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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G Y ]bw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X[iQ%Y$/n  
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, 20RISj  
RS[QZOoW}  
*1b)Va8v*  
 F| O  
  class filler $> PV6  
  { f>_' ]eM%  
public : U> 1voc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6<C|O-  
} ; DlbNW& V  
B=+Py%  
5XA{<)$  
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: 3,-xk!W$L  
%FO# j6  
sM'%apM#  
N(^ q%eHp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p{4nWeH?B  
1$ C\ `  
;sn]Blpq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gCY%@?YyN  
S+&Bf ~~D  
<C,lHt  
"_  i:  
二. 战前分析 $4a;R I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vCS D1~V_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8!(09gW'>  
{]6Pd`-  
<^8&2wAkJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bs=x>F  
  /* --------------------------------------------- */ i@p0Jnh|  
vector < int *> vp( 10 ); &`IC 3O5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pwg?a  
/* --------------------------------------------- */ ]3iQpL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 05gdVa,  
/* --------------------------------------------- */ &;]KntxB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %qqX-SF0C  
  /* --------------------------------------------- */ _)? 59  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f,}9~r #  
/* --------------------------------------------- */ H!yqIh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); soXIPf  
J-wF2*0r<  
S)$iHBx{  
85GU~.  
看了之后,我们可以思考一些问题: \=NS@_t,  
1._1, _2是什么? ,`O.0e4pn  
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。 L&LK go  
2._1 = 1是在做什么? jZ\a:K?  
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。 KrDG  
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。 kMP3PS  
]n9gnE  
`!A<XiAOmM  
三. 动工 z[~ph/^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yrVk$k#6}  
s7> a  
z+(V2?xcvt  
p.|NZXk%%a  
template < typename T > 9 O2??N7f  
class assignment GI _.[  
  { {\62c;.  
T value; }@H(z  
public : 'BO MFp7c  
assignment( const T & v) : value(v) {} zD,K_HicI  
template < typename T2 > [ qx[ 0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r(6$.zx  
} ; 64R~ $km  
z<u*I@;  
DO{Lj# @  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bDADFitSo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aF]cEe  
~,O&A B  
=jIP29+  
P4{!/&/  
  class holder 9T;DFUM  
  { o<8SiVC2  
public : *)u%KYGr  
template < typename T > =Hf`yH\#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \;bDDTM  
  { }2+*E}g  
  return assignment < T > (t); uP NZ^lM  
} 6TkV+\  
} ; K zWqHq  
9L7jYy=A#  
bJ5 VlK67R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u#Y#,:{  
-ztgirU  
  static holder _1; wT@{=s,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .h r$<]  
7Q>bJ Ek7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bSgdVP-  
而不用手动写一个函数对象。 U#>K(  
8'|_O  
fb|%)A=  
\9N )71n(  
四. 问题分析 kxWcWl8  
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。 v4Mn@e_#c  
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。 >e M> Y@8=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R?5v //[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W!B\VB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6BH P#B2j  
d<_#Q7]I4  
五. 问题1:一致性 wrm ReT?  
