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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R=$Ls6z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yU_9a[$V  
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, ;?~ 9hN!  
.8H}Lf\  
9g]M4*?C9P  
vYnftJK&  
  class filler s MZ[d\  
  { ^y Vl"/  
public : 3U;1D2"AE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D=&K&6rr  
} ; GOVAb'  
(>AFyh&3,X  
9o_- =>(  
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: sfI N)jh  
%?=)!;[  
LNiS`o\  
z_l. V/G)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O-!,Jm   
1X&B:_  
_B$"e[:yX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *rf$>8~$n  
0p3vE,pF  
*s\sa+2al  
TB#N k5  
二. 战前分析 3dm'xe tM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #ZTLrq5b  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [h HG .  
Pz`hX$  
g^j7@dum  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *h:kmT  
  /* --------------------------------------------- */ TQ'e  
vector < int *> vp( 10 ); Ub)M*Cq0(o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o](.368+4  
/* --------------------------------------------- */ dtTlIhh1V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C +@ i  
/* --------------------------------------------- */ jONjt(&N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I?M@5u  
  /* --------------------------------------------- */ q[c Etp28h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,sI35I J  
/* --------------------------------------------- */ NvHN -^2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5~l2!PY  
IG|\:Xz  
W ~NYU  
C Z tiWZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jck"Ks  
1._1, _2是什么? 2AK}D%jfc  
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。 kzi|$Gs<  
2._1 = 1是在做什么? >'Hx1;  
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。 uV77E*+7\  
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。 +c?ie4   
7K:FeW'N  
-tyaE  
三. 动工 r*Z_+a8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ? s4oDi|:  
(8x gn  
]!aUT&  
@p]UvqtB@  
template < typename T > 8\_*1h40s  
class assignment qTy v.#{y  
  { KPggDKS  
T value; +WL  D  
public : $5L(gn[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'tuBuYD\  
template < typename T2 > la`"$f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hirr=a3  
} ; wY`#$)O0*  
ZIW7_Y>_  
K~@`o-Z[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O 6]u!NqG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]_ #SAhOR)  
gh61H:tkR  
<<<NXsH  
(&c,twa~  
  class holder GNZ#q)qT  
  { {(0Id!  
public : fTgbF{?xh  
template < typename T > }4KW@L[g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zbg+6qs})  
  { Pz1G<eh#{g  
  return assignment < T > (t); b9#m m  
} Z@oKz:U  
} ; vX.]hp5~  
Bac|;+L~L  
5L3{w+V  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: H &fTh  
oG\>--  
  static holder _1; K0 QH?F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +.K*n&  
%I}'Vb{C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CjV7q y  
而不用手动写一个函数对象。 D!me%;  
D2$^"  
5p{25N_t  
#G~wE*VR$  
四. 问题分析 C *Xik9n  
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。 vX 1W@s  
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。 Ys%'#f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t%HI1eO7h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z L8J`W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h[y*CzG  
e# <4/FR  
五. 问题1:一致性 )w3 ,   
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?| D}Au6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QH:>jmC{1h  
cqjl5UB  
struct holder ``6{T1fQS  
  { 4UVW#Rw{  
  // 1VGpq-4*j  
  template < typename T > 5Kee2s?*  
T &   operator ()( const T & r) const j@CKO cn2  
  { G g(NGT  
  return (T & )r; yZ|+VXO  
} R` 44'y|  
} ; ?(>k,[n  
1wlVz#f.  
