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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L@1,7@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5#TrCPi6A  
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, >bX-!<S  
`N|U"s;  
nJtEUVMt  
7x[LF ^o  
  class filler ( Lok  
  { \A'|XdQ  
public : /-!&k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SE,o7_k'S  
} ; .0nn0)"  
OYszW]UMg  
XD $%  
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: fV.A=*1l#  
^eT DD  
T:K"  
#D|! .I)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z/89&Uy`h  
lj " Z  
>\|kJ?h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cec9#C  
5+e>+$2  
TIcd _>TW  
ZQ,fm`y\  
二. 战前分析 #dva0%-1  
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。 E^Q@9C<!d  
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 |eH wp  
g9yaNelDh)  
Veb+^&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lv `#zgo_f  
  /* --------------------------------------------- */ 2-vJv+-  
vector < int *> vp( 10 ); ~t'#nV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $$haVY&  
/* --------------------------------------------- */ zAeGkP~K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9">zdFC'  
/* --------------------------------------------- */ fOa6,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kZV^F*7  
  /* --------------------------------------------- */ 'i@,~[Z4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zW*}`S "  
/* --------------------------------------------- */ vKcl6bVT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |A ;o0pL  
OOEV-=  
v-P8WFjca  
6B7<  
看了之后,我们可以思考一些问题: zq,iLoY[R  
1._1, _2是什么? iP<k1#k  
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。 BQyvj\uJ  
2._1 = 1是在做什么? j y7  
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。 6eOrs-ty  
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。 mND XzT&  
YS]>_  
aQ(`6DQv  
三. 动工 l% rx#;=u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 285_|!.Y  
w- UKMW9"  
/h/6&R0l  
1|o$X  
template < typename T > sCVI 2S!L  
class assignment ;*y|8od B  
  { RXGHD19]  
T value; 6!ZVd#OM%  
public : \.c]kG>k-  
assignment( const T & v) : value(v) {} M6J/mOVx5  
template < typename T2 > zL9VR;q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~}h^38  
} ; ~_'0]P\  
Y.q>EUSH  
o[o:A|n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7N>oY$&)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  M{] e5+  
{I`B[,*  
Xc\* 9XV:  
kt :)W])V  
  class holder p lK=D#)  
  {  OQ6sv/  
public : V/J>GRjw  
template < typename T > 3AK(dC[ri  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?$3r5sx  
  { =K&#.r  
  return assignment < T > (t); >[a FOA  
} f Gb7=Fk  
} ; I[ai:   
mKV'jm0  
Kaf>  
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: `8,w[o oC2  
PfyRZ[3)c  
  static holder _1; fCB:733H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "ml?7Xl,n  
Yj) e$f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QjLji +L  
而不用手动写一个函数对象。 p"KU7-BfvC  
O:1DOUYXs  
-PM)EGSk{  
h}avX*Lx_  
四. 问题分析 Qu`n&  
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。 rnu e(t  
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。 k_!+V`Ro#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~wTX >qV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X:Q$gO?[4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gA_krK ,Z  
vVAb'`ysv  
五. 问题1:一致性 7$ d}!S  
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?| cS}r9ga Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P<u"97@8a  
6^sHgYR  
struct holder e&2wdH&  
  { J/t!- !  