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?| (,^jgv|I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0'zX6%  
 uq\[^  
struct holder GD@|X wK){  
  { $iMbtA5a Q  
  // hOj(*7__  
  template < typename T > RH~I/4e  
T &   operator ()( const T & r) const "|nh=!L  
  { w42=tN+ B  
  return (T & )r; /zg|I?$>Z4  
} +nz 0ZQ9 a  
} ; A Qm!7,  
H$rNT/C  
这样的话assignment也必须相应改动:  LOi/+;>  
?.Lq`~T`  
template < typename Left, typename Right > p5`={'>-  
class assignment )QAS7w#k  
  { <~ }NxY\5  
Left l; O#n=mJ  
Right r; ,d@FO|G#pt  
public : "@(Sw>*o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lq]t6o ]  
template < typename T2 > cI (}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l]~mB~  
} ; 8iUYZF  
t~M0_TnXlP  
同时,holder的operator=也需要改动: qQp;i{X  
`=P=i>,  
template < typename T > 89P'WFOFK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M,dp;  
  { =4#p|OZP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h@jk3J9^  
} 1 Sz v4  
SYA0Hiw7P  
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。 gt\*9P   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bkS-[rW  
*?YMoN  
return l(rhs) = r; I78Q8W(5  
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。 z<OfSS_]R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ->)0jZax  
TT^L) d  
template < typename Tp > \{. c0  
class constant_t 'Esz #@R  
  { h~5gHx/ a  
  const Tp t; 6vf<lmN  
public : @dc4v_9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '}9 %12\^h  
template < typename T > ]iry'eljy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $_O;yz  
  { O{Y*a )"  
  return t; Le2rc *T  
} q0KGI/5s4+  
} ; n!h952"  
Ww =ksggpB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C}]143a/Q  
下面就可以修改holder的operator=了 DHVfb(H5e  
G8lTIs4u;  
template < typename T > M3s:B& /  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nZ4@g@e2  
  { <q:2' 4o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [<.dOe7|  
} XGAR8=tic  
=\g K<Xh  
同时也要修改assignment的operator() ne# %Gr  
zO((FQ  
template < typename T2 > \RmU6(;IQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nG7E j#1  
现在代码看起来就很一致了。 3bagL)'iz  
D 4<,YBvV  
六. 问题2:链式操作 vu3zZMl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :.crES7<[X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e#^ vA$d  
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。 wUH:l  
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。 @6V kNe9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uo3o[ H&#  
V Ku|=m2vB  
template < typename T > USV;j%U4*  
struct result_1 a 1~@m[  
  { b$Q#Fv&P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; __i))2  
} ; oT- Y  
J:l%  
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: IYe,VL  
.e|\Bf0P  
template < typename T > ! _?#f|  
struct   ref 6t'vzcQs  
  { R]NCD*~  
typedef T & reference; KP CZiu7  
} ; %Vhj<gN  
template < typename T > Thuwme  
struct   ref < T &> 9G)fJr  
  { xpWY4Q  
typedef T & reference; &G_XgQsg{  
} ; e|4U2\&3y  
G!U `8R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \N.Bx  
'h>CgR^NM1  
template < typename T > 41c4Xj?'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cD9.L  
  { qjH/E6GGg  
  return l(t) = r(t); vq1u !SY  
} D:XjJMW3r  
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。 $|K-wN[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j=Z;M1  
J'*`K>wV  
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 v4r%'bA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ms#|Y l1/|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I]Vkaf I>(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /e7BW0$1  
最后的布局是: 8:k-]+#o  
                Add V BjA$.  
              /   \ 4B@Ir)^(*  
            Divide   5 >uwd3XW5  
            /   \ 43Ua@KNi  
          _1     3 PDpDkcy|QM  
似乎一切都解决了?不。 _.5AB E  
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。  dQI6.$?  
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。 )b-KF}]d  
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: :</KgR0I  
y~<_ux,  
template < typename Right > oEsqLh9a|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GE}>{x=^x  
Right & rt) const Z;cA_}5  
  { RH "EO4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /;`-[   
} $`_xP1bUT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  #{zF~/Qq  
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。 T26'b .  