这样的话assignment也必须相应改动: ?61L|vr  
ka8$dfC  
template < typename Left, typename Right > ~f .y:Sbb  
class assignment IqXBz.p  
  { Fr2kbQTg;  
Left l; W7$s5G,  
Right r; y,V6h*x2  
public : 9u?Eb~#$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3?  };  
template < typename T2 > ETxp# PZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P*7S3Td  
} ;  M$F{N  
G"{4'LlA  
同时,holder的operator=也需要改动: pbPz$Y  
dK`(BA{`3  
template < typename T > drbe#FObX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "A]?M<R  
  { o:H'r7N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5 >'66gZ  
} ]I8]mUiUH  
NtqFnxm/  
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。 9@Q&B+!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1*L^^% w  
3`x sK[  
return l(rhs) = r; jmSt?M0.xV  
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+ uL "PG[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }'PG!+=I  
Etw~*  
template < typename Tp > & \JLTw  
class constant_t MCM/=M'y  
  { O/(3 87=U  
  const Tp t; k{_1r;  
public : @`5QG2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KM5jl9Vv  
template < typename T > y2GQN:X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (X*'y*:  
  { R08&cd#$  
  return t; p?}f|mQS)  
} z1kBNOr  
} ; g ,`F<CF9  
QjI#Cs}w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b/z'`?[  
下面就可以修改holder的operator=了 l},dQ4R  
ijE<spG  
template < typename T > CcBQo8!G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ccRlql(  
  { )4@M`8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J`4Z<b53  
} Y$>+U  
PL9<*.U"=  
同时也要修改assignment的operator() *3 !(*F@M,  
'^8g9E .4K  
template < typename T2 > #]k0Z~Bl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U[IQ1AEr  
现在代码看起来就很一致了。 E=}6 X9X  
vz- 9<w;>a  
六. 问题2:链式操作 yq1Gqbh l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qI(W$  
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。 *+NGi(N  
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。 eR7qE) h  
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。 ?0 HR(N(z!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P a3{Ds  
I+*osk  
template < typename T > B^H4Q 4-  
struct result_1 j'\>Nn+  
  { !&qx7eOSpP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (qJIu  
} ; 9*BoYFw92*  
pi|\0lH6W  
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: ]gb _Nv  
+8]W\<Kp  
template < typename T > }*0,>w>  
struct   ref x6"/z  
  { 1aBD^^Y  
typedef T & reference; GVeL~Q  
} ; 4s[`yV  
template < typename T > \)FeuLGL9  
struct   ref < T &> >Dk1axZ!>/  
  { fKFnCng  
typedef T & reference; ixIh T  
} ; rH[5~U  
dz{#"No0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ii|uGxEc  
pTc$+Z7 3  
template < typename T > #E*@/ p/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nUiS<D2  
  { 8w03{H 0  
  return l(t) = r(t); O 5g}2  
} SL6mNn9c  
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。 Xq+!eOT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VEL:JsY  
FX{ ~"  
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 " ]aQ Hh]f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AEB/8%l};v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gmXy>{T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &B?@@ 6  
最后的布局是: fx]\)0n  
                Add ~C%2t{"  
              /   \ _`TepX R  
            Divide   5 Rbx97(wK  
            /   \ QIR4<]/  
          _1     3 Su$18a"Bc  
似乎一切都解决了?不。 _Ngx$  
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。 :Tlf4y:/w  
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。 CkmlqqUHC  
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: xR\D(FLV S  
z8 hTZU  
template < typename Right > 99\{!W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D=jS h  
Right & rt) const Q2JdO 6[96  
  { RpBiE8F4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A M>Yj  
} ck(CA(_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <f7?P Ad  
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。 <9Lv4`]GU5  
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。 bRx2 c  
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。 >+yqjXRzm  
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。 F% F c+?  
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? lt@  
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: m-:8jA?  
5}vRo;-  
template < class Action > vF5wA-3&t  
class picker : public Action 8 m%>:}o  
  { yd7lcb [  
public : p:DL:^zx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y}AmX  
  // all the operator overloaded ap Fs UsE  
} ; *ge].E  
jA20c(O  
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。 y0/WA4,  
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: "6NFe!/Y$*  
Dj-\))L  
template < typename Right > o0zc}mm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 08<k'Oi]  
  { <C7M";54-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5*s1qA0^  
} sN} s61  
<'PR;g^#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v7s ]  
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。 XNc"kp? z  
A[sM{i~Z  
template < typename T >   struct picker_maker `_NnQ%  
  { >yV)d/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T0@](g  
} ; Nrab*K(][  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  ET >S  
  { [@,OG-"&  
typedef picker < T > result; />dB%*  
} ; r1[E{Tpz  
RB S[*D  
下面总的结构就有了: ,pQ'w7  
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。 MgJ%26TZ  
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。 3a'Rs{qxn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v#Cz&j  
至此链式操作完美实现。 :z izca4  
=]_d pEEQ  
mQwk!* U  
七. 问题3 t9Enk!@  
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。 *r)zBr  
21[K[ %  
template < typename T1, typename T2 > tnQR<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uM6CG0  
  { (PCimT=5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OqfhCNAY  
} n/9 LRZD|w  
^l]]qdNr  
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: =:xV(GK}  
'Z*\1Ci  
template < typename T1, typename T2 > u)q2YLK8  
struct result_2 e3yorQ][  
  { 5PPPd-'Z_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _H~pH7WU  
} ; }};j2  
1kB'sc3N!  
