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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ly&+m+Gwu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XjF@kQeM=  
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, )O"E#%  
Qn7T{ BW  
'{cSWa| #  
Rjq Xz6  
  class filler ._^}M<o L  
  { 0W(mx-[H/  
public :  ][wb4$2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o>_})WM1[  
} ; rw,Ylr :3  
uG^CyM>R`  
^#d\HI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: AY{KxCr b^  
'g!T${  
#h?I oB7  
q)i %*IY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HD^#"  
?>Sv_0  
EW|$qLg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ao2^3e  
}9+;-*m/  
uR ?W|a  
N$6e KJ]  
二. 战前分析 Yy88 5  
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。 ;.V/ngaj  
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 .JPN';  
IplOXD  
3Do0?~n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >x{("``D0y  
  /* --------------------------------------------- */ 2 ^m}5:0  
vector < int *> vp( 10 ); 6@s!J8!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f^FFn32u  
/* --------------------------------------------- */ se\fbe^0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m,lZy#02s3  
/* --------------------------------------------- */ ^1najUpQ_n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $DoR@2 ~y  
  /* --------------------------------------------- */ {1)A"lQu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w}gmVJ#p  
/* --------------------------------------------- */ `Gqe]ZE#"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h+}BtKA  
/~Y\KOH|  
Z^_qXerjP  
!?nbB2,  
看了之后,我们可以思考一些问题: q#tUDxf(|  
1._1, _2是什么? 5p (zhfuG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 '{"Rjv7  
2._1 = 1是在做什么? C`hdj/!A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j|t=%*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3[ xdls  
rP:g`?*V  
e0TYHr)X>3  
三. 动工 ,WRm{ v0f^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U05;qKgkDF  
vkIIuNdDlx  
&"^F;z/  
Ca|egQv  
template < typename T > lS4rpbU_  
class assignment ?H=q!i  
  { WO_Uc_R  
T value; /W/e%.  
public : eX+36VG\  
assignment( const T & v) : value(v) {} w*-42r3,'  
template < typename T2 > sp,-JZD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oX|T&"&  
} ; FJ_7<4ET  
<y@v v  
1Cw]~jh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y;/@[AwF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aUaeK(x:H  
.xN<<+|_v'  
X`.##S KC  
zmo2uUEd  
  class holder suY47DCX)  
  { zMsup4cl  
public :  T Rv  
template < typename T > =SJ#6uFS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0$*7lQ<a#M  
  { 8K,X3a9  
  return assignment < T > (t); aKDY_ D  
} 7?*+,Fo#  
} ; i g(O$y  
F w 0m(7  
50cVS)hG6d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *?FVLE  
.d<K`.O ;  
  static holder _1; tF:AnNp=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o-\h;aQJ  
YvJFZ_faX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lq-KM8j  
而不用手动写一个函数对象。 &t= :xVn-M  
~*HQPp?v  
w"j>^#8  
8A#,*@V[  
四. 问题分析 ~CNB3r5R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 MgeC-XQM  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |Xt.[1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tn&_ >R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 csy6_q(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MTu\T  
2:38CdkYp  
五. 问题1:一致性 '(.5!7?Qc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^Hx}.?1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e9{ii2M  
0V:H/qu8>  
struct holder |'h (S|  
  { OG5{oH#K  
  // t#^Cem<  
  template < typename T > 1SExl U  
T &   operator ()( const T & r) const tu\XuDk y  
  { #_DpiiS,.Q  
  return (T & )r; tgF~5 o}?  
} U#z"t&o=L  
} ; 3"h*L8No  
~<[+!&<U  
这样的话assignment也必须相应改动: &;DCN  
y!b2;- Dp  
template < typename Left, typename Right > I~&*^q6 |  
class assignment GHsDZ(d3.  