  // 4b4QbJ$  
  template < typename T > aM$\#Cx  
T &   operator ()( const T & r) const eaQ90B4  
  { f/ajejYo?,  
  return (T & )r; AliRpxxd  
} ~n6[$WjZA  
} ; ;-Ss# &  
1~'_K9eE  
这样的话assignment也必须相应改动: |q_ !. a  
=2,0Wo]$  
template < typename Left, typename Right > W<NmsG})_g  
class assignment ,d|vP)SS  
  { Tw//!rp G  
Left l; n>P! u71  
Right r; Noh?^@T`Ov  
public : IZ8y}2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OC_M4{9/  
template < typename T2 > J3G7zu8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _UkmYZ/  
} ; ) r9b:c\  
o 7G> y#Y  
同时,holder的operator=也需要改动: fYBH)E  
x l0DN{PG  
template < typename T > m"4B!S&Fc(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s*Ih_Ag=:  
  { PKA }zZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nLy#|C  
} DZe}y^F  
5 lTD]d  
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。 Q.k :\m*h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /s c.C  
 ]>Si0%  
return l(rhs) = r; i[150g?K  
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。 iCTQ]H3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qzK("d  
K;U39ofW  
template < typename Tp > kX[fy7rVt  
class constant_t We}lx{E  
  { Z^zbWFO]5  
  const Tp t; m&IsDAn  
public : %M&3VQ9w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aq Mc6N`z  
template < typename T > t)N;'v  &  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j$x)pB3]  
  { u,7zFg)H  
  return t; %6ub3PLw8  
} \ZD[ !w7  
} ; `HW:^T  
Ftv8@l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (ZP87Gz  
下面就可以修改holder的operator=了 ->E=&X  
Ue$zH"w  
template < typename T > LK}-lZ` i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ['[KR BJL  
  { pm US F #u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W#XG;  
} 5]"SGP  
u@=?#a$$  
同时也要修改assignment的operator() KWhZ +i`  
0 mexF@  
template < typename T2 > '{ f=hE_/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S #8 >ZwQ  
现在代码看起来就很一致了。 jtKn3m7 +p  
:gI.l1  
六. 问题2:链式操作 a3@w|KLt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -2i\G.,J  
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。 5HlWfD  
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。 ksWSMxm  
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。 [vTMS2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q0O&UE)6Y  
lKKERO5+  
template < typename T > ZA\/{Fw  
struct result_1 zgKY4R{V  
  { v-`h>J!Nx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dDtFx2(R  
} ; 7=P^_LcU  
o }@n>R  
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: 6EJVD!#[K  
(j&A",^^S  
template < typename T > G'x .NL  
struct   ref E \{<;S  
  { vR>o}%`  
typedef T & reference; z`$J_CjY  
} ; wJG$c-(\0  
template < typename T > h`5)2n+P  
struct   ref < T &> #[ -\lU|  
  { @5<CXTdF9c  
typedef T & reference; N/~N7MwJj  
} ; Zk? =  
QH@>icAb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .px:e)iW  
~]uZy=P? 5  
template < typename T > A6UO0lyu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uDayBaR  
  { ^O6* e]C$  
  return l(t) = r(t); [-w@.^:]X  
} RT*5d;l0  
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。 v{;7LXy0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RL}KAGK  
YQ(Po!NI\'  
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 2t1I3yA'{z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `/Y+1 aD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q'S =Eav8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cd.brM  
最后的布局是: .%xzT J=!  
                Add %_gho  
              /   \ r;qzo .  
            Divide   5 y79qwM.  
            /   \ c-CYdi@  
          _1     3 KN[d!}W:  
似乎一切都解决了?不。 6C-YyI#s#  
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。 8_we: 9A  
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。 (P@Y36j>N  
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: F u _@!K  
#a9_~\s  
template < typename Right > |3eGz%Sd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OXhAha`R  
Right & rt) const TbhH&kG)1  
  { ;+Y i.Q/\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MagMZR  
} G?hK9@ |v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h##WA=1QZ  
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。 U/w.M_S  
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。 8+'C_t/0i  
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。 \m/xV /  
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。 4$"DbaC  
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? uV]ULm#,i  
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: *l>0t]5YH  
i~yX tya  
template < class Action > (#Mp 5C'X  
class picker : public Action 4j'd3WGpbN  
  { XutF"9u  
public : w|Aqqe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uJow7-FD  
  // all the operator overloaded m],Ud\  
} ; %XRN]tsu  
YD[H  
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。 pSAR/':eg  
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: aXR%;]<Dw  
3 <SqoJSp  
template < typename Right > y] V1b{9p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'K@0Wp  
  { _sMs}?^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r%=[},JQ  
} _p}xZD\?,  
+m$5a YX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #V_GOy1-  
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。 | {P|.  
F=wRkU  
template < typename T >   struct picker_maker :Jxh2  
  { $\\lx_)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j, u#K)7{T  
} ; )pgrl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `y!/F?o+!  
