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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @O  @|M'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dpc=yXg>"c  
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, 3rXL0&3w%  
p ] $  
2vW,.]95M  
BIb{<tG^N  
  class filler nU">> 1!U  
  { he#Tr'j  
public : @; j0c_^"!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W~W?<%@  
} ; `*uuB;  
sKE*AGFL d  
nvUkbmZG#  
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: 8WLh]MD`  
S+e-b'++?  
'%JMnU  
lHj7O &+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BT*K,p  
hQW#a]]V:  
HzO0K=Z=R0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -mWw.SfEZ  
K{[Fa,]'  
`6l24_eKf  
`5~o=g  
二. 战前分析 QdG?"Bdt2  
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。 RIVN>G[;L  
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 DrVbx  
hc4`'r;  
A=2nj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N;Gf,pE  
  /* --------------------------------------------- */ L>R!A3G1  
vector < int *> vp( 10 ); !Z9ikn4A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0I AaPz/e  
/* --------------------------------------------- */ D4x'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S)AE   
/* --------------------------------------------- */ qLktMp_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e\bF_ N2VA  
  /* --------------------------------------------- */ ^ _#gIT\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lu$:,^ C  
/* --------------------------------------------- */ 4j=@}!TBt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K+aJ`V  
?_h#>  
a!6OE"?QQ  
neMe<jr  
看了之后,我们可以思考一些问题: =S?-=jPtg  
1._1, _2是什么? HpgN$$\@  
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。 Gm?"7R.  
2._1 = 1是在做什么? oY#XWe8Om  
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。 `S!uj <-  
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。 3 T#3<gqM[  
0a;F X0S&  
y`P7LC  
三. 动工 F@*r%[S/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #| e5  
h"%,eW|^  
zYl+BM-j,6  
L[9+xK^g  
template < typename T > z%-"' Y]  
class assignment fVe-esAw  
  { $F'~^2  
T value; C@:N5},]  
public : =GS_ G;Dz  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Bb@9M?i  
template < typename T2 > LAjw!QB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <8}9s9Nk  
} ; a*ixs'MJ  
_:z;j{@4  
:.o0<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !"qEB2r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hCx#Heh  
peP:5WB  
^K@ GK  
er}'}n`@q  
  class holder |H I A[.q  
  { l~ >rpG  
public : o0v m?CL#  
template < typename T > ,PtR^" Mf4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cN(QTbyl6Q  
  { y"n~ET}e7  
  return assignment < T > (t); f#JF5>o  
} <L[)P{jn?p  
} ; e&I.kC"j6  
. *+7xL  
"PM:&v  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J-,X0v"  
A=>6$L];'  
  static holder _1; ku8Z;ONeH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &]A1 _dy  
nFOG=>c}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m<;" 1<k  
而不用手动写一个函数对象。 iw6M3g#  
JQv ZTwSI  
1;sAt;/W8  
h!3Z%M  
四. 问题分析 v*p)"J *  
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。 8TM=AV  
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。 y")>"8H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w4/)r-Z4I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r]vBr^kq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DD3yl\#,  
0iq$bT|  
五. 问题1:一致性 ~w% +y  
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?| O-m}P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3m9 E2R,  
z?g4^0e  
struct holder k3eN;3#&  
  { ^Rh~+  
  // '4S@:.D`  
  template < typename T > 0([jD25J!  
