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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R<I)}<g(A3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l03{ ezJk[  
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, fucG 9B  
UOC>H%r~M?  
O4dJ> O  
hRHqG  
  class filler 3A!`U6C(  
  { slaYr`u  
public : * G!C 'w\$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2+ m%f"  
} ; 9`4M o+  
Q}C)az  
FL*qV"r^n  
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<nTB# w  
E<]O,z;F  
+twl`Z3n  
LX2rg\a+%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F!(Vg  
? Dm={S6  
p8,Rr{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GCm(3%{V%(  
B|XrjI?  
.5*5S[  
c&me=WD  
二. 战前分析 KcKdhqdN-  
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。 yK9:LXhf  
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 cuzU*QW"g  
A{X:p3$eN  
wX<w)@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); imw,Nb  
  /* --------------------------------------------- */ .Nt;J,U  
vector < int *> vp( 10 ); >J(._K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AH-B/c5  
/* --------------------------------------------- */ In13crr4!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4~<78r5m  
/* --------------------------------------------- */ ^m pWQ`R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +)$oy]  
  /* --------------------------------------------- */ X\&CQiPS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lgrD~Y (x  
/* --------------------------------------------- */ XNbeYj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eLFxGZZ  
,6VY S\a3  
Kcl~cIh77  
hNU$a?eVpR  
看了之后,我们可以思考一些问题: F^4mO|  
1._1, _2是什么? kA/4W^]Ws  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %vn"tp  
2._1 = 1是在做什么? ^cRAtoa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R|D%1@i]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ln+;HorZ]  
zD^*->`p  
gug9cmA/Q7  
三. 动工 "t0l)P*C}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z=R 6?jU*n  
0nr5(4h  
J(>T&G;  
aFw \ w>*^  
template < typename T > (>49SOu;$\  
class assignment >G9YYt~  
  { u~c75Mk_v  
T value; kF]sy8u]  
public : >:J7u*>$'  
assignment( const T & v) : value(v) {} S$N!Dj@e;  
template < typename T2 > !(gMr1}w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x3AAn,m8  
} ; +h ]~m_O  
 #nq$^H  
l"zwH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l4bL N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F:7 d}Jx  
1S+lHG92I  
E]O/'-  
*3iEO>  
  class holder P+L#p(K  
  { 0?o<cC1Z  
public : f/95}6M  
template < typename T > O2qy[]km  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Nn#;Kjul.  
  { 3d`u!i?/  
  return assignment < T > (t); #fx>{ vzH  
} p!o-+@ava  
} ; HT:V;?"  
Y 'y yrn}  
;,lFocGv  
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: Lm8uN?  
??#SQSU  
  static holder _1; b($9gre>mI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (nu;o!mo9  
y[{}124  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eC3 ~|G_O  
而不用手动写一个函数对象。 b+`qGJrej  
]T<tkvcI  
 "F=ta  
vw6>eT  
四. 问题分析 }Uu#N H  
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。 yUjkRT&h  
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。 D"msD"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dsU'UG7L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z3c7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TKp2C5bX  
F'-,Ksn  
五. 问题1:一致性 $[g#P^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JU#m?4g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .?`8B9w  
*X5<]{7c  
struct holder r=HL!XFk  
  { Wl7S<>hg4  
  // U7''; w  
  template < typename T > IISdC(5  
T &   operator ()( const T & r) const ^z`d 2it  
  { "TI>_~  
  return (T & )r; ?AO22N|j  
} uPy5<c  
} ; U.WXh(`%  
nDS\2  
这样的话assignment也必须相应改动: QHxof7  
(tyky&$!  
template < typename Left, typename Right > w^9< I]  
class assignment o%!s/Z1  
  { b<%c ]z  
Left l; ^T#jBqe  
Right r; ,D'm#Fti  
public : R.?PD$;_M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |/ji'Bh  
template < typename T2 > ({zWyl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } on;>iKta9  
} ; $<9u:.9xf  
f@gvDo]Y  
同时,holder的operator=也需要改动:  =W&m{F96  
7GTDe'T  
template < typename T > (*b<IGi;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -u7NBtgUh  
  { {V pk o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^f57qc3nF  
} `v-O 4Pk  
L?Ys(a"k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mE=Ur  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N/'8W9#6  
yh/JHo;  
return l(rhs) = r; +$Y*1{hyOo  
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。 f[ 2PAz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @q`T#vd  
cU-A1W  
template < typename Tp > #.!#"8{0_  
class constant_t =av0a !  
