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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ``k[CgV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 poW%Fzj  
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, \By_mw  
^gx~{9`RR  
u8KQV7E  
"Y L^j~A  
  class filler (>A#|N1U  
  { 5o 5DG  
public : )uOtQ0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c8[kL$b;j  
} ; L-E?1qhP>  
_[z)%`kay  
(nq""kO6'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: syg{qtBz^  
%i3[x.M  
!Whx^B:  
mxF+Fp~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lMu9Dp  
W`vPf  
?+7~ E8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  w (RRu~J  
F*#!hWtb  
\8<[P(!3  
C^,b aCX  
二. 战前分析 U W8yu.`?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :3R3 >o6m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dtY8>klI  
8g)$%Fy+N  
^_\m@   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]!sCWR  
  /* --------------------------------------------- */ E"p _!!1  
vector < int *> vp( 10 ); K<::M3eQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5<`83; R9  
/* --------------------------------------------- */ 7J5jf231  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FO[ s;dmzu  
/* --------------------------------------------- */ kG5+kwV=:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3=oxT6"k  
  /* --------------------------------------------- */ Q.eD:@%iE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H'udxPF  
/* --------------------------------------------- */ .!L{yU,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); --"5yGOL  
l lcq~*zz  
Nb3O> &J  
x?B`p"ifS  
看了之后,我们可以思考一些问题: @<$m`^H  
1._1, _2是什么? v)O].Hd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J5jI/P  
2._1 = 1是在做什么? 6p&2 A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (z)#}TC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V*O[8s%5v  
H1q,w|O9j  
;:oJFI#;  
三. 动工 OhN2FkxL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ws0)B8y,|  
f ]_ki  
&g90q   
DVwB}W~  
template < typename T > :oW 16m1`  
class assignment XSN=0N!GB  
  { P8h|2,c%  
T value; q>K3a1x  
public : XaE*$:   
assignment( const T & v) : value(v) {} Z-4/xi7  
template < typename T2 > Q6URaw#Yt`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )i.pE ]!+  
} ; w{_g"X  
~e hN%-  
A:y^9+Da  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `_1fa7,z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x%H,ta%  
x\ # K2  
p>J@"?%^  
l44QB8 9  
  class holder 6A =k;do  
  { xH` VX-X3  
public : N$t<&5 +  
template < typename T > pN9U1!|uam  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6hR ` sE  
  { C7W<7DBf  
  return assignment < T > (t); <3j`Z1J  
} c+z [4"rYL  
} ; x<rS2d-Y  
t OJyj49^a  
C .B=E"e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /%jX=S.5h<  
;K>'Gl  
  static holder _1; :eL[nyQr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U}Puq5[ ?  
uJ0'`Q?6R9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nvwf!iU6  
而不用手动写一个函数对象。 UEx<;P8rP  
^C~R)M:C  
FAc^[~E  
!wEe<],  
四. 问题分析 hW!n"qU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a @3s71  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -'D ~nd${  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T4}Wg=UKg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * Wp?0CP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .)WEg|D0Ku  
(xTGt",_Jo  
五. 问题1:一致性 Qa:[iF  
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?| !"RRw&0M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "LkBN0D  
b+arnKo1fk  
struct holder .I#_~C'\  
  { iWA?FBv  
  // gxUa -R  
  template < typename T > ?VRsgV'$  
T &   operator ()( const T & r) const ]2|fc5G'  
  { 4e|N^h*!  
  return (T & )r; $~1mKx]]  
} Val"vUZ  
} ; za 7+xF  
@'M"c q  
这样的话assignment也必须相应改动: Tjv'S <  
5#X R1#`  
template < typename Left, typename Right > q7soV(P  
class assignment .$y'>O*$G  
  { >O rIY  
Left l; (@!K tW  
Right r; [N9yW uc  
public : `s UY$Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HIE8@Rv/3  
template < typename T2 > a(?)r[=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?GhMGpd Mq  
} ; Z'!ORn#M  
{{M/=WqC  
同时,holder的operator=也需要改动: }hg2}g99  
eYlI};  
template < typename T > GB pdj}2=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n=$ne2/  
  { .<fdX()e,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q}<QE:-&E  
} J}8p}8eF,  
O(=9&PRi  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]&D= *:c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r1vS~ 4Z  
|nLq 4.  
return l(rhs) = r; Rmn{Vui9\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r7?nHF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o37oRv]  
|7A}LA  
template < typename Tp > {=Jo!t;f  
class constant_t coPdyw'9&  
  { Ck %if  
  const Tp t; Q_iN/F  
public : -}!mi V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OX]P;#4tU  
template < typename T > ^=5y;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s]kzXzRC?  
