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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qs_cC3"=%=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b E40^e  
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, C#1'kQO  
F{.g05^y  
xXmlHo<D  
I69Z'}+qz  
  class filler ]gv3|W  
  { Gi$\th,  
public : KZ^>_K&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \VW":+  
} ; qf<o"B|_9  
'.S02=/  
\9od*y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b'R]DS{8  
.W2w/RayC  
mL'A$BR`  
QyZ' %T5J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XH/!A`ZK  
D@[#7:rHL  
-HuIz6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HJpx,NU'  
?6x&A t  
yGC HWP  
}NdLd!  
二. 战前分析 !,5qAGi0  
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。 DZb0'+jQ  
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 aM,g@'.=  
T%Zfo7  
6Rq +=X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yOb']  
  /* --------------------------------------------- */ mRGr+m  
vector < int *> vp( 10 ); nKtRJ,>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {BaPK&x,  
/* --------------------------------------------- */ =T?Xph{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]rg-=Y k  
/* --------------------------------------------- */ ymqn1ja1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c5O8,sT  
  /* --------------------------------------------- */ kXUJlLod  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F* Yx1vj  
/* --------------------------------------------- */ s+G( N$0U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dpt P(H  
ZGCp[2$  
\RFA?PuY  
/; 21?o  
看了之后,我们可以思考一些问题: &f?JtpB  
1._1, _2是什么? NxK.q)tj6  
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。 rfSEL 57'  
2._1 = 1是在做什么? 29|nt1Z  
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。 L/vw7XNrX  
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。 N#R8ez`  
GU Mf}y  
9]tW;?  
三. 动工 M.)z;[3O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $~ d6KFT  
wXBd"]G)C  
pXh`o20I  
G'nSnw  
template < typename T > /!/Pk'p=/  
class assignment \lDh"  
  { 6ZjY-)h  
T value; I,& gKgh  
public : Jiru~Vo+  
assignment( const T & v) : value(v) {} b#t5Dve  
template < typename T2 > XQ}7.u!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NPa4I7`A  
} ; U56g|V  
Eb29tq  
"l#"c{ee{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^hT2 ed +  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rploQF~OFF  
S'@Ok=FSy  
MBQ|*}+;  
Uz]=`F8  
  class holder l6IT o@&J  
  { 0Q cJ Ek  
public : RgM=g8}M  
template < typename T > ~rAcT6#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V^}$f3\B  
  { 6bf!v  
  return assignment < T > (t); ~ySsv  
} ZR{YpLFQ  
} ; j``Ku@/x0  
~Q]::  
9c{ ~$zJW  
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: o{mVXidE  
#D >:'ezm  
  static holder _1; FZ8Qj8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F6h IG G  
[w+1<ou;j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u{l4O1k/c  
而不用手动写一个函数对象。 UCTc$3  
1$m{)Io2(  
2) 2:KX  
UvqnNA  
四. 问题分析 Zl]@;*u  
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。 E2S#REB4  
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。 <l+hcYam  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cVmF'g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I0^oaccM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {q;_Dd  
.I^Y[_.G  
五. 问题1:一致性 -Wre4 ^,v  
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?| 7.kH="@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $8[JL \  
"`a,/h'  
struct holder )$*B  
  { :)+)L@By  
  // 7WmY:g#s  
  template < typename T > s]D1s%Mx  
T &   operator ()( const T & r) const k6\&[BQs  
  { =<ht@-1  
  return (T & )r; 6G_{N.{(  
} 6eNBldP!  