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? x&hvFG3  
这个差事就留给了holder自己。 Hrd5p+j  
    OPvj{Dv$0  
jRv;D#Hp  
template < int Order > ?~VWW<lR  
class holder; -Z`(? k  
template <> 6=Y3(#Ddt  
class holder < 1 > c]AKeq]  
  { B$}wF<`k7  
public : 8! |.H p  
template < typename T > EmtDrx4!(f  
  struct result_1 ZI2K-z'e  
  { dCf'\ @<<  
  typedef T & result; ZYwBw:y}y  
} ; %5Q7#xU  
template < typename T1, typename T2 > 8k+q7  
  struct result_2 ^]#Ptoz^(l  
  { [OFTP#}c  
  typedef T1 & result; )1ZJ  
} ; B|]t\(~$ [  
template < typename T > ,(@Y%UW:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Dg9--wI}I9  
  { ;ZxK3/(7  
  return (T & )r; rQd1Ch  
} boC>N   
template < typename T1, typename T2 > h3UZ|B0=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Gx(KN57D  
  { p?Z+z  
  return (T1 & )r1; xWenKY,  
} }AMYU>YE=  
} ; %8Z|/LGg  
< '>d0:>N  
template <> +BtLyQ  
class holder < 2 > yBYuDfeZ  
  { )o " SB1  
public : N27K  
template < typename T > {a+Fx}W  
  struct result_1 dyQ<UT  
  { $4$?M[  
  typedef T & result; h8iaJqqvJ  
} ; ~,1-$#R  
template < typename T1, typename T2 > CO:m]oj  
  struct result_2 bBeFL~  
  { )E[ Q  
  typedef T2 & result;  ?;ALF  
} ; 7})!>p )  
template < typename T > )9A<fwpN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fw(j6:p  
  { MYDf`0{$_a  
  return (T & )r; (x1"uy7_  
} wRV`v$*6  
template < typename T1, typename T2 > %mB!|'K%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8r`VbgI&  
  { =\ Tud-1Z  
  return (T2 & )r2; W[[YOK1T  
} l(k rUv  
} ; 0M/\bE G(_  
+s+PnZ%0V  
wa(Wit"-  
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> >。 T9<H%iF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;i-D~Np|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^huBqEs  
^V XXq  
return l(i, j) = r(i, j); n7`.<*:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8M3p\}O  
xvdnEaWe$  
  return ( int & )i; ;:-2~z~~  
  return ( int & )j; z/P^-N>  
最后执行i = j; 43}&w.AS  
可见,参数被正确的选择了。 QRg"/62WCD  
6,g5To#vw  
AT8B!m   
cOZajC<G  
U47k5s(J  
八. 中期总结 ^)C$8:@  
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: ; K)?:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L!+[]tB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8ZNd|\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WrK^>  
eLt Cxe  
?^G$;X7B  
ZAnO$pA  
n_xQSVI0F  
e~2*> 5\:  
九. 简化 N?U&(@p  
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。 i*cE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v0jz)z<#  
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: xt<, (4u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M;RnH##W  
  +-*/&|^等 t-<[._:+  
2. 返回引用。 whg4o|p  
  =,各种复合赋值等 =|{,5="  
3. 返回固定类型。 B'BbTI,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^kR^ QL$  
4. 原样返回。 n]ppO U|[  
  operator, .+JP tL  
5. 返回解引用的类型。 $RFu m'`5  
  operator*(单目) 3sg)]3jm2  
6. 返回地址。 rbJ)RN^.  
