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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e2L>"/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bEmzigN[  
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, Ve<f}  
U(%6ny  
J'yCVb)V  
0:c3aq&u  
  class filler gLK0L%"5  
  { s}bLA>~Ta  
public : $"MGu^0;1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sH]T1z  
} ; LZQG.  
(i1p6  
Nv3u)?A3w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [&(~1C|C  
m[BpV.s  
 HYv-5:B  
J7t) H_S{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zqb*-1Qw"*  
CZ =]0zB  
T # gx2Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7G0;_f{  
f+\UVq?  
 ^mN`!+  
lwIxn1n  
二. 战前分析 b*4aUpW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3_]QtP3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qx*N-,M%k(  
s +E4AG1r  
ubc k{\.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4M+f#b1  
  /* --------------------------------------------- */ _,igN>  
vector < int *> vp( 10 ); <&bBE"U4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (0rcLNk{|  
/* --------------------------------------------- */ 8G3.bi'q   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b`f6(6  
/* --------------------------------------------- */ ;vn0b"Fi3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 12: Q`   
  /* --------------------------------------------- */ XEN-V-Z%*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9D;ono3  
/* --------------------------------------------- */ [w)KNl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O3pd5&^g  
YdUcO.V  
Mky^X,r  
5'%O]~  
看了之后,我们可以思考一些问题: J/PK #<  
1._1, _2是什么?  '{cFr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uA cvUN-@  
2._1 = 1是在做什么? 9E|QPT  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :^FH.6}x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5r d t  
I*/:rb  
1[- `*Ph  
三. 动工 @g*[}`8]y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q ;_?e_  
++ObsWZ  
@X=sfygk  
R[TaP 7n  
template < typename T > ]I]G3 e  
class assignment CZ%KC$l.5  
  { uLNOhgSUf  
T value; +?{LLD*2e  
public : /AY q^  
assignment( const T & v) : value(v) {} K <WowU  
template < typename T2 > =l6W O*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "hZ `^ "0b  
} ; 9NZq k  
$_e{Zv[  
rA @|nL{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jR*iA3LDo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q6x}\$mL  
:`0,f?cE  
P]L%$!g  
8: uh0  
  class holder )QmmI[,tq  
  { K9 K.mGYc  
public : XXQC`%-]<i  
template < typename T > ' -aLBAxy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TGjxy1A  
  { $}EARW9  
  return assignment < T > (t); n"Jj'8k  
} VW^q|B yB  
} ; ~4c,'k@  
YfNN&G4_  
Zjs,R{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D7c+/H@PF  
n*G!=lMji  
  static holder _1; *$/Go8t4u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $jBi~QqOf  
{xP-p"?p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *Tmqs@L  
而不用手动写一个函数对象。 gLx?0eBBA  
.mOm@<Xdg  
Oo ^ AE  
!A14\  
四. 问题分析 1k"i"kRM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vi[~Qt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B =DV!oUg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .dvs&+I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )5Cqyp~P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >z,Y%A  
&?gcnMg$,J  
五. 问题1:一致性 R/2L9Lcv  
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?| H D,6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #}8VUbJ  
OSom-?|w  
struct holder P8tCzjrV  
  { $-E<{   
  // "'>fTk_  
  template < typename T > r8A'8g4cM  
T &   operator ()( const T & r) const !u`f?=s;  
  { O_5;?$[m  
  return (T & )r; e0#{'_C  
} @#9xSs#  
} ; tao9icl*`  
P#;pQC  
这样的话assignment也必须相应改动: kjSzu qB  
-7EwZRS@9  
template < typename Left, typename Right > 77 ?TRC  
class assignment sr~VvciIy  
  { % 5BSXAc  
Left l; C3 m_sv#e  
Right r; Gr3 q  
public : DG3Mcf@5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ADMeOdgca  
template < typename T2 > Q0Gfwl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~\%H0.P6  
} ; IY?o \vC  
bf\ Uq<&IJ  
同时,holder的operator=也需要改动: !'>#!S~h3  
~fO#En  
template < typename T > d 5h x%M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &3*r-9BZ  
  { )F0Q2P1I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B\`${O(  
} Fo]]j=  
bnE&-N*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O [=W%2I!i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aecvz0}@R  
![Vrbe P  
return l(rhs) = r; LBcqFvj{&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lI5>d(6p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rhN"#?  