} ; bp}]'NA  
3u;0,:X&  
这样的话assignment也必须相应改动: z38Pi  
s)sT\crP@  
template < typename Left, typename Right > [DtMT6F3  
class assignment Z 2$S'}F  
  { MY(51)*  
Left l; Pb59RE:7V  
Right r; 8CvNcO;H0  
public : m/,8\+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GQE7P()  
template < typename T2 > q)YHhH\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1gLET.I:  
} ; p DU+(A4>  
0 r;tI"  
同时,holder的operator=也需要改动: 2 B_+5  
}me`(zp  
template < typename T > `bd9N !K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i+I1h=  
  { MOuEsm;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O8LIKD_I[  
} D8$4PT0u  
$?pfst~;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。 ykGA.wo7/P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ffd;aZ4n  
$:vS_#  
return l(rhs) = r; R+Ug;r-[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T~?&hZ>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m*KI'~#$%  
G12o?N0p  
template < typename Tp > )R"UX:Q>  
class constant_t "VMb1Zhf  
  { b.)jJLWv@  
  const Tp t; :n?rk/F  
public : b~TTz`HZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A[:(#iR5-E  
template < typename T > fvA167\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pE.TG4  
  { r8o^8.  
  return t; =^)$my\C:  
} 1h{7dLA  
} ; 5/HkhT yj  
(/i|3P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rgz zbW  
下面就可以修改holder的operator=了 e :@PI(P!  
>;fn,9w  
template < typename T > 4-C'2?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G P ' -  
  { m;>:mwU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RiIafiaD  
} >#Bu [nD%  
zN\C  
同时也要修改assignment的operator() KJt6d`ZN  
(:}}p}u  
template < typename T2 > X0LC:0+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yv"B-oy  
现在代码看起来就很一致了。 NK%Ok  
,lb}&uZo  
六. 问题2:链式操作 L#!m|_Mz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }%0X7'  
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。 _gl1Qtv@rf  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J!@R0U.  
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。 FrV8_[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a!;#u 8f  
gMU%.%p2  
template < typename T > 7(<r4{1?  
struct result_1 _k(&<1i  
  { ]?Q<lMG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >g{b'Xx  
} ; /!*=*  
0sF|Y%N  
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: Qzv&  
zbvV:9N  
template < typename T > In;+wFu;M  
struct   ref ZCNO_g  
  { *\`<=,H6<  
typedef T & reference; ?5j~"  
} ; $1k@O@F(4  
template < typename T > hsYv=Tw3C  
struct   ref < T &> b]N&4t  
  { s$^2Qp  
typedef T & reference; cPg{k}9Tvy  
} ; y QGd<(  
5>~D3?IAd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ? Q"1zcX  
?0lz!Nq'S  
template < typename T > P5lk3Zg '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Iq 0ew  
  { 4Wa*Pcj  
  return l(t) = r(t); w`gT]Rn  
} 6Q]JY,+  
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。 rshUF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6LabFX@{&  
7'|aEH  
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 t8*NldC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }?sC1]-j&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  EIPXq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y43ha  
最后的布局是: Au:R]7   
                Add z A/Fh(uX  
              /   \ 3h}i="i   
            Divide   5 8U!$()^?  
            /   \ d *#.(C9^  
          _1     3 7&w|  
似乎一切都解决了?不。 'UC1!Z  
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。 %pf9Yd0t  
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。 6r`Xi&  
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: 4I*'(6 ,!  
1had8K-  
template < typename Right > fm q(!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NB-%Tp*d  
Right & rt) const R{Cbp=3J  
  { y>^0q/=]?O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2W#^^4^+  
} SnM^T(gtS3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @7{.err!  
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。  , YlS  
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。 aDu[iaZ  
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。 PM'2zP[*W  
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。 YWL7.Y>%5  
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? 8i)9ho<  
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: !-ZY_  
#er% q:  
template < class Action > ^1_CS*  
class picker : public Action [\  &2&  
  { lR]FQnZ  
public : @|e we. r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kU.@HJ[@j  
  // all the operator overloaded =T1Xfib  
} ; ,T;D33XV  
zMd><UQP{  
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。 %Hhk 6tR,  
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: Ty7)j]b"zl  
,qNbo 11  
template < typename Right > </aQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6{yn;D4  
  { _'*(-K5&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r`< x@,  
} 8q; aCtei  
%P:|B:\<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [6Sk>j  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vG\ b `  
@jrxbo;5  
template < typename T >   struct picker_maker ^)C#  
  { ew]G@66  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RL fQT_V  
} ; /vu]ch  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q+cD  
  { X8A.ag0Uu  
typedef picker < T > result; h0I5zQZm  
} ; "yj_v\@4  
I&<'A [vHl  
下面总的结构就有了: 1aUg({  
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。 b~@+6 ?  