  operator&(单目) Ci#5@Q9#w  
7. 下表访问返回类型。 M:Y!k<p  
  operator[] M3ZJt'|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oj4)7{  
  operator<<和operator>> Kp=3\)&  
OrH1fhh   
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。 >0;"qT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k s`  
%Pvb>U(Xs  
template < typename Left > /qQ2@k  
struct value_return 7!yF5 +_d  
  { hjp?/i%TQ  
template < typename T > Ynh4oWUp  
  struct result_1  v=Bh A9[  
  { me`$5Z`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *1$~CC7  
} ; xY}j8~k  
VflPNzixb!  
template < typename T1, typename T2 > 2mp>Mn~K^  
  struct result_2 Zz*mf+  
  { hG3$ ]i9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; md +`#-D\O  
} ; @U.}Ei  
} ; c"&!=@  
8RT0&[  
Q c< O; #  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A kQFb2|ir  
Xqva&/-  
下面我们来剥离functor中的operator() G.E~&{5xQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OuIW|gIu0  
KZ/^gR\d  
return l(t) op r(t) 5OqsnL_V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !<^j!'2  
return op l(t) l#f]KLv4N_  
return op l(t1, t2) dSD}NM  
return l(t) op pC.P  
return l(t1, t2) op "&o@%){]  
return l(t)[r(t)] cZF;f{t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]T$w7puaJ  
$zA[5}{ZtQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ' g!_Flk  
单目: return f(l(t), r(t)); I:)#U[tn0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -ns a3P  
双目: return f(l(t)); L#MxB|fcr  
return f(l(t1, t2)); 5{f/H] P  
下面就是f的实现,以operator/为例 2Sd6b 2-  
YZu# 0)  
struct meta_divide e7AI&5Eg{  
  { EGO@`<"h  
template < typename T1, typename T2 > &I_!&m~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nE$ V<Co}  
  { w|*G`~l09  
  return t1 / t2; |}Z"|-Z  
} *"L:"i`*$  
} ; 3/<^R}w\  
5W '|qmJ  
这个工作可以让宏来做: 4KB?g7_*  
A^7Zy79  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9 f/tNQ7W  
template < typename T1, typename T2 > \ 6j![m+vo%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5 : >  
以后可以直接用 itMc!bUQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QZP;k!"w  
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 {]N?DmF  
(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。。。) [NDYJ'VGe  
K`2DhJC  
Z4sjH1W  
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 TyXOd,%zl  
.b)(_*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5WG@ ;K%  
class unary_op : public Rettype 780MSFV8  
  { ^?`,f>`M  
    Left l; jH/%Z5iu  
public : LM`#S/h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0$uS)J\;K  
ur5n{0#  
template < typename T > WL]'lSHa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e.h:9` "*  
      { IMEoov-x  
      return FuncType::execute(l(t)); +T;qvx6  
    } ;:1mv  
OPh@H.)^  
    template < typename T1, typename T2 > $$>,2^qr&L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2l%iXK[  
      { (acRYv(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _~<TAFBr  
    } uf3 gVS_h=  
} ; D]_\i[x  
Ps-d#~4U;  
_CT|5wQF<  
同样还可以申明一个binary_op wpmtv325  
|Q+v6r(<zZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p 1fnuN |,  
class binary_op : public Rettype (#BA{9T,^  
  { 6?~pjMV  
    Left l; N|d@B{a(  
Right r; %%u4( '=  
public : LRgk9*@,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 94/}@<d-=  
o4795r,jz  
template < typename T > <VPtbM@(m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1yf&ck1R  
      { H[oi? {L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?RyvM_(N6  
    } O;tn5  
Vt>E\{@[t  
    template < typename T1, typename T2 > ]t<%>Z$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / nRaxzf'  
      { \NRRN eu|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); % M:"Ai5:  
    } JJO"\^,;~  
} ; nV1, ):kh  
T[J_/DE@  
yK;I<8+>_  
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 **[p{R]8o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b*7i&q'H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z""(M4  
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。 ~yg9ZM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )/w2]d/9  
