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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZOAHM1ci  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -:$#koW  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, W@b Z~Q9  
yH9(ru  
8M<\?JD~_f  
?:sk [f6  
  class filler f/?uo sS  
  { #YiphR&  
public : j[ fE^&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *F^t)K2  
} ; ~;V5*t  
c :d.mkF\  
>bLhCgF:"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }xA Eu,n^  
*!m\%*y{  
d,5,OJY2f  
|7$Q'3V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x+Ws lN 2a  
_k|k$qxE  
Jv8JCu"eky  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p=d,kY  
"XB6k 0.#  
 d5YL=o  
1_B;r9x  
二. 战前分析 hWz/PK,  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6N#0D2~^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j9 d^8)O,  
0hpU9w}12  
KlGmO;k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?X'l&k>  
  /* --------------------------------------------- */ Njmb{L]Cps  
vector < int *> vp( 10 ); +Y_]<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Swxur+hfH  
/* --------------------------------------------- */ -%_vb6u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9$WA<1PK+  
/* --------------------------------------------- */ ;[q>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f~R`RBZ]9  
  /* --------------------------------------------- */ Fp(-&,L0fc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9TU B3x^  
/* --------------------------------------------- */ 3>#io^35  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j\\uW)ibG  
FwpTQix!  
lhBu?q  
x4CSUcKb  
看了之后,我们可以思考一些问题: p7p6~;P  
1._1, _2是什么? (r-8*)Qh8  
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。 9`Y\`F#}q  
2._1 = 1是在做什么? c{{RP6o/j=  
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。 ?hOv Y)  
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。 ,aU8. J_U  
4vMjVbr  
*EF`s~  
三. 动工 <y<   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X_(n  
z]R% A:6K  
/& o<kY  
T1A/>\Ns  
template < typename T > I cz) Qtg|  
class assignment YLe$Vv735  
  { ${w\^6&  
T value; U\`H0'  
public : A]mXV4RmI  
assignment( const T & v) : value(v) {} bx%P-r31  
template < typename T2 > Vv5#{+eT;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9lCZ i?  
} ; x $=-lB  
2=ZZR8v  
09C[B+>h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zM mV Yx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yct^AN|%  
B:QAG  
K#oF=4_/|  
~pj/_@S@x  
  class holder Bi|XdS$G  
  { *O@uF4+!1  
public : ~LuR)T=%es  
template < typename T > ~i)IY1m"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tr $~INe  
  { Uq}-<q  
  return assignment < T > (t); ^9PB+mz  
} :D!}jN/)  
} ; `VxfAV?}  
KZ}F1Mr  
m?=9j~F *  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 60u}iiC@  
@(_M\>!%M  
  static holder _1; 4,pSC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q\4nduQ  
09 >lx$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;'x\L<b/)  
而不用手动写一个函数对象。 crdp`}}  
y $K#M  
ZT;:Hxv0N  
|2eF~tJqc  
四. 问题分析 Ni4*V3VB  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q:D!@+U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,`lVB#|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #r4S%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d=B DR^/wA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :U7m@3czU  
4vk^=  
五. 问题1:一致性 >v DD.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n xc35  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C/!c?$J  
 FGP~^Dr/  
struct holder r ]cC4%in  
  { ?/,sKF74i  
  // faVR %  
  template < typename T > '0!IF&p'  
T &   operator ()( const T & r) const *\i<+~I@l  
  { kM`!'0kt  
  return (T & )r; S}rW=hO  
} !PfIe94{`  
} ; Hlw0i a  
9x~qcH%  
这样的话assignment也必须相应改动: f;(]P  
i*JbFukG  
template < typename Left, typename Right > {bUd"Tu  
class assignment ;b""N,  
  { hkO)q|1  
Left l; VS#i>nlT  
Right r; 2HNH@K  
public : c !ybz{L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o.}?K>5  
template < typename T2 > o'3t(dyyH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,'CDKzY  
} ; 3f{%IU(z  
LW;UL}av  
同时,holder的operator=也需要改动: =%:mZ@x'  
I499 Rrw#E  
template < typename T > &pZUe`3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2S1wL<qP  