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。 m_,Jbf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cvhwd\  
至此链式操作完美实现。 kp#XpcS  
yB 'C9wEH  
+wQ}ZP&  
七. 问题3 2b-g`60<  
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。 u6| IKZ  
k4E9=y?  
template < typename T1, typename T2 > ,s2C)bb-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kf_xKW)^  
  { $`lm]} {&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \,r* -jr  
} 0j 8`M"6  
2 )3oX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,t:P  
Ge7B%p8  
template < typename T1, typename T2 > R.vOYzo  
struct result_2 y O,Jgn  
  { 1}+b4 "7]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AlkHf]oB  
} ; N">#fYix  
o$V0(1N  
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? XODp[+xEEt  
这个差事就留给了holder自己。 C ,|9VH  
    ?<Lm58p8  
w.#z>4#3-  
template < int Order > *'\HG  
class holder; 4:pgZz!  
template <> Dsb Tx.vA  
class holder < 1 > F^S]7{  
  { 69apTx  
public : ck3+A/ !z  
template < typename T > (U 4n} J  
  struct result_1 "S*@._   
  { xtKU;+#  
  typedef T & result; xq=!1>  
} ; #kA?*i[T  
template < typename T1, typename T2 > DbX7?Jr  
  struct result_2 oe0YxSauL  
  { Q]3]Z/i  
  typedef T1 & result; XXA]ukj;r  
} ; o=K9\l  
template < typename T > G6G-qqXy6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]qu6/Z  
  { 65*Hf3~~  
  return (T & )r; c\&;Xr  
} \sfc!5G  
template < typename T1, typename T2 > '>n&3`r5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hw*u.46  
  { *c&OAL]  
  return (T1 & )r1; LZ.Xcy  
} A1`6+8}o;b  
} ; lNtxM"G&  
1i_%1Oip  
template <> 3la`S$c  
class holder < 2 > _Hfpizm  
  { iA[o;D#  
public : @+Sr~:K  
template < typename T > UUb0[oy  
  struct result_1 |5X59! JL  
  { c 3o3i  
  typedef T & result; z;Fz3s7  
} ; _\Z'Yl  
template < typename T1, typename T2 > SJc~E$5<  
  struct result_2 !H{>c@i  
  { :]CL}n$*  
  typedef T2 & result; Oh>hy Y)}  
} ; @)vQ>R\k<  
template < typename T > "@/pQoLy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `~"'\Hw  
  { :@ VCKq!  
  return (T & )r; ,S(s  
} >goHQ30:  
template < typename T1, typename T2 > 5?? }9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ysl#Rwt/2  
  { s S#/JLDx]  
  return (T2 & )r2; 3}&3{kt  
} DHx&%]r;D  
} ; $!y^t$u$@  
kv,!"<  
M_.Jmh<&&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m%>}T 75C^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^cSfkBh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }#%Y eCA?  
-!O8V  
return l(i, j) = r(i, j); +zq"dj_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U{LS_VI~  
ZH8w^}  
  return ( int & )i; %#eQN ~  
  return ( int & )j; A'b$X1h  
最后执行i = j; ksuePMIK  
可见,参数被正确的选择了。 W[ W)q%[)  
,|>>z#Rr(n  
JtxVF !v  
EzjK{v">  
'@h  
八. 中期总结 jw {B8<@s  
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: _z{9V7n4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q(^iT~}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _KxR~k^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I"x|U[*B  
/j4G}  
Mx`';z8~  
aX6}:"R2C  
;' vkF  
2nCc(F&+?  
九. 简化 i8-Y,&>V  
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。 G/ ~gF7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 % XZ&(  
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: /IJy'@B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %6 GM[1__  
  +-*/&|^等 *AGf'+j*z  
2. 返回引用。 9#&H'mG  
  =,各种复合赋值等 GiEt;8  
3. 返回固定类型。 W} H~ka  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =BE!  