T &   operator ()( const T & r) const T"lqPbK  
  { &cejy>K  
  return (T & )r; ~DS9{Y  
} $G.|5sEk  
} ; atnbM:t  
%5w)}|fw  
这样的话assignment也必须相应改动: *m/u3.\  
R9HS%O6b6  
template < typename Left, typename Right > D*b|(Oi  
class assignment +OP'/  
  { TW? MS em  
Left l; $VNn`0^gF  
Right r; oMf h|B  
public : JH, +F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8hV:bz"  
template < typename T2 > &~i &~AJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W u{nC  
} ; kKO]q#9sO  
7guxkN#  
同时,holder的operator=也需要改动: msJn;(Pn  
b8Sl3F?-~  
template < typename T > g#NUo/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T!$HVHh&,}  
  { !9Ni[8&Fg0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &WS%sE{p_  
} p8bTR!rvz  
-I<`!kH*  
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。 l0)6[yXK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C*zdHzMj  
I#%-A  
return l(rhs) = r; cVi CWc2  
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。 epe}^Pl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oZw#Nd   
(CwaO m{g  
template < typename Tp > 8=VX` X  
class constant_t ;bmd<1  
  { W;yZ$k#q}(  
  const Tp t; o$;x[US  
public : P40eK0 e6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \`&fr+x  
template < typename T > rZ7 Ihof  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ->UrWW^  
  { T!r7RS  
  return t; ^\;5O(9  
} s6IuM )x  
} ; "Y6mM_flq  
B(U`Zd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \v_( *  
下面就可以修改holder的operator=了 (6b%;2k  
C7:Ry)8'I  
template < typename T > z9ZAY!Zhq]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =<icHt6s  
  { S{06bLXU"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n9yxZu   
} (Nf.a4O  
)k Uw,F=6  
同时也要修改assignment的operator() x~.U,,1  
lw{|~m5`  
template < typename T2 > -fv.ByyA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C_/oORvK  
现在代码看起来就很一致了。 * bK@A2`  
wH.'EC  
六. 问题2:链式操作 X"sN~Q.0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  ?auiq  
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。 J0k~%   
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。 #SmWF|/  
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。 t+tGN\q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r`@Dgo}  
2I  
template < typename T > Pa*yo:U'h  
struct result_1 l/5/|UE9  
  { ] Yy Sf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N C& 1l]  
} ; idq= US  
TV}SKvu  
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: j(rFORT  
bPEAG=l"-  
template < typename T > J.*=7zmw  
struct   ref C/JFg-r  
  { *!/9?M{p  
typedef T & reference; ur|2FS7  
} ; rBL)ct  
template < typename T > _\6-]  
struct   ref < T &> 0;9 LIL5  
  { bYz:gbs]4|  
typedef T & reference; Z,z^[Jz  
} ; sYL+;(#t  
Tr8+E;;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [3s~Z8 pP  
&1&*(oi]X  
template < typename T > Wd7*sa3T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RK,~mXA  
  { 4d#W[  
  return l(t) = r(t); Ez )Go6Q  
} Ugn"w E  
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。 q/Q*1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lyyi?/W%  
? DPL7  
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 pd|s7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y~\z_') <>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nm)F tX|A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \<5xf<{  
最后的布局是: l}m@9 ~oC  
                Add C$P3&k#W  
              /   \ {MHr]A}X\  
            Divide   5 J-U}iU|  
            /   \ lr1i DwZV  
          _1     3 0wx`y$~R  
似乎一切都解决了?不。 a^22H  
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。 g {00i  
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。 o,29C7Ii  
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: vm(% u!_P  
"m!Cl-+u  
template < typename Right > js{ RaR=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Nz m 7E]  
Right & rt) const `0L!F"W  
  { 'b-}KDP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); de"*<+  
} J~= =<?j:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3h4>edM  
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。 VL\6U05Z  
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。 BUtXHD  
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。 z2r{AQ.&  
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。 LB>!%Vx  
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? ?g!)[p`v  
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: hE>Mo$Q(  
+;vfn>^!b  
template < class Action > -G{}8GM  
class picker : public Action  3N;X|pa  
  { FsD}N k=m~  
public : pBHr{/\5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} oM< 9]jK}  
  // all the operator overloaded  3o z]  
} ; >]Y`-*vw&  
#SO9e.yhI  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 NbSwn}e_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d8av`m  
myH#.$=A  
template < typename Right > t/HE@xPxI5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0%v p'v  
  { <CeDIX t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); daaurT  
} 'l2`05   
P>:"\I[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ibEQ52  
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。 0rF{"HM~  
 I"r*p?  
template < typename T >   struct picker_maker p!173y,nL  
  { hMdsR,Iq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k kY*OA  
} ; )wmXicURC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &Jq?tnNd  
  { ;+cZS=  
typedef picker < T > result; o: qB#8X  
} ; _Nlx)YR  
|NL$? %I  
下面总的结构就有了: ZVViu4]?y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9^XT,2Wwf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 hmQD-E{Ab  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7R ;!  
