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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q17c)]<"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Rtw^ lo  
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, Oga0CR_  
}9t$Cs%  
IBb3A  
(%"M% Qko  
  class filler P0S ;aE  
  { UvRa7[<y%%  
public : (Mhj-0xf$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ev%4}GwO4  
} ; 5Tluxt71  
g e:UliHJ  
S*Scf~Qp  
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: T[B@7$Dp*  
aiGT!2  
2]C`S,)  
m `~/]QQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |/C>xunzz  
-}@3,G  
1HL}tG?+#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U|6ME%xm  
Sx+.<]t2A  
L.>tJ.ID  
)`yxJ;O@$  
二. 战前分析 ^;n,C+  
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。 23@e?A=C  
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 y562g`"U  
Teu4;  
|[(4h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  =\`g<0  
  /* --------------------------------------------- */ 0*YLFqN  
vector < int *> vp( 10 ); w' K\}G~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zz 7 m\  
/* --------------------------------------------- */ G*2bYsnhX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0DhF3]  
/* --------------------------------------------- */ A;m)/@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ViQxO UE  
  /* --------------------------------------------- */ 7lY&/-V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q7UFF  
/* --------------------------------------------- */ ."l@aE=|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dbSIC[q  
I \zM\^S>]  
7g}4gX's  
`YAqR?Xj_<  
看了之后,我们可以思考一些问题: %50}oD@  
1._1, _2是什么? P}N%**>`  
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。 }legh:/*?O  
2._1 = 1是在做什么? X+;Ivx  
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。 sy+1xnz  
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。 )(TaVHJR  
~?m';  
Yv }G"-=  
三. 动工 Brr{iBz*"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &F9BaJ  
u*Z>&]W_  
zM"OateA  
VI0^Zq!6R  
template < typename T > +'Pl?QyH  
class assignment C%t~?jEK~^  
  { o $oW-U  
T value; YlwCl4hq  
public : |`_qmk[:R  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?Q[uIQ?dV  
template < typename T2 > ;0O3b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q]YPDdR#  
} ; "8%B (a 5A  
xOP%SF  
gN1b?_g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5s_7 P"&H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7)!(0.&  
h2ewYe<87`  
Z0g3> iItM  
]N_(M   
  class holder vg"y$%  
  { 5p}Y6Lc\j  
public : v~e@:7d i  
template < typename T > j*n Z   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <at/z9b  
  { f@l$52f3D  
  return assignment < T > (t); z(d@!Cd  
} >J^bs &j  
} ; 0?  (  
WM5 s  
ZQ9!k* ^  
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: V|KYkEl r1  
'; ,DgR;'  
  static holder _1; ne] |\]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }GJIM|7^  
N ncur]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $'*@g1v Y  
而不用手动写一个函数对象。 i<&*f}='  
7YsBwo  
>Lp^QP1gU  
2ikY.Xi6  
四. 问题分析 -hj@^Auf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #Mw|h^ Wm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \c3zK|^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^ }Rqe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A|1 TE$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /uS(Z-@  
NH$%g\GPs  
五. 问题1:一致性 <h:>:%#k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _+YCwg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0gO<]]M?  
6Ae<W7  
struct holder W.TZU'%  
  { 8 7P{vf#  
  // [~9rp]<  
  template < typename T > '#gd19#  
T &   operator ()( const T & r) const Og[NRd+  
  { jOj`S%7  
  return (T & )r; 7yo/ sb9h  
} X5UcemO  
} ; B?9K!c  
PhW< )B]  
这样的话assignment也必须相应改动: #D M%_HXDi  
H7n5k,  
template < typename Left, typename Right > {E1g+><  
class assignment l{F^"_U  
  { WV}<6r$e  
Left l; RpPbjz~  
Right r; .| CcUmx  
public : BTjfzfO"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8"/5Lh(  
template < typename T2 > }ozlED`E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;> **+ezF  
} ;  /B)ZB})z  
H6(kxpOI\  
同时,holder的operator=也需要改动: oV utHt  
'b#RfF,7H}  
template < typename T > yE[ -@3v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ga&l.:lo  
  { wU,{ 5w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7_C;-  
} qYv/" 1  
*5Upb,* *  
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。 x'kwk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N p9N#m?  
