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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2#'rk'X,K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x HY+q ;  
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, D35m5+=I  
U^B"|lc:[  
XXXl jh6  
"w;08TX8  
  class filler _mw13jcN]  
  { {GUb'J  
public : ktN%!Mh\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Er`TryN|}  
} ; buRhQ"  
T48BRVX-F  
9Kc0&?q@D  
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: Dz,uS nnm  
)i&%cyZw  
'^hsH1  
YQN.Ohtv*F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '-`O. 4u  
ot^q}fRX  
L?C\Q^0"`G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JK[T]|G  
F@g17aa  
$?-7OXj<  
t5%TS:u  
二. 战前分析 bdCykG-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 : -E,   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gRHtgR)T3  
%yeu"  
PVhik@Yoh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aUA cR W  
  /* --------------------------------------------- */ dQ,Q+ON>  
vector < int *> vp( 10 ); 1^S'sWwe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K6-6{vt  
/* --------------------------------------------- */ )5U !>,fT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 46ILs1T6  
/* --------------------------------------------- */ k<!<<,Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~H7!MC~K  
  /* --------------------------------------------- */ C(}^fJ6r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~)_K"h.DY  
/* --------------------------------------------- */ ti}f&w ICJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kY=rz&?U  
,}KwP*:Z  
hv3;irK]&  
B4IBuS  
看了之后,我们可以思考一些问题: @`6}`k  
1._1, _2是什么? "$r 1$mBi  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W8y$ Ve8m  
2._1 = 1是在做什么? S.1( 3j*  
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。 Z0 aUHWms  
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。 X PA 0m  
pziq0  
F.68iN}  
三. 动工 ,%kmXh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1& |  
C!5I?z&  
_H8*ReFG  
?.Q3 pUT  
template < typename T > \X5 3|Y;=  
class assignment w763 zi{  
  { 1 =^  
T value; &8n?  
public : b4)k&*dfR  
assignment( const T & v) : value(v) {} =HS4I.@c_5  
template < typename T2 > yyjw?#\8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VE$t%QT  
} ; zSXA=   
"mA1H]r3  
Oyan9~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d@ (vg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o0mJy'  
?oKL &I@  
0>FE%  
&a6,ln:P  
  class holder \z:<DsQ&  
  { O|e}   
public : m#n]Wgp'  
template < typename T > t^U^Tr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #&BS ?@  
  { x.UaQ |F  
  return assignment < T > (t); :)4*^a/lC  
} $3\,h; y  
} ; Y0RgJn  
VB"(9O]  
ix*muVBj.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0T9. M(  
\fi}Q\|C  
  static holder _1; +X4/l"|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2Pic4Z  
';Ew-u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); THf*<|  
而不用手动写一个函数对象。 3%DDN\q\u  
\K%A}gnHe  
vY'E+M"+@  
|n q}#  
四. 问题分析 -Gn0TA2/C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AD4Ot5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !/wR[`s9w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ar[*!:!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tZqy \_G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a534@U4,  
^Uq"hT(41  
五. 问题1:一致性 zD%@3NA41  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| I'>r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '/ v@q]!  
1GI/gc\  
struct holder J-)9>~[E<  
  { aEwwK(ny  
  // 0OAHD'  
  template < typename T > RT$.r5l_@  
T &   operator ()( const T & r) const x9s1AzM{  
  { SxWK@)tP  
  return (T & )r; ;8J+Q0V  
} 76j5  
} ; M->$ 'Zgh`  
Kb5 YA  
这样的话assignment也必须相应改动: .uwD;j +#  
 mZ^ev;  
template < typename Left, typename Right > QfHO3Y6h[  
class assignment :$gR >.`  
  { <C6*-j1oz  
Left l; [d}AlG!  
Right r; NsY D~n  
public : Hd9vS"TN]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ERQc1G]3Dd  
template < typename T2 > (@"5:M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W]U}, g8Z  
} ; 6 7{>x[  
g7r_jj%ow  
同时,holder的operator=也需要改动: \WN ,.  
