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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda * F%ol;|Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  <*6y`X  
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, ]`i@~Z h\  
2'UFHiK  
n\8[G [M  
@qr3v>3X<  
  class filler E't G5,/m  
  {  _.J[w6  
public : ,j(p}t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p?`|CE@h7  
} ; +<9q]V  
$=QGua V  
(82\&dfy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: KiRt'  
@)juP- o%  
SUnmp  
r1az=$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cak/#1  
"<n"A7e  
/x8C70W^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *O}'2Ht6\  
 =R24 h  
_%p9 B#X<>  
/CQQ^/  
二. 战前分析 @2Y]p.$q  
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。 n+F-,=0  
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 (+Nmio  
$>rfAs!  
!=Kay^J~.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x ;?1#W  
  /* --------------------------------------------- */ 4[V6so0  
vector < int *> vp( 10 ); *d,n2a#n5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hb8@br  
/* --------------------------------------------- */ K&P{2Hndr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *,*:6^t  
/* --------------------------------------------- */ !)*T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fz?Wr: I  
  /* --------------------------------------------- */ /wRK[i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;KZ2L~ THG  
/* --------------------------------------------- */ kc(b;EA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PG~m-W+  
{arjW3~M:  
o-i.'L)X  
g:e8i~  
看了之后,我们可以思考一些问题: K|J#/  
1._1, _2是什么? Y(!)G!CMc  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 UmI@":|-  
2._1 = 1是在做什么? 96V, [-arf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +7vh__  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }lvP|6Y: y  
@_(@s*4W  
Ko1?jPE  
三. 动工 T+{'W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hB<z]sl  
C00*X[p  
kC#B7*[RM  
SD.*G'N&2f  
template < typename T > %fSk "%u%<  
class assignment ]~<T` )Hi  
  { 5xV/&N  
T value; C5z  
public : I$qtfGr  
assignment( const T & v) : value(v) {} McI4oD~"  
template < typename T2 > {]m e?I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -a^sX%|Bl  
} ; =ir;m  
XV9'[V  
s#Y7*?Sm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CvSG!l.6f<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "dU#j,B2  
8o5^H>  
xMGd'l?  
l|QFNW[i  
  class holder 3Eux-C!t  
  { G,* uj0g  
public : R =c  
template < typename T > #^ [N4uV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G uI sM  
  { /OtQk -E  
  return assignment < T > (t); 0<Y&2<v  
} ?#y<^oNM  
} ; [5#/& k{  
lz5j~t5>Q  
x};g!FYfkB  
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: sOHAW*+  
IIEU{},}z  
  static holder _1; /PuWJPy;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .Zz7LG{  
^[NmNi*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5DBd [u3  
而不用手动写一个函数对象。 J_Xf:Mz-  
U"G+su->e  
o;P;=<  
(NV=YX?s  
四. 问题分析 qO'5*d;!d  
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。  o|im  
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。 o) ?1`7^BA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @8d})X33  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <iqyDPj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 13@| {H CB  
juZ3""  
五. 问题1:一致性 _NN{Wk/3w  
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?| `d;izQ1_=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,Yt&PE  
EqU[mqeF  
struct holder IY6S\Gn  
  { .F|WQ7Mu  
  // PG]mwaj])  
  template < typename T > lL f01sa4  
T &   operator ()( const T & r) const ]/naH#8G  
  { J}u1\Id%  
  return (T & )r; 7Zn Q] ?  
