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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5"X@<;H%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7 p1B"%  
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, .Lu3LVS  
"h|kf% W  
4C ;y2`C  
>s1?rC  
  class filler i0zrXaKV  
  { K\59vtga  
public : p#_ 5w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PB!XApTb  
} ; e m0 hTxb  
)lz~Rt;1i  
H6Bw3I[  
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: U<E]c 4*  
g/i%XTX>  
E+LQyvF[  
*)Cr1d k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [;4;. V  
?~(#~3x  
s|`wi}"x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s`0IyQXVU  
zqBzataR:  
WtaOf_  
Y*\N{6$2  
二. 战前分析 T7Y}v,+-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !2^~ar{2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &flRrJ  
=LKM)d=1  
+l.LwA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O0s!3hKu  
  /* --------------------------------------------- */ #S x  
vector < int *> vp( 10 ); C"%B >e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u6Wan*I?  
/* --------------------------------------------- */ e+D]9wM8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z[myf] @  
/* --------------------------------------------- */ TbN{ex*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k7;i^$@c  
  /* --------------------------------------------- */ SM2N3"\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A*A/30o|R  
/* --------------------------------------------- */ }L&LtW{X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DdU w~n,  
)rt%.`  
6}!1a?X  
EWgJ"WTF  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4*Gv0#dga  
1._1, _2是什么? \nPf\6;M  
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。 f}p`<z   
2._1 = 1是在做什么?  OK8Ho"  
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。 F&m9G >r  
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。 O`"~AY&  
gIusp917  
RA[%8Rh)  
三. 动工 *|<~IQg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6H5o/)Q~  
dr+(C[=  
>]xW{71F@  
-2>s#/%  
template < typename T > Y:L[Iz95o  
class assignment peT91b  
  { &v t)7[  
T value; W5= j&&|!  
public : "bF52lLu  
assignment( const T & v) : value(v) {} D,[Nn_N  
template < typename T2 > N3aqNRwlk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X0-PJ-\aD@  
} ; U B~ -$\.  
$I>]61l%  
#+V4<o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WZPj?ou`G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V,0$mBYa  
g,!.`[e'ex  
n%#3xo a  
\Cj3jg  
  class holder PnInsf%;  
  { j BBl{  
public : -m=A1~|7  
template < typename T >  C=@4U}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L 6fbR-&Lt  
  { DB-79U%W  
  return assignment < T > (t); qHdUnW  
} 3nc\6v%  
} ; nKS*y*  
6w;`A9G[YI  
".$kOH_:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &]RE 5!  
6QbDU[  
  static holder _1; `[(XZhN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !/u  
4K~=l%l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K8MET&  
而不用手动写一个函数对象。 rTR"\u7&H  
 Fpn*]x  
0m4M@94  
w43b=7  
四. 问题分析 T$%QK?B  
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。 }Oc+EV-Z  
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。 jS[=Zx`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T1.U (::  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5R~M@   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P-gjSE|yh  
=FV(m S  
五. 问题1:一致性  c1s&  
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?| YW&K,)L@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xatq  
."^\1N(.n  
struct holder zQ{bMj<S  
  { jQ3dLctn  
  // kBcTXl  
  template < typename T > rZ3ji(4HS  
T &   operator ()( const T & r) const >.`*KQdan  
  { MQx1|>rG  
  return (T & )r; Aipm=C8  
} sBa:|(Y.  