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。 GhW{6.^  
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。 K&up1nZ@(  
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。 h%!,|[|  
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? ~/;shs<9EM  
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: V(F1i%9lg  
#./8inbG  
template < class Action > }M &hcw<  
class picker : public Action 1  Lz  
  { Y"E*#1/  
public : ,ZvlK N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _nec6=S6(  
  // all the operator overloaded  Qo+Y  
} ; wcW}Sv[r  
\+)AQ!E  
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。 x%55:8{  
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: tF!-}{c"k  
g]U! ]  
template < typename Right > +uMK_ds~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NQ,2pM<*-  
  { 9C|-|mo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nOK1Wc%/'  
} k];fQ7}m<0  
*[tLwl.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q=#Wk$1.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 *zWf8X  
7QHrb'c  
template < typename T >   struct picker_maker o.])5i_HV  
  { 2Y%E.){  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 92M_Z1_w[  
} ; eKL3Y_5p@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cTL W}4m%g  
  { La\|Bwx  
typedef picker < T > result; DpQ:U5j  
} ; [wcp2g3Px  
;D}E/' =  
下面总的结构就有了: w>&g'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 RNb"O{3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I1!m;5-c9k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WR}<^a x  
至此链式操作完美实现。 sF1j4 NC  
Q&e*[l2M6  
nh>lDfJV<  
七. 问题3 )0{ZZ-beG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y@\J7 h:  
2UEjn>2  
template < typename T1, typename T2 >  o*xft6U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :tX,`G  
  { {\ J%i|u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); JmbWEX|  
} =7 -@&S=?s  
5Pd^Sew  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #LfoG?k1K  
D*!9K8<o  
template < typename T1, typename T2 > %Sw hNn  
struct result_2 `yrJ}f  
  { <[tU.nh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]/odp/jm  
} ; MO_;8v~0  
8Oo16LPD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^q/_D%]C  
这个差事就留给了holder自己。 N6!$V7oT  
    }RZN3U=  
W.TdhJW9  
template < int Order > dU#} Tk  
class holder; ,5P tB]8&3  
template <> =Y-mc#{8  
class holder < 1 > jU=n\o=?  
  { $ cYKVhf  
public : S&F  
template < typename T >  @+!u{  
  struct result_1 VZr AZV^c  
  { $'Qv {  
  typedef T & result; &#<>fT_  
} ; O 718s\#  
template < typename T1, typename T2 > z460a[Wl  
  struct result_2 ;g_<i_ *x#  
  { 7SjWofv  
  typedef T1 & result; `r*bG=  
} ; ] F2{:RW  
template < typename T > iKEHwm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U].3vju`c  
  { oPR?Ar  
  return (T & )r; SJ8|~,vL  
} Oi\,clR^[o  
template < typename T1, typename T2 > G*rlU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1g_Dkv|D  
  { y!jq!faqt  
  return (T1 & )r1; D' oy% 1Q}  
} ZG Qz@H5  
} ; L] !M1\  
vXeI)vFK  
template <> T&s}~S=m  
class holder < 2 > _#T bO fu  
  { d2Ox:| <)  
public : ^_JByB D  
template < typename T > Ep1p>s^  
  struct result_1 wZKEUJpQ  
  { 8U7X/L  
  typedef T & result; qBqh>Wo  
} ; gR@,"6b3  
template < typename T1, typename T2 > yPVK>em5  
  struct result_2 +X!QH/ 8  
  { a_o99lP  
  typedef T2 & result; z9HUI5ns  
} ; v?`DP  
template < typename T > _BBs{47{E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $Ce;}sM  
  { |TCg`ZS`cZ  
  return (T & )r; jT1^oXn@  
} BHJS.o*j~  
template < typename T1, typename T2 > e\' =#Hw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fle pM*  
  { S~Yu;  
  return (T2 & )r2; n_Bi HMIU'  
} MUvgmJsN  
} ; 7r wNjY#  
7q'T,'[  
0M 5m8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 FmC [u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \Ea(f**2B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T/ TMi&:?.  
_A,mY6 *  
return l(i, j) = r(i, j); {qL}:ha?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b0 y*}  
{Q AV  
  return ( int & )i; ^6FU]  
  return ( int & )j; wUcp_)aE|  
最后执行i = j; 5yQ\s[;o3  
可见,参数被正确的选择了。 +~eybm;  
n ?+dX^j  
f%Vdao[  
;B6m;[M+  
Pm!/#PtX  
八. 中期总结 U$^$7g 3  
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: tzdh3\6F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DI7g-h8`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %mMPALN]{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w}r~Wk^dLI  
<F<jx"/)  
%M u$0~ct"  
l|5;&(Y+s  
c,_??8  
GNab\M.  