  { 1t^9.!$@y  
  return t; 4J(-~  
} Q/4ICgo4  
} ; ,!%E\`  
cqs.[0 z#B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  s7:H  
下面就可以修改holder的operator=了 #Y   
Lr8|S  
template < typename T > (>x05nh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a:HN#P)12  
  { ~$[fG}C.K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q^zG+FN  
} -gba&B+D"  
MVvBd3  
同时也要修改assignment的operator() Tl[*(| /C  
f#GMJ mCQs  
template < typename T2 > &^HVuYa.0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +0Q +0:  
现在代码看起来就很一致了。 kb/BE J  
#wRhR>6  
六. 问题2:链式操作 _TsN%)m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1t?OD_d!8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 A9K$:mL<2  
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。 ]a~sJz!  
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。 n@;B_Bt7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zG9D Ph  
=VZ_';b h  
template < typename T > e?+-~]0  
struct result_1 m$v >r\*X  
  { \>lA2^E f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =l*xM/S  
} ; zP2X}VLMo  
zYY]+)k?  
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: G?XA",AC  
Mb\(52`)Q  
template < typename T > ,>kVVpu  
struct   ref 1%N*GJlwJ  
  { 'OP0#`6`  
typedef T & reference; a9{NAyl<oo  
} ; V!^0E.?a  
template < typename T > ' F9gp!s8~  
struct   ref < T &> &<uLr *+*  
  { ZOa|lB (,  
typedef T & reference; {y6h(@I8\  
} ; 4\v &8">LL  
to&,d`k=-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {!qnHv\S  
Ma$~B0!;s  
template < typename T > l*&N<Yu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "qR, V9\  
  { Kn@#5MC rU  
  return l(t) = r(t); v3M$UiN,:  
} . 43cI(  
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。 F4z#u2~TC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vym0|cW  
=MJB:  
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 ~XuV:K3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YCxwIzIR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M_ %-A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Khc^q*|C)  
最后的布局是: gVzIEE25  
                Add ~:f..|JM  
              /   \ R"P-+T=7M  
            Divide   5 ZBY2,%nAo  
            /   \ WfG +_iP?  
          _1     3 @Bhcb.kbq  
似乎一切都解决了?不。 '=Lpch2J  
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。 *kqC^2t  
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。 t? 6 et1~  
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: >jIn&s!}  
_&S#;ni\c  
template < typename Right > BYM6cp+S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {9V.l.Q  
Right & rt) const O]@#53)Tz  
  { _]4 p51r0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pl1CPxSdO  
} dr=Q9%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >&S}u\/  
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。 <YU4RZ  
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。 YkB@fTTS  
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。 _Q I!UQdW  
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。 *. |%uf.  