} ; @XM*N7  
r|4D.O]  
这样的话assignment也必须相应改动: saiXFM 7J  
 6d;}mhH  
template < typename Left, typename Right > !(?7V  
class assignment G>0d^bx;E  
  { >zX^*T#  
Left l; ZwLr>?0$ p  
Right r; dt "/4wCO  
public : JfWkg`LqL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZM-P  
template < typename T2 > '#3FEo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bS~Y_]B  
} ; W@r<4?Oat  
EF\OM?R  
同时,holder的operator=也需要改动: 06%-tAq:  
Lg!E  
template < typename T > ;xz_H$g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u_' -vZ_  
  { "0jwCX Cu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8b]4uI <  
} pIC'nO_  
 mih}?oi  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H i8V=+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 grgs r_)[  
dGOFSH  
return l(rhs) = r; hDB(y4/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 PbZ%[F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bc }o3oc  
V;MmPNP|  
template < typename Tp > CqC )H7A  
class constant_t P8X9bW~GQ  
  { o"BED! /  
  const Tp t; OXQA(%MK  
public : m0ra  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o[_,r]%+D  
template < typename T > |=YK2};  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \MRd4vufv  
  { tkHmH/'7  
  return t; }W:Z>vam+  
} DL4`j>2Ov  
} ; JRz) A4P  
-~8PI2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oH0g>E;  
下面就可以修改holder的operator=了 W+Mw:,>*s  
5\h 6"/6Df  
template < typename T > %<DdX*Qp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D8,8j;  
  { @, fvWNI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l VD{Y`)  
} ?sdSi--  
^$'z#ZN1  
同时也要修改assignment的operator() qypF}Pw  
hu0z 36  
template < typename T2 > Q ]TZyk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <t(H+ykh  
现在代码看起来就很一致了。 c]x-mj =  
,yNuz@^ P  
六. 问题2:链式操作 e< @$(w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &PV%=/ -J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U=KUx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #Ko I8U"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #n+u>x.O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +%9Re5R  
!Ltx2CB2]  
template < typename T > Tf5m YCk  
struct result_1 YFu,<8"swe  
  { 8Pd9&/Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wX2U   
} ; .yfp-n4H  
/_J{JGp9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DTA$,1JuD  
9>- 6Y  
template < typename T > jRiMWolLv  
struct   ref e)?}2  
  { =gSc{ i|  
typedef T & reference;  t{},Th  
} ; L"9Z{o7  
template < typename T > YJ ,"@n_  
struct   ref < T &> 0U% tjYk(  
  { QlB9m2XB  
typedef T & reference; _XP}f x7$C  
} ; q)?!]|pZ  
3HuocwWbz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1ED7 .#g  
[[T6X9  
template < typename T > egA* x*8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tH0x|  
  { P-T@'}lW  
  return l(t) = r(t); T&/ n.-@nk  
} ;k@]"&t  
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。 e}{#VB<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sM)1w-  
|;|r[aU  
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 M1/(Xla3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $ s1/Rmw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XgVhb<l_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1l)j(,Zd*  
最后的布局是: AfO.D ?4x  
                Add 5V(#nz  
              /   \ )skpf%g  
            Divide   5 R73@!5N%  
            /   \ Pm^FSw"  
          _1     3 \6 JY#%  
似乎一切都解决了?不。 H1?C:R  
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@{bpc rc  
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。 sd+_NtH  
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: <%w TI<m,-  
O\cc=7  
template < typename Right > 8*?H~q~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }@ U}c6/  
Right & rt) const HhCFAq"j  
  { O251. hXK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )O*h79t^Q  
} '-f` 5X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aLLI\3  
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。 zobFUFx  
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。 #+Bz$CO  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 z7?SuJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .%J<zqk-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lz>.mXdx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: #sF#<nHZ  
nt&% sM-X  
template < class Action > EGv]K|  
class picker : public Action T:%0i8p  
  { >2K'!@ ~'  
public : 4Hyp]07  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l_04b];  
  // all the operator overloaded L?a4>uVY  
} ; Z{%W!>0  
Y@UW\d*'%I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OUN~7]OD%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +DefV,Ny  
/'VuMMJ2  
template < typename Right > vP'!&}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TL"+Iv2]/$  
  { )2d1@]6#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w0yzC0yBk  
} <ldArZ4C4  
aRn""3[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Fm&f  
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。 uJ1oo| sn  
i 28TH Jh  
template < typename T >   struct picker_maker 1p/_U?H:|  
  { !p36OEx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S:g6z'e1  
} ; 1z,P"?Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -c0*  
  { &jnBDr  
typedef picker < T > result; 9w0v?%%_  
} ; 06pY10<>X  
8c%N+E]  
下面总的结构就有了: ]5j>O^c<  
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。 $_a/!)bP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 & R<K>i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 md9JvbB  
至此链式操作完美实现。 F2n4#b  
Ka)aBU9  
97>|eDc Y  
七. 问题3 %6V=G5+W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4w 7vgB  
JAwEu79sh  
template < typename T1, typename T2 > YD~(l-?"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]P^ 3uXi  
  { CX {M@x3m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "x:-#2+h  
} axXR-5c  
=(,kjw88w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: op&j4R  
QS,_=< (  
template < typename T1, typename T2 > Mp J3*$Dr  
struct result_2 tg%Sn+:  
  { ^@'zQa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dleLX%P  
} ; 7{rRQ~s&g9  
m[N&UM#  
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? O]25 {L  
这个差事就留给了holder自己。 kZ^wc .  
