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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :]EAlaB4Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VO _! +  
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, uFseO9F.2  
\)\uAI-  
e):jQite   
m `"^d #  
  class filler ZLsfF =/G  
  {  %2 A-u  
public : M2K{{pGJ[&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E5a1 7ra  
} ; `6`p~  
i/ED_<_ Vg  
0GUm~zi1  
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: s@USJ4#  
l)V!0eW  
?LJDBN  
gbb2!q6p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  %+\ PN  
==zt)s.G(+  
j]-0m4QF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3j'A.S  
,EkzBVgo  
_a;E>   
S6k R o^2  
二. 战前分析 G,tJ\xMw8  
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_dHPa  
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 uvN Lm]*  
r57&F`{  
1&zvf4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cT2&nZ  
  /* --------------------------------------------- */ )gOVnA/M  
vector < int *> vp( 10 ); ;[-OMGr]#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <evvNSE  
/* --------------------------------------------- */ {WBe(dc_%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +iS'$2)@  
/* --------------------------------------------- */ ;E Z5/"T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9YpgzCx Z  
  /* --------------------------------------------- */ bW"bkA80  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wo&WO e  
/* --------------------------------------------- */ 2nNBX2 o&_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  8*nv+  
w_c)iJ  
y^PQgzm]  
,g69?w  
看了之后,我们可以思考一些问题: r[doN{%  
1._1, _2是什么? t=,ZR}M1`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b3/@$x<  
2._1 = 1是在做什么? #@ClhpLD  
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。 ]><K8N3Z  
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。 oRf.34  
F52%og~N  
zD#$]?@ b  
三. 动工 `SFA`B)[5@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AcZ{B<  
}BF!!*  
dTV4 Q`Z  
F$L2bgQR?'  
template < typename T > 1NHiW v  
class assignment &zuPt5G|  
  { j,DF' h  
T value; jL9g.q4^  
public : <WXGDCj  
assignment( const T & v) : value(v) {} NCW<~   
template < typename T2 > q=I8W}Z i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l#%qF Db  
} ; #'DrgZ)W  
a0wSXd  
(p19"p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;(&$Iw9X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X8}m %  
WqX$;' }h  
*~h@KQm7  
{gL8s  
  class holder 7aF'E1e'3  
  { U yb-feG  
public : ,/fB~On-  
template < typename T > QN4{xf:}S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BlLK6"gJT  
  { .uh>S!X, ]  
  return assignment < T > (t); ]%%I=r  
} CP]nk0  
} ; 7 XNZEi9o  
7 KuUV!\h`  
~FP4JM,y6  
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: Kw%to9 eh)  
u%t/W0xi  
  static holder _1; .OyzM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c-GS:'J{  
ABx< Ep6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lfJvN  
而不用手动写一个函数对象。 c -sc*.&  
>PY Lk{q  
1bz%O2U-(  
qjBF]3%t%  
四. 问题分析 Wg!<V6}  
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。 c-`'`L^J  
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。 ?[Sac]h ys  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0 ~a9gBG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1Yk!R9.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {6I)6}w!k  
B*OEG*t  
五. 问题1:一致性 >='y+ 68  
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?| 0?$jC-@k:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [QwBSq8)  
gLDO|ADni  
struct holder ^P!(* k#T  
  {  JT,[;  
  // +#RgHo?f  
  template < typename T > }'KHF0   
T &   operator ()( const T & r) const `i `F$;  
  { qWdob>u  
  return (T & )r; We`6# \Z X  
} B>;`$-  
} ; nk*T x  
kEYkd@ {  
这样的话assignment也必须相应改动: n8+_Uww  
tLE7s_^  
template < typename Left, typename Right > JBI>D1`"  
class assignment eqY8;/  
  { 0Yk$f1g  
Left l; yC:C  
Right r; ^KF%Z2:$  
public : @e#{Sm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tqFE>ojlI  
template < typename T2 > r}\m%(i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >2s31 {  
} ; ]as+gZ8  
4=nh' U38  
同时,holder的operator=也需要改动: >ufLRGL>  
Q{o]^tN  
template < typename T > Z[G[.\0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =h>jo&=Wad  
  { |e_'% d&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7~qyz]KkE  
} Yq-Vwh/  
{9XN\v=$"*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :^En\YcU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X( )yhe_  
4T>d%Tt+)  
return l(rhs) = r; [BTOs4f  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 " Ng%"Nz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oFi_ op  
D~zk2  
template < typename Tp > X|'[\v2ld  
class constant_t iu iVr$E  
  { .[:y`PCF  
  const Tp t; 5v[2R.eT-  
public : nIqNhJ+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ts/Ha*h  
template < typename T >  6hO]eS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S }3?  