} kpUU'7Q  
} ; Z'kYf   
v0J1%{/xs  
这样的话assignment也必须相应改动: DKCy h`  
h--!pE+  
template < typename Left, typename Right > R;ug+N  
class assignment IbQ~f+y&2  
  { Q1B! W  
Left l; |0%UM}  
Right r; Jxp'.oo[  
public : !XC7F UO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?P]md9$(+e  
template < typename T2 > 1mM52q.R4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |B.d7@{mM  
} ; q|2C>{8  
eci\Q,   
同时,holder的operator=也需要改动: &Wk<F3qN  
^;_b!7*  
template < typename T > o%5Ao?z~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <K'gvMG[  
  { ( #Aq*2Z.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bV,R*C  
} @/iLC6QF  
W=w@SO_?wp  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ylJlICK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9q{dRS[A  
|7fBiVo  
return l(rhs) = r; p}z0(lQ*~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u'> CU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1 j8,Zrg1  
t,6=EK*3T  
template < typename Tp > 0w]?yqnE  
class constant_t B!anY}/U  
  { 2kve?/  
  const Tp t; \59hW%Di  
public : u] b6>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D1k]  
template < typename T > XrF9*>ti?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \/Y<.#?_  
  { ,{at?y*  
  return t; 56dl;Z)  
} oPir]` re  
} ; w{IqzmPiH  
K-5)Y+| >  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &x  #5-O'  
下面就可以修改holder的operator=了 >?KyPp  
jnY4(B   
template < typename T > 8uiQm;W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DK1)9<  
  { }OFk.6{{&v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CcQ|0  
} Az[z} r4  
,-Gw#!0  
同时也要修改assignment的operator() &jcr7{cD  
x.RZ!V-  
template < typename T2 > yAe}O#dy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C5z4%,`f  
现在代码看起来就很一致了。 i/Z5/(zF  
*UC^&5:  
六. 问题2:链式操作 na)_8r~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <^paRKEa+#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |/$#G0X;H  
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。 ZW"J]"A  
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。 $mlcaH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #'P&L>6 ;  
|99eDgK,  
template < typename T > M\3!elp2z  
struct result_1 ovp>"VuC  
  { ^ z;pP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .v{ty  
} ; "mA/:8`Q  
_QY "#  
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: l ki(_ @3  
8:MYeE5  
template < typename T > Q@R8qc=*  
struct   ref "+AD+D  
  { J2rH<Fd[up  
typedef T & reference; !Fi)-o  
} ; {Bx\Z0+'&  
template < typename T > HZNX1aQ|Q#  
struct   ref < T &> v:'y&yS  
  { !O*n6}nPE  
typedef T & reference; $[Ns#7K  
} ; X+iULr.^`~  
YeVhWPn@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: joq ;N]S  
n$QFj'  
template < typename T > ,bJx| K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Bb)J8,LQ  
  { jBM>Pe^`3  
  return l(t) = r(t); 9z#IdY$a  
} xS'So7:h  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [Pay<]c6g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =*pu+o,?  
n~Ix8|S h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^]HwStn&=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u|E,Wy1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SWt"QqBU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iBCM?RiG  
最后的布局是: O7W}Z1G  
                Add RN0Rk 8AC  
              /   \ ?d 4_'y   
            Divide   5 YA jk'  
            /   \ PNq#o%q  
          _1     3  f!<mI8H  
似乎一切都解决了?不。 Kmtr.]Nj  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Tn|re Xc0e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 v|e>zm <  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I`|>'$E[r  
Ua4} dW[w  
template < typename Right > 1D$k:|pP~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z'E@sc 9  
Right & rt) const 9iUw7-)  
  { S}<(9@]z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q]\x O/  
} 'EQAG' YV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =vWnqF:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =~)n,5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 shD$,! k  
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。 |Z<adOg  
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。 *+G K ?Ga  
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? V}("8L  
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: qQb8K+t  
,F1$Of/'@\  
template < class Action > W$y?~2  
class picker : public Action "H({kmR  
  { x-"7{@lz  
public : r=vE0;7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2b<0g@~X  
  // all the operator overloaded z}5XLa^  
} ; Y9Pb  
!vU[V,~  
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。 |D\ ukml  
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: ,?}TSJKC  
:c\NBKHv*  
template < typename Right > Sdn] f4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ."2V:;;  
  { .]" o-(gB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,{%[/#~6  
} `hbM 2cM  
N7[~Y2i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QRRZMdEGs[  
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。 _*+M'3&=  
yO !*pC  
template < typename T >   struct picker_maker )TLDNpH?J  
  { uJ%ql5XDV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V; ChrmE  
} ; :%0Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U_:/>8})d  
  { R\X J  
typedef picker < T > result; 9O|m# &wa]  
} ; @? t)UE  
b_B4  
下面总的结构就有了: L U7.  