  { >-cfZ9{!  
typedef picker < T > result; &a)vdlZSE=  
} ; "S!3m9_#  
<Gb %uny  
下面总的结构就有了: 'Z8aPHD  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >1|g5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -q>^ALf|@>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /g.]RY+u|x  
至此链式操作完美实现。 Tj/GClD:%  
;!u;!F!i  
Kn}ub+ "J  
七. 问题3 dbF M,"^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :Ml7G  
l?E|R Kp  
template < typename T1, typename T2 > 9%DT0.D}$j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9y]J/1#  
  { %%}A|,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I3y9:4  
} ]qktj=p  
l\Ftr_Dk  
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: Wd 2sh  
: d' 5O8  
template < typename T1, typename T2 > gRgog*z  
struct result_2 Px;Cg 6  
  { ;u-4KK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v.g"{us  
} ; k*$3i  
X;GfPw.m  
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? !~ rt:Z  
这个差事就留给了holder自己。 4u1KF:g  
    isK;mU?<  
~brFo2  
template < int Order > pB01J<@m  
class holder; +"!aM?o  
template <> B;t=B_oK  
class holder < 1 > E_:QSy5G  
  { ]T<^{jG  
public : Dn;p4T@  
template < typename T > >P(`MSc  
  struct result_1 FjKq%.=#  
  { (xT*LF+  
  typedef T & result; By((,QpB  
} ; q-AN[_@  
template < typename T1, typename T2 > $k0H9_  
  struct result_2 c@du2ICUc  
  { bXdY\&fE  
  typedef T1 & result; Y E1Hpeb  
} ; 9){  
template < typename T > 3Sh+u>w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $99R|^  
  { ?d-70pm  
  return (T & )r; JLm @Ag  
} "4 k-dj  
template < typename T1, typename T2 > ?]!vRmZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^Kq|ID AP  
  { ;e{5)@h$  
  return (T1 & )r1; @.$MzPQQI  
} );JJ2Jlkd  
} ; '"xiS$b(  
?[= U%sPu=  
template <> ;u!?QSvb  
class holder < 2 > r0\f;q  
  { Es8#]'Rk  
public : T9jw X:n  
template < typename T > Y1\K;;X  
  struct result_1 K H}t:m+h  
  { 3$_2weZxYn  
  typedef T & result; x0G>ktWq<  
} ; z,+m[x=/N  
template < typename T1, typename T2 > rPTfpeqN)  
  struct result_2 h48 bb.p2  
  { C*pLq5s  
  typedef T2 & result; t)(v4^T  
} ; shK&2Noan  
template < typename T > Au=kSSB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FsY`nWwg  
  { _85E=  
  return (T & )r; *k6$   
} Pd],}/ZG-  
template < typename T1, typename T2 > 8IOj[&%0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B;c=eMw  
  { *vs~SzF$  
  return (T2 & )r2; S7#0*2#[o  
} Y6;@/[_  
} ; 5KaSWw/  
9|a)sb7/  
%kW3hQ<$  
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> >。 qKs7WBRJy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2'dG7lLu4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K#)bjxz  
k4mTZ}6E  
return l(i, j) = r(i, j); jl@K!=q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /Mx CvEE  
Te}IMi:  
  return ( int & )i; hDb HSZ  
  return ( int & )j; k>-'AWH^v  
最后执行i = j; \S5V}!_  
可见,参数被正确的选择了。 buc*rtHfA  
|wJ),h8/  
i ~P91  
cJV!> 0ua  
ULrbQ}"cva  
八. 中期总结 %w@ig~vD'  
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: ASM1Y]'Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .lG +a!)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _!;\R7]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %\_h7:  
gyg|Tno  
|nfH-JytV  
Nc:U4  
)w@y(;WJ  
qIk )'!Vk  
九. 简化 ]o!&2:'N`  
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。 'F6#l"~/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v6(,Ax&  