  { c6Z"6-}$  
  return t; s$Vz1B  
} ZA7b;{o [  
} ; >sGiDK @  
"rnVPHnQR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W|L#Q/ RX  
下面就可以修改holder的operator=了 !!<H*9]+W;  
,UNnz&H+f  
template < typename T > !y&<IT(\4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ++!'6! l  
  { 0i>>CvAl}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V4ybrUWK  
} or`D-x)+@  
LlcH#L$  
同时也要修改assignment的operator() $ vBFs]h  
C/!7E:  
template < typename T2 > ' j\~> a3\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bo-lT-I  
现在代码看起来就很一致了。 ]64pb;w"$D  
=eQ'^3a  
六. 问题2:链式操作 ROJ=ZYof  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cKB1o0JsYJ  
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。 ckkm}|&m  
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。 WCP2x.gb5  
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。 HP,{/ $i:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4C }#lW9  
zwJ\F '  
template < typename T > /[I#3|  
struct result_1 }2''}-Nc  
  { 0V+v)\4FE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !8*7{7  
} ; r-AD*h@QZ  
y[';@t7CC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .|i/ a%J  
e3k58  
template < typename T > r8Z.}<j  
struct   ref UmLBoy&*  
  { EvptGM  
typedef T & reference; : j`4nXm  
} ; X`A+/{ H  
template < typename T > 7;a  
struct   ref < T &> Ae* 6&R4  
  { {Fvl7Sh  
typedef T & reference; !l$k6,WJi  
} ; <C_FRpR<f  
q4SEvP}fLx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v$Xoxp  
p^s:s-"f\  
template < typename T > ZKJhmk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l\37/Z  
  { MxqIB(5k  
  return l(t) = r(t); #s{EIj~YR_  
} n^Q-K}!T/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >J_(~{-sNG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1cS*T>`  
S])*LUi  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t{e}3}LEd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ujr"_ofI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0py29>"t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ))6YOc  
最后的布局是: ?>NX}~2cf  
                Add N_E)f  
              /   \ T%yGSk  
            Divide   5 < =!FB8 .  
            /   \ "%w E>E  
          _1     3 U^kk0OT^  
似乎一切都解决了?不。 w&*oWI$i  
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。 eMtQa;Lc9o  
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。 #i=m%>zjN  
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)(-Ad_  
47)\\n_\z  
template < typename Right > +o]J0Gu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (gUVZeVFP  
Right & rt) const _QneaPm%  
  { Yv3 P]6c.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !$p E=~1C  
} %zN~%mJG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A]MX^eY  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 M4e8PRlI  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,4r 4 <  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0 *]ZC'pm  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G_ #MXFWt  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L-Mf{z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ri49r*_1  
6('CB|ga  
template < class Action > T2TWb  
class picker : public Action *9US>mVy  
  { |=[. _VH1  
public : @xr}(.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5Vr#>W  
  // all the operator overloaded =3=8oFx8  
} ; C_&ZQlgQ  
tlgg~MViS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^*F'[!. p  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zqLOwzMlLx  
{[bB$~7Eu  
template < typename Right > U.1&'U*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %>1C ($^  
  { 4JL]?75  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @v/ 8}n  