  { D.-G!0!  
  const Tp t; WNZYs  
public : 4l{$dtKbI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j0j!oj)7I  
template < typename T > ^BM !TQ%!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9^9-\DG  
  { V1,/qd_  
  return t; '9=b@SaAj  
} ,q>cFsY=i?  
} ; Alo L+eN@  
7r50y>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4U_+NC>b  
下面就可以修改holder的operator=了 S>>wf:\ c  
g$jTP#%b  
template < typename T > f,F1k9-1!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W9pY=9]p+  
  { }*U|^$FEU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PO8Z2"WI  
} ks\q^ten  
3y+~l H :  
同时也要修改assignment的operator()  ,vO\n^  
&F/-%l!  
template < typename T2 > <i4]qO(0u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )bR0 >3/  
现在代码看起来就很一致了。 [*Ai@:F  
z HvE_ -  
六. 问题2:链式操作 y631;dU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iCA-X\E  
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。 ;[UI ]?A%  
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。 j}tM0Ug.U  
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。 IG# wY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $,J}w%A  
m[^ )Q9o}  
template < typename T > 4].o:d;`/  
struct result_1 vBOY[>=  
  { oe.Jm#?2.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +uSp3gE"  
} ; :IBP "  
sT"ICooc  
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: 2J{vfF  
j~1K(=Ng  
template < typename T > vanV|O  
struct   ref $~G5s<r  
  {  ;}?ZH4.S  
typedef T & reference; `kxC# &HO  
} ; k(pJVez  
template < typename T > E0Q6Ryn  
struct   ref < T &> xGQP*nZ  
  { Im\ ~x~{  
typedef T & reference; 7%EIn9P  
} ; ~] V62^0  
-3mIdZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $u.rO7)  
.%{B=_7  
template < typename T > xjiV9{w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Dk a8[z7  
  { OblHN*  
  return l(t) = r(t); K=HLMDs  
} -&`_bf%M  
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。 :d9GkC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zN!yOlp5  
/KWdIP#  
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 HEbL'fw^s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y705  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i8k} B o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vT0Op e6m  
最后的布局是: "i(f+N,)  
                Add gJr)z7W'8  
              /   \ H390<`  
            Divide   5 $(;Ts)P  
            /   \ U`=r .>  
          _1     3 z^`4n_(Ygu  
似乎一切都解决了?不。 v5L+B`~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a'|]_`36x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8)eRm{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: *X$qgSW  
M j[+h|e  
template < typename Right > 8 <;.[l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gh*k\0  
Right & rt) const ]:D&kTc  
  { 0.wF2!V.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /klo),|&  
} QxLrpM"O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Qc-W2%  
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。 :FC)+OmJ  
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。 Jj [3rt?8  
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。 l![79 eFp  
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。 ^_Lnqk6  
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? TM{m:I:Z*n  
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: \mGb|aF8  
mfI[9G  
template < class Action > w9GY/]  
class picker : public Action d!:/n  
  { Lf ^ 7|  
public : Od;k}u6;<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K/C}  
  // all the operator overloaded !p+rU?  
