5  
8v4}h9*F"7  
  static holder _1; S c)^k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _?{7%(C  
JJ?{V:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ei;tfB  
而不用手动写一个函数对象。 C|'DKT4M&  
([>ecS@eO  
z _!ut  
NGx3f3 9  
四. 问题分析 6TtB3;5  
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。 La4S/.  
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/meH[R\M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HA6tGZP*L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i "8mrWb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [>=!$>>;8  
rP@#_(22  
五. 问题1:一致性 p>6`jr  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bO '\QtW9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V%Uj\cv  
Knq 9 "k  
struct holder Dl,QCZeM  
  { |V9[a a*c  
  // t@q'm.:uw<  
  template < typename T > #6`5-5Ks;  
T &   operator ()( const T & r) const 7_0 p& 3  
  { |)-kUu  
  return (T & )r; j8Z,:op  
} F:{*4b  
} ; HU3:6R&  
+7Ws`qhEe  
这样的话assignment也必须相应改动: pLMt 2 G  
Sg#XcTG  
template < typename Left, typename Right > G7Nw}cVJ)  
class assignment / 3A6xPOg  
  { *Gsj pNr-  
Left l; +y7z>Fwl  
Right r; %@$UIO,(  
public : lCi{v.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'B@`gA  
template < typename T2 > RNg?o [S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 96=<phcwN[  
} ; gI+8J.AG=  
FG?Mc'r&  
同时,holder的operator=也需要改动: la!]Y-s)'4  
8@3K, [Mo  
template < typename T > sI ,!+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $ Y/9SD  
  { 0;Z|:\P\=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <izQ]\kL  
} /{M<FVXK+|  
YQVo7"`%  
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。 \kADh?phV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sNf& "C!;  
<p@Cx  
return l(rhs) = r; KA3U W  
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。 ;>6< u.N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wxN)d B  
(In{GA7 ;  
template < typename Tp > 2HbnE&  
class constant_t e UPa5{P  
  { 9&mSF0q  
  const Tp t; bO~y=Pa \  
public : N0`9/lr|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X.]I4O&_  
template < typename T > G0FzXtu)q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =BJLj0=N  
  { { U4!sJSl1  
  return t; /dnwN7Gf  
} &kb`)F3nU  
} ; FD=% 4#|  
 W!Tx%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m/HT3<F  
下面就可以修改holder的operator=了 N?GTfN  
<-lM9}vd  
template < typename T > STKL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I-#H+\S  
  { F(")ga$r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hlVye&;b8  
} st'T._  
U(&c@u%  
同时也要修改assignment的operator() %nA})nA7=  
q0sf\|'<}  
template < typename T2 > dFg>uo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `oRyw6Sko  
现在代码看起来就很一致了。 3?OQ-7,  
sXLW';Fz  
六. 问题2:链式操作 >.:+|Br`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n@p]v*  
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。 =SDex.ZK]  
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。 lu utyK!  
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。 qF)J#$4;6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u?').c4  
awLvLkQb{  
template < typename T > a~o <>H  
struct result_1 XF`2*:7  
  { P^Hgm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +Y;P*U}Qg[  
} ; Mz+I YP`L  
ULx:2jz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 1{uxpYAP=  
kG^76dAQL  
template < typename T > \!KE_7HRu  
struct   ref ?Y=aO(}=h  
  { 1]xk:u4LA  
typedef T & reference; CEfqFn3^  
} ; X9>fE{)!  
template < typename T > 4&)sROjV=  
struct   ref < T &> #qRoTtMq 7  
  { U~G7~L &m  
typedef T & reference; "8za'@D"f  
} ; D%>Bj>xQD  
6)[moR{N1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "1o{mvCkR  
7lC$UQx8  
template < typename T > !z?   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MGdzrcF  
  { "M%R{pGA7  
  return l(t) = r(t); 8t+eu O  
} ;`AB-  
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。 U32$ 9"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7H H  
~E}kwF  
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 zCs34=3 D[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HcRw9,I'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dCx63rF`G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uYW4$6S 3  
最后的布局是: >`QBN1 Y  
                Add l5z//E}W  
              /   \ _{|a<Keq|  
            Divide   5 $v>q'8d  
            /   \ A;cA|`b  
          _1     3 _|~Dj)z  
似乎一切都解决了?不。 =<\22d5L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1 UQ,V`y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 xU'z>y4V$  
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: N2:Hdu :  
XJul~"  
template < typename Right > T!/o^0w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "LlpZtw  
Right & rt) const >Eh U{@Y  
  { s.M39W?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p.:651b  
} wm@m(ArE=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (Jp~=6&lKf  
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。 Y7G sL7I  
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。 py6<QoGV  
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。 a)|y0w)vV  
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。 E}wT5t;u  
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? C-pR$WM:HN  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: \g0vzo"u  
M)13'B.  