"0edk"hk  
template < typename T > Obb"#W@3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rjLPX  
  { 1QPS=;|)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sN%#e+(=  
} XwNJHOaF  
[;n/|/m,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jQIb :\0#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3j2#'Jf|:  
'gQ0=6(\  
return l(rhs) = r; ]`,jaD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IVblS iFF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]/klKqz  
6+s10?  
template < typename Tp > b)1v:X4Bv=  
class constant_t HZDeQx`*s  
  { vz1yH%~E  
  const Tp t; -fm1T|>#  
public : xS>d$)rIj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t5"g9`AL  
template < typename T > "ytPS~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >&g^ `  
  { v+b#8  
  return t; & uMx*TTY  
} 6J""gyK.  
} ; <jwQ&fm)/R  
?Xq"Q^o4#e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .%x%b6EI  
下面就可以修改holder的operator=了 :{Mr~Co*  
DY(pU/q  
template < typename T > Am @o}EC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _< LJQ  
  { yPXa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SE7mn6,%\  
} rQb=/@-  
Dm+[cA"I  
同时也要修改assignment的operator() jo}yeGbU  
|mp~d<&  
template < typename T2 > ALY3en9,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p`I[3/$3  
现在代码看起来就很一致了。 1&.q#,EMn(  
Zk:_Yiki&  
六. 问题2:链式操作 V<&^zIJUR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L}M%z9K` h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 m<liPl uv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "PePiW(i+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vXLGdv::  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7RZ HU+  
/Y#Q<=X  
template < typename T > 6'[gd  
struct result_1 8quH#IhB  
  { ;BmPP,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zb,YYE1  
} ; jb83Y>  
HrS-o=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: JH+uBZh6  
ZuNUha&a  
template < typename T > lKBI3oYn  
struct   ref E@J}(76VS  
  { 9 K~X+N\  
typedef T & reference; S|  
} ; @>q4hYF  
template < typename T > <El!,UBq<  
struct   ref < T &> ql I1<Jx  
  { cMoBYk  
typedef T & reference; 9ePR6WS4  
} ; cXIuGvE&=  
4Dw| I${O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WiqkC#N  
Z \S'HNU  
template < typename T > wJg&OQc9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (YY!e2  
  { },%, v2}  
  return l(t) = r(t); 8E|FFHNK<2  
} S;}/ql y  
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。 |[iEi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i;<K)5Z  
XyB_8(/E  
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 *vNAm(\N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,M]W_\N~E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]Y,V)41gCE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yu#m6K  
最后的布局是: \HD:#a  
                Add "wVisL2+.  
              /   \ 2L<1]:I  
            Divide   5 ZHRMW'Ne  
            /   \ Bz{"K  
          _1     3 pvWNiW:~k  
似乎一切都解决了?不。 `MT.<5H  
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。 k(`>(w  
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。 u$qasII  
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: Yi-,Pb?   
5/hgWG6.t  
template < typename Right > _or_Vw!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {#t7lV'4  
Right & rt) const $LBgBH &z  
  { Yl1l$[A$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HH3Z?g  
} ^Ux.s Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 njNqUo>  
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。 (\'lV8}U  
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。 A'uubFRL2[  
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。  ?nJv f  
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。 Z@ec}`UO|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? TCgW^iu  
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: ,7d#t4  
`OZiN;*|  
template < class Action > <\d`}A:&  
class picker : public Action c ? Zi/7  
  { (nkiuCO  
public : do l8O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SJ,];mC0  
  // all the operator overloaded *\0h^^|@  
} ; =FAIbM>u  
*aYuuRx  
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。 #/t+h#jG  
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: bdBLfWe  
T0o0_R  
template < typename Right > ^C2SLLgeJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $m-@ICG#  
  { gd0a,_`M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Co/04F.  
} Wq25,M'  
LmKY$~5P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kb\\F:w(W  
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。 2%-/}'G*  
0 \1g-kc!v  
template < typename T >   struct picker_maker iML?`%/vN  
  { z>*\nomOn=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F\<{:wu   
} ; ) '/xNR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cf\GC2+"^$  
  { ~kI$8oAry  
typedef picker < T > result; Xk:_aJ  
} ; &<(&u`S  
Q^'xVS_.  