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? t$Rc 0  
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: BPt? 3tC  
1Pw1TO"Z  
template < class Action > VlA]A,P}i  
class picker : public Action -XCs?@8EQ  
  { >Q=^X3to  
public : 9.M'FCd~M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R3|4|JlGR  
  // all the operator overloaded .|R4E  
} ; N\|z{vn  
O=}Rp 1  
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。 1a{r1([)  
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: B^P&+,\[}  
&*+$38XE^  
template < typename Right > f ?k0(rl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h L [eA  
  { W>d)(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %ZWt 45A  
} 9AB U^ig  
HV/:OCK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^OWG9`p+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h`1<+1J9  
Fl=H5HR  
template < typename T >   struct picker_maker UiH7  
  { EC,`t*<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w($a'&d`0  
} ; iUR ij@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YFB>GQ;  
  { V)/J2-w  
typedef picker < T > result; ,/b!Xm:  
} ; 0@cIj ]  
pIcg+~  
下面总的结构就有了: qNj?Rwc  
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。 4y7_P0}:B  
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。 -]zb3P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "*t6KXVaM  
至此链式操作完美实现。 ZuGd{p$  
%hYgG;22  
'_.qhsS  
七. 问题3 pz['o  
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。 0N>K4ho6{  
zQY ,}a  
template < typename T1, typename T2 > 1;=L] L?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bGeIb-|(  
  { 3jxC}xz)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g3NUw/]#  
} %w65)BFQ  
L>sLb(2\i  
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: nI6ompTX  
!mUJ["#  
template < typename T1, typename T2 > e~lFjr]  
struct result_2 }BlyEcw'aN  
  { Io3-\Ff  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $Xlr@)%  
} ; !X-\;3kC0  
a#r{FoU{M8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  J3 Q_  
这个差事就留给了holder自己。 B0Wf$ s^7t  
    v~L\[&|_  
zG ='U  
template < int Order > lF}@@e)N  
class holder; z f SE7i0  
template <> mk1R~4v  
class holder < 1 > l6HtZ(  
  { ekyCZ8iai  
public : 4}; @QFT*  
template < typename T > (cLKhn@  
  struct result_1 &]n }fq  
  { t(*n[7e  
  typedef T & result; 6Oy:5Ps8a  
} ; (X"5x]7]  
template < typename T1, typename T2 > P knOeW"j  
  struct result_2 X|hYZR  
  { G`0O5G:1  
  typedef T1 & result; <9fXf*  
} ; /OztkThx=  
template < typename T > iiq `:G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :wIA.1bK}  
  { tz;o6,eb  
  return (T & )r; F7JO/U^oU  
} 6L8nw+mEK  
template < typename T1, typename T2 > :;e OhZ=_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9S]pC?N]E  
  { c%doNY9Q  
  return (T1 & )r1; ^vd$j-kjTP  
} u9S*2'  
} ; }=bzUA`C  
UDi(7c0.  
template <> ]w6 F%d  
class holder < 2 > 3?FY?Q[  
  { $mM"C+dD  
public : x&;AY  
template < typename T > $mGzJ4&  
  struct result_1 VX.LL 5  
  { j "<?9/r  
  typedef T & result; 8m iJQIq  
} ; sX~E ~$_g  
template < typename T1, typename T2 > QZvQ8  
  struct result_2 {k.:DH)  
  { fKY-@B[|  
  typedef T2 & result; 7Fo^ :"  
} ; j.Uy>ol  
template < typename T > \2y/:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,V9qiu=m   
  { uZn_*_J!  
  return (T & )r; j_90iP^5:  
} *x2!N$b  
template < typename T1, typename T2 > qA7,txQ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L%v@|COQ3  
  { TzaeE  
  return (T2 & )r2; p+=zl`\=|  
} md{nHX&  
} ; K@1gK<,a  
-r cEG!  
E6~VHQa2?  