template < class Action > #H$lBC WI  
class picker : public Action e;i 6C%DB  
  { XtCIUC{r,  
public : .AN1Yt  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y9BQLu4F  
  // all the operator overloaded 8W3zrnc  
} ; 5OM #_.p  
le*+(aw  
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。 . 0dGS  
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: AA\)BNM  
<B@NSj  
template < typename Right > F .S^KK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F:/x7]7??Z  
  { ?NBae\6r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !7t&d  
} mG)5xD  
t?hfP2&6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x'EEmjJ  
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。 Jm!,=} oP'  
?HG[N7=j  
template < typename T >   struct picker_maker Wvl~|Sx]  
  { Q{~g<G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y&(#C:N  
} ; y;o - @]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2ZxhV4\  
  { 1zRYd`IPoq  
typedef picker < T > result; l]G iz&  
} ; 628iN%[-  
NV5qF/<M  
下面总的结构就有了: X~IilGL8:  
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。 zk<V0NJIL*  
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。 -!!]1\S*Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [4?r0vO  
至此链式操作完美实现。 ~d7t\S  
2l?^\9&  
iM!Ya!  
七. 问题3 HMVP71  
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。 yjT>bu]  
DN:| s+Lz  
template < typename T1, typename T2 > {Q>OZm\+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A=kOSq 4Q  
  { Cab-:2L]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1$RJzHS  
} J0V m&TY  
ILr=< j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1;[KBYUH  
+cfcr*  
template < typename T1, typename T2 > 8SpG/gl"  
struct result_2 { <Gyjq  
  { ;PaU"z+Je~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NU=2*gM  
} ; s[GHDQ;!  
?Uq"zq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .B~}hjOZK  
这个差事就留给了holder自己。 kqX=3Zo  
    KBM*7raA  
Muwlehuq  
template < int Order > +TbAtkEF*  
class holder; )W=O~g  
template <> N.mRay,  
class holder < 1 > uZ8-?  
  { (F^R9G|  
public : %GTFub0 F  
template < typename T > U 2-{p  
  struct result_1 ?98!2:'{9  
  { *rTg>)  
  typedef T & result; Ck#e54gJX  
} ; c\n_[r  
template < typename T1, typename T2 > cFc(HADM`r  
  struct result_2 WOZuFS13  
  { #OPEYJ;*9d  
  typedef T1 & result; WzstO}?P(  
} ; : %& E58  
template < typename T > tC|?Kl7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9h|6"6  
  { -$"$r ~ad  
  return (T & )r; w:lj4Z_  
} JXL?.{'A  
template < typename T1, typename T2 > 0U~$u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8\68NG6o  
  { M~\dvJ$cH  
  return (T1 & )r1; M?YNK]   
} $M)SsD~  
} ; 6YU,> KP  
,r*Kxy  
template <> FB wG3x  
class holder < 2 > Ea S[W?u}  
  { `bBkPH}M  
public : 61Cc? a*_  
template < typename T > b 9rQQS  
  struct result_1 &(,\~  
  { [3bPoAr\  
  typedef T & result; Dx1(}D  
} ; )1!<<;@0  
template < typename T1, typename T2 > %W9R08`  
  struct result_2 nE u:& 4  
  { gdeM,A|  
  typedef T2 & result; <[\I`kzq  
} ; Xgd-^  
template < typename T > Vm<_e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i[9yu-  
  { :se$<d%  
  return (T & )r; ( jU $  
} N$kxf  
template < typename T1, typename T2 > f~wON>$K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lND2Kb  
  { z |llf7:  
  return (T2 & )r2; h_?`ESI~  
} ~D3 S01ecM  
} ; "7y, d%H  
m|W17LhW{  
y@l&B+2ks  
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> >。 te( H6c#0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \4wMv[;7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %Zk6K!MY#  
LH2B*8=^2  
return l(i, j) = r(i, j); D%]S>g5k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zQulPU  
BzS4:e<  
  return ( int & )i; xx!8cvD4?  