至此链式操作完美实现。 V*LpO 8=  
O]`CSTv'_  
T~_+\w  
七. 问题3 Sa6}xe."M,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 yo3'\I  
m;k' j@:  
template < typename T1, typename T2 > // g~1(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sky!ZN'I  
  { S'lZ'H/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L=?Yc*vg  
} ~#N^@a  
1Sr@$+VGO  
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: [.;VCk)0x  
%\2 ll=p1  
template < typename T1, typename T2 > %3|0_  
struct result_2 u+kXJ  
  { ',v -&1R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Kb#py6  
} ; >^{}Hjt  
bR(rZu5  
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? X*/j na"*  
这个差事就留给了holder自己。 N.l+9L0b  
    [YLaR r  
}PUQvIGZZ&  
template < int Order > 8 W79  
class holder; ULNU'6  
template <> ,)[u<&  
class holder < 1 > p$0G EYwM  
  { ez@`&cJ7  
public : P?\IlziCB  
template < typename T > 'D;v>r  
  struct result_1 n>" 0y^v  
  { Vr+X!DeY  
  typedef T & result; S=*rWh8)%<  
} ; lQ {k  
template < typename T1, typename T2 > YAYPof~A$l  
  struct result_2 T8bk\\Od  
  { kl,I.2-  
  typedef T1 & result; V>>"nf,YO  
} ; |Ah'KpL8W  
template < typename T > L'iENZ I$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %wzDBsX  
  { SxI='z_S.f  
  return (T & )r; $WED]X@X!  
} ph qx<N@  
template < typename T1, typename T2 > rVB,[4N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JR] /\(  
  { d"`/P?n x  
  return (T1 & )r1; &@p_g8r#  
} z~\a]MB  
} ; ^cs:S-s  
4jbqV  
template <> I]+xerVd  
class holder < 2 > -.<fGhmU  
  { VRV*\*~$  
public : 6[b'60CuZL  
template < typename T > .0+=#G>  
  struct result_1 -}#=L@  
  { ]/g&y5RG  
  typedef T & result; #; ~`+[y?\  
} ; HqC 1Dkw  
template < typename T1, typename T2 > Aj#bhv  
  struct result_2 Jmg<mjq/G  
  { q#s:2#=  
  typedef T2 & result; &B ?TX.  
} ; @`t#Bi9  
template < typename T > G%5bQ|O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tQ~vLPi$  
  { WRrCrXP  
  return (T & )r; @pq2Z^SQH  
} y.vYT{^  
template < typename T1, typename T2 >  t~_vzG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i82sMN1jl7  
  { JV_VF'  
  return (T2 & )r2; oE/g) m%  
} Ad7N '1O  
} ; X% JQ_Z  
\"k[y+O],4  
r:N =?X`N  
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> >。 v<0\+}T1R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eV(nexE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b^s978qn#  
}OZut!_  
return l(i, j) = r(i, j); nUb0R~wr$G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;|yd}q=p  
j}s<Pn%4  
  return ( int & )i; skaPC#u  
  return ( int & )j; AUk-[i  
最后执行i = j; B|I9Ex~L  
可见,参数被正确的选择了。 +|0f7RB+R  
pzr\<U`  
2bv/ -^  
oz8z%*9 (  
!V.2~V[^M  
八. 中期总结 ?58,Ja  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <[l0zE5Z8'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6&9}M Oc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yj$a0Rgkv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &[yW}uV<7  
t_xO-fT)  
v 79k{<Ln  
WNnB s  
\|@u)n_  
) t#>fnN  
九. 简化 -tPia=^  
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。 Ty&Ok*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @"h @4q/W  
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: C(Cuk4K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wjzR 8g0bQ  
  +-*/&|^等 pLdZB9oD]C  
2. 返回引用。 OK] _.v}  
  =,各种复合赋值等 kO3N.t@n  
3. 返回固定类型。 6lAHB*`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !+EE*-c1c  
4. 原样返回。 l/i7<q  
  operator, ITssBB9  
5. 返回解引用的类型。 H@uDP  
  operator*(单目) "L9yG:  
6. 返回地址。 [`n)2} k  
  operator&(单目) XM#xxf* Y  
7. 下表访问返回类型。 O3JBS^;V2  
  operator[] L,\wB7t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <*Bk.>f!  