lB|.TCbW  
template < typename Tp > :[Ie0[H/M  
class constant_t &(20*Vn,O  
  { mUiJ@  
  const Tp t; WkoYkkuzj  
public : pU u')y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >Q)S-4iR  
template < typename T > g G|4+' t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4&~*;an7  
  { YIYuqtnSJ  
  return t; >EgMtZ88.<  
} W7IAW7w8U  
} ; d-]!aFj|U  
b_@bS<wsF}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F<,"{L  
下面就可以修改holder的operator=了 #|Je%t}~  
`oE.$~'  
template < typename T > fl*49-d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V("T9g  
  { N/E=-&E8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]oC7{OoX  
} "(:8 $Fb  
Ft>,  
同时也要修改assignment的operator() BU^E68?G  
M/}i7oS]  
template < typename T2 > o* QZf *M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P{8<U8E  
现在代码看起来就很一致了。 a$G hb]  
QX9['B<  
六. 问题2:链式操作 6 %T_;"hb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -"xC\R  
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。 k:1|Z+CJ  
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。 _%aT3C}k  
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。 H]Gj$P=k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9O:-q[K**  
@ t8{pb;v  
template < typename T > o^BX:\}  
struct result_1 Vb~;"WABo  
  { VO*fC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]Vf2Mn=]"  
} ; SLud}|f;o  
77G4E ,]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Ude)$PAe%  
P;e@<O  
template < typename T > ?/KkN3Y_j[  
struct   ref H"|oI|~  
  { "6iq_!#L  
typedef T & reference; A@w9_qo  
} ; v<?k$ e5  
template < typename T > +#g4Crb  
struct   ref < T &> x ~@%+d  
  { pz/vvH5  
typedef T & reference; Ak2Vf0Eb  
} ; ?&.Eg^a"  
"o<&3c4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &s&Ha{(!w  
SS-7y:6y>  
template < typename T > e\]CZ5hs3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1ka58_^  
  { DZ5h<1  
  return l(t) = r(t); _[J>GfQd  
} /6p7 k  
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。 2>inyn)S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `I5So-^&z  
b"~Ct}6f  
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 DQ_ pLXCC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~"vRH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @]%c UjQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =,LhMy  
最后的布局是: 5U/C 0{6  
                Add p%CcD]o  
              /   \ \J{ %xW>  
            Divide   5 =]sM,E,n  
            /   \ 4)d#dy::\  
          _1     3 /909ED+)>9  
似乎一切都解决了?不。 74%Uojl"  
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。 0 oHnam  
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。 7p,!<X}%  
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: m?<5-"hz  
&$_#{?dPt  
template < typename Right > 1=Q3WMT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IZ+ZIR@}ci  
Right & rt) const {>>Gc2UT  
  { " G0HsXi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  <:`x> _  
} 2aW"t.[j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eHI7= [h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ZDl(q~4?z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Dad*6;+N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [moz{Y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ILXVyU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8'Bik  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {;Y2O.lV  
 =u Ieur  
template < class Action > Pb@9<NXm'  
class picker : public Action KEvT."t  
  { \g\,  
public : Twr<MXa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~,P."  