  { s<!A< +Sh  
Left l; Nf| 0O\+%y  
Right r; 9^a|yyzL  
public : %Psg53N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~su>RolaX  
template < typename T2 > }>{R<[I!G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =t,oj6P~  
} ; hIV9.{J  
LeCc`x,5  
同时,holder的operator=也需要改动: 3~`P8 9  
Y/sav;  
template < typename T > 7h\is  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "Hw%@]#  
  { Y2L{oQ.C2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NfoHQU <n  
} MSCH6R"5  
Va?]:Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jwI2T$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BZ?w}%-MO  
JN8Rh  
return l(rhs) = r; tj;47UtH  
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。 y4kn2Mw;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I'5[8  
sX"L\v  
template < typename Tp > Fl)nmwO c  
class constant_t %e:+@%]  
  { EID-ROMO  
  const Tp t; >g$iO`2  
public : 1)~|{X+~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lf=G  
template < typename T > EB3/o7)L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f&vMv.  
  { jRsl/dmy  
  return t; Tb] 7# v  
} z};|.N}  
} ; ja9u?UbW  
- |p eD L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v.RA{a 9  
下面就可以修改holder的operator=了 dk7x<$h-h0  
/`m* PgJ  
template < typename T > ;Rv WF )  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o(tJc}Mh+(  
  { Uh0g !zzp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fq>{5ODO  
} wqG#jC!5  
&k'<xW?x  
同时也要修改assignment的operator() !$NK7-  
]G i&:k  
template < typename T2 > &J/EBmY[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dQ*^WNUB  
现在代码看起来就很一致了。 .5\@G b.8  
X+ Sqw5rH  
六. 问题2:链式操作 >,,`7%Rv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ar)EbGId  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |Ua);B~F  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _)j\ b  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 JL {H3r&/S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {+lU4u  
s17)zi,?4  
template < typename T > "`;-5dg  
struct result_1 LGc8w>qE  
  { 6"_pCkn;c<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1L`V{\_0s  
} ; @v`.^L{P  
ViW2q"4=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Ys.GBSlHG  
.-YE(}^  
template < typename T > @KM?agtlbl  
struct   ref 3D6&0xTq  
  { B*:I-5  
typedef T & reference; &B5&:ib1D  
} ; `a52{Wa  
template < typename T > B9,39rG/7+  
struct   ref < T &> t;+b*S6D  
  { j3&q?1  
typedef T & reference; sSh." H  
} ; m$C1Ea-wnT  
</kuJh\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *ELU">!}G  
 j=pg5T  
template < typename T > v2tVq_\AMx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8d$|JN;)  
  { Jt}`oFQ5l  
  return l(t) = r(t); h1?xfdvGd  
} 8Dl(zYK;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ; o'>`=Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K bQXH!J  
xq.kH|bH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aA$\iFYA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P$z%:Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7(D)U)9h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pek[j)g}  
最后的布局是: PCwc=  
                Add Zrwd  
              /   \ jvv=  
            Divide   5 wdt2T8`I/  
            /   \ $hc=H  
          _1     3 &bq1n_  
似乎一切都解决了?不。 i\;ZEM{  
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。 +@uA  
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。 j|8!gW  
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: $S' TW3  
[^GBg>k  
template < typename Right > #)n$Q^9&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sCJ|U6Q-  
Right & rt) const ^>%.l'1/(  
  { I~6(>Z{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rMVcoO@3  
}  #*rJI3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #yIHr&'oX  
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。 IG|u;PH<  
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。 <V)z{uK  
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。 7Cp /{l;d  
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。 ]["%e9#aX  
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? { k=3OIp  
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: KC&XOI %  
p*<I_QM!  
template < class Action > f6J]=9jU  
class picker : public Action /pkN=OBR  
  { X2I_,k'fQ  
public : [(a3ljbRX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ..h@QQ  
  // all the operator overloaded =}tomN(F~[  
} ; (`slC~"  
E,\)tZ;,  
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。 Id^q!4Th9  
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: S]=.p-Am  
S0OL;[*.  
template < typename Right > ZD]{HxGL!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fJ\?+,  
  { ] 7[#K^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *.eeiSi{  
} P7T'.|d  
f99"~)B|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G:1QXwq\j  
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。 a e-tAA[1Y  
5nBJj  
template < typename T >   struct picker_maker )2wf D  
  { "5dke^yk0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _t"[p_llo  
} ; A`M-N<T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uv-O`)  
  { 2%fzRXhu%  
typedef picker < T > result; Z3MhHvvgp{  
} ; F5+F O^3E  
M  hW9^?  