} |$[.X3i  
e\ }'i-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8peK[sz  
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。 9O\yIL  
/d> Jkv  
template < typename T >   struct picker_maker *JO%.QNg  
  { '`&b1Rc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G@U}4' V9  
} ; 91UC>]}H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $\L=RU!c}  
  { j07b!j:"\}  
typedef picker < T > result; } a!HbH  
} ; ->W rBO  
L$?YbQo7  
下面总的结构就有了: A~;+P  
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。 S~B{G T\M  
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。 Zbf~E {  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,Y@4d79  
至此链式操作完美实现。 /5~j"| U'  
G1:"Gxja  
K<v:RbU|[1  
七. 问题3 T+>W(w i  
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。 @Py?.H   
juMHc$d17  
template < typename T1, typename T2 > cRSgP{hy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %F(lq*8X  
  { <FwAV=}6p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4+Y9":<  
} SKo*8r   
 5s<.qDc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ue -a/a  
G*g*+D[HM  
template < typename T1, typename T2 > WyUa3$[gO  
struct result_2 &<# ,J4  
  { #66u<FaG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nMOXy\&mI  
} ; !3\( d{  
ySH io;g9  
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? q)N^  
这个差事就留给了holder自己。 vAtR\ Vh  
    Er|j\(jM  
Q@rlqWgU ~  
template < int Order > eY_BECJ+OO  
class holder;  /EwNMU*6  
template <> BX2}ar  
class holder < 1 > ew,g'$drD  
  { T!|-dYYI  
public : dZ Ab' :  
template < typename T > W7w*VD|  
  struct result_1 _ 3{8Zg  
  { 3m"9q  
  typedef T & result; /KhY,G'Z  
} ; x";4)u=  
template < typename T1, typename T2 > u+ 8wBb5!  
  struct result_2 5yf`3vV|3@  
  { b7HT<$Wg  
  typedef T1 & result; uf`/-jY  
} ; wpOM~!9R  
template < typename T > @"afEMd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hqb-)8 ~  
  { B] PG  
  return (T & )r; 3*e )D/lm  
} ,PX7}//X^  
template < typename T1, typename T2 > uC?/p1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j^ttTq|l  
  { hne}G._b  
  return (T1 & )r1; JR|P]}  
} LGWQBEXw  
} ; MaP-   
4TcW%  
template <> tw<}7l_>Au  
class holder < 2 > Q.SqOHeJ  
  { JiGS[tR  
public : *s!T$oc  
template < typename T > Kp[5"N8  
  struct result_1 BUXlHh%<R  
  { -_f-j  
  typedef T & result; 2`V(w[zTr  
} ; G.qjw]Llf  
template < typename T1, typename T2 > J:\O .F#Fi  
  struct result_2 aK8X,1g%)  
  { I}\`l+  
  typedef T2 & result; cLIeo{H  
} ; _ Uv3g lK  
template < typename T > l(~NpT{=V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z[0t%]7l  
  { ($[@'?Z1  
  return (T & )r; _:G>bU/^  
} Yz>8 Nn'_  
template < typename T1, typename T2 > ZU5;w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6g"qwWZp  
  { <4*)J9V^s=  
  return (T2 & )r2; )NlxW5  
} WU6F-{M"?  
} ; TWU1@5?Ct  
Kj+TP qXb  
oi%IHX(`  
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> >。 xgWVxX^)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LHq*E`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t=n@<1d  
'^BTa6W}m  
return l(i, j) = r(i, j); _j]vR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _+qtH< F/  
V/J-zH&  
  return ( int & )i; A~8-{F 31  
  return ( int & )j;  R'aA\k-  
最后执行i = j; 8-)@q|  
可见,参数被正确的选择了。 }QJ6"s  
sDXQ{*6a  
D#11 N^-K  
|k)Nf+(}W  
k'K 1zUBj  
八. 中期总结 }nWW`:t kx  
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: W<H<~wf#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #a!qJeWm0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K}Lu1:~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Sp@{5  
/?:q9Wy  
sB<y(}u  
2bTM0-  
<#e!kWGR?  
U z MIm  
九. 简化 *YWk.  