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: cWc$ yE'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t5A[o7BS  
  +-*/&|^等 E =  ^-Z  
2. 返回引用。 @OrXbG7&>#  
  =,各种复合赋值等 B~e7w 4  
3. 返回固定类型。 GMt)}Hz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @US '{hO1p  
4. 原样返回。 ~.!?5(AH8z  
  operator, /$<JCNGv  
5. 返回解引用的类型。 +Hi{ /{k0N  
  operator*(单目) +*Q9.LjV  
6. 返回地址。 [)bz6\d[  
  operator&(单目) oRV] p  
7. 下表访问返回类型。 l.yJA>\24I  
  operator[] a6OrE*x:D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7dsnv)(v  
  operator<<和operator>> wsna5D6i  
8L@UB6b\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jCam,$oE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5Bzuj`  
.v$ue`  
template < typename Left > IcO9V<Q|  
struct value_return 4bFv"b  
  { cRjL3  
template < typename T > !~Ax  
  struct result_1  |UABar b  
  { av7q>NEZ!1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vl&+/-V  
} ; #r-j.f}yx  
0 [*nAo  
template < typename T1, typename T2 > -aTg>Q|g&  
  struct result_2 a  [0N,t  
  { \>w@=bq26  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EgkZ$ah  
} ; zS,%msT^A  
} ; B6^w{eXN  
VuP#b'g=|]  
q^Q|.&_k /  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M ^ 0w/  
Ma n^\gkCi  
下面我们来剥离functor中的operator() b0rt.XB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =]2 b8  
eimA *0Cq  
return l(t) op r(t) la!1[VeL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0W!V V=j<}  
return op l(t) *S,v$ VX  
return op l(t1, t2) >Lo6='G  
return l(t) op 2{ jtQlc  
return l(t1, t2) op 1e+h9|hGYw  
return l(t)[r(t)] 0Ax>gj-`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hz8Jgp  
Q-H =wJ4R  
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: HCfS)`  
单目: return f(l(t), r(t)); hqwz~Ky}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3ZT/>a>@  
双目: return f(l(t)); 0e[ tKn(  
return f(l(t1, t2)); L|dab {9  
下面就是f的实现,以operator/为例 mmh nw (/  
Q#d+IIR0gK  
struct meta_divide x`/m>~_  
  { bw<~R2[  
template < typename T1, typename T2 > :y<Cd[/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NzwGc+\7}  
  { [rD+8,zVm  
  return t1 / t2; kM6 EZ`mj  
} i2\\!s  
} ; &kmd<  
+dPE!:  
这个工作可以让宏来做: OsHkAI  
PW~cqo B71  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .q~,.yI&j  
template < typename T1, typename T2 > \ ~7eUt^SD;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qHcY 2LV  
以后可以直接用 q? gQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *NX*/(Q  
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 &</ @0  
(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。。。) k;AV;KWI'  
U)T/.L{0i  
JXRmu~W~l  
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 :IOn`mRYu  
oIu,rjb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2={K-s20  
class unary_op : public Rettype T`(;;%  
  { #Fb0;H9`  
    Left l; [|P]St-  
public : Z7k1fv:S^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {H"=PYR  
Kuzy&NI^w  
template < typename T > &6~ncQWu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SOi(5]  
      { 8B% O%*5`  
      return FuncType::execute(l(t)); ^.><t+tM  
    } ` Q!FMv6Y^  
o@Cn_p^X  
    template < typename T1, typename T2 > ? ><   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O!@KM;  
      { LRLhS<9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  ]pucv!  