  operator<<和operator>> 'kb|!  
x{_3/4  
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。 Z#vU~1W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vT=?UTq  
aj`_* T"A  
template < typename Left > (3VV(18  
struct value_return Dg=!d)\  
  { ^[g7B"`K5  
template < typename T > Jfs_9g5  
  struct result_1 \- f^C}m  
  { eEmuE H@X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^q}cy1"j"  
} ; =}K"@5J  
7x''V5*j  
template < typename T1, typename T2 > @%b&(x^UD  
  struct result_2 i_{b *o_an  
  { D.ERt)l>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xH4Qv[k Q7  
} ; WNO!6*+  
} ; e-EY]%JO  
GwM(E^AG  
f=--$o0U~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7^FJ+gN8b  
xgq `l#  
下面我们来剥离functor中的operator() ?}ly`Js  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vrX@T ?>  
lS96sjJp@  
return l(t) op r(t) _q z^|J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n\w2e_g;N  
return op l(t) ;6655C  
return op l(t1, t2) :cA%lKg  
return l(t) op 3aUWQP2  
return l(t1, t2) op TfnBPO  
return l(t)[r(t)] E (-@F%Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i(m QbWpN  
s ;2ih)[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: chakp!S=  
单目: return f(l(t), r(t)); Me2qOc^Z-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q4h6K 7  
双目: return f(l(t)); 13aj fH  
return f(l(t1, t2)); P}~nL  
下面就是f的实现,以operator/为例 {?RVw`g&f  
%U?1Gf e  
struct meta_divide <! Z06  
  { .C\##   
template < typename T1, typename T2 > =;(y5c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %CIRN}  
  { ~-2Gx HO`  
  return t1 / t2; jz$ ]"\G#  
} d:8c}t2X  
} ; GV0-"9uwX~  
2+=:pc^  
这个工作可以让宏来做: $2w][ d1  
wCgi@\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7CDp$7v2  
template < typename T1, typename T2 > \ Bdr'd? u<A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *W-:]t3CR  
以后可以直接用 ~ UNK[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Xkp?)x3~X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 i`^[_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KdXqW0nm  
hxZL/_n'  
GyF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p6X-P%s  
y$y!{R@   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "[dfb#0z`  
class unary_op : public Rettype 6~^ M<E  
  { b_Dd$NC  
    Left l; VT [TE  
public : "'74GY8,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I=2b)"t0  
mqK}y K^P]  
template < typename T > 2D2} *);eW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Q1}h  
      { J%FF@.)k  
      return FuncType::execute(l(t)); Ajm4q_  
    } \b*z<Odv  
j;BlpRD}  
    template < typename T1, typename T2 > L*FQ`:lZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "1Y'VpKm(~  
      { gC+?5_=<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s63!]LDr  
    } G@zJf)u}  
} ; w:+&i|H>  
HCw,bRxm  
\}71p zw(  
同样还可以申明一个binary_op B \LmE+a>  
~P BJ~j+G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #%g>^i={ky  
class binary_op : public Rettype \Oxyc}&  
  { 8j)*T9  
    Left l; H[RX~Xk2E  
Right r; GfV#^qi  
public : e}+Zj'5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /2'l=R5#  
:gn&wi  
template < typename T > *x:*Q \|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > f'aW  
      { S,x';"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r{ KQ3j9O  
    } 2ZEDyQM  
@`qB[<t8:<  
    template < typename T1, typename T2 > Mc&Fj1h5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i5aY{3!  