} ; m`fdf>gWp  
aC1 xt(  
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。 NiVLx_<Pr'  
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: ym6Emf]  
Q+K]:c  
template < typename Right > hlV(jz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4`#%<G  
  { hl**G4z9q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J+ :3== ,  
} UdkNb}L  
XS@iu,uO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "gI-S[  
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。 U= n  
UV;I6]$}A7  
template < typename T >   struct picker_maker ( zm!_~1  
  { A ;`[va  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bHSoQ \  
} ; @]X!#&2>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hOLlZP+  
  { Q_,!(N  
typedef picker < T > result; sOWP0x  Y  
} ; F'{T[MA  
^8oN~HLZ  
下面总的结构就有了: LL3| U  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 N|>MqH,Bt  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N/{=j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gf9,/m  
至此链式操作完美实现。 |Zn,|-iW  
5C`Vno~v  
:+_H%4+  
七. 问题3 P!9-!+F"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2i6P<&@  
FN sSJU3ld  
template < typename T1, typename T2 > : LX!T&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O>rz+8T  
  { su\Lxv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C&d,|e "\  
} t x1TtWo  
?j!/ Hc/b4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -y&>&D  
<4?(|Vh[m]  
template < typename T1, typename T2 > -t`KCf,0  
struct result_2 P&o+ut:  
  { H9VdoxKo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z9AX8k(B6  
} ; q,Nqv[va  
q}JP;p(#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \3U.;}0_X  
这个差事就留给了holder自己。 "$%&C%t  
    u`+kH8#  
v%c--cO(S4  
template < int Order > :oZ~&H5Q  
class holder; R^ I4_ZA  
template <> \@6w;tyi  
class holder < 1 > SV2\vby}C  
  { ]tK<[8Y  
public : ,`ehR6b  
template < typename T > :NwFJc  
  struct result_1 #{bT=:3a  
  { x*^)B~7}  
  typedef T & result; )lx;u.$4  
} ; ]ao%9:P;  
template < typename T1, typename T2 > +{ e2TY  
  struct result_2 m<4tH5 };d  
  { hdH-VR4  
  typedef T1 & result; Dm;aTe  
} ; UUgc>   
template < typename T > !| GD8i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $>l65)(E\  
  { F,GG>(6c  
  return (T & )r; -Ze2]^#dl  
} )!`>Q|]}Zd  
template < typename T1, typename T2 > zv\T;_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *zPz)3;  
  { W2,Uw1\:1  
  return (T1 & )r1; lS`VJA6l.  
} nfr..4,:  
} ; P<xCg  
g>f_'7F&  
template <> \%;5$ovV  
class holder < 2 > 7}e{&\0=l  
  { `~W?a  
public : xb(y15R\I  
template < typename T > V@ph.)z  
  struct result_1 ]:]w+N%7  
  { 5fhe{d"si  
  typedef T & result; _ <pO<S  
} ; G?yG|5.pU  
template < typename T1, typename T2 > .sPa${  
  struct result_2 -+|{#cz  
  { ?[Qxq34  
  typedef T2 & result; EtvYIfemr  
} ; G?{uR6s>#  
template < typename T > v/7iu*u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `OyYo^+D|.  
  { AqP7UL  
  return (T & )r; w8AHs/'r  
} W\yaovAt  
template < typename T1, typename T2 > O>L 5 dP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ulnlRx  
  { Wp$'#HhB  
  return (T2 & )r2; *[['X%f  
} 2SVJKX_V+  
} ; K0?:?>*b#  
M)CE%/P  
6/thhP3`-  
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\o& {7!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !"x&tF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GSu&Z/Jo  
!+I!J s"  
return l(i, j) = r(i, j); 5PCKBevV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y]ZujfW7  
0V:PRq;v0  
  return ( int & )i; BIjQ8 t  
  return ( int & )j; A Pu cA  
最后执行i = j; dD8f`*"*=  
可见,参数被正确的选择了。 Tj*Vk $}0  
d>NM4n[h8  
4 '6HX#J  
9i+SU|;j  
_!*??B6u  
八. 中期总结 g>O O '}lF  
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: :CAbGs:56  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n~NOqvT <  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j5>3Td.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,] ,dOIOwn  
#!X4\+)  
?5g0#wqI  
Os-sYaW  
]1 OZY@  
r/vRaOg>X  
九. 简化 $R[ggH&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 tZ ]/?+1G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eO:wx.PW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #{kwl|c   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dLMKfh/4Q  
  +-*/&|^等 qEoa%O  