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。 v>,XJ7P  
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。 G#csN&|,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -v]7}[ .[  
至此链式操作完美实现。 Q>|<R[.7  
Dd*C?6  
x[_+U4-/  
七. 问题3 R_-.:n%.z  
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。 %rf<YZ.\  
^*ZO@GNL  
template < typename T1, typename T2 > 0_ ;-QAd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |{$Vk%cUE  
  { H.YntFtD'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #e=[W))  
} $+Xohtt  
9Gy1T3y5"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7,:QFV  
zfS`@{;F`|  
template < typename T1, typename T2 > *@D.=i>  
struct result_2 I!{5*~ 3  
  { ?O28Q DUI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kw!! 5U;7  
} ; V%"aU}   
w*aKb  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d hh`o\$  
这个差事就留给了holder自己。 V ] Z{0  
    WXJ%bH  
se_1 wCYz  
template < int Order > 1"i/*}M  
class holder; H=*;3gM,'  
template <> l{kum2DT  
class holder < 1 > -cMqq$  
  { R+P1 +5  
public : |A"zxNeS"  
template < typename T > t)5bHVx  
  struct result_1 O Qd,.m  
  { <_h  
  typedef T & result; BeBa4s  
} ; hivWQ$6%  
template < typename T1, typename T2 > X'O3)Yg  
  struct result_2 Wq]^1g_  
  { M4`qi3I  
  typedef T1 & result; -_B*~M/vV`  
} ; &kh-2#E  
template < typename T > <"6 }C)G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const caS5>wk`R  
  { p?ICZg:  
  return (T & )r; xse8fGs  
} 8^kw  
template < typename T1, typename T2 > L\o-zNY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iXI > >9  
  { a:C ly9  
  return (T1 & )r1; G8j$&1`:  
} H|5\c=  
} ; Gq?JMq#  
VTS8IXz  
template <> x:GuqE  
class holder < 2 > ZPRkk?M}.  
  { [$$i1%c%Z<  
public : %A%^;3@  
template < typename T > T-0fVTeN  
  struct result_1 ~~z} yCl  
  {  `i;f  
  typedef T & result; <8~bb- U$  
} ; M/T ll]\|  
template < typename T1, typename T2 >  BVU>M*k  
  struct result_2 Zh,(/-XN;  
  { ] %pr1Ey  
  typedef T2 & result; 8a)lrIg  
} ; mSr(PIH{\  
template < typename T > s>ilxLSX]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n2cb,b/7  
  { '_>8_  
  return (T & )r; 'Y `or14E  
} qi!+ Ceo}  
template < typename T1, typename T2 > 5NH NnDhuL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T@Mrbravc  
  { lG6P+ Z/nf  
  return (T2 & )r2; 'a[|'  
} t[ cHdI  
} ; .]24V!J(1w  
q-}q rg  
JYc;6p$<i  
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> >。 $9bLD >.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c<Fr^8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /?VwoSgV^  
g[4pG`z  
return l(i, j) = r(i, j); &#_c,c;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <*oTVl4fS  
54r/s#|-3  
  return ( int & )i; n3 y`='D  
  return ( int & )j; Yv>kToa\^  
最后执行i = j; OO#_ 0qK  
可见,参数被正确的选择了。 MfNsor  
SJ8Ax_9{q  
+VT/ c  
C%H{"  
)B)e cJJ_  
八. 中期总结 X;'H@GU0  
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: db#svj*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OXp(rJ*bK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #q?'<''d,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bf@H(gCW=  
B63puX{u#  
07b =Zhh  
&PZ&'N|P  
i24t$7q  
eCFMWFhC  
九. 简化 ma TQ 0GX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4 ))ZBq?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;S0Kf{DN2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^pwT8Bp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gu@n1/m@o  
  +-*/&|^等 LT[g +zGB  
2. 返回引用。 c]}F$[>oN'  
  =,各种复合赋值等 mUA!GzJ~u-  
3. 返回固定类型。 SR_<3WW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v9*31Jx  
4. 原样返回。 lWPh2k  
  operator, YpJJ]Rszg  
5. 返回解引用的类型。 y90wL U9f  
  operator*(单目) =hY9lxW  
6. 返回地址。 ,i)wS1@  
  operator&(单目) zCji]:  
7. 下表访问返回类型。 18nT Iz_  
  operator[] 3Zdwt\OQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QlE]OAdB42  