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。 eX o@3/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ksQw|>K  
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: S oB6F9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 34qfP{9!N  
  +-*/&|^等 ! p3vnOX6  
2. 返回引用。 fUB+9G(Bx  
  =,各种复合赋值等 Kk/cI6`W  
3. 返回固定类型。 Ce_l\J8G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3$ BYfI3H  
4. 原样返回。 h5@JS1cY  
  operator, kDWvjT  
5. 返回解引用的类型。 n<MreKixE  
  operator*(单目) :SVWi}:Co1  
6. 返回地址。 8z* /J=n  
  operator&(单目) g y1i%  
7. 下表访问返回类型。 \_|r>vQ  
  operator[] Z|zT%8.8N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J\\o# -H  
  operator<<和operator>> T$4Utd5[z'  
Bk~%  
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。 jNP%BNd1f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tnC,1HV0[  
{_X&{dZLX  
template < typename Left > eed!SmP  
struct value_return $~:|Vj5iZ\  
  { d7v_>  
template < typename T > \Gy+y`   
  struct result_1 8#15*'Y  
  { VY "i>Ae  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 79>_aD9  
} ; CM+/.y T  
W.  p'T}2  
template < typename T1, typename T2 > L_}F.nbS5  
  struct result_2 jUy$aGX  
  { ]f3R;d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KJ8Qi+cZ  
} ; r<-@.$lf  
} ; #l_hiD`;r  
d ]Mjr2h  
_~uYNvmg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oCuKmK8  
G1/  
下面我们来剥离functor中的operator() aT PmW]w6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1#^r5E4  
XN~r d,MZ%  
return l(t) op r(t) 5w@Q %'o`I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1fU~&?&-u  
return op l(t) '0/[%Q  
return op l(t1, t2) %ysf FE  
return l(t) op A@JZK+WB}  
return l(t1, t2) op U,GY']J  
return l(t)[r(t)] TAZ+2S##7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dhp|%_>  
pc/]t^]p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: of?0 y-LT%  
单目: return f(l(t), r(t)); FY<77i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xi"Ug41)  
双目: return f(l(t)); =idZvD  
return f(l(t1, t2)); "6o5x&H  
下面就是f的实现,以operator/为例 C/A~r  
ah0  
struct meta_divide "QCViR  
  { w}``2djR'W  
template < typename T1, typename T2 > f 7j9'k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2?\L#=<F  
  { </Ry4x^A  
  return t1 / t2; V tJyE}  
} i{6wns?KMj  
} ; D^\2a;[AxA  
2V=bE-  
这个工作可以让宏来做: ;U$EM+9  
]$?\,`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2~2j?\AEd.  
template < typename T1, typename T2 > \ FK.Qj P:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *p7_rY  
以后可以直接用 \x+"1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) - WK  
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 g'1ASMuR  
(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。。。) S*?x|&a  
RaLc}F)9   
/a:L"7z  
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 (Y$48@x  
xzTF| Z\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qn|~z@"  
class unary_op : public Rettype .?p\=C@C+  
  { rty&\u@}  
    Left l; Z;nUS,?om  
public : +~1~f'4J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hXz@ (cF  
#[ch?K  
template < typename T > { aq}Q|?/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gVI2{\a  
      { d]w%zo,yr  
      return FuncType::execute(l(t)); yaKw/vV  
    } bcC+af0L  
n 0CS =  
    template < typename T1, typename T2 > r&c31k]E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .q9wyVi7GI  
      { ~Y'j8W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >PMLjXK  
    } 5WG:m'$$  
} ; k>q}: J9V  
)90K^$93"  
R SqO$~  
同样还可以申明一个binary_op 'or8CGr^p  
It3.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mY !LGN  
class binary_op : public Rettype <<.%Gk  
  { ;m cu(J  
    Left l; hz~jyH.h_  
Right r; g?d*cwtU  
public : a #4 'X*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Seb J}P1x  
2%(RB4+  
template < typename T > *oU-V#   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '`fz|.|cbB  
      { <tp#KZE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j: /cJt  
    } N"q C-h  
7O.{g  
    template < typename T1, typename T2 > dw]wQ\4B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l9X\\uG&  
      { lc2RMu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JOm6Zc  
    } J=C63YB  
} ; =FtJa3mHK  
{f<\`  
K JX@?1"  
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 e<[0H 8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OGqsQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OlF5~VAbfb  