    } jv?aB   
} ; "KQ\F0/  
dBi3ZC AF  
S+bWD7  
同样还可以申明一个binary_op CUTEp/+  
u9y-zhj_$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 83O^e&Bt  
class binary_op : public Rettype +{l3#Y  
  { #,|_d>p:  
    Left l; C[/U y  
Right r; UmHJ/DI@  
public : @,f,tk=\S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MHzsxF|  
c#4ZDjvm6  
template < typename T > w7]p9B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hG0lR.:  
      { JOoLHZQ1v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;*$8iwBQ_  
    } ef1N#z%gt  
1(\I9L&J   
    template < typename T1, typename T2 > MCO$>QL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :_b =Km<  
      { iLQt9Hyk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]ge^J3az$u  
    } 5)zj){wL  
} ; H1c|b !C  
aDJjVD  
uq1(yyWp(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }A&Xxh!Fwo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J&0wl]w|O%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ga/\kO)x_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 '_yk_[/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i?s&\3--Y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _ZE$\5>-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E9+O\"e9  
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) ~.y4 ,-  
下面是修改过的unary_op Ph!NY i,  
@'| 6lG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 68G] a N3  
class unary_op 3@WI*PMc  
  { LW8{a&  
Left l; "u$ ]q1S  
  6W#F Ss~  
public : tFP;CW!E  
|$*9j""u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6"c!tJc7j  
M97p.;;  
template < typename T > wP *a>a  
  struct result_1 =.2cZwxX$  
  { {m*J95[   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'H-YFB$l  
} ; t6>Q e  
^V;lZtZ  
template < typename T1, typename T2 > >IydXmTy  
  struct result_2 Spw=+z<<Ub  
  { P`Wf'C^h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L\'qAfRZ  
} ; B qiq  
(DaP~*c3cC  
template < typename T1, typename T2 > tNNg[;0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eOnl s x/  
  { +OuG!3+w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \\pyu]z  
} (Y@|h%1W  
f(ec/0W  
template < typename T > F$.s6Hh.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ENF@6]  
  { ?fX8WRdh  
  return OpClass::execute(lt(t)); vM;dPE7  
} UDqKF85H  
1+ARV&bc  
} ; Dve5m=  
I6 Q_A  
745V!#3!M  
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 RloPP  
好啦,现在才真正完美了。 &7nfTc  
现在在picker里面就可以这么添加了: / {bK*A!  
%cif0Td  
template < typename Right > P VW9iT+c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hl~F1"q )  
  { FQ ^^6Rl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u5|e9(J  
} ?mUu(D:7D  
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。 f9bz:_;W_  
>~8Df61o`  
b4OR`dd*J  
gMMd=  
M|]1}8d?  
十. bind 8$olP:d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l\y*wr`  
先来分析一下一段例子 e-av@a3  
]ZATER)jq  
JF=ABJ=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IYC#H}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6df&B .gg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (:muxby%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vrDRSc6_  
我们来写个简单的。 < tq9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -k{R<L  
对于函数对象类的版本: 6KTY`'I  
QQ8W;x  
template < typename Func > b:&$x (|  
struct functor_trait .T X& X  
  { (6^k;j  
typedef typename Func::result_type result_type; ZKL%rp_  
} ; NUtyUv  
对于无参数函数的版本: $q+`GXc-  
3k0%H]wt  
template < typename Ret > bj^m<}   
struct functor_trait < Ret ( * )() > / kGX 6hh  
  { UL"3skV   
typedef Ret result_type; ]997`,1b  
} ; K9Fnb6J$u  
对于单参数函数的版本: LK5H~FK  
.ai9PsZ?V  
template < typename Ret, typename V1 > 1uQf}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3]'z8i({7Y  
  { /RmCMT  
typedef Ret result_type; {G&g+9c&  
} ; aH"c0 A  
对于双参数函数的版本: ?d)|vX3Uf  
EKD>c$T^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?8m/]P/~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /)|y+<E]}  
  { ,]"u!,yHb  
typedef Ret result_type; 8;NO>L/J]i  
} ; k| o,gcU  
等等。。。 $O-, :<HY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O waXG/z~  
_4]dPk#^  
template < typename Func > l d9#4D[#  
struct func_return L?(rv.lb  
  { Bb `^,?m  
template < typename T > rI789 q  
  struct result_1 ^)pY2t<^  