2. 返回引用。 8E| Nf  
  =,各种复合赋值等 !h0#es\  
3. 返回固定类型。 pkL&j<{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n^ AQ!wC  
4. 原样返回。 ,!s;o6|*y  
  operator, *g<D p2`  
5. 返回解引用的类型。 @dzO{)  
  operator*(单目) X_eh+>D  
6. 返回地址。 8&"@6/)[  
  operator&(单目) ^sp+ sr :  
7. 下表访问返回类型。 }G#TYF}  
  operator[] Je#vl4<L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A%pBvULH  
  operator<<和operator>> gz?]]-H  
lklMdsIdj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,5_Hen=PI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AVys`{*c  
S6r$n  
template < typename Left > ;r_YEPlZ  
struct value_return <Yk#MeiEp  
  { -&u2C}4s  
template < typename T > F`$V H^%V  
  struct result_1 (gv1f  
  { wYrb P11  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0OndSa,  
} ; XJ|CC.]1u  
q.l" Y#d  
template < typename T1, typename T2 >  4_E{  
  struct result_2 MW^,l=kqW)  
  { 9oK#n'hjb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ESl-k2  
} ; u2SnL$A7  
} ; SJRiMR_F~  
gm63dE>  
MHv2r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S'NZb!1+  
.&AS-">Z  
下面我们来剥离functor中的operator() yE(>R(^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a+TlZE>8  
s 9,?"\0Zm  
return l(t) op r(t) "-'w,g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1Y"[Qs]"mU  
return op l(t) v(T;Y=&  
return op l(t1, t2) ^gwVh~j  
return l(t) op U}55;4^LX  
return l(t1, t2) op Ub%al D  
return l(t)[r(t)] cvR|qHNX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P| o_/BS  
ik@g;>pQD  
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: S(^*DV  
单目: return f(l(t), r(t)); R$<LEwjSw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >bia FK>t  
双目: return f(l(t)); ZqHh$QBD 9  
return f(l(t1, t2)); +1Ha,O k  
下面就是f的实现,以operator/为例 li4rK <O  
,!BiB*  
struct meta_divide +)C?v&N  
  { <n iq*  
template < typename T1, typename T2 > {%(_Z`vI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A#gmKS<J/7  
  { \dAh^BK1(  
  return t1 / t2; c]`}DH,TJ  
} w z-9+VN6  
} ; 0f).F  
@;iW)a_M  
这个工作可以让宏来做: (c `t'e  
OAu ?F}O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m L#-U)?F  
template < typename T1, typename T2 > \ !@9Vq6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N 4$!V}pp  
以后可以直接用 #{)=%5=c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _L mDF8Q(  
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 sT"U}  
(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。。。) zPp?D_t  
#>+O=YO  
KLW#+vZ  
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 G3HmLz  
DBuvbq-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w(O/mUDX  
class unary_op : public Rettype >t|u 8/P  
  { 4^T@n$2N  
    Left l; B w1ir  
public : &>UI{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F V8K_xj  
e"u=4nk  
template < typename T > WQ/H8rOs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &ah!g!o3  
      { :-B,Q3d  
      return FuncType::execute(l(t)); c"w}<8  
    } eRkvNI  
d'~ kf#  
    template < typename T1, typename T2 > v\>!J?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UPs*{m  
      { !424K-nW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bmT_tNz  
    } V @A+d[  
} ; }5~|h%  
5mwtlC':l?  
8OoKP4,;  
同样还可以申明一个binary_op `mTpL^f  
aZt5/|B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ca]+*Eb9z{  
class binary_op : public Rettype $2Y'[Dto\  
  { GAONgz|ZI  
    Left l; FA-"" ]  
Right r; PtySPDClj  
public : .i[rd4MCK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !|hxr#q=4  
%$/t`'&o-  
template < typename T > HS3] 8nJW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Az.(tJ X"  
      { 5z8CUDt 0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0 1U/{D6D  
    } %~`8F\Hiu  
iHoQNog-!  
    template < typename T1, typename T2 > h2g|D(u)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ]~g6#@l  
      { N|[P%WM3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vzl+0"  
    } tu}AJ  
} ; RIBj9kd  
?N2/;u>  
HvSKR1wL\  
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 (q'w"qj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *-~B{2b<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aIV(&7KT4  
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。 G8%Q$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f/t1@d!  