>FED*C4  
return l(rhs) = r; f>\OT   
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。 w='1uV<6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ktLXL;~X  
LW6&^S?4{  
template < typename Tp > =S/$h}Vi  
class constant_t maQE Bi,  
  { >yFEUD:  
  const Tp t; 6z v+Av:  
public : H|_^T.n?E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N|hNh$J[  
template < typename T > k%-_z}:3V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TJFxo? gC"  
  { 1;cV [&3  
  return t; le*mr0a  
} uU(G&:@  
} ; 6OR5zXpk  
S6-)N(3|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @k:f(c  
下面就可以修改holder的operator=了 9z7^0Ruw  
P\ \4 w)C  
template < typename T > 2`>/y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TY~8`+bJ  
  { N1$lG? )+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'U ',9  
} U ^1Xc#Ff  
~01 o  
同时也要修改assignment的operator() T P'  
A5-y+   
template < typename T2 > OJ8ac6cJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !9=hUpRN  
现在代码看起来就很一致了。 f1MKYM%^x  
>B(%$jG Z  
六. 问题2:链式操作 !GI*R2<W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cmgI,n-o?  
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。 ?:l3O_U 5  
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。 Awl4*J~  
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。 *KNj5>6=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o`S|  
UwOZBF<  
template < typename T > )&:4//}a  
struct result_1 =H6"\`W  
  { vaL+@Kq~&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (dD+?ZOO  
} ; #(& ! ^X3  
usEd p  
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: '9^+J7iO(+  
A6ipA /_  
template < typename T > P5s'cPX  
struct   ref J'^H@L/E  
  { "?EoYF_  
typedef T & reference; i? 5jl&30  
} ; xCwd*lsM  
template < typename T > +F3@-A  
struct   ref < T &> (t'hWS  
  { ,jJ&x7ra8  
typedef T & reference; ?"f\"N  
} ; q<(yNqMKP  
[uCW8:e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O="# yE)  
E!<w t  
template < typename T > qN((Xz+AZE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .),ql_sXr  
  { f)w>V3~w,  
  return l(t) = r(t); sv`+?hjG  
} S@i*+&Ot  
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。 M mH[ 7R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L rV`P)$T  
_mVq9nBEf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5BKga1Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WE\@ArY>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,] HH%/h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =4`#OQ&g  
最后的布局是: tDj~+lmdN  
                Add  fp!Ba  
              /   \ mU.(aL HW  
            Divide   5 l`c&nf6  
            /   \ R3+y*< <e  
          _1     3 j8WMGSrrF  
似乎一切都解决了?不。 :SFcnYv0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ZuZe8&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 oE:9}]N_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4oW6&1  
mlC_E)Ed5  
template < typename Right > IG@.WsM_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7A0D[?^xe  
Right & rt) const m(Ghe2T:  
  { #B7_5y^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lx9tUTaus/  
} <aps)vF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gC^4K9g  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 M$&aNt;  
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。 =xwA'D9]  
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。 ^M?O  
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 3   
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? s}Y_og_c  
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: %|mRib|<C  
hE.NW  
template < class Action > i'Vrx(y3  
class picker : public Action lGHU{7j\  
  { yt,xA;g  
public : Br w-"tmx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lq0@)'D  
  // all the operator overloaded /G)Y~1ASA%  
} ; %qG nvQ  
i,HafY  
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。 5!WQ  
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: Y r3h=XY  
v:otR%yt  
template < typename Right > 72rnMHq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xj 6ht/qq  
  { W 2/`O?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y bWb'+x  
} Vgy}0pCl  
E-Z6qZ^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D)C^'/8q  
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。 >E*j4gg  
JkT , i_  
template < typename T >   struct picker_maker VQSwRL3B=  
  { [I/f(GK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4`Com~`6"  
} ; @C[]o.r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y1 e>P  
  { !uaV6K  
typedef picker < T > result; 6ww4ZH?j  
} ; k.Tu#7  
 P%#WeQ+  
下面总的结构就有了: 1J$sIY,Ou  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aXi5~,Ks_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7R9S%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?^TjG)e7  
至此链式操作完美实现。 7WZ).,qxY  
d=<"sHO  
E,"?RbG  
七. 问题3 3`y9V2&b  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #H]cb#  
32DT]{-N!  