      { us E%eF]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x4K A8  
    } oFGWI#]ts>  
} ; O-huC:zZh  
Sc]G7_  
@nAl*#M*D  
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 L2=:Nac  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m(D+!I9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pzZ+!d  
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。 ,m8mh)K?0>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _+X-D9j(l  
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。。。 THARr#1b};  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l 0U23i  
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) ,q;?zcC7  
下面是修改过的unary_op 7pou(U  
B77`azwF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7Ie=(x8):  
class unary_op 7]9,J(:Ed  
  { \!xCmQ  
Left l; hI 9q);g  
  |Sm/s;&c6  
public : &isKU 8n  
dyk(/# *7W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zez|l  
9VanR ::XX  
template < typename T > i\O^s ]  
  struct result_1 lu8*+.V  
  { uXk]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q'qX`K+@`  
} ; k<5g  
T2 S fBs  
template < typename T1, typename T2 > tHAe  
  struct result_2 r?IBmatK/  
  { NJ]3qH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Ky3WppR  
} ; v`{N0R  
tJ 2GSZ`  
template < typename T1, typename T2 > u`&lTJgF/O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %~y>9K  
  { u88wSe<\X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {0 j_.XZ  
} !sSq4K  
tU5uL.( O  
template < typename T > 6i2%EC9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .r2*tB).  
  { dI&Q5M8  
  return OpClass::execute(lt(t)); n_3 R Q6  
} *ziR&Fr!  
/isalOT  
} ; ]8}51y8  
iaCV8`&q%  
a&V;^ /  
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 fx(h fz  
好啦,现在才真正完美了。 ^lAM /  
现在在picker里面就可以这么添加了: '3Lu_]I-  
wD=]U@t`,  
template < typename Right > /("7*W2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :n QlS  
  { ]%)<9 ]}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o6d x\  
} dH!z<~  
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。 W*t] d  
>WIc"y.  
i=cST8!8N  
X!p`|i  
nuXL{tg6  
十. bind sVK?sBs]  
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。 0z8?6~M;<  
先来分析一下一段例子 &CQO+Yr$l  
V`1,s~"q  
 C/IF~<B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,VHqZ'6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xwf-kwF8^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +yp:douERi  
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。 I70c,4_G  
我们来写个简单的。 iCE!TmDT  
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 @p<f5[c  
对于函数对象类的版本: MQQm3VaKS  
U}RBgPX!  
template < typename Func > 0RT8N=B83  
struct functor_trait %bAQ>E2;m  
  { =FrB{Eu  
typedef typename Func::result_type result_type; G{3 |d/;Bt  
} ; kFv*>>X`  
对于无参数函数的版本: #*'Qm  A  
e@Lxduq  
template < typename Ret > m$fEk,d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lPZ(c%P  
  { TI4Hu,rc  
typedef Ret result_type; Lwr's'ao.  
} ; 94rSB}b.O  
对于单参数函数的版本: ^$K&Met  
 X0VS a{  
template < typename Ret, typename V1 > 3m1(l?fp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GtVT^u_   
  { > S>*JP  
typedef Ret result_type; "lI-/ G  
} ; 5To@d|{  
对于双参数函数的版本: 2'DCB{Jv  
jYHnJ}<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YYv0cV{E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s;BMj^x  
  { p~ b4TRvA6  
typedef Ret result_type; {^WK#$]  
} ; c ZYy+  
等等。。。 l88=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {p +&Q|  
"mK`3</G  
template < typename Func > #ibwD:{  
struct func_return wJy]Vyd  
  { Mu\V3`j  
template < typename T > ?woL17Gt  
  struct result_1 D&G6^ME  
  { S6<o?X9,I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c/|{yp$Ga>  
} ; srVWN:uuH  
(?jK|_  
template < typename T1, typename T2 > o,*m,Qc  
  struct result_2 q Gk.7wf%  
  { KD kGQh#9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l<v{8:,e#  
} ; )|~&(+Q?]  
} ; ZcN0:xU  
\@gV$+{9  
#a e@VedM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kE&R;T`Gb%  
-9b=-K.y  
template < typename Func, typename aPicker > kL'4m  
class binder_1 >w3C Ku<  
  { T3wTMbZ!VK  
Func fn; )Te\6qM  
aPicker pk; <Wn~s=  
public : 1)X|?ZD]F  
e>MtDJ5  
template < typename T > JHxcHh  
  struct result_1 xV> .]  