  operator<<和operator>> WIKSz {"=/  
L _D#  
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。 )5Wt(p:T6_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &$yxAqdab  
+9exap27  
template < typename Left > /#}o19(-d  
struct value_return {:] u 6l  
  { \Vb|bw'e(  
template < typename T > V9Pw\K!w#\  
  struct result_1 2:oAS  
  { owviIZFe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X{Ij30Bmv  
} ; 0hg4y  
e1Q   
template < typename T1, typename T2 > A3^_'K  
  struct result_2 L.2!Q3&  
  { ^|%u%UR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r(j:C%?}C  
} ; 'C7$,H'  
} ; 70 -nAv  
hh!4DHv   
<c%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <P~pn!F}  
O\F$~YQ  
下面我们来剥离functor中的operator() go9tvK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C <Pd_&  
#$X _,+<HZ  
return l(t) op r(t) uA4x xY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [nA1WFfM  
return op l(t) %0Ibi  
return op l(t1, t2) R0~w F>  
return l(t) op !LM9  
return l(t1, t2) op FQBE1h@k0u  
return l(t)[r(t)] ',Y`\X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BdrYc^?JL]  
(<2!^v0.M  
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: y!8m7a  
单目: return f(l(t), r(t)); E(F?o.b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jP#I](\eG  
双目: return f(l(t)); 1>=%TIO)  
return f(l(t1, t2)); IY hwFw 5O  
下面就是f的实现,以operator/为例 hx!:F"#  
.cm9&&"Z  
struct meta_divide 'i <%kL@  
  { &'k:?@J[  
template < typename T1, typename T2 > ,Cd4Q7T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O1Ynl` }  
  { ";jKTk7  
  return t1 / t2; h0] bIT{  
} \ [bJ@f*."  
} ; mWF\h>]|.  
cHC1l  
这个工作可以让宏来做: GXi)3I%  
_MW W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W[f%m0  
template < typename T1, typename T2 > \ )>tT ""yEl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %/2OP &1<  
以后可以直接用 l?A~^4(5a/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) []doLt;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 `-MCI)Fq_R  
(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。。。) &o]fBdn  
cJ\ 1ndBH  
vRb7=fXf  
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 T_[5 ZYy  
[Lcy &+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VIaj])m  
class unary_op : public Rettype (&-I-#i  
  { fu iTy72  
    Left l; D+u\ORj  
public : t>P[Yld"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G<P/COI#M5  
[0D.+("EW  
template < typename T > q'9;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YJ+l \Wb}  
      { L|8&9F\  
      return FuncType::execute(l(t)); 9"?;H%.  
    } $9h^tP'CV  
U8{^-#(Uz  
    template < typename T1, typename T2 > +TAyCxfmt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GL _hRu  
      { j$<g8Bg=o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \E6 0  
    } {]%7-4E  
} ; -Un"z6*  
uqVarRi$  
CDY3+!  
同样还可以申明一个binary_op 3L-$+j~u  
'Z|Czd8E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ U);MH8  
class binary_op : public Rettype O;$}j:;KF  
  { <kJ`qbOU  
    Left l; |9Y~k,rF  
Right r; y7,t "XV  
public : L#WGOl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9VMk?   
&;R BG$t  
template < typename T > pd|l&xvka  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( G~ME>  
      { _C=01 %/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _88X-~.  
    } zDBm^ s  
nchpD@'t  
    template < typename T1, typename T2 > wb%4f6i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ce~Pms]  
      { V+zn` \a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tkn8W j  
    } .$1S-+(kV  
} ; TrNh,5+b  
a]J>2A@-I  
l GJN;G7  
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 h7 mk<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'J)9#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,4k3C#!. i  
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。 @vL0gzE?nB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y4VO\N!  