九. 简化 IJv+si:k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gkL{]*9&%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j=n<s</V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9y(491"o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7V-'><)gI  
  +-*/&|^等 iBaz1pDc  
2. 返回引用。 &20}64eW%  
  =,各种复合赋值等 j|2s./!Qg  
3. 返回固定类型。 M*7:-Tb]C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HAc1w]{(  
4. 原样返回。 gMUCVKGf  
  operator, 52#Ac;Y  
5. 返回解引用的类型。 L}\~)  
  operator*(单目) jC_m0Iwc  
6. 返回地址。 vw[i.af  
  operator&(单目) D=:O ^<  
7. 下表访问返回类型。 j/uu&\e  
  operator[] 2^4OaHY88  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OGAC[s~V  
  operator<<和operator>> B8.uzX'p  
6uKS!\EY|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;cp,d~mrf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XG}9) fT  
=9L1Z \f  
template < typename Left > go B'C  
struct value_return "]ZDs^7  
  { :FX|9h  
template < typename T > O7lFg;9c`  
  struct result_1 a+P Vi  
  { K| '`w.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ']DUCu  
} ; yNOoAnGT W  
+S ],){  
template < typename T1, typename T2 > >m# bj^F\  
  struct result_2 9#b/D&pX5  
  { ^b^}6L'Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]1&} L^a  
} ; !?5YXI,  
} ; M}x]\#MMY  
@"__2\ 0  
Am"e%|:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <db>~@;X!  
`PS>"-AY2  
下面我们来剥离functor中的operator() 9s&Tv&%VN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q%n$IQr4gM  
,WtJ&S7?  
return l(t) op r(t) `/JuItL-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oUx%ra{  
return op l(t) 0Ait7`  
return op l(t1, t2) M*2 Nq=3  
return l(t) op (Fs{~4T  
return l(t1, t2) op J+r:7NvZ  
return l(t)[r(t)] %3@-. =  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tZan1C%p>  
<BjrW]pM  
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: Hp5.jor(k  
单目: return f(l(t), r(t)); 3o BR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {.o@XP,.  
双目: return f(l(t)); 3{9d5p|\i  
return f(l(t1, t2)); }va>jfy  
下面就是f的实现,以operator/为例 yoG*c%3V?  
oMHTB!A=2  
struct meta_divide 6QAhVg: A  
  { ppzQh1  
template < typename T1, typename T2 > y85R"d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cUC!'+L  
  { aM YtWj  
  return t1 / t2; /_</m?&.U&  
} +0g L!r  
} ; tR(nD UHV5  
~Xz?H=}U+  
这个工作可以让宏来做: 9nS fFGu  
bk:mk[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OTzuOP 8  
template < typename T1, typename T2 > \ u7lO2 C7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k8z1AP  
以后可以直接用 -{A*`.[v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +aOQ'*g  
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 p} {H%L  
(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。。。) 8\Bb7*  
K/M2L&C  
A\<W x/  
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 I &;9  
4d\V=_);r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ui.S)\B  
class unary_op : public Rettype SM\qd4  
  { i>e?$H,/  
    Left l; ZQ{-6VCjl  
public : {A'_5 X9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nXw98;  
||4T*B06  
template < typename T > '^M.;Giz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g cb6*@u!  
      { |=AaGJx  
      return FuncType::execute(l(t)); ]94`7@  
    } `IT]ZAem`/  
v UhgM'  
    template < typename T1, typename T2 > Q)im2o@z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ><I{R|bC  
      { PU8dr|!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  fj'7\[nZ  
    } .F G%QFF~  
} ; us+z8Mz  
H*Tzw,f~ v  
nF$HWp&gt  
同样还可以申明一个binary_op :0Z\-7iK  
\,pObWm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'qJ0338d#U  
class binary_op : public Rettype  hLj7i?  
  { +QNsI2t;r  
    Left l; V!/9GeIF  
Right r; */2nh%>$  
public : ~G 3txd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gloJ;dE B  
d/!\iLF  
template < typename T > mM:%-I\$   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &x7iEbRs  
      { F^81?F i.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1) 5$,+~lL  
    } tAsap}(  
3g3f87[  
    template < typename T1, typename T2 > Q-z `rW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :W;eW%Y  
      { ;Y0M]pC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~r~YR=  
    } iBI->xU[U  
} ; `x_}mdR  
uVTacN%X  
#nw+U+qL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h'?v(k!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <Zvvx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .N( X. C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `]^W#6l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n'0r (  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .f"1(J8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @JGFG+J}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %uCsCl  
下面是修改过的unary_op |Z)}-'QUJ  
] E:NmBN<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ho =vdB  
class unary_op fvk(eWB  
  { 6%}`!_N<Mc  
Left l; H]7bqr  
  sO}CXItC+j  
public : KA{&NFx  
*<X1M~p$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ',K:.$My  
{xeJO:M3/  
template < typename T > wl&T9O;?  