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。。。 dY^~^<{Lj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H2p;J#cv@  
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) q3t@)+l>*  
下面是修改过的unary_op uWQ.h ,  
==9Ez  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l0V@19Ec  
class unary_op V00zk`PH  
  { 4|UIyDt8  
Left l; Pr"ESd>Y  
  qKXn=J/0tA  
public : s,= ^V/c  
7va%-&.&t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >@o*v*25  
T9 1Iz+j  
template < typename T > JKGZ0yn  
  struct result_1 9:>vl0  
  { CJ>=odK[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O jmz/W  
} ; G})mw  
XafyI*pOX  
template < typename T1, typename T2 > E&AR=yqk  
  struct result_2 w.jATMJ)F  
  { 'AU!xG6OQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WJWrLu92\U  
} ; NgQl;$  
w6tY6bf}  
template < typename T1, typename T2 > A_+ WY|#M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X5=7DE]  
  { O)?0G$0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >'eqOZM  
} 78"W ~`8  
VrG|/2  
template < typename T > !.A>)+AK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 s/O\A  
  { 3h>Ji1vV  
  return OpClass::execute(lt(t)); /WMLr5  
} )/Vr 5b@  
a &j?"o  
} ; 'AoH2 |  
>=(e}~5y  
+oa]v1/W  
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 &DV'%h>i=  
好啦,现在才真正完美了。  S_atEmQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZL Aq8X  
3 ren1   
template < typename Right > U7N<!6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $n) w4p_  
  { }% =P(%-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ) )Nc|`  
} 0#ph1a<  
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。 >_".  
5VN4A<))  
b< rM3P;  
\]D;HR`vo  
e-WaK0Ep  
十. bind )8_0d)  
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。 7g$t$cZby,  
先来分析一下一段例子 QZY (S*Up  
VmW_,  
b({2|R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BdTj0{S1u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j8b:+io  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )xeVoAg  
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。 7hc(]8eP  
我们来写个简单的。 BBDOjhik  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hf '3yEm  
对于函数对象类的版本: 2+'&||h  
z"-Urd^O  
template < typename Func > <5.{+!BM  
struct functor_trait W$&Q.Z  
  { 6 B )   
typedef typename Func::result_type result_type; ]PFc8qv{  
} ; fAK  
对于无参数函数的版本: ?'%&2M zM  
}5gQZ'ys'  
template < typename Ret > )\e_I\-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j EX([J1  
  { /[IK [  
typedef Ret result_type; tnsYY  
} ; 3+Q6<MS q  
对于单参数函数的版本: 1yo@CaW[\  
1Dbe0u  
template < typename Ret, typename V1 > t :_7 O7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7J _H Ox#  
  { } E=mZZ)  
typedef Ret result_type; *6h.#$\  
} ; 1 >Op)T>{c  
对于双参数函数的版本: =\3*;59\  
(z[cf|he  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :KFhryN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4]cOTXk9C  
  { 3K'3Xp@A  
typedef Ret result_type; =($qiL'h  
} ; c/s'&gG33z  
等等。。。 k`?n("j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5rc<ibGh  
2XE4w# [j  
template < typename Func > r"n)I$  
struct func_return h'bxgIl'`  
  { @/9> /?JP  
template < typename T > 8E" .y$AW  
  struct result_1 a; "+Py  
  { 27MgwX NQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %VdJ<=@  
} ; DCNuvrZ  
U{ Y)\hR-  
template < typename T1, typename T2 > A_2ppEG  
  struct result_2 i,~{{XS<  
  { (<f[$ |%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -Ju!2by  
} ; xGA%/dy,;  
} ; 1.uyu  
1*a2s2G '  
w<'mV^S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <"t >!I  
| o?@Eh  
template < typename Func, typename aPicker > /5o~$S  
class binder_1 "e(N h%t  
  { q[+];  
Func fn; #):FXB$a  
aPicker pk; /g_}5s-Z  
public : 6Us#4 v,  
]6%| L  
template < typename T > 3A+d8fwi  
  struct result_1 `527vK 6  
  { !6kLg1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L.8-nTg"y  
} ; s)-=l _4T  
m\Dbb.vBvW  
template < typename T1, typename T2 > %9M_ * ]  
  struct result_2 WB= gN:?  