template < typename T1, typename T2 > SQ*dC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AhjK*nJF  
  { 7.hgne'<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /?<tjK' "H  
} *#ccz  
Gb)!]:8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _T[=7cn  
th&?  
template < typename T1, typename T2 > W i a%rm  
struct result_2 tI651Wm9  
  { 5sbMp;ZM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V6)e Jy  
} ; :U^!N8i"=  
Y\e,#y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]Z/<H P$#  
这个差事就留给了holder自己。 z#qlu=  
    7:fC,2+  
/_Z--s> j  
template < int Order > eWjLP{W  
class holder; u\~dsD2)q  
template <> r;3{%S._  
class holder < 1 > @^g/`{j>J  
  { Jw%0t'0Zi  
public : #BA=?7  
template < typename T > bMT1(edm  
  struct result_1 ]{- >/.oB  
  { EdQ:8h  
  typedef T & result; nAc02lJh|  
} ; S}=d74(/n  
template < typename T1, typename T2 > T &.ZeB1  
  struct result_2 \^<eJf D  
  { eow6{CD8  
  typedef T1 & result; _g+^jR4  
} ; 2[WH8l+  
template < typename T > =nQ"ye  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }6#lE,\lM  
  { Z i-)PK^  
  return (T & )r; j$l[OZ:#  
} /S29\^  
template < typename T1, typename T2 > Uj!3H]d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /jJi`'{U  
  { tb;!2$  
  return (T1 & )r1; 2qEm,x'S  
} BE n$~4-  
} ; }?f%cRT$  
Xg>nb1e  
template <> R"Q=U}?$  
class holder < 2 > \x JGR!  
  { .h)o\6Wq  
public : uyr56  
template < typename T > 9 yH/5'  
  struct result_1 <gU^#gsGra  
  { a]NQlsE}l  
  typedef T & result; dZnAdlJ  
} ; m/#)B6@A  
template < typename T1, typename T2 > A%H"a+  
  struct result_2 ICSi<V[y1  
  {  $$E!u}  
  typedef T2 & result; 2{!o"6t  
} ; [t^Z2a{  
template < typename T > Ns.b8Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S{cy|QD  
  { c(@V t&gE  
  return (T & )r; vby[# S|  
} %E q} H  
template < typename T1, typename T2 > c"X`OB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^l\U6$3  
  { &WW|! 6  
  return (T2 & )r2; I;dc[m  
} )bc0 t]Fs  
} ; H]@M00C  
d! 0p^!3  
X}?`G?'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #h'F6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #7S[Ch}O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aa!o::;  
0pP;[7k\  
return l(i, j) = r(i, j); zUg-M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -)%l{@Mr  
qaK9E@l  
  return ( int & )i; BU|=`Kb|))  
  return ( int & )j; ?#|Y'%a"  
最后执行i = j; M7R.? nk  
可见,参数被正确的选择了。 J!sIxwF  
'bN\8t\S  
'F[m,[T%x  
0)/L+P5  
Obd@#uab  
八. 中期总结 s{v!jZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: AH$D./a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [d="94Ab  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?3ldHWa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z1j3F  
BLzl XhHn  
Bob K>db  
U8_<?Hd  
mfHZGk[[  
3DH} YAUU  
九. 简化 Q[t|+RNKv2  
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。 Bny3j~*U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sqkk 4w1#C  
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: uveby:dh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U_ j\UQC  
  +-*/&|^等 Hk'D@(h S  
2. 返回引用。 p<#WueR[  
  =,各种复合赋值等 )H&rr(  
3. 返回固定类型。 > sW9n[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3ifQKKcR{  
4. 原样返回。 ?Rlo<f:Mf  
  operator, ;eYm+e^?.  