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> >。 n}Z%D-b$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [ft6xI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: akbB=:M,x  
2K>1,[C'Z  
return l(i, j) = r(i, j); Ql5bjlQdO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o i'iZX  
),N,!15j,  
  return ( int & )i; %W D^0U|  
  return ( int & )j; X:Z3R0  
最后执行i = j; p)B /(%  
可见,参数被正确的选择了。 J(#6Cld`c  
G;cC!x<  
O"~[njwkE  
M%ecWr!tj  
!8UIyw  
八. 中期总结 +C!GV.q[  
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: QYo04`Rl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :& Dv!z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kfas4mkc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *.nSv@F  
aWTurnee^  
<MG&3L.[  
kNWTM%u9  
bxh-#x &  
<1I4JPh>x  
九. 简化 f{VV U/$  
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。 |Yw k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6inAnC@I  
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: >C_G~R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3mU~G}ig  
  +-*/&|^等 hev;M)t  
2. 返回引用。 $rW(*#C  
  =,各种复合赋值等 CJN~p]\  
3. 返回固定类型。 bh5D}w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =|AYT6z,  
4. 原样返回。 }d}sC\>U  
  operator, ] hK}ASC  
5. 返回解引用的类型。 %7mGMa/  
  operator*(单目) n32"cFPpT  
6. 返回地址。 DQ+6VPc^o  
  operator&(单目) \l(J6Tu  
7. 下表访问返回类型。 8zeeC eIU  
  operator[] W6>t!1oO+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JqO1 a?H  
  operator<<和operator>> I;JV-jDM  
i;{lY1  
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。 '/qy_7O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d%k7n+ICQ4  
\}h   
template < typename Left > L<=Dl  
struct value_return A3tv'-e9  
  { 4#>Z.sf  
template < typename T > KS(H_&j  
  struct result_1 AjEy@ /  
  { =_BHpgL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y)/|C7~W  
} ; %bTuE' `b  
4Lg ,J9  
template < typename T1, typename T2 > sDNWB_~  
  struct result_2 _Vp"G)1Y  
  { *y?6m,38V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0^S$_L  
} ; DcBAncsK  
} ; O0jOI3/P%  
 mhrF9&s  
s.7=!JQ#]p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %`k [xz  
AR( gI]1  
下面我们来剥离functor中的operator() bu6Sp3g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A{;"e^a-^l  
z<9C-  
return l(t) op r(t) *;}xg{@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D*2*FDGI  
return op l(t) ORrZu$n`p  
return op l(t1, t2) yq|yGf(4&  
return l(t) op |*JMPg?zI  
return l(t1, t2) op =5*Wu+S4r  
return l(t)[r(t)] plPPf+\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J|{50?S{^  
 t* Ct*  
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|| W  
单目: return f(l(t), r(t)); EGgw#JAi#t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '6vo#D9M  
双目: return f(l(t)); 34Gu @"  
return f(l(t1, t2)); hK)'dG*  
下面就是f的实现,以operator/为例 3}s]F/e  
n*$g1HG6  
struct meta_divide /UK?&+1qE  
  { \h3HaNC  
template < typename T1, typename T2 > RK-bsf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dQSO8Jf  
  { Pa0W|q#?X  
  return t1 / t2; >ye.rRZd`  
} M`K]g&57hL  
} ; mW!n%f  
<eMqg u  
这个工作可以让宏来做: V-#JV@b  
GdUsv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Wap4:wT  
template < typename T1, typename T2 > \ {.kIC@^O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }Fu1Y@M%  
以后可以直接用 uMva5o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ] / Nt  
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 7xO05)bz  
(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。。。) D$4GNeB+#  
'z,kxra|n  
\5&Mg81  
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 R98YGW_ dT  
^@8XJ[C,_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `},:dDHI  
class unary_op : public Rettype nG3SDL#(k  
  { n\D/WLvM  
    Left l; `XE>Td>Bs  
public : \Y"S4<"R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 cKsGDm  
2;T?ry7  
template < typename T > WqefH{PB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wxcJ2T dH  
      { J'|[-D-a  
      return FuncType::execute(l(t)); 4|&/# Cz^Y  
    } C zw]5  
:'%|LBc0  
    template < typename T1, typename T2 > |MKR&%Na  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lHM} E$5  
      { lz>00B<Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oy jkk  
    } j?*n@'   
} ; $!. [R}  
r4[=pfe25  
(*r2bm2FPO  
同样还可以申明一个binary_op r3?8nQ$  
+|bmUm<2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `^{G`es  
class binary_op : public Rettype 5'f_~>1Wt  
  { H0inU+Ih  
    Left l; PTe$dPB  
Right r; 5P<1I7d  
public : 0vLx={i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1J1Jp|j.  