  struct result_1 Qj|rNeM_  
  { \Y>b#*m(4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lrj&60R`w  
} ; bv VkN  
b $yIM  
template < typename T1, typename T2 > -DK6(<:0  
  struct result_2 %P D}VF/Y  
  { UI"UBZZ$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2gh=0%|\gx  
} ; |L`U2.hb  
<bb!BS&w  
template < typename T1, typename T2 > tGU~G&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 Ia HaV+P  
  { 3n)$\aBE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); / g{8  
} ?dbSm3  
J/ Lf(;C_  
template < typename T > L]8z6]j*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\5i}MIS0  
  { OTE,OCB[  
  return OpClass::execute(lt(t)); :P/VBXh  
} :9av]Yv&  
cc3B}^@p=  
} ; ^2);*X>  
Wy}^5]R0E  
3E^qh03(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ' )0@J`  
好啦,现在才真正完美了。 U[02$gd0l  
现在在picker里面就可以这么添加了: }X?#"JFX?  
URs]S~tk  
template < typename Right > Li]96+C$}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "w%:5~u 9  
  { :L@n(bu RN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \pfa\, rW  
} !^&VZh  
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。 D=mmBo  
<g%A2 lI  
PPH;'!>s"  
=\|,hg)c  
V:'F_/&X?  
十. bind YLi6G Y  
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。 ge1. HG  
先来分析一下一段例子 %4),P(4N  
`-.2Z 0  
`WN80d\)&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w2UEU5%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ij;NM:|Sd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^)?Wm,{"w  
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。 38D5vT)n  
我们来写个简单的。 fs 2MYat  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $BMXjXd}  
对于函数对象类的版本: \ c4jGJ  
P O 5Wi  
template < typename Func > \OtreYi  
struct functor_trait F5RL+rU(h  
  { e}1Q+h\  
typedef typename Func::result_type result_type; m9A%Z bQ^  
} ; F`m}RL]g  
对于无参数函数的版本: oG1zPspL  
RW+u5Y  
template < typename Ret > T2S_> #."l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XDJE]2^52?  
  { U,#x\[3!Jt  
typedef Ret result_type; fMg9h9U  
} ; lbda/Zx  
对于单参数函数的版本: M,_ $s,  
q+\<%$:u  
template < typename Ret, typename V1 > P?/JyiO }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =yZq]g6Q  
  { < ,0D|O ,Y  
typedef Ret result_type; %rG4X  
} ; ah:["< z<  
对于双参数函数的版本: [oV M9 Q  
wK-VA$;:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jeWv~JA%L|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9=ygkPY  
  { 63Zu5b"O/  
typedef Ret result_type; {WrEe7dLy  
} ; ]}! @'+=  
等等。。。 W+#Q>^Q>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5OI.Ka  
,~naKd.ZY  
template < typename Func > ?d-w#<AiV  
struct func_return }w$2,r gA  
  { 8l5>t  
template < typename T > aNEah  
  struct result_1 Gn8 sB  
  { 9KU&M"Yq&i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qX-ptsQ  
} ; nUP, Yd  
:,0(aB  
template < typename T1, typename T2 > <3{MS],<<  
  struct result_2 kP%hgZ  
  { *yRsFC{,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I@KM2 KMN  
} ; 7?=^0?a  
} ; G^ W0!u,@  
Jr !BDg  
JPqd} :u3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r&E gP  
&" t~d}Rg  
template < typename Func, typename aPicker > !#)t<9]fv  
class binder_1 |MZ1j(_  
  { mF;mJq<d  
Func fn; h+1|.d  
aPicker pk; "sN%S's  
public : 2xLtJR4L  
zkRAul32|  
template < typename T > Z&n[6aV'F  
  struct result_1 X 61|:E  
  { SCcvU4`o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %v8 &  
} ; v@Uk% O/  
7{F\b  
template < typename T1, typename T2 > Dds-;9  
  struct result_2 K'ZNIRr/ C  