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。。。 !hE F.S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $KBW{  
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) `<#O8,7`  
下面是修改过的unary_op >}/T&S  
?BbEQr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > );?tGX  
class unary_op L3\( <[  
  { >|0 I\{ C  
Left l; 1ed^{Wa4$9  
  {suQ"iv  
public : }rnu:7  
HdyE`FY\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  C~^T=IP  
2Ima15^+F  
template < typename T > $oJjgAxcZ  
  struct result_1 #bCUI*N"P  
  { =@&>r5W1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s@g _F  
} ; p}JGx^X ~  
"Xl"H/3r  
template < typename T1, typename T2 > rHqP[[4B'  
  struct result_2 a@AIv"q  
  { RjR+'<7E^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E>:#{%  
} ; f%JM a]yV  
=BbXSwv'(  
template < typename T1, typename T2 > 8Pva]Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O]?\<&y  
  { 5k?xBk=<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8Q0/kG  
} +:Nz_l  
|,({$TrF  
template < typename T > 9{rE7OX*A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F6\4[B  
  { 7\X_%SM%  
  return OpClass::execute(lt(t)); fF2] 7:  
} mRt/ d  
:fUNc^\2  
} ; U lCw{:#F  
06`caG|]-M  
l\!`ZhM,  
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 Fu% n8  
好啦,现在才真正完美了。 >"z`))9  
现在在picker里面就可以这么添加了: } Fli  
s#aane  
template < typename Right > xgtx5tg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i[wnG)  
  { 7UqDPEXU]`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zm_8{Rta}  
} N/1xc1$SB  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jthyZZ   
Y1F%-o  
e`+ej-o,  
`Gx 5=Bm;  
e&K7n@  
十. bind r1z+yx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x7i,jMR  
先来分析一下一段例子 BAG#YZB  
nITkgN:s  
|x=(}g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,#9i=gp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +i}uRO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n\$.6 _@x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 L+mHeS l  
我们来写个简单的。 #KuBEHr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :bCswgd[  
对于函数对象类的版本: wzcv[C-x  
&V%faa1  
template < typename Func > sp_19u  
struct functor_trait 2_Zn?#G8dl  
  { z~i>GN_  
typedef typename Func::result_type result_type;  .4Mc4'  
} ; + (`.pa z@  
对于无参数函数的版本: %WqUZ+yy  
vrh2}biCR  
template < typename Ret > &o&}5Aba9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J<9}) m  
  { #%/Jr 52<  
typedef Ret result_type; )EcfEym.>  
} ; dZddo z_  
对于单参数函数的版本:  feM(  
*ozXilO  
template < typename Ret, typename V1 > }h|HT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .eCUvX`$  
  { 9niffq)h  
typedef Ret result_type; tiR i_  
} ; J/rF4=j%xy  
对于双参数函数的版本: &KV$x3  
B-|C%~fe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c0_512  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g>a% gVly  
  { _UbyhBl  
typedef Ret result_type; ACI.{`SrQ=  
} ; ?\<Kb|Q  
等等。。。 zs'Jgm.v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H1 i+j;RN  
f'tQLF[r<  
template < typename Func > Z}IuR|=  
struct func_return +O8}twt@  
  { Y$fF"p G?  