下面总的结构就有了: FZ%h7Oe  
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。 gnzg(Y]5w  
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。 WJ-.?   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LUxDP#~7  
至此链式操作完美实现。 W$wX[  
Rs{8vV  
LEjq<t1&  
七. 问题3 &c "!Y)%G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !4#qaH-Q  
]v5/K  
template < typename T1, typename T2 > )uAY_()/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DazoY&AWE  
  { ;=IJHk1&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rSt5 @f?  
} 'hWA&Xx +  
` ;mQ"lO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ceJ#>Rj  
"9^b1UH<  
template < typename T1, typename T2 > \tvL<U"'  
struct result_2 bh5P98s  
  { W tw,YFT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6wu`;>  
} ; >`&2]Wc)  
6ERMn"[_w  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #wT6IU1  
这个差事就留给了holder自己。 x&J\swN9  
    LHx ")H?,  
2!}F+^8'P  
template < int Order > ,6MJW#~]  
class holder; Hmm0H6&u  
template <> `peR,E  
class holder < 1 > 0+qC_ISns  
  { xv2c8g~vD  
public : ^/}4M'[w  
template < typename T > ;{H Dz$  
  struct result_1 0U/[hG"DKN  
  { W+u,[_  
  typedef T & result; -0q|AB<  
} ; wXp:XZ:]T  
template < typename T1, typename T2 > QsxvA;7%  
  struct result_2 ?[bE/Ya+S  
  { 2V% z=  
  typedef T1 & result; kl~/tbf  
} ; yU/?4/G!  
template < typename T > 9 4H')(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $Yu'B_E6p  
  { glo G_*W  
  return (T & )r; [G|(E  
} 3B%7SX  
template < typename T1, typename T2 > o ~y{9Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W;R6+@I[  
  { XNx$^I=  
  return (T1 & )r1; EUI*:JU-  
} :+>7m  
} ; '?m2|9~  
ipMSMk7gx  
template <> - |DWPU!"  
class holder < 2 > RFS} !_t+|  
  { aqk$4IG  
public : Op9 ^Eu%n  
template < typename T > re%XaL  
  struct result_1 Hicd -'  
  { ;Q q_  
  typedef T & result; 6RxI9{ry  
} ; f^QC4hf0  
template < typename T1, typename T2 > x.t&NP^V)  
  struct result_2 3)CIqN  
  { ayn aV  
  typedef T2 & result; i Pr(X  
} ; VfJ{);   
template < typename T > A9SL|9Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n2-+.9cY  
  { uUHWTyoO  
  return (T & )r; 3 SbZD   
} 2+)h!y]  
template < typename T1, typename T2 > 3}phg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MIkp4A  
  { Z-ci[Zv  
  return (T2 & )r2; `$JZJ!,A  
} 6W3oIt  
} ; ]Oo!>iTQi  
k0\a7$}F  
xWa[qCr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0&| M/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [ R8BcO(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r9bAbE bI  
C_ d|2C6  
return l(i, j) = r(i, j); W[`ybGR<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (>u1O V  
ND?"1/s  
  return ( int & )i; E]&N'+T  
  return ( int & )j; %nq<nfDT  
最后执行i = j; 2P'Vp7f6 Y  
可见,参数被正确的选择了。 :+QNN<  
Uv.Xw}q  
s/J7z$NEU  
$1d{R;b[  
O \o@]  
八. 中期总结 Cb<7?),vK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: OA9 P"*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 91&=UUkK?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MTl @#M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^)Y3V-@t  
&Q"vXs6Gt  
 Br s}  
>m%TUQ#%  
't8!.k  
RaTNA W)v>  
九. 简化 NW0se DL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3"0QW4A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b0h\l#6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [X@{xF^vBQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 af6<w.i  
  +-*/&|^等 }0 H<G0   
2. 返回引用。 S3U]AH)C  
  =,各种复合赋值等 -b+)Dp~$p  
3. 返回固定类型。 D1>*ml  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @|ZUyat  
4. 原样返回。 7u^wO<  
  operator, bL0]Yuh  
5. 返回解引用的类型。 ~MB)}!S:  
  operator*(单目) /#: *hn  
6. 返回地址。 ?XyrG1('  
  operator&(单目) }lPWA/  
7. 下表访问返回类型。 #<&@-D8  
  operator[] xZ2 1i QeN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $?:IRgAr  
  operator<<和operator>> d@*dbECG  
LR#.xFQ+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =M@)q y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9%ct   
m^ar:mK@  
template < typename Left > Xu_1r8-|=b  