  // all the operator overloaded Kyq/o-  
} ; n4Eqm33  
z8n]6FDiE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4w0Y(y  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P/hIJV[  
\BxE0GGky  
template < typename Right > Nn|~ :9#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %NfbgJcL_  
  { 1$ ~W~O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C<\O;-nHH  
} 0%<x>O  
%$I@7Es>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i.*Utm`1"e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 qUF}rl S=r  
iKuSk~  
template < typename T >   struct picker_maker NhA_dskvo  
  { 3_+$x 4%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [#6Eax,j  
} ; ^H UNq[sQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E;^~}  
  { w>$2  
typedef picker < T > result; xQ7-4 N,  
} ; sDvtk]4o-4  
O&u[^s/^  
下面总的结构就有了: Ok&u4'<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w6[uM%fHG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `l8^n0-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _ Tj`  
至此链式操作完美实现。 jB!Q8#&Q  
.ahYj n  
U.HeIJ#  
七. 问题3 L|[ 0&u!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Gdf*x<T1  
.I&]G  
template < typename T1, typename T2 > Y!|* `FII  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <UcbBcW,  
  { _e3kO6X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o Z#4<7K  
} !mLY W  
Q>}*l|Ci  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I`e |[k2  
[#emm1k  
template < typename T1, typename T2 > _PeBV<  
struct result_2 NbtNu$%t  
  { Fn~?YN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _A%8oY S  
} ; L0H kmaH  
N\OeWjA F  
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'/ g:aJ  
这个差事就留给了holder自己。 jP9)utEm6  
    [EETx-  
8}kY^"*&X  
template < int Order > m# ]VdO'f  
class holder; `:XrpD  
template <> v&GBu  
class holder < 1 > r!vSYgee  
  { ;8 D31OT  
public : 7TjK;w7xS.  
template < typename T > k )T;WCia  
  struct result_1 h)qapC5z,  
  { c`(]j w  
  typedef T & result; g&30@D"  
} ; Gmi$Nl!~  
template < typename T1, typename T2 > GX+oA]  
  struct result_2 {$ghf"  
  { >}~Pu| _ S  
  typedef T1 & result; ie!ik  
} ; _ ecKX</Q  
template < typename T > aa1^cw 5}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 420cJ{;A  
  { gUoTOA,  
  return (T & )r; 4M&6q(389  
} pZ,P_?  
template < typename T1, typename T2 > C1@6 r%YD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W:^\Oe5&a  
  { %usy`4 2  
  return (T1 & )r1; jz_\B(m9%  
} mG!Rh  
} ; (bk~,n_  
n3t0Qc  
template <> csV.AN'obq  
class holder < 2 > ?>V4pgGCE  
  { dM{xPpnx  
public : ]$'w8<D>t,  
template < typename T > 1} {bHj  
  struct result_1 ^y,% Tv>  
  { }-:s9Lt  
  typedef T & result; OA?? fb, b  
} ; BiQ7r=Dd.  
template < typename T1, typename T2 > MXbt`]`_  
  struct result_2 0\*6U H  
  { E5P?(5Nv  
  typedef T2 & result; # 4AyA$t  
} ; FbVdqO  
template < typename T >  'mz _JM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %{*}KsS`p  
  { TlD)E  
  return (T & )r; xe;1D'(   
} |5 sI=?p&t  
template < typename T1, typename T2 > fT-yY`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e5_:15%R\  
  { G9.+N~GZ.  