*A!M0TK?i,  
template < typename T > A4(L47^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KB~1]cYMp  
      {  ,d/$!Yf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {@L{l1|0  
    } gQik>gFr  
!bLCha\  
    template < typename T1, typename T2 >  mY"Dw^)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6{i0i9Tb  
      { u,iiS4'Ze  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i#YDdz  
    } <H] PP6_g:  
} ; ;DX{+Z[  
Q (N'Oj:J  
0_je@p+$  
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 @=w)a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {(-923|,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z^gz kXx7  
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。 j,].88H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %LC)sSq{H  
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。。。 gYbvCs8O!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _5n2'\] H`  
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) FEhBhv|m  
下面是修改过的unary_op rMWvW(@@D  
o/,%rA4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 74 ptd,  
class unary_op 0P$19T N  
  { hU(  
Left l; NM9ViYm>P  
  Rq|5%;1  
public : RgFpc*.T  
"fNv(> -7s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *vBhd2HO  
B> i^w1  
template < typename T > H h](n<Bs  
  struct result_1 kKbbsB  
  { H4v%$R;K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `4@` G:6BL  
} ; *tZ3?X[b  
|U1u:=[  
template < typename T1, typename T2 > 5C*Zb3VG4  
  struct result_2 p({|=+bl  
  { NY?iuWa*g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Tl ybSC1  
} ; )N{PWSPs  
 ]igCV  
template < typename T1, typename T2 > "e\73?P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O+XQP!T  
  { oKSW:A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $(J)F-DB i  
} AS0(NlV  
_kOuD}_|  
template < typename T > i-0AcN./p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T06w`'aL  
  { <5]_u:  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4mBM5Tv  
} UlN}SddI9  
L}8 }Pns?&  
} ; j }^?Snq  
rf$[8d  
\2@9k`  
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 J=^5GfM)J  
好啦,现在才真正完美了。 ND9;%<80  
现在在picker里面就可以这么添加了: _jkJw2+s\  
v/KTEM  
template < typename Right > B7{j$0fm*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]6=opvm  
  { +W>tdxOh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V/OW=WCzN  
} cEJ_z(\=hr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F r2 +p  
,h3,& ,  
~|KMxY(:  
?aG~E  
d9D*w/clMi  
十. bind #2.C$  
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。 5hCfi  
先来分析一下一段例子 mn<ea&  
*LmzGF|  
|@-y+vbA*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Dhg/>@tw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Eh_[8:dK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nzYFa J+  
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。 jaux:fU  
我们来写个简单的。 dnPr2oI?I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4f0dc\$  
对于函数对象类的版本: GEb)nHQq  
|("5 :m  
template < typename Func > hW c M.  
struct functor_trait NX+ eig</-  
  { ;rF:$37^  
typedef typename Func::result_type result_type; gY=+G6;=<  
} ; HZ2zL17  
对于无参数函数的版本: KRcg  
f;ycQc@f  
template < typename Ret > T?5F0WKi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `+r5I5  
  { IZ4jFgpR  
typedef Ret result_type; 8J9o$Se  
} ; {24Pv#ZG#^  
对于单参数函数的版本: 'Uo:b<  
~u-`L+G"6  
template < typename Ret, typename V1 > h"nv[0!)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0$nJd_gW_  
  { U`'w{~"D%  
typedef Ret result_type; :(x 90;DW  
} ; /%N~$ &wW  
对于双参数函数的版本: wA)R7%&  
2,%ne(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]gj@r[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .^1=*j(;  
  {  6Ue6b$xE  
typedef Ret result_type; t! Av [K  
} ; Vk~}^;`Y  
等等。。。 G}~b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d{GXFT;0  
WI'csM;M#  
template < typename Func > ma* 9O |v^  
struct func_return 4';['  
  { <$9AP  
template < typename T > I3aEg  
  struct result_1 ||,;07  
  { &c@I4RV|q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QnOa?0HL/  
} ; p|bpE F=U  
~E`A,  
template < typename T1, typename T2 > AAl`bhx'n  
  struct result_2 "ChBcxvxb:  
  { $S cjEG:6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d ly 08 74  
} ; &k{@:z  
} ; AU$5"kBE  
%I=J8$B]f  
I~T?tm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uc"u@ _M  
Ul@' z|  
template < typename Func, typename aPicker > $1@{Zz!S  
class binder_1 Hm^p^,}_x  
  { {S&&X&A`v  
Func fn; *AN#D?X_  
aPicker pk; |m EJJg`"7  
public : XAFTLNV>  
g%[Ruugu  
template < typename T > IH0^*f  
  struct result_1 9VY_gi=vL  
  { ohyUvxvj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p]g/iLDZ  
} ; ?^+|V,<  
q B 2#EsZ  
template < typename T1, typename T2 > 1Q$ M/}  
  struct result_2 xX>448=  
  { U)o8Tr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LOYv%9$0*p  
} ; jH G(d$h  
aH#|LrdJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nBj7Q!lW  
Fu><lN7  
template < typename T > 4%{m7CK}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y|mR'{$I  
  { TPzoU" qh  
  return fn(pk(t)); /kq~*s  
} }R'oAE}$  
template < typename T1, typename T2 > yI;Qb7|^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )G|U B8]  
  { Mt:(w;Y  
  return fn(pk(t1, t2)); ?0<3"2Db~  
} >y@w-,1he  
} ; K&h|r`W(  
lqs_7HhvRS  
;Os3 !  