5. 返回解引用的类型。 29R_?HBH  
  operator*(单目) V gLnpPOQ  
6. 返回地址。 92|\`\LP%  
  operator&(单目) }G,PUjg_^3  
7. 下表访问返回类型。 sJ{S(wpi"  
  operator[] <d".v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Opc, {,z6  
  operator<<和operator>> .t\#>Fe  
}Gmwm|`*  
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。 |E/r64T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `w@8i[2J  
&)4#0L4  
template < typename Left > E! '|FJ  
struct value_return X 4\  
  { 1"pvrX}  
template < typename T > 3 o=R_%r  
  struct result_1 *3;H6   
  { 9os>k*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !]1'?8  
} ; '1|FqQ\.  
+AGI)uQQ  
template < typename T1, typename T2 > iTf]Pd'  
  struct result_2 S>AM?  
  { k+ Shhe1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kXw&*B-/  
} ; "`l8*]z  
} ; B}n tD  
Jw;Tq"&  
WCc7 MK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1D3{\v  
\.m"u14[b  
下面我们来剥离functor中的operator() : b9X?%L~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Li[ :L  
0s>ozAJ  
return l(t) op r(t) l] -mdq/C  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l42 3+vo  
return op l(t) 5Oh>rK(  
return op l(t1, t2) _ISIq3A?  
return l(t) op 'Em5AA`>  
return l(t1, t2) op 8UY[$lc  
return l(t)[r(t)] RM/q\100  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OjVI4@E;Xe  
#9Src\V  
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: TGUlJLT  
单目: return f(l(t), r(t)); vUtA@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lOk'stLNa&  
双目: return f(l(t)); -?T:> *]p  
return f(l(t1, t2)); v/NkG;NWM  
下面就是f的实现,以operator/为例 ozF173iI  
yHrYSEM  
struct meta_divide z=YHRS  
  { r$7zk<01  
template < typename T1, typename T2 > 1DzI@c~X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a!iG;:K   
  { ){~]-VK  
  return t1 / t2; %d3KE|&u  
} )zU bMzF  
} ; IEbk_-h[  
B !>hHQ2  
这个工作可以让宏来做: /*v} .fH%  
",9QqgY+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M`1pze_A  
template < typename T1, typename T2 > \ t@hE}R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B4 XN  
以后可以直接用 ?H7YmN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JerueF;J  
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 ((Jiv=%  
(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。。。) >m66j2(H*Z  
_ML`Vh]  
@Kl'0>U  
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 uH"W07  
YfB8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QC/%|M0 {  
class unary_op : public Rettype 2D`_!OG=  
  { j,:vK  
    Left l; B)^uGS W  
public : -pb>=@Yq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )I/K-zj  
\%=GM J^[p  
template < typename T > y5oC|v7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $7\!  
      { tN-U,6c]  
      return FuncType::execute(l(t)); VB(S]N)F^  
    } 7Pb: z4j  
{Z~5#<t  
    template < typename T1, typename T2 > Aw7oyC!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hXF#KVqx  
      { s,~p}A%0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'f'zV@)  
    } Imv ]V6"D=  
} ; J%|n^^ /un  
1-!q,q  
p bRU"   
同样还可以申明一个binary_op .|Ee,Un  
Y2Z<A(W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z+3j>_Ss  
class binary_op : public Rettype vv 7T/C  
  { "q<}#]u  
    Left l; Uo D@ix&0  
Right r; b~5Q|3P9  
public : Uu}a! V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N\f={O8E  
Oo-%;l`&  
template < typename T > KV1/!r+*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b@p3iq:  
      { VH>?%aL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .UdoB`@!v=  
    } 1I^uq>r  
bOvMXj/HV=  
    template < typename T1, typename T2 > @U)k~z2Hk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jE.yT(+lW  
      { {Xj2c]A1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iUH{rh!  