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。 v9R"dc]0h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [#-!&>  
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。。。 0[T>UEI?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WbP*kV{  
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) jwd{CN%  
下面是修改过的unary_op &9F(uk=X  
T^~9'KDd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {IpIQ-@l  
class unary_op e=%6\&q  
  { `[zd  
Left l; }./_fFN@  
  ?Ok@1  
public : 5zBayJh#  
d$(>=gzBQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  {!9i8T  
5pI=K/-  
template < typename T > ST[+k  
  struct result_1 \<R.F  
  { _cW6H B^j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -d8||X[  
} ; M?fRiOj  
HAr_z@#E  
template < typename T1, typename T2 > }.R].4gT  
  struct result_2 (&a<6k  
  { p~xrl jP$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :xP$iEA`G  
} ; XgmblNp1  
N2x!RYW  
template < typename T1, typename T2 > P.;S6i n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e;/C}sK:  
  { IAJYD/Y&?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |rbl sL2?Z  
} ax)j$  
:9Vd=M6,  
template < typename T > +e6c4Tw/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;dh8|ujh  
  { \O7Vo<B&D  
  return OpClass::execute(lt(t)); }lzQMT  
} K9J"Q4pEC  
fx783  
} ; k-LT'>CWl  
V ^U1o[`  
S"z cSkF  
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 <?I s~[2  
好啦,现在才真正完美了。 u70-HFI@  
现在在picker里面就可以这么添加了: [8K+  zT5  
l< y9ue=  
template < typename Right > *I(g~p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (cj3[qq  
  { (3=(g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iWN-X (  
} .u_k?.8|  
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。 ,OQ!lI_`R  
XT|!XC!|  
~BVK6  
h!*++Y?&0  
!j3V'XU#Zn  
十. bind yT>t[t60/S  
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。 L#`9# Q  
先来分析一下一段例子 ($oO, c'z  
O&:0mpRZ  
VhAZncw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w$5N6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {xC CUU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'ZHu=UT7_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WR*|kh  
我们来写个简单的。 Hh bf9)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Qw$"W/&X  
对于函数对象类的版本: W].P(A>m  
,Dz2cR6  
template < typename Func > x,Cc$C~YP  
struct functor_trait l}DCK  
  { IKK<D'6  
typedef typename Func::result_type result_type; 8O]U&A@  
} ; 4nhe *ip  
对于无参数函数的版本: t|X |67W  
sJlX ]\RLQ  
template < typename Ret > rI:KZ}GZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k"P2J}4eO  
  { O8+[ )+6^  
typedef Ret result_type; 4JHQ^i-aY  
} ; -%=StWdb   
对于单参数函数的版本: i;0`d0^  
[hg|bpEG  
template < typename Ret, typename V1 > )Q\ZYCPOr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K;f'&9-+i,  
  { W7a s =+;X  
typedef Ret result_type; fJ Ch  
} ; >EMgP1  
对于双参数函数的版本: 1q!JpC^  
c= 2e?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *x| <\_+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {zGIQG9  
  { OvPy+I  
typedef Ret result_type; V=|^r?  
} ; Y\ T*8\h_[  
等等。。。 rI}E2J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &F}1\6{fL  
&bJ98 Nxl  
template < typename Func > =3=KoH/'  
struct func_return zJMKgw,i*  
  { F.=u Jdl.!  
template < typename T > 'KGY;8<x]  
  struct result_1 e![Q1!r  
  { D^PsV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ &*$!M  
} ; Et'C4od s  
wN)R !6  
template < typename T1, typename T2 > kXC.rgal  
  struct result_2 bE>3D#V<  
  { b,a\`%m}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^+[o +  
} ; 2vnzB8 "k  
} ; .Qh8I+Q%  
^BM/K&7^  
%:o@IRTRU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +^+wS`Y  
x#0C+cU  
template < typename Func, typename aPicker > [6S"iNiyKT  
class binder_1 =] 5;=>(  
  { <nsl`C~6g0  
Func fn; l1cBY{3QD  
aPicker pk; "|DR"rr'j  
public : eq/5$b(  
f 5i`B*/  
template < typename T > /^[)JbgB  
  struct result_1 5 J|;RtcR  
  { gSj-~k P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CHpDzG>]4  
} ; %,,h )9  
t=\V&,  
template < typename T1, typename T2 > 8VcAtrx_  
  struct result_2 W? UCo6<m  
  { 0h shHv-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \N#)e1.0P  
} ; xN"KSQpu  
\Di~DN1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pjj 5  
G^mk<pH  
template < typename T > Y0B*.H Ae  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mF F]d  
  { 3/rvSR!  