  { 9's/~T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S? }@2[  
} 6N4/p=lE  
-4JdK O  
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。 \jdpL1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R{r0dK"_  
fN8|4  
return l(rhs) = r; y?-wjJS>  
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。 ?Rl?Pp=>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 877>=Tp |  
a#=GLB_P(  
template < typename Tp > ChLU(IPo6  
class constant_t Q:]F* p2  
  { Ed|7E_v  
  const Tp t; a$I; L  
public : BCya5!uy  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yZaQ{]"  
template < typename T > A+j~oR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?-O(EY1E  
  { #(@dN+  
  return t; Rww"Z=F  
} }k}5\%#li5  
} ; wX7B&w8wV  
&^th KXEC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \z8TYx@  
下面就可以修改holder的operator=了 o([+Pp  
8oY0?|_Bx  
template < typename T > ?x]T &S{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KhZ'Ic[vw  
  { (@`+Le  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '<m[  
} A 20_a;V  
|mrAvm}  
同时也要修改assignment的operator() qO>BF/)a(  
XaD}J:Xq  
template < typename T2 > [HIg\N$I8C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xYRL4  
现在代码看起来就很一致了。 q{c6DCc]\  
lbg!B4,  
六. 问题2:链式操作 CN: 36  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vK#xA+W  
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。 [m!\ZK  
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。 Z/hSH 0(~  
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。 \0j|~/6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XXmtpM8  
^`=Z=C$fj  
template < typename T > /5suyM=U  
struct result_1 $9*Xfb/  
  { K*;=^PY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qo)>i0  
} ; |...T 4:^Y  
PWLMux  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @?*26}qp  
fVo)# Bj  
template < typename T > <+sv7"a  
struct   ref rN$_(%m_N  
  { athU  
typedef T & reference; T -C2V$1  
} ; ;% !'K~  
template < typename T > O>|Q Zd  
struct   ref < T &> SMqJMirR  
  { C#>c(-p>RC  
typedef T & reference; G+^HZ4jg  
} ; N\HOo-X  
 5ah]E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "-A@>*g  
O)`R)MQ)  
template < typename T > cL<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _hAp@? M  
  { Bz9!a k~4  
  return l(t) = r(t); hUB _[#8#  
} J'b *^K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LJfd{R1y+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HWFo9as""v  
e<9IwS!/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @aY 8VL7C0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b!5W!vcK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vUvIZa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EFqWnz  
最后的布局是: ,>`wz^z  
                Add Kt;h'?  
              /   \ jzdK''CHi  
            Divide   5 (.m0hN!~u  
            /   \ b,]h X  
          _1     3 ; R&wr _%  
似乎一切都解决了?不。 iZwt,)(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,N?~je.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a~9U{)@F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U<KvKg  
3/@7$nV  
template < typename Right > }tua0{N:z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7^ITedW@  
Right & rt) const -s,^_p{H  
  { JC_Y#kN@z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )d2 <;c  
} a:XVu0`(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 im Zi7o  
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。 cuB~A8H#}  
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。 6 GO7[?U<  
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。 xw&[ 9}Y  
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。 ic%<39  
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? ?nn`ud?f  
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: #Ne<=ayS  
\rF6"24t6  
template < class Action > Nh^T,nv*l  
class picker : public Action p&>*bF,  
  { <IC=x(T  
public : Q&opnvN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +%OINMo.A  
  // all the operator overloaded =!*e; L  
} ; JN .\{ Y  
xdd7OSc0{  
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。 m$ )yd~  
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: o8-BTq8  
X|TEeE c[L  
template < typename Right > v~H1Il_+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @{iws@.  