  return (T2 & )r2; }>\+eG  
} %G& Zm$u=  
} ; !Qu)JR  
:_%  
iD)R*vnAi  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^@'LF T)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oW*e6"<R7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jjgjeY  
 xA DjQ%B  
return l(i, j) = r(i, j); .R/`Y)4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |@]`" k  
URq{#,~CT  
  return ( int & )i; HY.?? 5MH  
  return ( int & )j; `b^eRnpR  
最后执行i = j; * _puW x  
可见,参数被正确的选择了。 &}P{w  
%,-oxeM1u  
^w eU\  
3[: |)i)  
iEG`+h'  
八. 中期总结 RzG<&a3B3s  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )6# i>c-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f)p c$~B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -v*wT*I1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &<Bx1\ ~V  
$F!)S  
^ 1rw\Zp  
, 4Vr,?"EO  
2 w2JFdm  
Dz4fP;n  
九. 简化 d7+YCi?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  }xcEWC\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gw0b>E8gZ&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w{J0K; L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ] 8sVXZ  
  +-*/&|^等 Ij_Y+Mnl4:  
2. 返回引用。 F2yc&mXyk  
  =,各种复合赋值等 |kL^k{=zV  
3. 返回固定类型。 ^Jb=&u$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wXv\[z L`  
4. 原样返回。 \K+LKa)  
  operator, }v[*V   
5. 返回解引用的类型。 >1[Hk0 <x  
  operator*(单目) Fa`/i v  
6. 返回地址。 wV- kB4^4  
  operator&(单目) /79_3;^  
7. 下表访问返回类型。 F.)b`:g  
  operator[] 6$qn'K$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #F\}PCBe'  
  operator<<和operator>> 5`oVyxJ<  
+5Yf9  
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。 yjUSM}$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -7:J#T/\  
Yb8o`j+t  
template < typename Left > [bd fp a  
struct value_return #<20vdc  
  { yk1syN_  
template < typename T > X kZ82w#b  
  struct result_1 ` V}e$  
  { \'I->O]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .80^c  
} ; md_9bq/w  
x35(i  
template < typename T1, typename T2 > +@),Fk_  
  struct result_2 [ay~l%x  
  { ?ic7M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^J3\ U{B  
} ; <X}@afS  
} ; qy1$(3t$  
;W6P$@'zs  
?[>+'6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iGmBG1a\  
-`FPR4;  
下面我们来剥离functor中的operator() G<9UL*HU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8YJ8_$Z  
Ky33h 0TX  
return l(t) op r(t) z}v6!u|iZu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mq!03q6  
return op l(t) ,>X +tEgR  
return op l(t1, t2) y>T:fu  
return l(t) op `z<k7ig  
return l(t1, t2) op qiQS:0|_  
return l(t)[r(t)] bV_@!KL$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sns`/4S?6Z  
$ BV4i$  
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: :hYV\8 $  
单目: return f(l(t), r(t)); hO3>Gl5<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?9#}p  
双目: return f(l(t)); 1*aw~nY0  
return f(l(t1, t2)); NLHF3h=?1p  
下面就是f的实现,以operator/为例 >]?!c5=  
c`w YQUg(  
struct meta_divide P#5&D*`}h  
  { `~'yy q  
template < typename T1, typename T2 > GaMiu! |,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9$7tB  
  { MY1 1 5%  
  return t1 / t2; t(FI Bf3  
} 0q`n]NM  
} ; .du FMJl  
4J3cQ;z  
这个工作可以让宏来做: X_Vj&{  
Op^r}7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W|_^Oe<  
template < typename T1, typename T2 > \ EAYx+zI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #w3cImgp2  
以后可以直接用  u!TVvc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {Muw4DV  
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 ng $`<~=)\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1:S75~b-`  
QGE)Xn#_bN  
{U?UM  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1DPgiIG~  
KTX;x2r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NLZTIZCK  
class unary_op : public Rettype Y <;A989D  
  { 8w &A89  
    Left l; ).HYW _Yih  
public : J0@ ^h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T\\Q!pY  
r:u,  
template < typename T > zb/w^~J_i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (orO=gST-/  
      { S'"(zc3 =  
      return FuncType::execute(l(t)); __jFSa`at  
    } L7i^?40  
L=zt\L  
    template < typename T1, typename T2 > sr(f9Vl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n~xh %r;  
      { dQ+{Dv3A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /L,VZ?CmtK  
    } }{<@wE%s  
} ; ts rcX  
C]{:>= K  
r9@4-U7v&  
同样还可以申明一个binary_op Bd8,~8  
z?V'1L1gM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h\GlyH~  
class binary_op : public Rettype h?H:r <  
  { -' 7I|r  
    Left l; Wx&gI4~  
Right r; L$*sv.  
public : S0+nQM%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $7%e|0jC  
ZsjDe{TH  
template < typename T > }Xv2I$J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @?,iy?BSG  
      { `8$gaA*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z~O1$,Z  
    } afEhC0j  
'{9nQ DgT  
    template < typename T1, typename T2 > 1muB* O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u*/.   