template < typename T >  {+gK\Nz  
  struct result_1 )/z+W[t  
  { l {\k\Q!4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :>jzL8  
} ; ;0Ih:YY6  
Shss};QZf(  
template < typename T1, typename T2 > ?}S~cgL -  
  struct result_2 ZfS"  
  { ++!0r['+ >  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sD6vHX%  
} ; nFefDdP  
} ; @-ir  
"ER= c3 t  
J6nH|s8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ~!e(e2  
\}gITc).j  
template < typename Func, typename aPicker > Re1}aLd  
class binder_1 5X9*K  
  { ?9~|K/`l  
Func fn; #qEUGD`  
aPicker pk; ]XWtw21I1  
public : D/z*F8'c  
&}0#(Fa`  
template < typename T > )>pIAYCVP  
  struct result_1 D e$K  
  { )$O'L7In&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3)l<'~"z<  
} ; }9Q<<a  
&hWYw+yH\  
template < typename T1, typename T2 > Q:]v4 /MT  
  struct result_2 }dEf |6_  
  { Slp_o\s$@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `Tr !Gj_  
} ; 3B4C@ {  
!A+jX7Nb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J& D0,cuk  
Nu><r  
template < typename T > LEAU3doK;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LO k J  
  { 1R#1Fy%  
  return fn(pk(t)); wy""02j  
} O5JG!bGE_F  
template < typename T1, typename T2 > p0pA|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v5L#H=P  
  { TezwcFqH  
  return fn(pk(t1, t2)); y*lAmO  
} 9hhYyqGsO  
} ; py\/m]  
I$f'BAw  
qITd.< k  
一目了然不是么? (>-(~7PR  
最后实现bind W"s)s  
J^mm"2  
oho~?.F  
template < typename Func, typename aPicker > WAVEwA`r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iv6bXV'N  
  { 7K/t>QrBtU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (2/i1)Cq  
} }G<A$*L1  
T>v`UN Bl]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }vW3<|z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (y2P."  
mXUe/*r0T  
十一. phoenix &G7@lz@sK+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eS2VLVxu  
9YwS"~Q =w  
for_each(v.begin(), v.end(), =jvN8R*[  
( ^ ;cJjl'=  
do_ Kxsj_^&|i  
[ J 77*Ue ^  
  cout << _1 <<   " , " 22D,,nC0+=  
] .U,>Qn4/  
.while_( -- _1), eie u|_  
cout << var( " \n " ) ZIaFvm&q7Z  
) ?M04 cvm  
); -raZ6?Zjc  
5:l"*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n:%A4*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !jN$U%/,%.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X+//$J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^ANz=`N5,  
Cx8  H  
.Mzrj{^Y  
template < typename Cond, typename Actor > vpu   
class do_while Ap`D{u/  
  { ~h444Hp=  
Cond cd; \3cg\Q+~  
Actor act; Cta!"=\  
public : =5M '+>  
template < typename T > 1i$OcN?x%  
  struct result_1 6hqqZ  
  { T!Uf PfEI  
  typedef int result_type; jHc/ EZB  
} ; oX[I4i%G  
P/8z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SSr2K  
15!b]':  
template < typename T > `wNJ*`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i$4lBy_2  
  { A Zv| |8p  
  do "C9.pdP\8  
    { "'6R|<u=:  
  act(t); 2$oGy  
  } CIf""gL9  
  while (cd(t)); ]w9syz8X  
  return   0 ; |1Ko5z  
} ^Kh>La:>O  
} ; b]\V~ZaXG  
~Nl`Zmn(A|  
'a enh j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K?mly$  
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。 QK`2^  
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。 "4i_}  
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。 (OHd} YQ  
下面就是产生这个functor的类: :,=Z)e  
& /lmg!6  
/M~rmIks  
template < typename Actor > p2o6 6t  
class do_while_actor D{s4Bo-  
  { 3S1`av(tD  
Actor act; +4Lj}8,  
public : |c!lZo/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &bS!>_9  
TWTRMc;z+  
template < typename Cond > R$VeD1n@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }F (lffb  
} ; +PkN~m`  
F6#U31Q=  
"_/5{Nc$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hdee]qLS  
最后,是那个do_ ak;S Ie  
iMOf];O)  
TZk.h8  
class do_while_invoker lpeo^Y}N  
  { >.#tNFAs  
public : 'P~6_BW  
template < typename Actor > (Zu V5|N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ` G.:G/b%H  
  { <2R xyoDL6  
  return do_while_actor < Actor > (act); +l_$}UN  
} ,=p.Cx'PR  
} do_; _fANl}Mf:  
.[#bOp*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &M^FA=J\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f*~z|  
最后来说说怎么处理break和continue dCM*4B<  
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。 L\UM12  
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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