  { 2E33m*C2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XZEawJ0  
} "o 2p|2c  
AjKP -[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kfa7}f_  
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。 g{.>nE^Sc5  
+dX1`%RR[  
template < typename T >   struct picker_maker Dd-;;Y1C  
  { m4b fW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 11glFe  
} ; L(\sO=t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > orVsMT[A  
  { L$=@j_V2  
typedef picker < T > result; 1P#bR`I >  
} ; }S<2({GI  
es]\ xw  
下面总的结构就有了: rlT[tOVAY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 XKp.]c wP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *:J#[ET,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^m;dEe&@F  
至此链式操作完美实现。 )IPnSh/ <  
3UU]w`At  
BF@(`D&>  
七. 问题3 S+py \z%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SlB,?R2  
]wh8m1  
template < typename T1, typename T2 > a\S"d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b Gq0k&  
  { `au(' xi<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %^n9Z /I  
} ; Xrx>( n  
|:$D[=  
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: YLmzMD>  
R$' 4 d  
template < typename T1, typename T2 > !4GG q  
struct result_2 dya]^L}fL  
  { agQzA/Xt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 06"p ^#  
} ; |-4C[5rM  
EF=.L{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lE:X~RO"~  
这个差事就留给了holder自己。 b }S}OW2  
    u.*@ l GVW  
Ug_5INK  
template < int Order > u3vBMe0v[  
class holder; CnruaN@  
template <> .CdaOWM7  
class holder < 1 > Yr@_X  
  { Y$b4Ga9j  
public : :_JZn`Cab  
template < typename T > jLX{$,  
  struct result_1 })!d4EcZf  
  { Z.Lm[$/edn  
  typedef T & result; c|3%0=,`  
} ; Yq}7x1mm  
template < typename T1, typename T2 > ]vJZ v"ACn  
  struct result_2 DrLNY"Zq  
  { 5QB] 2c^  
  typedef T1 & result; }3:DJ(Y  
} ; 3":ef|w]  
template < typename T > 0l3v>ty  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [tsi8r =T  
  { VvN52 qeL  
  return (T & )r; `}.K@17  
} 3{RuR+yi  
template < typename T1, typename T2 > \ }xK$$f2,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 35z]pn%L  
  { (RG\U[  
  return (T1 & )r1; dQ?4@  
} Mm`jk%:%]  
} ; vpXC5|9U  
tagkklJ~  
template <> geU-T\1[l  
class holder < 2 > LSb3w/3M  
  { O-Hu:KuIf  
public : B 3|zR  
template < typename T > v#&r3ZW0  
  struct result_1 EQ`;=I3J9y  
  { a(Ka2;M4J  
  typedef T & result; K y~ 9's  
} ; d=V4,:=S  
template < typename T1, typename T2 > UfjLNe}wA  
  struct result_2 9 \i;zpN\  
  { g0Qg]F5D~  
  typedef T2 & result; 2Fi>nJ  
} ; *zeY<6  
template < typename T > &;L4Cj$ q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (1JZuR<?c  
  { l=D E|:  
  return (T & )r; E{gu39D  
} hnZI{2XzBE  
template < typename T1, typename T2 > `q* 0^}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MV6 %~T  
  { !e@G[%k  
  return (T2 & )r2; ~ z4T   
} VaC#9Tp2X  
} ; ?GqFtNz  
LinARMPv  
x&sT )=#  
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> >。 G}ElQD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |57KTiiNLI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f/Km$#xOr  
+*,rOK`C  
return l(i, j) = r(i, j); W> .O"Ri  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d='z^vHK  
(bt^L3}a  
  return ( int & )i; Jpg_$~k  
  return ( int & )j; zr@Bf!VG:  
最后执行i = j; ?2[=llS4  
可见,参数被正确的选择了。 x={t}qDS8  
W~p^AHco`  
ASY uZ  
6nt$o)[  
T[xGF/  
八. 中期总结 bL_s[-7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'j#oMA{0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gXI_S9 z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y?%MPaN:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qM3^)U2  
j{V xB  
*7oPM5J|v  
0K>rc1dy  
Dn$zwksSs  
?# >|P-4  
九. 简化 oV ?tp4&  
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。 ;nLQ?eS\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9UOx~Ty  
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: Zm%}AzM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9Q=g]int u  
  +-*/&|^等 nhk +9  
2. 返回引用。 z QoMHFL3  
  =,各种复合赋值等 _jH1Mcq  
3. 返回固定类型。 0LoA-c<Ay  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h 7kyz  
4. 原样返回。 GEA@AD=^f  
  operator, :*t v`:;p  
5. 返回解引用的类型。 d(, -13  
  operator*(单目) <y*#[:i  
6. 返回地址。 6BW-AZc  
  operator&(单目) 9^0 'VRG  
7. 下表访问返回类型。 \ :})R{  
  operator[] <S $Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Uvf-h4^J]:  
  operator<<和operator>> cWFvYF  
Z> QSZ48=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wgLS9.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n$`Nx\v  
`<HY$PAe  
template < typename Left > W7(OrA!  