      { B16,c9[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6`$HBX%.K  
    } 0&!,+  
} ; __Ei;%cV  
-:w+`x?XaB  
sYlA{Z"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fN4d^0&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9\F:<Bf$#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *^cJn*QeL  
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。 bnS"@^M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e)I-|Q4^%  
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。。。 l_ /q/8-l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 go^?F- dZ  
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) IyvJwrO  
下面是修改过的unary_op f=%k9Y*)  
<1~5l ~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]+RBykr  
class unary_op 9z)p*+r UK  
  { R{zAs?j  
Left l; ,[6N64fy  
  no_(J>p^&  
public : |FK ##8  
u;$g1 3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $6~ J#;  
Y_qRW. k  
template < typename T > </,RS5ukn  
  struct result_1 + k1|+zzS  
  { ,r<!30~f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1p#O(o  
} ; x| jBn}  
tE"aNA#=  
template < typename T1, typename T2 > X"yj sk  
  struct result_2 1an?/j,  
  { JVO,@~~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7`,A]":;  
} ; 7}+U;0,)  
xE+Nz5F  
template < typename T1, typename T2 > 1t"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~@8r-[  
  { &6*X&]V!Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M~ =Bln5  
} pa1.+~)  
ZMs$C3  
template < typename T > +k=BD s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W-9?|ei  
  { !KiN} p  
  return OpClass::execute(lt(t)); l#!p?l  
} 5$C4Ui{<E'  
+S!gS|8P  
} ; >_9w4g_<  
[d+f#\ut  
-*;-T9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Oy>u/g~  
好啦,现在才真正完美了。 DQ'yFPE  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0<3)K[m~H  
|)4Fe/!cJ  
template < typename Right > R2uekpP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R0>GM`{  
  { 1\G S"4~P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e C\;n  
} di^E8egR$  
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。 j. 1@{H  
!1+yb.{\  
KjK.Sv{N  
~";GH20  
:G+8%pUX]  
十. bind fJ \bm  
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。 $]eU'!2)  
先来分析一下一段例子 ^HpUbZpat)  
[ 0? *J<d  
<=m@Sg{o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ySyA!Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @=@7Uu-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a`]Dmw8@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 BEn,py7  
我们来写个简单的。 yb)!jLnH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tqdw y.  
对于函数对象类的版本: ]w2nVC 3  
S.,om;`  
template < typename Func > fQZ,kl  
struct functor_trait yk1.fxik'  
  { AcF6p)@_  
typedef typename Func::result_type result_type; P+tnXT>nE  
} ; zoFCHs r  
对于无参数函数的版本: ZaxBr  
E+>$@STv#  
template < typename Ret > |3tq.JU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U Ps7{We W  
  { LQy`,-&  
typedef Ret result_type; J!l/!Z>!cF  
} ; .Sz<%d7XIQ  
对于单参数函数的版本: xiv1y4(%  
2<18j  
template < typename Ret, typename V1 > [ArPoJt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eUa2"=M  
  { Yv="oG!xL  
typedef Ret result_type; d9'gH#f?  
} ; &YAw~1A  
对于双参数函数的版本: kB41{Y -  
Yo`#G-]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lLq9)+HGN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7m{YWR0  
  { KHK|Zu#k '  
typedef Ret result_type; \EP<r  
} ; 0(+3w\_!  
等等。。。 Yh=/?&*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tvh)N{j  
{5<3./5O  
template < typename Func > s,KE,$5F   
struct func_return x3dP`<   
  { 9?4EM^ -  
template < typename T >  Fu@2gd  
  struct result_1 N{6 - rR  
  { Y!M&8;>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e!+_U C  
} ; Hzd tR  
$kc*~V~   
template < typename T1, typename T2 > okl*pA)  
  struct result_2 /eZ UAxq  
  { b:OQ/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n2<#]2h  
} ; +YS0yTWeX  
} ; Gag=GHG  
OQ,KQ\  
$j ZU(<4,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <{ Z$!]i1  
\YV`M3O  
template < typename Func, typename aPicker > cr;\;Ta_!W  
class binder_1 #x) lN  
  { =#tQhg,_  
Func fn; w 0V=49  
aPicker pk; y$J M=f$  
public : W$E!}~Ro  
=LP,+z  
template < typename T > c:%ll&Xtn  
  struct result_1 }p2YRTHx  
  { 6Dx^$=Sa$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =3~u.iq$  
} ; @j|B1:O  
az5 $.  