    ,mD$h?g  
$nf %<Q  
template < int Order > z3fU|*_c  
class holder; ZGd7e.u=  
template <> ^h<ElK  
class holder < 1 > Zc9S[ivq  
  { c-?0~A  
public : _UF'Cf+Y  
template < typename T > 6k1_dRu  
  struct result_1 T(kG"dz   
  { K}LF ${bS  
  typedef T & result; 0}Q d  
} ; V4gvKWc  
template < typename T1, typename T2 > 'EU|w,GL}  
  struct result_2 3-![% u  
  { m?1AgsBR  
  typedef T1 & result; f(-3d*g  
} ; D rouEm  
template < typename T > r?Pk}Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H]0(GLvH  
  { Q>/[*(.Wd  
  return (T & )r; Hn?v  /3  
} ~</H>Jd  
template < typename T1, typename T2 > g$Ns u:L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?,!C0ts  
  { 8{-bG8L> 5  
  return (T1 & )r1; 4?7OP t6  
} "3a_C,\  
} ; cvnRd.&  
Biy$p6  
template <> Z&y9m@  
class holder < 2 > >!P !F(  
  { Q"`J-#L  
public : 'A#l$pJp7  
template < typename T > ]1KF3$n0  
  struct result_1 x):h|/B  
  { d ?OsVT; U  
  typedef T & result; >Co5_sCe  
} ; KrD?Z2x  
template < typename T1, typename T2 > ^@xn3zJ  
  struct result_2 -(![xZ1{K  
  { 4kf8Am(  
  typedef T2 & result; E#+|.0*!s  
} ; 6y)NH 8l7  
template < typename T > Hz3KoO &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o[K,(  
  { Ha20g/ UN.  
  return (T & )r; *Q2}Qbu  
} q{oppali  
template < typename T1, typename T2 > gLPgh%B4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !qVnziE,,  
  { EEO)b_(  
  return (T2 & )r2; Z\*jt B:  
} ;_= +h,n  
} ; 7 a_99? J  
=G%L:m*  
G![JRJxQ  
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> >。 xsdi\ j;n>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >-Q=o,cl%3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "94qBGf  
$23dcC*hI  
return l(i, j) = r(i, j); 4z>SI\Ss  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <;nhb  
6'1m3<G_  
  return ( int & )i; @a}jnl(2  
  return ( int & )j; Vi_6O;  
最后执行i = j; 5]yby"Z?}  
可见,参数被正确的选择了。 [}t^+^/  
`E2HQA@  
$:SSm $k  
El#"vIg(\  
C;NG#4;'  
八. 中期总结 rW B/#m  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hTVA^j(w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2VyJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j$Z:S~*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aJ^RY5  
:J6lJ8w ?  
|QB[f*y5  
A 2Rp  
FA3YiX(-e  
8rY[Q(]  
九. 简化  d| OEZx  
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。 7S]<?>*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $;%k:&\f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U/l3C(bc!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o{?Rz3z  
  +-*/&|^等 qz6@'1  
2. 返回引用。 kx31g,cf]w  
  =,各种复合赋值等 Gj H$!P=.  