下面总的结构就有了: +[V.yY/t|>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 MZ^(BOe_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Vzh\ 1cF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /vLW{%  
至此链式操作完美实现。 .aC/ g?U  
 {T5u"U4  
W#L/|K!S  
七. 问题3 5[`f(;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^= qL[S6/M  
C)&BtiUN/  
template < typename T1, typename T2 > fHgvh&FU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rDLgQ{Sea  
  { u"U7aYGkY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B*}:YV  
} nR,QqIFFw  
nCLEAe$W\=  
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: 2zkO s:  
Pu,2a+0N  
template < typename T1, typename T2 > Z1U@xQj  
struct result_2 -]Aqt/w"l  
  { +DYsBCVbag  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4 udW 6U  
} ; 4V'HPD>=V  
E_#?;l>  
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? G^le91$  
这个差事就留给了holder自己。 ^(Wu$\SA  
    3yLJWHO%W  
Cr YPcvd6  
template < int Order >  ^]?ju L  
class holder; z6 .^a-sU5  
template <> ZQ_AqzT3D  
class holder < 1 > ULzrJbP'7  
  { ggy9euWV  
public : di37   
template < typename T > c'wU$xt.w  
  struct result_1 I M G^L  
  { ]&X}C{v)G  
  typedef T & result; 6>z,7 [  
} ; A}(o1wuw  
template < typename T1, typename T2 > aAgQ^LY  
  struct result_2 'i4L.&  
  { $t0JfDd6Ky  
  typedef T1 & result; +tJ 7ZR%  
} ; b8glZb*$  
template < typename T > I5ZM U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^ U~QQ  
  { (QQkXlJ  
  return (T & )r; i ;^Ya  
} $CZ'[`+  
template < typename T1, typename T2 > "egpc*|]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y2=yh30L0E  
  { WWATG=  
  return (T1 & )r1; <6X*k{  
} ^,aI2vC  
} ; B:Hr{%O  
ri6KD  
template <> lX"6m}~D  
class holder < 2 > >T-4!ZvS\j  
  { `\f 3Ij,  
public : W||&Xb  
template < typename T > iUk#hLLC  
  struct result_1 Z58{YCY  
  { D"%>  
  typedef T & result; QNH3\<IS  
} ; [v\m)5  
template < typename T1, typename T2 > GxEShSGOE  
  struct result_2 Z B`d&!W>  
  { Ej1 <T,w_  
  typedef T2 & result; Qqs1%u;e8  
} ; # 1dg%  
template < typename T > B9Hib1<8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "p7nngn~  
  { Keem \/  
  return (T & )r; V:vqt@  
} >Fs/Wet  
template < typename T1, typename T2 > n 4y]h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8KYIHw  
  { ~9E_L?TW*  
  return (T2 & )r2; "BQnP9  
} Qx)b4~F?  
} ; 8w5}9}xF  
!|[rh,e]  
of B:7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #RlZxtx.O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "D'e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -#ZvjEaey  
sh :$J[  
return l(i, j) = r(i, j); @j|E"VYY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3^/w`(-{@  
=UKxf  
  return ( int & )i; vhBW1/w&F  
  return ( int & )j; DhE-g<  
最后执行i = j; [lzd'  
可见,参数被正确的选择了。 ?~o`mg  
"<iH8MzZ  
>ai,6!  