  return ( int & )j; =( |%%,3  
最后执行i = j; |Jn|GnM  
可见,参数被正确的选择了。 |\Jnr3)  
KV$&qM.  
h,R Isq;`  
s0dP3tz>  
E#+2)Q  
八. 中期总结 nRc\!4  
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: L0"|4=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pFS@yHs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `B@eeXa;u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]0*aE  
Ztmh z_u7  
)iw-l~y;  
l%2VA  
AuQ|CXG-\  
R 9` [C  
九. 简化 1"Oe*@`pV  
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。 { .$7g8]I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cEu_p2(7!B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X1(ds*'Kv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @/kI;8  
  +-*/&|^等 HNS^:X R  
2. 返回引用。 e2 c'Wab  
  =,各种复合赋值等 e#Ao] gc  
3. 返回固定类型。 1rZ E2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c qCNk  
4. 原样返回。 +pqbl*W;1  
  operator, :bct+J}l~  
5. 返回解引用的类型。 y[$UeE"0  
  operator*(单目) &D M3/^70  
6. 返回地址。 6Sd:5eTEQ  
  operator&(单目) =F_uK7W  
7. 下表访问返回类型。 TNqL ')f  
  operator[] #6\m TL4vg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XA#qBxp/h  
  operator<<和operator>> 0bh 6ay4  
>P j#?j*Y  
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。 _m?i$5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: []@@  
y`zdI_!7  
template < typename Left > ?MFC(Wsh  
struct value_return C '[4jz0xF  
  { vxPE=!|  
template < typename T > ?VotIruR  
  struct result_1 /E<Q_/'Z  
  { y/S3ZJY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;g?PK5rB(  
} ; Se!w(Y&  
J'WzEgCnU  
template < typename T1, typename T2 > }}k%.Qb  
  struct result_2 x~}&t+FK  
  { x} =,'Ko}3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cZN<}n+q  
} ; h!dij^bD  
} ; 17'd~-lE  
t8RtJ2;  
&I-:=ir  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q0%QMut%  
Pxf>=kY  
下面我们来剥离functor中的operator() >6Pe~J5,:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VE]TT><  
#L!`n )J"  
return l(t) op r(t) Ec<33i]h*p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jX4$PfOhR  
return op l(t) ^!^M Gzu  
return op l(t1, t2) -sv%A7i  
return l(t) op r jn:E  
return l(t1, t2) op n#"G)+h3#  
return l(t)[r(t)] oX^N>w0F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &<*M{GW'&  
.^A4w;jPU  
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: D,..gsg  
单目: return f(l(t), r(t)); [gUD +  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rOLZiET  
双目: return f(l(t)); vW.f`J,\D'  
return f(l(t1, t2)); JG^GEJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 5GAW3j{  
U~BR8]=G  
struct meta_divide wq.'8Y~BE  
  { _}47U7s8  
template < typename T1, typename T2 > jl}9R]Y_2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J1(SL~e],  
  { ~c v|,  
  return t1 / t2; 8cZ[Kl%  
} FP&Ykx~  
} ; lGahwn:  
O6$,J1 2l  
这个工作可以让宏来做: j9c:SP5  
q<.k:v&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U^[AW$WzU  
template < typename T1, typename T2 > \ i;~.kgtq4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =g6~2p=H  
以后可以直接用 yD \Kn{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t|V5[n!  
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 j8Q_s/n  
(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。。。) ^vh!1"T  
gcwJ{&  
Y/UvNb<lK  
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 vO?sHh  
y)|d`qC\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ? .B t.  