  return fn(pk(t)); Sw1]]-Es  
} N~>?w#?J  
template < typename T1, typename T2 > CJKH"'u3^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z `\7B e  
  { ^}1RDdQ"U  
  return fn(pk(t1, t2)); jZ D\u%  
} aJ)5DlfLR  
} ; V2FE|+R%g  
M<$l&%<`G  
` `;$Kr  
一目了然不是么? ') 1sw%[2  
最后实现bind peqFa._W  
F[=m|MZb  
|C&eH$?~=R  
template < typename Func, typename aPicker > Xi{(1o4%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8&C(0H]1  
  { Jj6kZK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hYd8}BvA  
} |16 :Zoq  
VvF&E>f C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :ZP3$Dp  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J/<`#XZB   
f A,+qs  
十一. phoenix zRJy3/>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5ZKnxEW,(  
E+1j3Q;  
for_each(v.begin(), v.end(), ?^ErrlI_  
( #P9VX5Tg  
do_ !F<?he<U  
[ Awh"SU Oh0  
  cout << _1 <<   " , " =h_gj >  
] &\X;t|  
.while_( -- _1), {H+?DMh  
cout << var( " \n " ) W"-nzdAJ5  
) CXQ ?P  
); 8S02 3  
`2fuV]FW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: tJu<#h X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor sMS`-,37u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "G,*Z0V5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %@&)t?/=  
&V:dcJ^Q  
]czy8n$+  
template < typename Cond, typename Actor > )[K3p{4  
class do_while ibuI/VDF  
  { #] GM#.  
Cond cd; UKJY.W!w4  
Actor act; Q]7Q  
public : 2DC#PX)i  
template < typename T > `P5"5N\h  
  struct result_1 .~U9*5d  
  { ;?o C=c  
  typedef int result_type; Km nr }Lp9  
} ; K?tk&0  
/< :; ^B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "QF083$  
;dFe >`~  
template < typename T > VxFy[rP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ``<1Lo@  
  { ^"l$p,P+  
  do Qm.kXlsDI  
    { []]3"n  
  act(t); @ tIB'|O  
  } `@e H4}L*  
  while (cd(t)); ( 7?%Hg  
  return   0 ; fA8+SaXW%  
} %KA/  
} ; 3-R3Qlr  
0hkuBQb\  
3PA'Uk"5Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A%PPG+IfA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l17ZNDzLU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 UH.cn|R  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bevT`D  
下面就是产生这个functor的类: }m H>lN  
Vw*x3>`  
SHk[X ]Uo  
template < typename Actor > +Y~+o-_  
class do_while_actor W =zG  
  { g=C<E2'i*  
Actor act; |u{QI3#'  
public : +mA=%? l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4B]61|A  
6\3k0z  
template < typename Cond > eC$v0Gtq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F&*M$@u5  
} ; S0+zq<  
upDQNG>d  
u,m-6@ il  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1955(:I  
最后,是那个do_ JLu0;XVK  
QP B"E W  
^PQV3\N  
class do_while_invoker _")h %)f  
  { >D/~|`=p  
public : #& wgsGV8C  
template < typename Actor > ?Qig$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )!d1<p3  
  { s.sy7%{  
  return do_while_actor < Actor > (act); 17cW8\  
} 'u[o`31.  
} do_; sPg6eAd~?  
5gD)2Q6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y/0O9}hf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 j>*SJtq7  
最后来说说怎么处理break和continue $Jm2,Yv  
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。 hPxI& :N  
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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