一目了然不是么? <Jk|Bmw;  
最后实现bind i\'N1S<D  
#>V;ZV5"  
_ 8>"&1n  
template < typename Func, typename aPicker > w$!n8A qs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /L 4WWQ5  
  { "8X+F%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'huLv(Uu  
} RPWYm  
ro{MD s  
2个以上参数的bind可以同理实现。  x1et,&,  
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?uI6Uw  
G# C)]4[n  
十一. phoenix hU{%x#8}lK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EKf4f^<  
k4P.}SJ?  
for_each(v.begin(), v.end(), 57}q'84  
( ~eP 2PG  
do_ ;D7jE+  
[ cG'Wh@  
  cout << _1 <<   " , " Ww~0k!8,t  
] l9h;dI{6  
.while_( -- _1), 73.b9mF  
cout << var( " \n " ) m~K]|]iqQ  
) zl[JnVF\6  
); CAA~VEUL  
L5W>in5(  
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: $9~1s/('  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @:@rks&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qr 9 F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @n(In$  
^q` *!B 9@  
Vmc)or*#  
template < typename Cond, typename Actor > ZJ(!jc$"*%  
class do_while aBnbu vp  
  { URgF8?n  
Cond cd; pS \>X_G3  
Actor act; AngwBZ@  
public : ._Xtb,p{  
template < typename T > lUEyo.xVt  
  struct result_1 7w*&Yg]  
  { d8#j@='a*  
  typedef int result_type; 2'U9!. o  
} ; %U 7B0-  
hz%IxI9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} EoeEg,'~F  
EiUV?Gvz  
template < typename T > P$Q&xN<#)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~aG-^BAS  
  { (Nahtx!/9  
  do hd;I x%tq>  
    { rzHa&:Y  
  act(t); Fe .*O`  
  }  P+0xi  
  while (cd(t)); =*Xf(mhc  
  return   0 ; M jTKM;  
} Hi9z<l=$  
} ; 9_3M}|V$^e  
&?6w 2[}  
\tx/!tA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }nl)*l  
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。 rYQ@"o0/Y  
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。 CdO-xL6F  
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。 $NH Wg(/R@  
下面就是产生这个functor的类: pt#[.n#f  
MavO`m&Cg  
(SK5pU  
template < typename Actor > ]w>fnew  
class do_while_actor N sL"p2w~  
  { uw!|G>  
Actor act; "S:N- Tf%U  
public : z%tu6_4j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S+Yg!RrNqj  
;g jp&g9Q  
template < typename Cond > 6,1|y%(f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5QJL0fc  
} ; h$\h PLx  
qGCg3u6  
[udV }  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V&H8-,7z  
最后,是那个do_ (02(:;1  
w>_EM&r6~u  
zP}v2  
class do_while_invoker )6^xIh  
  { rU@?v+i  
public : 3H2;mqq  
template < typename Actor > I>Q,]S1h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VYo;[ue([  
  { dy?|Q33Y"  
  return do_while_actor < Actor > (act); v!A|n3B]p  
} wt S*w  
} do_; ,&] ` b#Rc  
V JL;+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W2h[NimU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l$_rA~Mo  
最后来说说怎么处理break和continue z&,sm5Lb  
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。 T l(uqY?9  
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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