class unary_op : public Rettype @P0rNO %y  
  { 5/6Jq  
    Left l; N4qBCBr(  
public : jXmY8||w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GNHXtu6  
uUp>N^mmVH  
template < typename T > 4#W$5_Ny  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0u"j^v  
      { tol-PJS}  
      return FuncType::execute(l(t)); q@S \R 7R  
    } {TJ "O  
<}&J|()  
    template < typename T1, typename T2 > bRFZ:hu l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |4BD  
      { BJHWx,v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lhE]KdE3  
    } "}0QxogYE  
} ; l(QntP  
(i{ZxWW&  
#Q_Scxf  
同样还可以申明一个binary_op !j  #8zN  
u*\QVOF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c<q33dZ!*  
class binary_op : public Rettype |R91|-H  
  { !}mM"|<  
    Left l; :Id8N~g  
Right r; [KGj70|~  
public : \{*`-P v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qMVuBv  
LhF;A~L  
template < typename T > '%|Um3);0p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ulg=,+%r  
      { lGT[6S\as  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zl# ';~9W  
    } (O:&RAkk7  
:`BG/  
    template < typename T1, typename T2 > DcRoW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b~ig$!N]  
      { ou)0tX3j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "kc%d'c(  
    } 0"\js:-$  
} ; ,Cm1~ExJ  
;)f,A)(Z  
asvM/ 9  
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 o@$py U8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I+ Qt5Ox  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bB/fU7<{)u  
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。 {P?p*2J'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6ypHH 2X  
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。。。 tG"EbWi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y2uy@j*N  
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) n[a%*i6x  
下面是修改过的unary_op hE,-CIRg  
^8ilUu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?: vB_@  
class unary_op r<dvo%I#|  
  { ~}D"8[ABj  
Left l; )ARV>(  
  ki `ur%h  
public : Y,4?>:39J  
K.?S,qg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CC`#2j  
l,QO+ >)z  
template < typename T > 5@bmm]  
  struct result_1 d_V7w4lK  
  { v~dUH0P<>e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F CfU=4O  
} ; DoeE=X*`k  
<c(%xh46  
template < typename T1, typename T2 > 1X&scVw  
  struct result_2 "Q.C1#W}.  
  { xJ\sm8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8"wavh|g4  
} ; ll"6K I'X  
KAy uv  
template < typename T1, typename T2 > @-1VN;N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #zn`)n  
  { S6yLq|W0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @, z4{B  
} Q^lgtb  
M~saYJio  
template < typename T > R|O^7o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %yVP@M  
  { gHvkr?Cg  
  return OpClass::execute(lt(t)); `LTD|0;  
} Hg(nC*#/Q  
kkT=g^D9j  
} ; 6se[>'5  
1[Jv9S*f/  
>hotkMX `3  
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 j{%'A  
好啦,现在才真正完美了。 6,p;8I  
现在在picker里面就可以这么添加了: nhq,Y0YH  
cn$0^7?  
template < typename Right > \T`iq[+6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^12}#I  
  { wqQrby<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rY=dNK]d  
} &nn+X%m9g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5[+E?4,&  
x@VZJrQQ  
N2EX`@_2  
WWIQ6EJO  
d[e;Fj!  
十. bind 7lQ:}&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `uqsYY`V  
先来分析一下一段例子 HO8x:2m  
kkV* #IZ  
K./L'Me  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J35[GZ';D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 } qr ,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IqjH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G]>P!]  
我们来写个简单的。 ;u?H#\J,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hL/  
对于函数对象类的版本: lH oV>k  
upF^k%<y:  
template < typename Func > Dj{t[z]$k  
struct functor_trait A|0\ct  
  { b0Fr]oGp  
typedef typename Func::result_type result_type; nTXM/  
} ; @1peJJ{  
对于无参数函数的版本: [JX=<a)U  
mr#XN&e  
template < typename Ret > zJtB?<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E1rxuV|9  
  { .l]w4Hf  
typedef Ret result_type; G2_l}q~  
} ; 'sAs#  
对于单参数函数的版本: !p e!Z-,  
^sZ,(sc{G  
template < typename Ret, typename V1 > xcu:'7'K[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0VlB7oF  
  { y{uN+QS  
typedef Ret result_type; vEb_z[gd  
} ; JdA3O{mT)  
对于双参数函数的版本: e^Lt{/  
`n`aA)|<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ef(OhIX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hQDZ%>  
  { S"joXmJ/-C  
typedef Ret result_type; f{u3RCfX~2  
} ; &H@OLyC  
等等。。。 d"4J)+q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hj-#pL-t  
3SWO_  
template < typename Func > [n;GP@A ]R  
struct func_return ;AK@Kb  
  { }c0EGoU}?  