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。。。 [)V&$~xW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gqR?hZD  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [MfKBlA  
下面是修改过的unary_op ?bwF$Ku  
?I{pv4G:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hA1\+r  
class unary_op >Q&E4jC  
  { c,%9Fh?(  
Left l; 7'pCFeA>=T  
  }LLnJl~Z  
public : `2X~3im  
_:ypPR J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xQV5-VoFC  
23XSQHVx  
template < typename T > E6(OEC%,  
  struct result_1 MxMrLiqU6l  
  { jj^{^,z\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6'6 "Ogu%'  
} ; \ FW{&X9a  
EsR_J/:Qe  
template < typename T1, typename T2 > rW$ )f  
  struct result_2 )SG+9!AbMZ  
  { :#8#tLv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G0p|44_~t  
} ; '^f,H1oW  
icW?a9b&  
template < typename T1, typename T2 > KLpu7D5(|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Oz c L  
  { dKyJ.p   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t}LV[bj1u  
} p9]008C89  
siveqz6h  
template < typename T > S#+Dfa`8X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kL;sA'I:S  
  { K5-wuD1  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2_lgy?OE`  
} GKf,1kns  
r )8[LN-  
} ; ( )1\b  
:wiQ^ea  
u,i~,M  
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 W]Z;=-CBr  
好啦,现在才真正完美了。 h$[}lZDg  
现在在picker里面就可以这么添加了: >?iL_YTX  
(jYHaTL6Y'  
template < typename Right > _@I<H\^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,$irJz F  
  { }RX[J0Prq~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {@K>oaZ  
} ((i%h^tGa;  
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。 le%&r  
0ut/ ')[  
3|4jS"t{f  
PveY8[i  
"~~Js~  
十. bind h3rdqx1  
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。 ^_FB .y%  
先来分析一下一段例子 cVjs-Xf7D%  
7J@iJW],,  
[DS.@97n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} po@=$HK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4/Ub%t -  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =0,:w(Sb!  
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。 uan%j]|q%  
我们来写个简单的。 5U)Ia>p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Fd@n#DR `  
对于函数对象类的版本: eSvS<\p  
wZ7Opm<nt  
template < typename Func > " `rkp=  
struct functor_trait Fj? Q4_  
  { E^kB|; Ki  
typedef typename Func::result_type result_type; m\QUt ;  
} ; ,l-tLc  
对于无参数函数的版本: AD_RU_a9  
S<do.{|p[  
template < typename Ret > P|,@En 1!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $#R@x.=  
  { ziUEA>m */  
typedef Ret result_type; v x qsK  
} ; ph*?y  
对于单参数函数的版本: F_>OpT  
N!R>L{H>  
template < typename Ret, typename V1 > w1q-bIU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K q;X(&Z  
  { DC?U +  
typedef Ret result_type; _P6e%O8C#  
} ; QWL$F:9:  
对于双参数函数的版本: ;S Re`  
wrw4Uxq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OW}ny  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a<%Ivqni  
  { $07;gpZt  
typedef Ret result_type; DIrQ5C  
} ; fTb&k;'LR<  
等等。。。 ZDHm@,d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )anprhc  
V~nqPh!Jc  
template < typename Func > "u#,#z_  
struct func_return jz CA2N%  
  { qg_M9xJ  
template < typename T > alr'If@7  
  struct result_1 Mn`);[  
  { %x(||cq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dM n0nc+  
} ; A7 U]wW9  
| ]#PF*  
template < typename T1, typename T2 > 4KSZ;fV6/  
  struct result_2 [wp(s2=  
  { 3a|I| NP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "d1~(0=6<m  
} ; B=vBJC)  
} ; eK8y'VY  
l Vb{bO9-O  
)DR/Xu;b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o03Y w)*  
~w Ekbq=  
template < typename Func, typename aPicker > } O:Y?Wq^  
class binder_1 EV=/'f[++  
  { EA# {N<  
Func fn; "rHcsuSEw  
aPicker pk; hj4!* c  
public : 1}=@';cK*  
&YiUhK  