template < typename T1, typename T2 > b+Ly%&  
  struct result_2 +:JyXF u  
  { 0vu$dxb[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BQWe8D  
} ; .{pc5eUf  
:$=r^LSH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  4[\[Ho  
WfnBWSA2 T  
template < typename T > !R{C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v5aHe_?lp  
  { x *p>l !  
  return fn(pk(t)); q4'Vb  
} GIo7- 6kvm  
template < typename T1, typename T2 > 6*!R'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s]tBd !~  
  { 4P1<Zi+<  
  return fn(pk(t1, t2)); `pB]_"b  
} H)eecH$K  
} ; p2(U'x c  
!!jitFHzb  
m2j&v$  
一目了然不是么? SHc<`M'+  
最后实现bind #osP"~{  
)QeXA )  
~Ogtgr  
template < typename Func, typename aPicker > 3hN.`G-E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xm#E99  
  { 7Nw} }  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v>e%5[F  
} }ZP;kM$g  
A7|CG[wZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3bCb_Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @raw8w\Zj+  
@W{VT7w  
十一. phoenix &}YJ"o[I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "s:eH"_s  
e@Cv')]B  
for_each(v.begin(), v.end(), o~ v   
( dZMOgZ.!yr  
do_ #Tr>[ZC  
[ _ct18nh9  
  cout << _1 <<   " , " oNk ASAd  
] V>8)1)dF  
.while_( -- _1), "kYzgi  
cout << var( " \n " ) 1;e"3x"  
) CG`s@5y>5  
); __F?iRrCM  
eU[f6OGqC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f{} zqCK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @L p;p$G`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R a> k#pQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :^G;`T`L  
|^uU&O;.  
lur$?_gt  
template < typename Cond, typename Actor > m'L7K K-Y)  
class do_while 'aq9]D_k  
  { $r>\y (W  
Cond cd; lphELPh  
Actor act; \0{g~cU4  
public : 2 /rDi  
template < typename T > 6:(R/9!P  
  struct result_1 \[nvdvJv  
  { NXJyRAJ*%  
  typedef int result_type; G>3]A5  
} ; p1-bq:  
@[:JQ'R=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u{H'evv0O  
=p1aF/1$I  
template < typename T > zF%'~S0{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ql%0%naq1  
  { aMUy^>  
  do 8 |@WuD  
    { %lr<;   
  act(t); i?*_-NAm  
  } I6k S1  
  while (cd(t)); [f_4%Now  
  return   0 ; rh8.kW-K_  
} Bi!j re  
} ; jK!Y-  
B@:11,.7  
[RZ}9`V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?8j#gYx2  
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。 z>,fuR?9  
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。 %(9BWO  
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。 wFgL\[$^|  
下面就是产生这个functor的类: SP&Y|I$:  
3Zr'Mn  
qrWeV8ur+  
template < typename Actor > Z5oX "Yx  
class do_while_actor ;yc|=I ^  
  { Tb2Tb2C  
Actor act; RR%[]M#_T  
public : BQs~>}(V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} isdEs k#A.  
"Yk3K^`1T.  
template < typename Cond > 7 Q`'1oE?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $IuN(#  
} ; EB/.M+~a  
?=UIx24W  
eX+FtN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v Ft]n  
最后,是那个do_ uSAb  
z3RlD"F1  
_$W</8 <  
class do_while_invoker cH5@Jam  
  { 6X@]<R  
public : v}$s,j3NO  
template < typename Actor > nDdF(|Qt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [lSQ?  
  { Uf:G,%OYi  
  return do_while_actor < Actor > (act); V4('}Q!  
} + lha=  
} do_; 97$1na3gq  
#WOb&h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7c:5 Ey  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jq4'=L$4  
最后来说说怎么处理break和continue W?(^|<W  
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。 Fu K(SP3  
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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