template < typename T > zJa,kN|m  
  struct result_1 3eS *U`_  
  { #1` lJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ob;$yn7ZO1  
} ;  D^JuL6U  
G8voqP  
template < typename T1, typename T2 > 3a]Omuu|=  
  struct result_2 ZU-vZD>  
  { N|L Ey  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lCMU{)  
} ; q`DilZ]S  
} ; h$y0>eMWs  
s+yX82Y  
J$Nc9 ?|ZZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1K'.QRZMb9  
Oe*+pReSD  
template < typename Func, typename aPicker > 2OJ=Xb1  
class binder_1 cu V}<3&  
  { 8HymkL&F  
Func fn; 5PU$D`7it  
aPicker pk; *~%# =o  
public : h,C?%H+/0Q  
MX{p)(HW  
template < typename T > .V:H~  
  struct result_1 $x %VUms  
  { XQ]5W(EP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *w;=o}`  
} ; b!Z-HL6  
3d@$iAw1<  
template < typename T1, typename T2 > E _DSf  
  struct result_2 }TS4D={1  
  { e)2s2y@zi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s&7,gWy}BE  
} ; _U`_;=(  
BejeFV3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T]tG,W1>i  
AK*F,H9  
template < typename T > H,!3s<1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9"YOj_z  
  { mnM!^[|z  
  return fn(pk(t)); ,!RbFME&H  
} @Gj|X>0  
template < typename T1, typename T2 > g0!{CW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .l->O-=  
  { _bO4s#yI  
  return fn(pk(t1, t2)); T53|*~u  
} ;*Cu >f7  
} ; >6(91J  
3d2|vQx,K  
\666{.a  
一目了然不是么? y0R5YCq\":  
最后实现bind Zw[A1!T,  
K)AJx"  
CR-6}T   
template < typename Func, typename aPicker > )PU?`yLTr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dX0"h5v1  
  { hYS*J908  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^uu)|  
} S 'jH  
*jps}uk<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qd9CKd  
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。 V(%L}0[]  
Q-X<zn  
十一. phoenix Sn\S `D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pm-SDp>s  
ptS1d$  
for_each(v.begin(), v.end(), f*VBSg[`  
( U`D.cEMfH  
do_ S?W!bkfn  
[ L,&R0gxi  
  cout << _1 <<   " , " cC_L4  
] mr+J#  
.while_( -- _1), y;+5cn C  
cout << var( " \n " ) 'Jb6CR n  
) u; xl}  
); Y!VYD_'P  
FF"6~  
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: edh?I1/  
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 >9o(84AxIH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gHLBtl/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }nDKSC/[V!  
zDbjWd  
Jl^Rz;bQ-  
template < typename Cond, typename Actor > 7gR8Wr ^  
class do_while ,"PKGd]^  
  { ,O@x v  
Cond cd; =v4;t'_^  
Actor act; ESk<*-  
public : 9]AiaV9  
template < typename T > ffuV158a&  
  struct result_1 sN^3bfi!i  
  { <_HK@E<_HO  
  typedef int result_type; 3"O)"/"Q.  
} ; )P:r;a'  
yub|   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8Z TN  
$]4>;gTL'  
template < typename T > ~c~$2Xo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IL?mt2IQ>  
  { J`U\3:b`SP  
  do <$#b3F"I  
    { >E;-asD  
  act(t); '-s Ai  
  } \atztC{-L>  
  while (cd(t)); SF.4["$  
  return   0 ; 2IgTB|2  
} i5  x[1  
} ; u~#QvA~]  
tAfdbt  
U$[C>~r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q2* G86  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /"A)}>a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c+PT"/3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 D8a[zXWnc  
下面就是产生这个functor的类: ]I9Hbw  
W+ tI(JZ  
yvxdl=s  
template < typename Actor > HC0q_%j  
class do_while_actor 2c>eMfa  
  { -!uut7Z|  
Actor act; 14TA( v]T  
public : 6LUO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7 jq?zS|  
UGuEZ-r  
template < typename Cond > @5n!t1(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UUy%:t  
} ; %Z@+K_X9x  
+I$c+WfU  
M_tY:v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8spoDb.S  
最后,是那个do_ {HKd="%VG  
t^0^He$Ot  
"(y",!U@  
class do_while_invoker Mq-QWx"P  
  { (lwrk(  
public : <rUH\z5cP  
template < typename Actor > =5NrkCk#V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5'f4=J$Z)  
  { Z$R6'EUb1  
  return do_while_actor < Actor > (act); NG-Wn+W@b  
} fY@Y$S`Fh  
} do_; yjZ]_.  
p<1z!`!P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <7HVkAa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J&4QI( b.  
最后来说说怎么处理break和continue S pxkB!  
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。 -"qw5Y_oF?  
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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