flCT]ZR  
t'U=K>7  
八. 中期总结 3L&:  
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: 7${<u0((!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i(.e=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <D a-rv8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I Cc{2l  
.I^4Fc}&4  
!+SL=xy!{  
\B#tB?rA  
*^-AOSVt,  
^+yz}YFM  
九. 简化 ^5X?WA,Z99  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UBwl2Di  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZVXPp -M  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z"4 q%DC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]o'o v  
  +-*/&|^等 e* [wF}))  
2. 返回引用。 uZl d9u  
  =,各种复合赋值等 "}71z  
3. 返回固定类型。 I~6) Gk&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v]cw})l  
4. 原样返回。 x'L=p01  
  operator, k7U.]#5V  
5. 返回解引用的类型。 HR-'8?)R.A  
  operator*(单目) Z=&|__ +d  
6. 返回地址。 sTd@/>S?p  
  operator&(单目) sRt7.fe  
7. 下表访问返回类型。 54p{J  
  operator[] +QN4hJK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s",Ea*  
  operator<<和operator>> ^=x/:0  
 N}5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 h3 H Udu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '@Uu/~;h  
2q[pOT'k  
template < typename Left > Gor 9 &aJ1  
struct value_return ;87PP7~  
  { ~Z5AImR|  
template < typename T > bo#xqSGQ  
  struct result_1 vN(~}gOd\  
  { frcX'M}%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ! \s}A7  
} ; IFBt#]l0  
+=/j+S`  
template < typename T1, typename T2 > d*tWFr|J-  
  struct result_2 s={>{,E  
  { #;8)UNc)}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }36AeJ7L  
} ; 9"^ib9M  
} ; 6-\Mf:%B  
0y|1@CS  
v/ Ge+o0K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %1TKgNf  
uNI&U7_"  
下面我们来剥离functor中的operator() V(Pw|u" e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o<A-ETx<  
T"P}`mT  
return l(t) op r(t) Hx6O Dj[-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A o* IshVh  
return op l(t) ;R 6f9tu2  
return op l(t1, t2) rL\}>VC)  
return l(t) op ?8$`GyjS  
return l(t1, t2) op J t.<Z&  
return l(t)[r(t)] 0m1V@ 3]7>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~Q=;L>Qd  
7Wef[N\x  
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: *i*\ dl  
单目: return f(l(t), r(t)); nY MtK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F~=kMQO  
双目: return f(l(t)); GTB\95j]  
return f(l(t1, t2));  gwIR3u  
下面就是f的实现,以operator/为例 N^B7<~ bD  
\ o2oQ3  
struct meta_divide 5 `TMqrk  
  { ~I N g9|  
template < typename T1, typename T2 > &(<>} r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l'<&H#A;'  
  { \roJf&O }  
  return t1 / t2; W0x9^'=s\  
} KiG19R$  
} ; i<m) s$u  
7_36xpw  
这个工作可以让宏来做: 'r=2f6G>cP  
6{d?3Jk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X`<z5W] !  
template < typename T1, typename T2 > \ _ LgP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O*+HK1q7  
以后可以直接用 5G6 Pp7[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LV9R ]  
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 3W ]zLUn  
(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。。。) Hwd^C 2v  
ai/]E6r  
_Cf:\Xs m  
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 e`a4Gr  
kqZRg>1A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !m=Js"  
class unary_op : public Rettype w9u|E46  
  { *:\[;69[  
    Left l; P$Y w'3v/  
public : sBWyUD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 -M i q  
(MqQ3ys  
template < typename T > GLub5GrxR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 73 1RqUR  
      { bCTN^  
      return FuncType::execute(l(t)); X:f5t`;  
    } _UP 9b@Z"  
,;MUXCC'  
    template < typename T1, typename T2 > Q<szH1-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,| 8aDL?  
      { RI<s mt.Ng  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zNGUll$  
    } v 9G~i  
} ; Nz"K`C>/  
`o9:6X?RA  
2>.b~q@  
同样还可以申明一个binary_op IEM{?  