3. 返回固定类型。 @pkQ2OM 2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %29lDd(<  
4. 原样返回。 YwnYTt  
  operator, H4"'&A7$  
5. 返回解引用的类型。 c$#7Kp4  
  operator*(单目) 5l[&-: (Lh  
6. 返回地址。 #$0*Gd-N  
  operator&(单目) "1HKD  
7. 下表访问返回类型。 j9^V)\6)  
  operator[] V Bv|7S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [H5BIM@{  
  operator<<和operator>> &-zW1wf  
]m<z  
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。 7w51UmO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KI Xp+Z  
&.1qixXIr  
template < typename Left > &\ $~  
struct value_return 5DxNHEuS  
  { ^ZPynduR  
template < typename T > vef9*u`  
  struct result_1 X([p0W 9V(  
  { o'J^kd`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hnBX enT6  
} ; 7 F> a&r  
=M`Xu#eRk  
template < typename T1, typename T2 > eY\w ?pT2  
  struct result_2 x@#aOf4<U  
  { xVN(It7g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N.UeuLz  
} ; 7&&3@96<*#  
} ; g1v=a  
*b8AN3!  
lsA?|4`mn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8/T[dn  
e?_uJh"  
下面我们来剥离functor中的operator() :Lu 9w0>f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U(/8dCyyY  
)|wC 1J!L  
return l(t) op r(t) N$N 7aE$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `z$=J"%? y  
return op l(t) }'`}| pM$  
return op l(t1, t2) ;a 6Z=LB  
return l(t) op *I.eCMDa  
return l(t1, t2) op EGVS8YP>h  
return l(t)[r(t)] GB4^ 4Ajx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z1nKj\AM2  
MO@XbPZB  
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: p|g7Z  
单目: return f(l(t), r(t)); w@WPp0mny  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,H>'1~q  
双目: return f(l(t)); 4*'ZabDD  
return f(l(t1, t2)); b_f"(l8'S  
下面就是f的实现,以operator/为例 6TDa#k5v  
B?l 0u  
struct meta_divide dkg| kw'  
  { M|fC2[]v B  
template < typename T1, typename T2 > _*ar\A`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $8}'h  
  { +GncQs y  
  return t1 / t2; -"rANP-UI  
} .d6b ?t  
} ; j'`-3<k  
Ca -.&$f  
这个工作可以让宏来做: QmMA]Q  
t;`ULp~&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WO6R04+WV  
template < typename T1, typename T2 > \ 6)c-s|#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2~R%_r+<  
以后可以直接用 "}vxHN#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oqo7Ge2  
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 /U} )mdFm  
(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。。。) |K" nSXzk  
=]S,p7*7  
Xl:.`{5L  
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 tUt_Q;%yC  
izzX$O[=:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H@b4(6  
class unary_op : public Rettype =RAojoN  
  { "T*1C=  
    Left l; #r/5!*3  
public : OZA^L;#>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ri\\Yb  
vR&b2G7o  
template < typename T > SLRF\mh!L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Y@ eXP  
      { vqZBDQ0  
      return FuncType::execute(l(t)); o=6 <?v7  
    } )7p(htCz5  
[] el4.J,  
    template < typename T1, typename T2 > P&Uj?et"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vCXmu_S4^>  
      { $f%om)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GS7'pTsYH  
    } 0 vYG#S  
} ; YrYmPSb=  
) 7X$um  
UB+7]S  
同样还可以申明一个binary_op !K0 U..  
4j8$& ~/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ud7Z7?Ym  
class binary_op : public Rettype uEf=Vj}G  
  { dS\!tdHP-Q  
    Left l; M6bM`wHH>  
Right r; K7@|2;e  
public : c&N;r|N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &H P g>  
qWx{eRp d  
template < typename T > }+Q4s]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I9Uj3cL\  
      { !Z 0U_*&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xk/iyp/  
    } bt(Y@3;  
|>[qC O  
    template < typename T1, typename T2 > gwdAf%|f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X6T[+]Gc  
      { IUDH"~f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |a a\t  
    } _/'VD!(MV  
} ; H  XFY  
lSlZ^.&  
N  /'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R\XS5HOE(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <QO1Yg7}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DA04llX~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c~O Lr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y:^o ._  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 '=%`;?j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &3;"$P  
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) (z.n9lkfi  
下面是修改过的unary_op MBU|<tc  
0[M2LF!m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?Z_T3/ f  
class unary_op fQ~TZ:UrU  
  { 09 trFj$L  
Left l; +/l@o u'  
  Shn=Q  
public : vd(S&&]o1  
Jwfb%Xge~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GlTpK^.  