    } &I=27!S  
} ; v&#=1Zb  
1G6 %?Iph  
Ok/U"N-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 CcDi65s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 . #7B10  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y<h [5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [UW%(N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AJ%x"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E <O:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S|_}0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]CL9N  
下面是修改过的unary_op - C  
s\Zp/-Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :)PAj  
class unary_op D=!e6E<>@  
  { jdEqa$CXG  
Left l; _7k6hVQ  
  0Na/3cz|zg  
public : 3lW7auH4Y{  
udjahI<{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `3QAXDWE  
(*XSr Q  
template < typename T > X6Y<pw`y  
  struct result_1 n#.~XNbxv  
  { 8*-N@j8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q r n^T  
} ; ,'FdUq)i  
Z2.S:y.  
template < typename T1, typename T2 > q ad`muAd  
  struct result_2 ruf*-&Kr7  
  { 3%J7_e'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FlqE!6[[  
} ; Y*KHr`\C4  
3P&K<M#\  
template < typename T1, typename T2 > 8'n xc#&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mu~DB:Y9e  
  { u#>*"4Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'TdO6-X  
} k`u:Cz#aB  
X (0`"rjg  
template < typename T > L{i,.aE/nO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [=otgVteN"  
  { d9E'4Zm  
  return OpClass::execute(lt(t)); "=/YPw^0  
} x9lG$0k:V  
n}T;q1  
} ; =Eimbk  
3r]m8Hp  
GK>.R<[  
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 iW\Q>~0#_  
好啦,现在才真正完美了。 kz UP   
现在在picker里面就可以这么添加了: Zd Li<1P*d  
1638U 1  
template < typename Right > HpQuro'Qh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tsqkV7?  
  { $Qc`4x;N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bt2`elH|  
} L)!9+!PKD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 AD=qB5:  
 HuCzXl  
VD).UdUn  
DNu^4#r  
([+u U!  
十. bind j1sZRl)D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |oL}c!0vs  
先来分析一下一段例子 .8I\=+Zi  
T*'?;u  
%~$P.Zh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w:0=L`<Eu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jIOrB}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x U1](O  
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。 ux 7^PTgcO  
我们来写个简单的。 Te:4 z@?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L]_1z  
对于函数对象类的版本: 1lf 5xm.  
6(FkcC$G  
template < typename Func > ,o\-'   
struct functor_trait At?]FjL6S  
  { <Y9 L3O`[  
typedef typename Func::result_type result_type; <$8`]e?I  
} ; b_p/ 1W:  
对于无参数函数的版本: (8$; 4q[!  
a#_=c>h;  
template < typename Ret > 4)zHkN+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HLa3lUo  
  { ~%8T_R/3  
typedef Ret result_type; FU~xKNr  
} ; oOj7y>Nm  
对于单参数函数的版本: [;E~A  
82z\^a  
template < typename Ret, typename V1 > &/}reE*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p}r1@L s  
  { R}S@u@mOE  
typedef Ret result_type; M zWVsV  
} ; Vp5i i]B4  
对于双参数函数的版本: !i`HjV0wS  
j-% vLL/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n& j@7R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O8\dMb  
  { &YU; K&  
typedef Ret result_type; u3Qm"?$`  
} ; 5,;>b^gXY`  
等等。。。 Z/p>>SCak  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AxbQN.E  
C(Bh<c0@  
template < typename Func > vs`"BQYf  
struct func_return t\/i9CBn  
  { f2abee  
template < typename T > {&bjjM  
  struct result_1 V2&O]bR  
  { zK5/0zMZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZYi."^l  
} ; tcm?qro)  
$0f(Gc|  
template < typename T1, typename T2 > M`~UH\  
  struct result_2 g<@P_^vo  
  { ^5:xSQ@:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I &jiH)  
} ; q3CcXYY  
} ; ecZT|X4u  
HoTg7/iK  
? _>L<Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &T i:IC%M  
G(n e8L8  
template < typename Func, typename aPicker > fH#*r|~  
class binder_1 49gm=XPm  
  { 3.c0PRZ  
Func fn; - s}  
aPicker pk; ,/XeG`vk  
public : jIzkI)WC|  
K ]  
template < typename T > mw[  
  struct result_1 HVq02 Z  
  { 6 G^x%s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rfk8trD B  
} ; O/|,rAE  
(pU@$H  
template < typename T1, typename T2 > 3 W%Bsqn  
  struct result_2 b `7vWyp  
  { wOlnDQs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i xf~3Y8  
} ; =`1#fQDt  
08+cNT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %YH+=b:uW  
FS(bEAk}  
template < typename T > -F-RWs{yS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @lYm2l^  
  { S~ff<A>f  
  return fn(pk(t)); ;`{PA !>  
} Ub(8ko:8$  
template < typename T1, typename T2 > 4dB6cg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]z%X%wL  
  { 5Dhpcgq<<  
  return fn(pk(t1, t2)); {D6E@a  
} kwcH$w<I  
} ; )}G?^rDH(  
v4pFts$J  
<#[_S$54  
一目了然不是么? 6c?;-5.  