  { [k7( t|Q{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8W&1"h`  
} ; LIDi0jbrq  
>ywl()4O  
template < typename T1, typename T2 > $H<_P'h-B  
  struct result_2 V IzIl\<aM  
  { 0~nX7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lQIg0G/3  
} ; mI&3y9; (  
>WZ.Dj0n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IVxJN(N^  
O60T.MM`  
template < typename T > C6e5*S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L1kn="5  
  { `{#""I^_  
  return fn(pk(t)); ] 9QXQH  
} dp W`e>o  
template < typename T1, typename T2 > y;az&T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @WazSL;N  
  { c]*yo  
  return fn(pk(t1, t2)); EZj rX>"#  
}  ]! ZZRe  
} ; Ic3a\FTr\  
t ]BG)]  
2m$C;j!D  
一目了然不是么? p W[TufTa  
最后实现bind ;1~n|IY  
v} !lx)#  
&&;.7E  
template < typename Func, typename aPicker > MgiW9@_(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nzbVI  
  { $}4ao2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &DW !$b  
} Eq_@ xT0>  
!~zn*Hm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +wj}x?ZeV  
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。 z^wod  
[Vbd su9  
十一. phoenix /K2[`+-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: whN<{AG  
RSAGSGp  
for_each(v.begin(), v.end(), %Ja0:e  
( h8WM4 PK  
do_ hvI#D>Z!Yp  
[ vAP1PQX;  
  cout << _1 <<   " , " eJf]"-  
] 1#L%Q(G  
.while_( -- _1), 26}3  
cout << var( " \n " ) )W_akUL  
) "uplk8iCJ  
); eSZ':p  
_gH$ ,.j/  
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: |Fx *,91  
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 QUkP&sz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OeGLMDw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C\{ KB@C\*  
y.( <  
;pL!cG@  
template < typename Cond, typename Actor > uNEl]Q]<e]  
class do_while Ca5LLG  
  { OGW3Pe0Z'  
Cond cd; ,5U[#6^  
Actor act; D\;5{,:d  
public : M:.+^.h  
template < typename T > $J<WFDn9  
  struct result_1  Mp js  
  { 83]m/Iz  
  typedef int result_type; u-jV@Tz  
} ; Ne;0fk O  
\ (`2@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x44V 9-o  
3zmbx~| =\  
template < typename T > @8w[Zo~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7m%12=Im5  
  { !Mgo~h"]#  
  do !ni 1 qM  
    { UvU@3[fw  
  act(t); >Q_ '[!S  
  } r# oJch=  
  while (cd(t)); z&c}  
  return   0 ; ePq(.o  
} p7{H "AC  
} ; FbMtor  
@ G!Ir"Q  
p,f$9t4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :,yC\,H^  
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。 +BO kHXk1  
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。 ;xUo(^t7>  
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。 0t(c84o5  
下面就是产生这个functor的类: qnQ".  
@*|UyK.   
U8gj\G\`  
template < typename Actor > M/lC&F(  
class do_while_actor 3.P7GbN  
  { cL%"AVsj >  
Actor act; F/1m&1t  
public : E ?bqEW(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .x] pJ9  
0Ntvd7"`}  
template < typename Cond > C[jX;//Jiu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +Q"~2_q5/;  
} ; )}"`$6:k`  
ai?N!RX%H  
oa=TlBk<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q$b 4S4Z7  
最后,是那个do_ /ece}7M  
\Wg_ gA  
%CnNu  
class do_while_invoker 8sBT&A6&j  
  { $B<:SuV#  
public : g]N'6La  
template < typename Actor > }kItVx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G,B4=[Y  
  { ")txFe  
  return do_while_actor < Actor > (act); A n`*![  
} 5}w   
} do_;  f9<"  
]91QZ~4a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 34"PtWbV>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -&]!ig5v  
最后来说说怎么处理break和continue 7{w}0PMx  
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。 E^ c *x^  
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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