struct value_return r:0RvWif  
  { Dvz 6 E  
template < typename T > VY~*QF~P  
  struct result_1 @g#| srYD  
  { "tk1W>liIN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ux" ^3D  
} ; CP"5E?dcK  
GpXf).a@  
template < typename T1, typename T2 > dE[X6$H[  
  struct result_2 &l{ctP%q  
  { leizjL\P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y<`:I|y  
} ; $ <[r3  
} ; e>!]_B1ad  
5gx;Bp^_  
*)\y52z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5$Kv%U  
.|L9}<  
下面我们来剥离functor中的operator() GP ^^ K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: loq2+(  
^5 "yY2}-  
return l(t) op r(t) vft7-|8T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &];W#9"Z  
return op l(t) n.5M6i/~a  
return op l(t1, t2) HH(2  
return l(t) op ],R\oMYy|P  
return l(t1, t2) op !.@:t`w  
return l(t)[r(t)]  d*([!!i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }L{GwiDMDl  
xQ?$H?5B<  
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: qIzv|Nte  
单目: return f(l(t), r(t)); eK3d_bF+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r`)'Kd  
双目: return f(l(t)); +\PLUOk  
return f(l(t1, t2)); OaN"6Ge#  
下面就是f的实现,以operator/为例 0_^3 |n  
t?weD{O  
struct meta_divide B=_5gZ4Y  
  { M6]:^;p'  
template < typename T1, typename T2 > HPO:aGU   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pa|*Jcr  
  { 5?j#  
  return t1 / t2; Y3)*MqZlF  
} !]7L9TGn  
} ; 3dtL[aVwY  
@WKJ7pt`'N  
这个工作可以让宏来做: !,7)ZW?*8  
r:U<cL T[9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \Y:zg3q*  
template < typename T1, typename T2 > \ ] TZ/=Id  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (h@~0S  
以后可以直接用 *a(GG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G [yI[7=d  
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 /W}"/W9  
(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。。。) K7qR  
6k37RpgH  
*'n=LB8R  
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 {ueDwnZ  
rXGaav9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ldaT: er9  
class unary_op : public Rettype cft@s Y  
  { f.vJJa  
    Left l; J6zU#  
public : C6tfFS3bq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7.yCs[Z  
hx~rq `{  
template < typename T > J?&%fI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6LT.ng  
      { #K> Ue>hx  
      return FuncType::execute(l(t)); \/m-G:|  
    } >8`;SEnv  
mLHl]xs4  
    template < typename T1, typename T2 > %~Wr/TOt+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !i{5mc \  
      { @GQtyl;q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ICWHEot  
    } weOga\  
} ; 1l}fX}5%I;  
d=HD! e  
niPqzi  
同样还可以申明一个binary_op yyVE%e5nl  
CSFE[F63  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?IiFFfs  
class binary_op : public Rettype ,nniSG((3  
  { }hc+ENh  
    Left l; 2.a{,d  
Right r; /E Z -  
public : a{}8030S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BL\H@D  
p<RIvSqM  
template < typename T > BDi+ *8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2d OUY $4  
      { wFL7JwK:G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]#FQde4]5  
    } kxY9[#:<fB  
;l@Ge`&u  
    template < typename T1, typename T2 > <+<,$jGC-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bg*@N  
      { )Y=ti~?M(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }A<fCm7  
    }  7"])Y  
} ; G/_8xmsU  
]rO/IuB  
VQ2B|v  
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 o~'UWU'#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~2XiKY;W?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9@ ^*\s  
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。 +L=a\8Ep  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pG$l   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xHn "D@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g`H;~ w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) RWGAxq`9f  
下面是修改过的unary_op 2&<&q J  
6?l|MU"Q.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~:UAL}b{\~  
class unary_op 4+N9Ylh  
  { ENZYrWl  
Left l; &WVRh=R  
  ,Mu"r!MK  
public : t)l^$j !h@  