4. 原样返回。 2;s[m3  
  operator, JoiGuZd>  
5. 返回解引用的类型。 ]&q<O0^'  
  operator*(单目) \4G9YK-N>  
6. 返回地址。 (l-= /6-  
  operator&(单目) /V/NL#(R  
7. 下表访问返回类型。 |3!)  
  operator[] ha=2isq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2ww H3}  
  operator<<和operator>> ryh"/lu[B  
oVn&L*H   
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。 Wkjp:`(-$r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .Wy'  
PuGs%{$(h  
template < typename Left > f+n {9Hz  
struct value_return H)gc"aRe;Y  
  { E?P>s T3B  
template < typename T > 5V =mj+X?  
  struct result_1 r~ f;g9I  
  { V@-Q&K#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Hv^Bw{"/R  
} ; 2zh- ms  
DwGM+)!  
template < typename T1, typename T2 > ;R#RdUFH  
  struct result_2 Rk#'^ }  
  { y2s(]# 8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B>!mD{N  
} ; JW^ ${4  
} ; R<6y7?]bZ  
Qg(;>ops  
}8aqSD<:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SE^l`.U@  
:?g+\:`/0j  
下面我们来剥离functor中的operator() ,@?9H ~\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rXD:^wUSc  
, h'Q  
return l(t) op r(t) 9wldd*r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &,jUaC5I  
return op l(t) p!^K.P1 '  
return op l(t1, t2) 8zj&e8&v  
return l(t) op 5 D^#6h 4  
return l(t1, t2) op l/zv >  
return l(t)[r(t)] M kJBKS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] la-:"gKC  
*!&?Xy%\"j  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,pGA|ob  
单目: return f(l(t), r(t)); 4}/gV)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f)z(9JJL  
双目: return f(l(t)); vn$=be8l4  
return f(l(t1, t2)); W$NFk(  
下面就是f的实现,以operator/为例 Aixe?A_x  
Q. O4R_H  
struct meta_divide (Q% @]  
  { O$m &!J  
template < typename T1, typename T2 > GAYn*'<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K&NH?  
  { ;)CN=J!  
  return t1 / t2; 1 @t.J>  
} O(8CrKYY  
} ; u_9c>  
ui#nN   
这个工作可以让宏来做: .Hqq!&  
5= &2=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y8v[kuo7  
template < typename T1, typename T2 > \ = wDXlAQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r.zgLZ}3&V  
以后可以直接用 }Cw,m0KV/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f*Q9u>1p  
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 i^.eX VV/  
(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。。。) `Tyd1!~  
nTr]NBR  
U{oM*[  
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 X5J)1rL  
Tf]ou5|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a7ZufB/  
class unary_op : public Rettype sZ&|omN  
  { S8/~'<out  
    Left l; k@|px#kq  
public : A~a 3bCX+"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mKO~`Wq%@  
[5p9p1@u{C  
template < typename T > j0{`7n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H2: Zda#  
      { <af# C2`B  
      return FuncType::execute(l(t)); ,v8e7T  
    } |w*s:p  
Fd<Ouyxqe  
    template < typename T1, typename T2 > mL`8COA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,IboPh&Q78  
      { "ufSHrZv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z@Q*An  
    } LS<+V+o2%  
} ; k"DZ"JC  
CA`V)XIsP  
]9w)0iH  
同样还可以申明一个binary_op ,>6a)2xh  
&>+T*-'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q?>r:vMi  
class binary_op : public Rettype e3CFW_p  
  { n)q8y0if  
    Left l; 0:[A4S`X  
Right r; L QV@]z&  
public : #1'q'f:7 &  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }>BNdm"Er  
Bj \ x  
template < typename T > K a(B&.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '{ =F/q  
      { P`Ku. ONQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fh)xm* u(  
    } jH<Sf: Y(  
SEzjc ~@3  
    template < typename T1, typename T2 > ,ESli/6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # f-hI  
      { G2I%^.s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3R%JmLM+R9  
    } w(ZZTVW-  
} ; R)Mkt8v  
7:vl -ZW  
mq4Zy3H   
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 Qv ~@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )yig=nn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |Sjy   
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。 8ly)G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K(u pz n*a  
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。。。 us|Hb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1DcBF@3sWG  
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) >^g2 Tg:  
下面是修改过的unary_op QEt"T7a[/  
(jU_lsG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UwS7B~  
class unary_op Iga +8k  
  { xgIb6<qwY  
Left l; aIa<,  
  '1 2*'Q+{+  
public : RDDA^U7y#  
uNuFD|aQ.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T=-UcF  
y-.{){uaD  
template < typename T > M}11 tUl  
  struct result_1 |A*4Fuc&  
  { 7=?!B#hm !  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w"[T  
} ; Ar >JQ@0  
%zGv+H?  