  { ge8zh/`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s30_lddD  
} ; Q.AM  
!m2k0|9  
template < typename T1, typename T2 > 'b,D;'v  
  struct result_2 U:e9Vq'N m  
  { b2%[9) "I.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \&90$>h  
} ; 0xcqX!(  
} ; b4ivWb|`  
X>>rvlDN  
W'$~mK\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mY( _-[W  
9@B+$~:}7  
template < typename Func, typename aPicker > A-$BB=Ot  
class binder_1 i=+6R  
  { I:"`|eHxv  
Func fn; MzG.Qh'z  
aPicker pk; kv b-=  
public : 0k 8SDRWU  
$z]l4Hj  
template < typename T > 9=f'sqIPV  
  struct result_1 Nj\WvKG  
  { =x}/q4}L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `-\ "p;Hp0  
} ; -~k2Gy;E  
4+gA/<  
template < typename T1, typename T2 > "kC>EtaX  
  struct result_2 ?_r"Fg;"  
  { _K>m9Q2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; { Se93o  
} ; .Dmvgi]  
Dn?L   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H5{J2M,f  
wSMgBRV#^  
template < typename T > L\[jafb_`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nLg7A3[1v  
  { H>]x<#uz)  
  return fn(pk(t)); Y# #J  
} ~Zm(p*\T  
template < typename T1, typename T2 > aRmS{X3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C*!_. <b  
  { .Yx. Lm}  
  return fn(pk(t1, t2)); m.*+0NG  
} Q~kwUZ  
} ; u4'Lm+&O  
uJ$,e5q  
.8m)^ET  
一目了然不是么? L%"Mp(gZ  
最后实现bind C@-JH\{\T#  
Yy}aQF#M  
k*Kq:$9"  
template < typename Func, typename aPicker > T9^i#8-^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N\?iU8w=  
  { DxBt83e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &}uO ]0bR  
} oCrn  
+l9avy+P (  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "n:9JqPb  
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。 slx^" BF^  
MqqS3   
十一. phoenix a#1X)ot  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AN;?`AM;  
WA/\x  
for_each(v.begin(), v.end(), d<Di;5  
( , ]MX&]  
do_ mR^D55k  
[ k#.co~kS  
  cout << _1 <<   " , " lVdExR>H  
] QEPmuG  
.while_( -- _1), C*9m `xh  
cout << var( " \n " ) vC7sJIch2<  
) G-qxQD1wK  
); ) l)5^7=W  
f`%k@\  
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: 580t@?  
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 =h)H`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '54@-}D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f { ueI<  
X%dOkHarB  
|z~?"F6 Y<  
template < typename Cond, typename Actor > p,+~dn;=  
class do_while &}FYz8w 2/  
  { gLH(Wr~(a  
Cond cd; NJp;t[v.^  
Actor act; FueJe/~t  
public : tL~|/C)d R  
template < typename T > .UcS4JU  
  struct result_1 y+PukHY  
  { p d6d(  
  typedef int result_type; ,-b9:]{L  
} ; "`S61m_  
bk<3oI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /vhh2`  
ax<0grK  
template < typename T > 2'_sGAH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uzo}?X#  
  { $lqV(s  
  do jmIP c3O0  
    { QNo}nl /N  
  act(t); <L-L}\-I"  
  } P(4[<'H O  
  while (cd(t)); rT#QA=YB  
  return   0 ; | ] YT6-?.  
} (xTHin$  
} ; $Z j.  
EPI*~=Z.U  
&jJgAZ!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vV|egmw01  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }S&{ &gh  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CUG6|qu  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q8oEb  
下面就是产生这个functor的类: 1@y?OWC  
xQ[YQ!l  
~EN@$N^h  
template < typename Actor > v<) }T5~r  
class do_while_actor k@2gw]y"  
  { jK{MU) D+  
Actor act; FD*y[A ?  
public : =k_u5@.Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K!9=e7|P  
m$^7sFD$  
template < typename Cond > '>6-ie^0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *<hpq)  
} ; __9673y  
/b*@dy  
kC+A7k6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KpE#Ye&  
最后,是那个do_ Y PM>FDxDB  
TKE)NIa  
2/~v  
class do_while_invoker i ]_fhC  
  { a'\`Mi@rb  
public : (3-G<E  
template < typename Actor > 'G^=>=w|Nv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H)p{T@  
  { V>nY?  
  return do_while_actor < Actor > (act); %~h'#S2X(  
} HwcGbbX)  
} do_; eAqQ~)8^  
e\h:==f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ka'MF;!rc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 52"/Zr}j  
最后来说说怎么处理break和continue Frml'Vfq7  
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。 N*xgVj*  
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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