template < typename T > tfz"9PV80  
  struct result_1 _ tba:a(  
  { >#u9W'@|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 86 $88`/2  
} ; (FVHtZi7  
;RR\ Hwix  
template < typename T1, typename T2 > Vt4KG+zm  
  struct result_2 7{W#i<W  
  { -] @cUx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "`6pF8k  
} ; SN#Cnu}  
bd'io O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vi 9Kah+  
|3]#SqX  
template < typename T > O su 75@3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #[odjSb  
  { UlNx5l+k  
  return fn(pk(t)); m#Y[EPF=|  
} &x"hM  
template < typename T1, typename T2 > b)(si/]\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }5b,u6  
  { H`T8ydNXa  
  return fn(pk(t1, t2)); j|-{*t{/x  
} 9EFQo^ E  
} ; ->9waXRDz)  
qk}Mb_*C)  
mb GL)NI  
一目了然不是么? (F+]h]KSi  
最后实现bind q9gk:Jt  
VX6M4<8  
J ]ri|a  
template < typename Func, typename aPicker > M`D`-vv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TQL_K8k@_  
  { fG" 4\A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @v~<E?Un  
} tq.g4X ;_  
SdXAL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 os[i  
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。 ~P,@">}  
/P[@o  
十一. phoenix :G4)edwe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  __Egr@  
=`+c}i?  
for_each(v.begin(), v.end(), ^!7|B3`  
( OI)U c .  
do_ wDt9Lf O  
[ ?WBA:?=$58  
  cout << _1 <<   " , " z^Y4:^L~I  
] _edT+r>+  
.while_( -- _1), W61nJ7@  
cout << var( " \n " ) S<o\.&J  
) %df[8eX{  
); l<UJ@XID$  
{(5M)|>  
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: 5e >qBw8t  
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 = KJ_LE~)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a=r^?q'/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4<A+Tf  
Ou5,7Ne  
g E$@:j  
template < typename Cond, typename Actor > ?{(Jy*  
class do_while w9,w?%F  
  { OE(!^"5?[  
Cond cd; +GlG.6  
Actor act; ?UBhM,;XK  
public : "%dok@v  
template < typename T > D8=a+!l-  
  struct result_1 qwvch^?>FQ  
  {  t@+z r3  
  typedef int result_type; ]}9D*V  
} ; ^~DClZ  
*3h!&.zm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5^ e|802  
*k !zdV  
template < typename T > icXeB_&cS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V~4yS4  
  { BE,H`G #h  
  do %R-KkK<S  
    { K)nn;j=  
  act(t); &-(p~[|  
  } X0BBJ(e  
  while (cd(t)); Ji;R{tZ.R  
  return   0 ; ^T_2 s  
} U,tWLX$@  
} ; 2|}KBny  
f1RX`rXf  
9RnXp&w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t4FaU7  
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。 9Fh1rZD<  
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。 YnwP\Arfq  
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^4!  
下面就是产生这个functor的类: o WcBQ|   
zf?U q  
&BkdC,o  
template < typename Actor > O;SD90  
class do_while_actor (db4.G+0  
  { #RVN 7-x  
Actor act; DS>qth  
public :  rhO 8v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rRd8W}B  
$ v~I n  
template < typename Cond > {on+ ;,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rEY5,'?YHv  
} ; Fa9gr/.F,@  
b(?A^ a  
IWP[?U=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /+{1;}AT  
最后,是那个do_ dx[kG  
XZ1WY(  
p<AzpkU,A  
class do_while_invoker % #-'|~  
  { ;&U! g&  
public : (  V H0+  
template < typename Actor > MP%pEUomev  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2[TssJQ  
  { <|c[ #f  
  return do_while_actor < Actor > (act); e2*Fe9:  
} %N0cp@Vz  
} do_; DgRA\[c  
'qnnZE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E@D}Sqt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .80L>0  
最后来说说怎么处理break和continue zx=AT  
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。 P4.snRQ  
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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