template < typename T1, typename T2 > ~Oq _lM  
  struct result_2 y$-@|M$GG  
  { ? eX$Wc{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AeEdqX)  
} ; 71[?AmxV  
~3gazTe9  
template < typename T1, typename T2 > sHBTB6)lx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ghB&wOm/  
  { 6ZHeAb]"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3^wHL:u  
} !6X6_ +}M  
P/ 6$TgQ  
template < typename T > Lwi"K8.u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^TZmc{i  
  { hL/u5h%$  
  return OpClass::execute(lt(t)); Rf`_q7fm  
} %b*N.v1+  
M-h+'G  
} ; kI(3Pf ].  
/YZMP'v  
+zche  
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 %eofG]VM<  
好啦,现在才真正完美了。 /Lr`Aka5  
现在在picker里面就可以这么添加了: *)w+xWmM3w  
%Jh( 5  
template < typename Right > 9VTAs:0D=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EQ^]W-gN  
  { s/hWhaS<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l+2NA4s  
} P]^OSPRg  
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。 !Q~>)$Cf^  
b6k_u9m^E  
@R`6j S_gK  
D ON.)F  
E@k'uyIu  
十. bind `!N}u  
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。 ? Pi|`W   
先来分析一下一段例子 5%9Uh'y#  
Go c*ugR  
uZL,%pF3A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K!9K^h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /77cjesZ9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S[$9_Jf  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _PPC?k{z!  
我们来写个简单的。 j$_?g!I=gK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^cPVnl  
对于函数对象类的版本: &S+*1<|`K  
z6J12tu  
template < typename Func > K!ogpd&X&  
struct functor_trait $#n9C79Z@  
  { IxUj(l1Fm  
typedef typename Func::result_type result_type; oh$"?N7n1  
} ; :^`j:B  
对于无参数函数的版本: n6Uh%rO7S|  
c3l(,5DtH  
template < typename Ret > T5}3Y3G,6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,sc#l<v  
  { xV+\R/)x  
typedef Ret result_type; ?K pDEH~\  
} ; u{=h%d/  
对于单参数函数的版本: +Eb-|dM  
*LBF+L^C%  
template < typename Ret, typename V1 > nHbi{,3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T=pP  
  { p<dw  C"z  
typedef Ret result_type; <7ANXHuSW  
} ; ` ~m/  
对于双参数函数的版本: lU Zj  
T7mT:z>:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m[y~-n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gev\bQa  
  { p#4*:rpq4  
typedef Ret result_type; |=:@<0.'  
} ; X:`=\D  
等等。。。 bQI :N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /cdLMm:  
8wd["hga<%  
template < typename Func > 9+m>|"F0  
struct func_return |7,$.MK-@  
  { 1&e8vVN  
template < typename T > ]!S#[Wt {k  
  struct result_1 }03?eWk/y  
  { <!G /&T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sdCG}..`  
} ; V}<<?_  
fFbJE]jW  
template < typename T1, typename T2 > P]}:E+E<.I  
  struct result_2 11QZ- ^  
  { S9l po_!z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {}'Jr1  
} ; YY tVp_)  
} ; Y'P^]Q=}_#  
k~<Ozx^AyY  
6@# =z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +|S)Mm8-  
BR@gJ(2  
template < typename Func, typename aPicker > LC=M{\  
class binder_1  K%%Ow  
  { 3`SH-"{j%  
Func fn; %jj-\Gz!  
aPicker pk; W^[QEmyn  
public : !p\ @1?  