[Djx@x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > npytb*[|c  
class binary_op : public Rettype &&jQ4@m}j  
  { 2ER_?y  
    Left l; M d Eds|D  
Right r; j,%i.[8S  
public : O\oRM2^u}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [".94(qs  
; X+.Ag  
template < typename T > f `b6E J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | "b|Q  
      { n0K+/}m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1NTx?JJfW  
    } 03iy[~Y2  
~ e<,GUx(]  
    template < typename T1, typename T2 > Zy)iNNtn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cnc=GTR i  
      { [P6A $HC<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lR F5/  
    } *Br }U  
} ; xrlyph5mE  
z#n+iC$9  
pp#!sRUKPV  
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 &liFUP?   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vUL@i'0&o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *.A-UoHa  
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。 BHkicb?   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5ff5M=M  
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。。。 jCx*{TO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;<cCT!A  
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) a>ye  
下面是修改过的unary_op uzp\<\d-t  
={p<|8`"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,WoB)V.{(  
class unary_op <P*7u\9&  
  { c*(=Glzn  
Left l; Un+-  T  
  zQGj,EAM}  
public : R$it`0D4o  
)wEXCXr!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >Fe=PRs  
dJb7d`  
template < typename T > y#O/Xw  
  struct result_1 Fv nf;']q  
  { ,z((?h,nm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g7]g0*gxXW  
} ; ! 9=Y(rb  
(FNX>2Mv  
template < typename T1, typename T2 > (7}Zh|@W  
  struct result_2 )0 i$Bo  
  { %lN4"jtx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IS }U2d,W  
} ; VN<baK%]  
m\J" P'=  
template < typename T1, typename T2 > Zq\ p%AU9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]4&B*]j  
  { z_9q T"vF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {:BY IdX  
} F}_Zh9/$(  
_jrkR n1"  
template < typename T > I6F $@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uWerC?da  
  { bn"z&g   
  return OpClass::execute(lt(t)); ; WsV.n  
} $*dY f  
kpO+  
} ; O6r.q&U  
#+PfrS=  
08E,U  
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 {c:ef@'U  
好啦,现在才真正完美了。 3ocRq %%K  
现在在picker里面就可以这么添加了: %p.hwgvnp  
-`e`U%n  
template < typename Right > {Ng HH]]O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~m@w p  
  { s$;IR c5!6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rlVo}kc7:  
} I~I$/j]e`  
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。 <\5Y~!)  
>iB-gj}>X  
yzmwNsu  
7u7 <"?v=  
H(Q|qckj  
十. bind qfzT8-Y  
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。 s|=.L&"   
先来分析一下一段例子 C:d$   
az ?2  
0NWtu]9QC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /!Kl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P&@[ j0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PNMf5'@m  
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。 Yl6\}_h`  
我们来写个简单的。 )z#M_[zC>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *!y.!v*  
对于函数对象类的版本: zx{O/v KG  
pJ1Q~tI  
template < typename Func > `FM^)(wT  
struct functor_trait /y"Y o  
  { R'q:Fc  
typedef typename Func::result_type result_type; UMJ>6 Ko8  
} ; W<D(M.61A  
对于无参数函数的版本: {E~ MqrX  
wB;'+d&  
template < typename Ret > @pD']=d}t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :K6(`J3Y"^  
  { 9GZKT{*  
typedef Ret result_type; KD~F5aS`[  
} ; #?z 1cgCg  
对于单参数函数的版本: Tx7YHE6{  
X=p~`Ar M{  
template < typename Ret, typename V1 > 5)yQrS !{:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^m   
  { fx QN  
typedef Ret result_type; j}?O  
} ; D>O{>;y[  
对于双参数函数的版本: S{NfU/: dL  
X~Li`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T@]vjXd![  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PaEsz$mgy  
  { {=,?]Z+  
typedef Ret result_type; %Ya-;&;`  
} ; m//(1hWv7  
等等。。。 d+|8({X]D8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MQQ!@I`  
Kk~0jP_B9  
template < typename Func > f#l/N%VoBZ  
struct func_return 'B"kUh%3$5  
  { ~`MGXd"o  
template < typename T > x]k^JPX  
  struct result_1 Ox&g#,@h  
  { I/GZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &,fBg6A%  
} ; SF;;4og  
fj 19U9R  
template < typename T1, typename T2 > +gOCl*L  
  struct result_2 ^G# =>&,  
  { /+J?Ep(_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ha'oLm#  
} ; g B<p  
} ; + &b`QcH<  
tZ=BK:39\  
g=[ F W@z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (^9q7)n  
S]1+tj  
template < typename Func, typename aPicker > ;oULtQ  
class binder_1 :M ix*NCf  
  { ZH`6>:  
Func fn; q?Q"Ab  
aPicker pk; `/]8C &u  
public : 42Vy#t/HC  
&6MGPh7T  
template < typename T > t22BO@gt74  
  struct result_1 akBR"y:~:H  
  { r em&F'x0V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !V@Y \M d  
} ; \9i.dF  
KL.{)bi  
template < typename T1, typename T2 > Y#{KGVT<  
  struct result_2 <W/-[ M  
  { *xU^e`P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v2EM| Q xp  
} ;  O\]CfzR  
'iMI&?8u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p`Omcl~Q  
D}cq_|mmn[  
template < typename T > WU#bA|Cf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cKF02?)TX  
  { {E6b/G?Q  
  return fn(pk(t)); I^M3>}p  
} 4p>@UB&U  
template < typename T1, typename T2 > 5[X^1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *M+:GH/5  
  { bU2)pD!N  
  return fn(pk(t1, t2)); t}nZrD  
} f:"es: Fb  
} ; A>7'W\R  
RS<c&{?  