struct value_return V$q%=Sip  
  { \_x)E]D  
template < typename T > xO1d^{~^^  
  struct result_1 A ,LAA$  
  { H _3gVrP_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D:n0d fPU  
} ; 42z9N\ f  
}'H Da M  
template < typename T1, typename T2 > 7{<F6F^P  
  struct result_2 _tjFb_}Q  
  { 7Fy^K;V"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qh.c#t  
} ; q<hN\kBs  
} ; GrM~ %ng  
l*X5<b9  
gmLw.|-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pQVi&(M  
N`iK1n4 X  
下面我们来剥离functor中的operator() tD4IwX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B.Xm*adBT  
{'!D2y.7g  
return l(t) op r(t) N_gjOE`x5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 40g&zU-  
return op l(t) -w@fd]g  
return op l(t1, t2) =<e#  2  
return l(t) op `Z@wWs  
return l(t1, t2) op A<TJ3Jp]  
return l(t)[r(t)] ]iz5VI@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PTePSj1N  
CJu;X[6  
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: H/, tE0ZV  
单目: return f(l(t), r(t)); O-y"]Wrv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a,j!B hu  
双目: return f(l(t)); Q'|cOQX  
return f(l(t1, t2)); [j!0R'T  
下面就是f的实现,以operator/为例 n[iil$VKh  
^mz_T+UOe  
struct meta_divide 2j"%}&  
  { Me`"@{r|#  
template < typename T1, typename T2 > C*gSx3OG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7 1)#'ey  
  { eq@ v2o7  
  return t1 / t2; V)a6H^l  
} _nRshTt`V&  
} ; =riP~%_ML)  
#qn)Nq(  
这个工作可以让宏来做: -B4v1{An  
@Td[rHl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NeK:[Q@je  
template < typename T1, typename T2 > \ QyN~Crwo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h)<42Y  
以后可以直接用 Vm.u3KE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W*s`1O>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 z$<6;2  
(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。。。) IIu3mXAw  
q2 f/#"k  
nQP0<_S  
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 wG|3 iFK  
Y7jD:P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~/#?OLj(T  
class unary_op : public Rettype yNT2kB'  
  { JDhA{VN6  
    Left l; ^y3\e  
public : yf8UfB#a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &6:,2W&s  
M84LbgGM%  
template < typename T > + zrwz\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2+P3Sii  
      { RSi0IfG5  
      return FuncType::execute(l(t)); .kYzB.3@]  
    } feopO j6~+  
0Fw\iy1o  
    template < typename T1, typename T2 > $XI<s$P%(%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $%E9^F  
      { C[KU~@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;`+RSr^8$  
    } KGWENX_U  
} ; _Pz3QsV9  
I[`2MKh  
Cei U2.:U  
同样还可以申明一个binary_op u}rot+)%  
6P~"7k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F@*lR(4C  
class binary_op : public Rettype 6^aYW#O<Ua  
  { {x4[Bx1  
    Left l; 1h#k&r#*3  
Right r; 9j2I6lGQ  
public : &Kv evPF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6C0_. =7#  
PHK#b.B>a8  
template < typename T > :fYwFD( 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _]S6>  
      { ^sOm7S{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,%'0e /  
    } OT& E)eR  
}H#t( 9,U  
    template < typename T1, typename T2 > 5p|@)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1[??Y  
      { j'i42-Lt/p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cGc|n3(  
    } ],YYFU}  
} ; i@CMPz-h&  
r^E]GDz  
D,n}Qf!GYk  
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 M96( Rg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ye|a#a9N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^!<7#kX  
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。 ~0-764%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Inc:t_  
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。。。 (bx\4Ws  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %i-lx`U  
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) n<:d%&^n  
下面是修改过的unary_op Yc82vSG'  
NVJ&C]H6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @ 9 { %Kn  
class unary_op V5O=iMP  
  { fJWxJSdi  
Left l; "%E-X:Il#  
  6~ 7 ; o_>  
public : nuSN)}b<Q  
JOrELrMx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,g/ _eROJ  
$_RWd#Q(  
template < typename T > d1V^2Hb?  