9(O eH7  
template < typename T > $5.52  
  struct result_1  }( CYok  
  { ACi,$Uq6R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aL*MCgb'  
} ; |JF,n~n  
ZI;*X~h  
template < typename T1, typename T2 > 8>W52~^fU  
  struct result_2 `2LmLFkb  
  { '*65j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U;4i&=.!  
} ; t-o,iaPG3  
LAo$AiTUR{  
template < typename T1, typename T2 > M2p|&Z%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <5}I6R;  
  { wpt$bqs|1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); az:}RE3o  
}  6?*Do  
T4Vp0i  
template < typename T > 2uN3:_w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y< j7iN  
  { ymqv@Byi8A  
  return OpClass::execute(lt(t)); :wXiz`VH  
} `^[Tu 1  
Md@x2Ja  
} ; q[W6I9  
-,+C*|mu  
ar\|D\0V  
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 _s#]WyU1g  
好啦,现在才真正完美了。 iKV|~7nwO  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;$zvm`|:  
l7jen=(Zb;  
template < typename Right > ,7bhUE/VB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F nXm;k,9*  
  { JxwKTFU'3O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y:O|6%00Y  
} O50<h O]l  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6q8}8;STTY  
}DM W,+3  
U)Hc 7% e  
]s0wJD=  
:%J;[bS+  
十. bind  B>:U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YcX"Z~O6j=  
先来分析一下一段例子 Jh=.}FXnjL  
)Cj1VjAg  
Vn kh Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }(!Uq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @@K/0:],  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (?8i^T?WP=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F7O*%y.';  
我们来写个简单的。 -O?HfQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LH_H yP_  
对于函数对象类的版本: r'#!w3*Cy  
D!Y@Og.  
template < typename Func > PkyX,mr#1  
struct functor_trait h M7 SGEV  
  { !9NF@e'&!  
typedef typename Func::result_type result_type; n.8870.BW  
} ; y*X.DS 1(w  
对于无参数函数的版本: .rO~a.kG  
)#M$ov  
template < typename Ret > G \MeJSt*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > //|B?4kk  
  { \ [OB.  
typedef Ret result_type; lMu9Dp  
} ; $t^Td<  
对于单参数函数的版本: <";1[A%7<  
YYFS ({  
template < typename Ret, typename V1 > nlhv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o96c`a u  
  { eq%cRd]u  
typedef Ret result_type; :Ob^b3<t  
} ; cq?,v?m  
对于双参数函数的版本: ~D}fy  
^_\m@   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v&;JVai  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u(8{5"C  
  { ;}f {o^]'  
typedef Ret result_type; 7K.],eo0  
} ; "#gKI/[qxq  
等等。。。 n=JV*h0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Hs8JJGXWB  
J`0dF<<{[y  
template < typename Func > :TP4f ?FA  
struct func_return m%})H"5  
  {  "O9n|B  
template < typename T > %pOxt<  
  struct result_1 +ug2p;<B  
  { Q%q;=a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nM &a2Z,T  
} ; k)D5>T  
b|k^   
template < typename T1, typename T2 > p|nPu*R-\  
  struct result_2 9eHqOmz  
  { jf1GYwuW*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P(I%9  
} ; ._j?1Fw`  
} ; xbw;s}B  
2i #Ekon  
O86p]Lr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G?b*e|@S  
;AVIt!(L~V  
template < typename Func, typename aPicker > A:y^9+Da  
class binder_1 ?8s$RYp14  
  { XPdqE`w=$p  
Func fn; sl@>GbnS  
aPicker pk; 2{BS `f  
public : gzvgXZ1q"  
h,&{m*q&  
template < typename T > A2L"&dl  
  struct result_1 %zY5'$v `  
  { ~&<vAgy,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Ezcr=0z{j  
} ; icIWv  
Z Q*hrgQ  
template < typename T1, typename T2 > kzK9 .  