chU,));F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3hR3)(+1  
04!akPP<  
template < typename T > +tv"j;z  
  struct result_1 SiT5QJe  
  { J~5+=V7OV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; | +aD%'|  
} ; {MmK:C  
cq 1)b\|  
template < typename T1, typename T2 > 'u%SI]*;>  
  struct result_2 '&iAPc4=  
  { ']>/$[!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xbze{9n"  
} ; :h<QM$P<  
f_r4*#&v  
template < typename T1, typename T2 > "l-b(8n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T:w%RF[v9  
  { 5G WC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [mG:PTK3  
} ' "o2;J)7  
24d{ol)  
template < typename T > @Yzb6@g"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y6Ea_v  
  { 8G_KbS  
  return OpClass::execute(lt(t)); W&9X <c*  
} l|  QQ  
PA${<wyBR_  
} ; +C`zI~8  
R"{oj]d;$F  
,) 3Eog\-  
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 0d #jiG  
好啦,现在才真正完美了。 EceD\}  
现在在picker里面就可以这么添加了: A@ 4Oq  
Qr*7bE(a  
template < typename Right > +bcJm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T|h'"3'  
  { 0"xD>ue&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _!E/ em  
} d /`d:g  
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。 T2MXwd&l  
JA6#qlylL  
|6zx YuX  
Hu7WU;w  
"v5jYz5M  
十. bind 9rM6kLD  
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。 7! #34ue  
先来分析一下一段例子 Y-:dPc{  
v\Xyz )  
@" BkLF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {s~t>Rp+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E9PD1ADR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +dF/$+t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G297)MFF  
我们来写个简单的。 IM&l%6[).  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4j-%I7  
对于函数对象类的版本: s7na!A[  
oD7^9=#  
template < typename Func > _[u fH*  
struct functor_trait >$N ?\\#  
  { 2vX!j!_  
typedef typename Func::result_type result_type; &s_)|K  
} ; eR:!1z_h  
对于无参数函数的版本: TWo.c _l  
@hIHvLpRB  
template < typename Ret > _If:~mIs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _D~FwF&A  
  { 3v:c'R0  
typedef Ret result_type; oh^QW`#(  
} ; 5SwQ9#  
对于单参数函数的版本: DeR C_ [  
-!pg1w06  
template < typename Ret, typename V1 > 3`DwKv `+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x_BnWFP  
  { J+0T8 ?A  
typedef Ret result_type; $ 2PpG|q  
} ; dpI! {'"M  
对于双参数函数的版本: SW*Y u{  
}Jk=ZBVjT7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {N 0i 3e s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vh5Z'4N  
  { 2f7]= snCG  
typedef Ret result_type; z Ud{9B$  
} ; Sv|jR r'  
等等。。。 \TTt!"aK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p+O,C{^f  
#tQ__ V   
template < typename Func > `{W>Dy  
struct func_return D;WQNlTU  
  { \ q=Bbfzv  
template < typename T > G7d)X^q!xS  
  struct result_1 KPMId`kf  
  { cuo'V*nWQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ":,J<|Oy  
} ; Pvu*Y0_p  
CWS&f g%o{  
template < typename T1, typename T2 > ca!DZ%y  
  struct result_2 4Q n5Mr@<  
  { 2g:V_%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )6 [d'2  
} ; #a=~a=c(^  
} ; Z2hIoCT  
S|v")6  
!w=6>B^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y9)Rl)7-:  
':LV"c4 t  
template < typename Func, typename aPicker > W<s5rMx  
class binder_1 =P\Tk)(`  
  { kMY1Xb  
Func fn; UfAN)SE"  
aPicker pk; "`8~qZ7k  
public : ju{\7X5  
}KCb5_MDF  
template < typename T > M~t;&po  
  struct result_1 5>*~1}0T  
  { 3X A8\Mg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^=V b'g3P~  
} ; P gK> Z,  
(n3MbVi3LU  
template < typename T1, typename T2 > RYem(%jq  
  struct result_2 Z/w "zCd  
  { x;p7n 2_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ed=]RR 4R  
} ; E{B=%ZNnm  
|$aTJ9 Iq:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >,s.!vpK  
;^Hg\a  
template < typename T > Dhy@!EOS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i%eq!q  
  { `U[s d*C"  
  return fn(pk(t)); huw|J<$  
} wc.T;(  
template < typename T1, typename T2 > H|i39XV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J_ S]jE{  
  { ?,0 5!]  