  { ur}'Y^0iR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  B(;MI`  
} ; $IE}fgA@5  
Z0L($  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !l $d^y345  
w{W+WJ  
template < typename T > s?EQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  `M I;.t  
  { uB  I/3aQ  
  return fn(pk(t)); g{]6*`/Z  
} #%;Uh  
template < typename T1, typename T2 > ?wB_fDb}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~b~Tq  
  { j9h/`Bn  
  return fn(pk(t1, t2)); $ ZI ]  
} o`S``?`^)^  
} ; PeIx41. +s  
f]/2uUsg %  
{1SsH ir>  
一目了然不是么? dS6 $  
最后实现bind >.Gmu  
uBRlvNJ  
R2Tt6  
template < typename Func, typename aPicker > i=xh;yb|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :01d9|#  
  { ;mU;+~YE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EVqW(|Xg  
} h< r(:.%!}  
A'jvm@DvQI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O6G\0o  
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。 KHAc!4lA  
~!Nj DDk  
十一. phoenix fmuh 9Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "A}sD7xy9  
6'^E ],:b  
for_each(v.begin(), v.end(), ;TJpD0  
( n*7^lAa2  
do_ +c~&o83[  
[ "&2 F  
  cout << _1 <<   " , " R 0RxcB tG  
] ]<^2B?}  
.while_( -- _1), <r#FI8P;X  
cout << var( " \n " ) i{6&/TBnr  
) Q7aPW\-  
); Jo { :]:  
r'*$'QY-N  
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: w7@`:W  
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 MrR`jXz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B.; qvuM~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H'k}/<%Q  
\n[kzi7  
VCWW(Y1Fd  
template < typename Cond, typename Actor > >aAM&4  
class do_while eNd&47lJ  
  { qzZ/%{Ak  
Cond cd; t<UJR*R=L  
Actor act; V?M (exN  
public : uY.Ns ?8  
template < typename T > A08kwYxiW  
  struct result_1 X84T F~2Y  
  { =cEsv&i  
  typedef int result_type; 3mHzOs\jU  
} ; lOt7 ij(,L  
lI?P_2AaS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $2a"Ec!7  
=de'Yy:\-  
template < typename T > 8ao-]QoMZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XkA] 9,@  
  { r? /Uu &  
  do {U;yW)  
    { u!K1K3T6k  
  act(t); FoetP`   
  } 01'>[h#_n  
  while (cd(t)); MDlH[PJ@i  
  return   0 ; M.Yp'Av  
} C 7C4 eW8  
} ; ooVs8T2  
9ngxkOGx  
w-n}&f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,m{R m0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i% 1UUI(W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {32m&a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7+P;s,mi7  
下面就是产生这个functor的类: Wq4<9D  
?y? 9;;  
I!L J&>  
template < typename Actor > ["D!IqI :  
class do_while_actor D&):2F^9.  
  { ?h[HC"V/2  
Actor act; {'M<dI$  
public : -Rpra0o. C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q\@Zf}  
]VjvG};  
template < typename Cond > `E$vWZq}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \E?3nQM  
} ; nB`|VYmOP1  
%&6Q Uv^  
D|ceZ <9x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1D 'r;`z  
最后,是那个do_ 8{ZTHY -  
 @/s|<*  
5?^#v  
class do_while_invoker r]!#v{#.  
  { k ;^$Pd?t  
public : Uoe{,4T  
template < typename Actor > 4:/V|E\D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y^C5_w(^jZ  
  { h^ Cm\V  
  return do_while_actor < Actor > (act); {IgH0+z  
} V*@aE  
} do_; 5REFz  
j,.M!q]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i M !`4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "s0,9; }  
最后来说说怎么处理break和continue (vG*)a  
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。 }[akj8U  
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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