/J-.K*xKt  
template < typename T > &,p6lbP  
  struct result_1 K($+ILZ  
  { })@xWU6!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C<:wSS^@1  
} ; 0# 1~'e  
P;y!Y/$C  
template < typename T1, typename T2 > ^=-25%&^  
  struct result_2 n@kJ1ee'  
  { h){#dU+&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @/As|)  
} ; D.7cWR`Wp  
B(71I;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |uFb(kL[U  
|I"&Z+m  
template < typename T > (]mBAQ#hw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JM0+-,dl[  
  { Z[z" v  
  return fn(pk(t)); kd&~_=Q  
} w(+ L&IBC  
template < typename T1, typename T2 > \Qnr0t@0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2|exY>`w  
  { ScInOPb'K  
  return fn(pk(t1, t2)); /;q 3Q#  
} ;H%'K  
} ; m>[G-~0?kI  
JT6Be8   
Gz\wmH&rVz  
一目了然不是么? =Ldf#8J  
最后实现bind p|0SA=?k"  
>3p8o@:  
0.!vp?  
template < typename Func, typename aPicker >  874j9ky[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j";L{  
  { e5FF'~A%]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s;Zi   
}  56C'<#  
Gyi0SM6v5&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &kWT<*;J)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M9VAs~&S  
OHngpe4  
十一. phoenix g p|G q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9XS>;<"2  
`tHF}  
for_each(v.begin(), v.end(), =VWH8w.3  
( YyYp-0#  
do_ 6x!iL\Y~  
[ F DGzh/  
  cout << _1 <<   " , " XI ><;#  
] Bz,Xg-k+  
.while_( -- _1), ) cOBP}j+  
cout << var( " \n " ) ?g K|R  
) :[_k .1-+  
); -DZ5nx  
j~Ci*'*L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: DvI^3iG8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <Z1m9O "sy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 - t 4F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \dB z-H'@  
ij_5=4aZ-  
,*L3  
template < typename Cond, typename Actor > b83m'`vRM  
class do_while 4 ;6,h6a  
  { &ML-\aSal  
Cond cd; s/;S2l$`  
Actor act; $G /p[JG6-  
public : #; P-*P  
template < typename T > >^@~}]L  
  struct result_1 Zwtz )ZII  
  { (w<llb`]  
  typedef int result_type; 70R_O&f-k  
} ; 7}mr C@[i  
uXGAcUx(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |hvclEu,  
a|dn3R>vX  
template < typename T > +9;6]4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C2hB7?UGN  
  { >IKIe  
  do 1B{u4w7S4e  
    { 7;#o?6!7  
  act(t); PMj!T \B|  
  } }mk z_P(Z  
  while (cd(t)); ( ~>-6Nb 5  
  return   0 ; /dR:\ffz2  
} a8y*Jz-E  
} ; i Hcy,PBD  
5cr\ JR  
6099w0fR`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ; jJ%<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F'@[ b   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }f6_ 7W%5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *@ S+J$  
下面就是产生这个functor的类: 2) Q/cH\g  
Qyj:!-o  
y 5Kr<cF^  
template < typename Actor > vF{{$)c  
class do_while_actor K>2Bz&)  
  { %F0.TR!!n  
Actor act; ge&!GO  
public : v?q)E%5j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p" Di;3!y!  
f F9=zrW  
template < typename Cond > Is  ( Ji  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^"J)^3j<  
} ; :RXzqC  
?[X^'zz}  
w[;5]z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VF:<q  
最后,是那个do_ 0*/[z~Z-1  
7  nawnS  
 OJ# d  
class do_while_invoker 1|7t q  
  { )3!z2f:e  
public : k`0m|<$  
template < typename Actor > Q,>]f@m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a7fn{VU8  
  { _$gP-J  
  return do_while_actor < Actor > (act); S1*xM  
} @$|bMH*1:  
} do_; [jKhC<t}  
t "[2^2G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !ac,qj7spa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vfr.Yoy  
最后来说说怎么处理break和continue ]RI+:f  
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^nOv2@,  
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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