  { S]<Hx_[}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NZ Xmrc{S  
} ; :+u?A  
b&!X#3(KT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $idYG<],  
@)1u  
template < typename T > !7_Q_h',  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \}cEHLq  
  { l{;vD=D  
  return fn(pk(t)); 6@bO3K|  
} gHTo|2 Q{  
template < typename T1, typename T2 > v67o>`<$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FzNs >*  
  { %=GnGgu  
  return fn(pk(t1, t2)); \s,ZE6dQ  
} 9XS'5AXN  
} ; |n~- LH++  
pN?  
VG)kPKoi  
一目了然不是么? .aNy)Yu8  
最后实现bind l2$6ojpo  
Peb;XI  
IAg#YFI  
template < typename Func, typename aPicker > Wz9 }glr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) * c xYB  
  { ab6KK$s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r=u>TA$  
} OJ&~uV>2  
]m YY1%H8M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'sJYt^  
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。 "/wZtc  
hMDy;oQ  
十一. phoenix AuWEy-q?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p6|0JBm  
mI}1si=$  
for_each(v.begin(), v.end(), @<l7"y;\  
( }O8$?7j(  
do_ 6tj +  
[ q&7J1  
  cout << _1 <<   " , " u>d,6 !  
] bz,C%HFA  
.while_( -- _1), !}<Y^="  
cout << var( " \n " ) 06L/i,  
) S)p1[&" M  
); 3s"x{mtH  
A=Dzd/CUO  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HPT$)NeNc  
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 GXf"a3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Eufw1vDa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u0\?aeg`  
v, 9MAZ,  
F`+}p-  
template < typename Cond, typename Actor > <$/'iRtRzW  
class do_while /dj r_T  
  { d/N&bTg:  
Cond cd; h9$Ov`N(%  
Actor act; 3y<;fdS7  
public : 6f(K'v  
template < typename T > xV}-[W5sr'  
  struct result_1 6o!+E@V b  
  { m&cVda/  
  typedef int result_type; ^*`hJ48u  
} ; Y2HF  
1r'skmxq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "'~55bG  
.gzNdSE  
template < typename T > ZxLgV$U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .3M=|rE   
  { E:!?A@Fy  
  do C,HKao\  
    { [HLXWu3  
  act(t); `2( )Vf  
  } 73 ix4C  
  while (cd(t)); 09HlL=0q  
  return   0 ; AQ7w5}g+V  
} %dw@;IZ#8{  
} ; fIWOo >)D  
4'_PLOgnX  
1U^;fqvja  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TldqF BX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q!9AxM2K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 My vp PW  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U8m/L^zh  
下面就是产生这个functor的类: W^v3pH-y#  
2Sz?r d,0f  
Bs:INvhYW  
template < typename Actor > f_I6g uDPz  
class do_while_actor xJlf}LEyF  
  { 68 vu  
Actor act; _=S 4H  
public : ?H3Ls~R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D;*P'%_Z  
A 0~uv4MC  
template < typename Cond > > yk2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SoC3)iqv/  
} ; DPqk~KCM  
rlV:% k  
HtFc+%=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @A?Ss8p'  
最后,是那个do_ -!4Mmp"2@u  
X"lPXoCN  
,sF49C D  
class do_while_invoker T8'm{[C  
  { &BxDS .  
public : &&SA/;F  
template < typename Actor > H;D 5)eJ90  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oA+/F]XJ  
  { tr?U/YG  
  return do_while_actor < Actor > (act); d%?$UnQ  
} *,az`U  
} do_; xs?Ska,N  
!:BmDX[<n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;[) O{%s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =2J^ '7  
最后来说说怎么处理break和continue WtS5i7:<Y  
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。 Iy[TEB  
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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