  struct result_1 E-)VPZ1D  
  { ZU|6jI}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rFmKmV  
} ; #zS1Z f^KP  
[eNkU">}  
template < typename T1, typename T2 > id;#{O$  
  struct result_2 U g}8y8  
  { r$GPYyHK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b4Z`y8=  
} ; R:'Ou:Mh  
Zc'|!pT _  
template < typename T1, typename T2 > z\fW )/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e1 x^PT  
  { GilQtd3\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -t8hi+NK  
} Oj4v#GK]  
PiMKu|,3  
template < typename T > |[S90Gw]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (C daE!I4Q  
  { DR:8oo&E  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8Y2xW`  
} pheE^jUr  
d<Ggw#}:m  
} ; EL^8zyg%%  
}]AT _bh,  
bIgh@= 2  
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 CSMeSPOm]  
好啦,现在才真正完美了。 CRH{E}>  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]N*L7AVl  
*GQDfs`m  
template < typename Right > jY7=mAd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wfgqgPo!v  
  { ~C&*.ZR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )4l>XlQ&  
} GCDwWCxh  
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。 vr=~M?  
$ +;+:K  
? ^M /[@  
U@G"`RYl  
.it#`Yz;  
十. bind xwRhs!`t1  
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。 *5_V*v6  
先来分析一下一段例子 m9in1RI%  
0ZMJ(C  
{ ;s;.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3jjMY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0RUi\X4HI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,7W:fwdR  
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。 ui:=  
我们来写个简单的。 $B;_Jo\|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hoa7   
对于函数对象类的版本: nVE9^')8V  
rLU'*}  
template < typename Func > (hIF]>,kl  
struct functor_trait B z^|SkEit  
  { 7p.>\YtoR}  
typedef typename Func::result_type result_type; >I}9LyZt  
} ; k|xtrW`qo;  
对于无参数函数的版本: Rx7X_A}  
(-0ePSOG  
template < typename Ret > )[L^Dmd,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Df4+^B,1  
  { 4[yIOs  
typedef Ret result_type; 8'Z:ydj^,  
} ; z0%\OhuCcf  
对于单参数函数的版本: j'?7D0>  
,E;;wdIt  
template < typename Ret, typename V1 > a,|?5j9,P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |l0Ea  
  { s&a1y~rv  
typedef Ret result_type; sa1h%<   
} ; b| M3 `  
对于双参数函数的版本: |&3x#1A  
:O-iykXyI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m/B6[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +JRF0T  
  { GsQ*4=C  
typedef Ret result_type; /PzcvN  
} ; OFk8>"|  
等等。。。 ^T5X)Nu{=C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r%@Lej5+  
m8R9{LC  
template < typename Func > m<rhIq  
struct func_return %FZ2xyI.  
  { ^qGb%! l  
template < typename T > 7O5`v(<9n>  
  struct result_1 5U`ZbG  
  { oF]cTAqhC.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |re}6#TgcT  
} ; 2P#=a?~[  
#KxbM-1=  
template < typename T1, typename T2 > e~l#4{w  
  struct result_2 ;U9J++\d<A  
  { 5xCT~y/a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8:=n*  
} ; +Hvc_Av''  
} ; 7c|bc6?  