3{d1Jk/S  
一目了然不是么? fRaVY`|wK  
最后实现bind @%ChPjN  
U G^6I5  
] =>vv;L  
template < typename Func, typename aPicker > ((EN&X,v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |;rjr_I  
  { i7e{REBXb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %tUJ >qYU  
} Ik;~u8j1e  
SAThY$)6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YaSwn3i/@S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z9=Cw0( w?  
:Nc~rOC _  
十一. phoenix 1/a*8vuGh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _k5KJKvr  
a5Xr"-  
for_each(v.begin(), v.end(), quGb;)3  
( bhe|q`1,E  
do_ "~d)$]+  
[ 3eI:$1"Q  
  cout << _1 <<   " , " 2$[u&__E  
] qG=`'%,m  
.while_( -- _1), TrkoLJmB  
cout << var( " \n " ) wAkoX  
) /Pg66H#RUf  
); $`l- cSH;  
tTWYlbDFN  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z33w A?9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VWLou jB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c?<FMb3]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5"XcVH4g  
iCl,7$[*  
%\r4c*O1q  
template < typename Cond, typename Actor > #FuOTBNvB  
class do_while 4!/{CGP  
  { ] MUuz'<  
Cond cd; 8uT@$ ./  
Actor act; Fm [,u  
public : p_P'2mf  
template < typename T > Qs;bVlp!H  
  struct result_1 !y4o^Su[  
  { O$#`he/jm  
  typedef int result_type; ~5cLI;4h  
} ; (F$q|qZ%  
g%9I+(?t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c1MALgK~}\  
G.T}^ xHmL  
template < typename T > A5?[j QT0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GW` 9SB  
  { &:'Uh W-t  
  do LG&~#x  
    { .D)'ZY  
  act(t); rC/m}`b  
  } M@s2T|bQw  
  while (cd(t)); q| gG{9  
  return   0 ; WI}P(!h\J  
} c5]^jUB6  
} ; aSKI %<?xN  
":eHR}Hzx  
}1d 6d3b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {!'AR`|  
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。 *Pw; ;#\B  
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。 Os?~U/  
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。 "{L%5:H@  
下面就是产生这个functor的类: H$;K(,'  
V\)@Yk2  
vPSH  
template < typename Actor > ,$W7Q  
class do_while_actor (j}"1  
  { 0I~xD9l9  
Actor act; 9$ UjZ$ v  
public : VEo>uR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {gK i15t  
C x$|7J=O  
template < typename Cond > 0(:"q!h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :4&qASn  
} ; Lgvmk  
QfT&y &  
pmIQD"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Aw9^}k}UfD  
最后,是那个do_ 4vp,izNW  
73 D|gF*  
<iJ->$  
class do_while_invoker xREqcH,vU  
  { cz&Qoyh{;  
public : 'S E%9  
template < typename Actor > SDDs}mV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5pE[}@-c9  
  { 7PHvsd"]p  
  return do_while_actor < Actor > (act); G5bi,^G7  
} C&Ow*~  
} do_; K (Z d-U  
(9fqUbG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +%$!sp?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uTBls8  
最后来说说怎么处理break和continue i2)rDek3]T  
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。 g9'50<|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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