最后实现bind U:a-Wi+  
5*q!:$ W  
_>6xU t  
template < typename Func, typename aPicker > ,D6hJ_:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ez= Q{g  
  { e13{G @  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Zgw;AY.R>  
} 7eM:YqT/#  
sy ]k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'R{Xq HP  
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。 sW53g$`v  
H(JgqbFB*  
十一. phoenix &gNb+z+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nO ^m  
R.Plfm06Ue  
for_each(v.begin(), v.end(), <3 b|Sk:T  
( =&5^[:ksB  
do_ |qn`z-  
[ aZk/\&=6  
  cout << _1 <<   " , " &pL.hM^  
] :75$e%'A  
.while_( -- _1), gH0' Ok'  
cout << var( " \n " ) 7lC );  
) j[^(<R8  
); M;96 Wm  
"&_$%#HUv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F7FUoew<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]YO &_#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]ZkR~?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <~%e{F:[#  
c7E|GZ2Hc  
sULCYiT|Hn  
template < typename Cond, typename Actor > P  -O& X  
class do_while W -pN  
  { C\Y%FTS:  
Cond cd; h~!KNF*XW  
Actor act; \z~wm&  
public : @1`!}.Tk  
template < typename T > o~aK[   
  struct result_1 ZQ%4]=w  
  { oCCTRLb02  
  typedef int result_type; #|ppW fZQ  
} ; <l:c O$ m  
Y<x;-8)*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #><P28m  
]uikE2nn  
template < typename T > jHU5>Gt-}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ja<!_^h=At  
  { 5i<E AKL  
  do p#]D-?CM)  
    { E`"<t:RzF  
  act(t); c}QWa"\2n  
  } lBYc(cr  
  while (cd(t)); EJ%Kr$51K  
  return   0 ; ?!uj8&yyf  
} <]SI -  
} ; BA5b;+o-  
2j*+^&M/  
~]d3 f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ||}k99y +  
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。 3pV^Oe^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。 o_(@v2G`  
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。 O/?Lk*r  
下面就是产生这个functor的类: $ykujyngS4  
XBmAD!  
)P>}uK;  
template < typename Actor > L/YEW7M  
class do_while_actor 0xSWoz[i6~  
  { rryC^Vma  
Actor act; ytWTJ>L  
public : qwERy{]Sp;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :4&q2-  
3 7F&s  
template < typename Cond > %u)niY-g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y]9AC  
} ; 6]Vf`i  
q JdC5z\[  
d'x'hp%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wa)E.(x  
最后,是那个do_ [!<W{ ($5  
M9t`w-@_w  
::lD7@Wg  
class do_while_invoker +(pFU\&U3H  
  { LE'8R~4.<  
public : gf&\)"  
template < typename Actor > ik;S!S\v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,sOdc!![  
  { ;b-d2R  
  return do_while_actor < Actor > (act); .8v[ss6:  
} iE}Lw&x  
} do_; fH> I/%  
jNC@b>E?~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~8j4IO(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .#4;em%7  
最后来说说怎么处理break和continue 'a^'f]"  
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。 FxkxV GZ"  
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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