\u,}vpp z  
=Prb'8 W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 : _e#  
Byl^?5  
template < typename Func, typename aPicker > bmgncwlz  
class binder_1 $+JS&k/'m  
  { U>Ld~cw  
Func fn; cH' iA.  
aPicker pk; Zxr!:t7  
public : N;Dp~(1 J1  
>F1kR\!  
template < typename T > (jjTK'0[  
  struct result_1 zGKyN@o  
  { j9Yb x#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^G&3sF}  
} ; ^d}gpin  
aj8A8ma*}  
template < typename T1, typename T2 > 7SDFz}  
  struct result_2 I V%zO+  
  { SIO&rrT.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >~%e$a7}+  
} ; +#U|skl  
dr)YzOvba  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6+r$t#  
:NJ_n6E  
template < typename T > P-F)%T[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3LDS Z1f  
  { {3;AwhN0H  
  return fn(pk(t)); &'cL%.  
} X%z }VA  
template < typename T1, typename T2 > ahx>q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JB!:JML  
  { sn7AR88M;  
  return fn(pk(t1, t2)); |*Z$E$k:  
} R_M?dEtE>  
} ; b0 iSn#$  
S$KFf=0  
>U F  
一目了然不是么? f#+el y  
最后实现bind 3bO(?l`3h  
BA\/YW @  
u]}s)SmDk  
template < typename Func, typename aPicker > .MO\uh0N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) " \I4u{zC  
  {  "KcA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n>@oBG)!  
} >WY#4  
21k5I #U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r0p w_j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 YK|bXSA[  
*JggU  
十一. phoenix 8DP+W$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y5fLmPza  
{U&.D [{&  
for_each(v.begin(), v.end(), 74!oe u.>  
( 8r3A~  
do_ z-M3  
[ 9x,RvWTb  
  cout << _1 <<   " , " ]Q[p@gLd  
] jzU.Bu.  
.while_( -- _1), d,Y_GCZ7|W  
cout << var( " \n " ) Y*mbjyt[?X  
) pr%nbl  
); \u6^Varw  
/}-CvSR  
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: ^vG8#A}]  
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 <uj 8lctmP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >2#8B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^CwR!I.D}4  
wAnb Di{W  
!w&kyW?e  
template < typename Cond, typename Actor > zYl#4O`=c  
class do_while >X*Mio8P#  
  { sz9L8f2  
Cond cd; CI3XzH\IX*  
Actor act; `/Y{ l  
public : JN7k2]{  
template < typename T > 5`f@>r?  
  struct result_1 &89 oO@5  
  { 0uBl>A7qhn  
  typedef int result_type; wEzKqD  
} ; q^6+!&"  
B]tIi^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ve&zcSeb  
)7_"wD` z  
template < typename T > GR\5WypoJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DY[$"8Kxcp  
  { YM5fyv?  
  do fu~ +8CE.  
    { Bn>8&w/P  
  act(t); `a9L%z  
  } ZE%YXG  
  while (cd(t)); MDF%\Sx  
  return   0 ; g2unV[()_  
} =J1rlnaaEL  
} ; |HZTN"  
pmX#E  
9cJH"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ? w^-  
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。 7Pa@1']  
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。 A&>.74}p  
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。 *OQG 4aWy  
下面就是产生这个functor的类: &w=3^  
xLx]_R()  
([xo9FP;  
template < typename Actor > u ElAnrm  
class do_while_actor 02Ia2e.f  
  { L\;6y*K  
Actor act; &N3Y|2  
public : VN%INUi@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .L~Nq%g1  
a')|1DnR  
template < typename Cond > ^B+!N;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !+:ov'F  
} ; \e`~i@) ~Z  
u :F~K  
O@YTAT&d#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z{H5oUk  
最后,是那个do_  x]z2Z*  
@BNEiOAZ#  
p019)X|vx  
class do_while_invoker ^ "\R\COQ  
  { _D|^.)=U|  
public : f  nI|  
template < typename Actor > bO<CR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  YBnA+l*  
  { ^ :F.  
  return do_while_actor < Actor > (act); !~h}8'a?  
} /<rt1&0  
} do_; ]^6c8sgnR  
;U_QvN|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +S=Rn,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vVE7fq3  
最后来说说怎么处理break和continue Kt(-@\)!  
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。 6)BR+U  
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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