  struct result_2 Hq gg*4#  
  { {"$ [MYi:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tcl9:2/^]  
} ; nIL67&  
jK[*_V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @^ &p$:  
H0])>1sWB  
template < typename T > 4:**d[|1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OXKV6r6f  
  {  W{Z 7=  
  return fn(pk(t)); CSW+UaE  
} :HrFbq  
template < typename T1, typename T2 > $~1mKx]]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Pjitw/?  
  { ,g0t&jITo  
  return fn(pk(t1, t2)); (G{S*+  
} :O&jm.2m  
} ; ,=G]tnsv^  
1$C?+H  
7mXXMm  
一目了然不是么? ?GhMGpd Mq  
最后实现bind  CDuA2e  
:Ru8Nm  
@K*W3&TO  
template < typename Func, typename aPicker > ^"=G=* /  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  !j%  
  { ?ILjt?X8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a 8Xwz@ M  
} |=,jom  
ir{ 4k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o37oRv]  
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。 kn$_X4^?  
< Mu`,Kv*  
十一. phoenix + %K~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :wg=H  
~&MDfpl  
for_each(v.begin(), v.end(), olxxs(  
( y`7<c5zD  
do_ LdNpb;*  
[ OA\] |2 :  
  cout << _1 <<   " , " TKGaGMx6@  
] a:HN#P)12  
.while_( -- _1), ;]>)6  
cout << var( " \n " ) -D=Sj@G  
) ZbdGI@  
); CP%^)LX *  
$Q'z9ghEg  
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: SVn@q|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 7(tsmP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gg%)#0Zi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |Z2"pV  
F?H=2mzKbz  
Pz:,de~5Qm  
template < typename Cond, typename Actor > )b2O!p  
class do_while jg{2Sxf!c  
  { =l*xM/S  
Cond cd; GQA\JYw|oY  
Actor act; |?g-8":H8P  
public : ,>kVVpu  
template < typename T > /JC1o&z_T  
  struct result_1 4Nt4(3Kf  
  { Zxqlhq/)  
  typedef int result_type; dc1Zh W4  
} ; iJ8Z^=>  
Y&Fg2_\">  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 62_k`)k  
6G"UXNa,  
template < typename T > #Mk: 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wi jO2F  
  { vGh>1U:  
  do =MJB:  
    { $*%,  
  act(t); Q{950$ )L  
  } "P(obk  
  while (cd(t)); G&1bhi52  
  return   0 ; 9oO~UP!ag  
} K@cWg C  
} ; Ow4(1eE_  
3Z*o5@RI  
@/^mFqr2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().   P3|s}&  
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。 ][?J8F  
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^o/c SF  
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。 `kQosQV  
下面就是产生这个functor的类: z rSPa\M  
EUcD[Rv  
=_ |G q|  
template < typename Actor > ^w~B]*A :"  
class do_while_actor Y01! D"{\  
  {  w0=  
Actor act; `{Q'iydU  
public : t&{;6MiE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ]gcOMC  
0]c&K  
template < typename Cond > 2m yxwA5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OmBz'sp:  
} ; *4`5&) `  
([< HFc`  
U[?_|=~7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EC,`t*<  
最后,是那个do_ HFy9b|pjy  
Gg9MAK\C9  
G|1.qHP[F  
class do_while_invoker LiT%d  
  { >rEZ$h  
public : {E Ay~lo  
template < typename Actor > bT2G G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a,RCK~GR  
  { 5qQMGN$K  
  return do_while_actor < Actor > (act); l|gi2~ %Y  
} ;i6~iLY  
} do_; PJN9[Y{^3  
0!dNW,NfJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {j>a_]dTVX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xWzybuLp  
最后来说说怎么处理break和continue }BlyEcw'aN  
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。 \~,\|  
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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