  return fn(pk(t1, t2)); An0Zg'o!G  
} ?cdjQ@j~h  
} ; 7 G<v<&  
3'D<'S}[  
$^;b 1bnO  
一目了然不是么? /,m!S RJ  
最后实现bind ui$JQ_P  
?YTngIa  
H^N 5yOj/  
template < typename Func, typename aPicker > DEcsFC/SK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5$w`m3>i(  
  { leSR2os  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {D9m>B3"{  
} ~KF>Jow?Y  
BQTibd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Q&|-`NK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 rp^G k  
q" aUA_}\  
十一. phoenix 2IGoAt>V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X[{tD#  
cun&'JOH?U  
for_each(v.begin(), v.end(), 7@*l2edXm+  
( E=9xiS  
do_ ,J63 ?EQ3  
[ v Ol<  
  cout << _1 <<   " , " ~p0M|  
] bm:"&U*tu'  
.while_( -- _1), VkChRzhC  
cout << var( " \n " ) 1>"[b8a/  
) jjLwHJ  
); h &R1"  
,|r%tNh<8$  
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: D#I^;Xg0h  
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 u6#=<FD/}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1!4-M$-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {+V]saYP  
71GyMtX   
#-*#? -  
template < typename Cond, typename Actor > 0~:Eo89  
class do_while Z:2a_A tm  
  { HpX ;:/I  
Cond cd; r%^l~PN  
Actor act; Gec?  
public : ^[]@dk9  
template < typename T > ~dFdO7  
  struct result_1 d@?++z  
  { v.Y?<=E+<d  
  typedef int result_type;  ~;#OQ[  
} ; RMfKM! vE  
)=vQrMyB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'q_^28rK  
D%+cf  
template < typename T > i 6@c@n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (v'#~)R_`  
  { F^/1 u  
  do 25zmde~ w  
    { P wY~L3,  
  act(t); E9"P~ nz  
  } vTdJe  
  while (cd(t)); hN3*]s;/6z  
  return   0 ; X' ,0vK  
} e2 X\ll  
} ; CC8)yO  
g]V_)}  
m@Vz42g~+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5@kNvi  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yDil  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d}Y\; '2,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aGR!T{`   
下面就是产生这个functor的类: "nzQ$E>?$  
9 Y-y?Y  
J:!m49fF  
template < typename Actor > p!OCF]r  
class do_while_actor abW[hp  
  { ruKm_j#J  
Actor act; +=:*[JEK,U  
public : pp2,d`01[L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R iPxz=kr  
!)1gGXRY  
template < typename Cond > M:9 6QM~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {%"n[DLps  
} ; $q iY)RE  
t6+c"=P#  
]"2;x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C2[* $ 1U  
最后,是那个do_ .EF(<JC?  
b5u8j  
ZgzjRa++  
class do_while_invoker I+VL~'VlS  
  { BIk0n;Kz<L  
public : xRI7_8Jpyn  
template < typename Actor > 8?za&v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RZgklEU  
  { LrGLIt`  
  return do_while_actor < Actor > (act); =sYUzYm  
} `Q@w*ta)  
} do_; .T63:  
5vmc'Om  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sgGXj7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $\w<.)"#  
最后来说说怎么处理break和continue <Pm!#)-g9  
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。 ]27  
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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