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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P6GTgQ<'BA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `'s_5Ek  
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, DYf2V6'  
>;4q  
.5Y{Yme  
z]N#.utQ  
  class filler Sqn>L`Lz  
  { ?IAu,s*u  
public : nKGQU,C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @ 3=pFYW)  
} ; F[}#7}xjA  
1TQ?Fxj  
Xq$-&~   
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @!")shc  
4JK6<Pk  
^}~Q(ji7  
hOB<6Tm[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n' mrLZw  
Hes!uy  
o>M^&)Xs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 myA;Y  
e^eJ!~0  
t}R!i-D|HB  
xH2'PEjFM  
二. 战前分析 r7W.}n*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R7Qj<,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #k9&OS?  
[ ojL9.6  
dQIF '==6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =7+%31  
  /* --------------------------------------------- */ K uwhA-IL  
vector < int *> vp( 10 ); ;t+p2i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *}C%z(  
/* --------------------------------------------- */ 01@ WU1IN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p?$N[-W6-  
/* --------------------------------------------- */ :0y-n.-{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >!1] G"U  
  /* --------------------------------------------- */ =Lkn   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MPUyu(-%{  
/* --------------------------------------------- */ sX6\AYF1M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y<6Sl6l*  
^4`x:6m  
@\F7nhSfa  
E}4{{{r  
看了之后,我们可以思考一些问题: :4zPYG o  
1._1, _2是什么? lknj/i5L  
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。 }K 'A/]'  
2._1 = 1是在做什么? SlB`ktcfI  
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。 5 b rM..  
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。 Kc[^Pu  
OF<:BaRs/  
GImPPF  
三. 动工 ^*l dsc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0E#??gN  
>e!J(4.-  
dE8f?L'  
Kv* 1=HES  
template < typename T > #6c,_!  
class assignment JYNn zgd  
  { 6%p6BK6  
T value; h:bx0:O"  
public : e*'bY;8lo  
assignment( const T & v) : value(v) {} b&!}SZ  
template < typename T2 > (+v':KH3_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7a9">:~  
} ; D>jtz2y=D  
Ch?yk^cY  
iyCH)MA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x=rMjz-`_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H9jlp.F  
{G=>WAXo  
5(#z)T  
8-+# !]  
  class holder 4wKCz Py  
  { Fb<'L5}i  
public : O=U,x-Wl  
template < typename T > kVsX/ ~$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G$YF0Nc  
  { Mm8_EjMp  
  return assignment < T > (t); qDG x (d  
} _lI(!tj(  
} ; 8Q/cJ+&  
Tg O]q4  
H8"RdKwg?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,+BFpN'  
*8qRdI9  
  static holder _1; Ow?~+) 4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a?Fz&BE  
@}UOm- M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O(evlci  
而不用手动写一个函数对象。 9*j"@Rm  
)X#$G?|Hn  
v89tV9O)  
" xC$Ko _  
四. 问题分析 3U?gw!M>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 W!el[@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0KExB{K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )]Zdaw)X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w@WtW8 p^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >Heuf"V  
M"c=_5P  
五. 问题1:一致性 L7 FFa:#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &:d`Pik6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w@P86'< v  
-GL.8" c[  
struct holder b6e 2a/x  
  { ^&F.T-(A  
  // g[b;1$  
  template < typename T > &gV9h>Kc#  
T &   operator ()( const T & r) const `Q+O#l?  
  { 0p3) t  
  return (T & )r; X..M!3W  
} hT =E~|O  
} ; uuHs)  
*W |  
这样的话assignment也必须相应改动: F'<XB~ &o  
7zQGuGo(  
template < typename Left, typename Right > l66 QgPA  
class assignment /FTP8XHwL)  
  { (Ms #)E  
Left l; meB9 :w[m  
Right r; #?M[Q:  
public : p/ZgzHyF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sn[<Lq  
template < typename T2 > A\/DAVnI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Or/YEt}  
} ; )q!dMZ(  
r^s$U,e#~  
同时,holder的operator=也需要改动: sWA-_4  
j bOwpyH  
template < typename T > pTQ7woj}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h _c11#  
  { qCk`398W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IL&R&8'  
} =AK6^v&on  
Ki :98a$  
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。 OpOR!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5 a&a-(  
r,,*kE  
return l(rhs) = r; =;8q`  
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。 4tiCxf)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *bcemH8f  
[A uA<  
template < typename Tp >  X|TGM  
class constant_t v{SYz<(  
  { tPJU,e)  
  const Tp t; e oFM  
public : `+(JwQC4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mk-L3H1@J3  
template < typename T > %E":Wv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )Zyw^KN^  
  { jA3Ir;a  
  return t; S`spUq1o  
} {y!77>Q/  
} ; Xs4G#QsA J  
Qz A)HDQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #=fd8}9  
下面就可以修改holder的operator=了 <ot%>\C  
dBL{Mbh2Z  
template < typename T > 5)K?:7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SP|Dz,o  
  { wqn }t]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O;;vz+ j  
} q'[yYPDX5x  
`{@?O%UB  
同时也要修改assignment的operator() j98>Jr\  
!8%{(;(  
template < typename T2 > q1M16qv5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HuL9' M  
现在代码看起来就很一致了。 '"Dgov$q  
SR 1UO'.  
六. 问题2:链式操作 z9*7fT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Gm LKg >%  
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。 ki_Py5  
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。 aSNTm8SYX  
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。 DU[vLe|Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,W<mz7Z(@  
sJ/?R:  
template < typename T > & AlX).  
struct result_1 R*psL&N  
  { >/F,Z%! &q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O!\\m0\ e  
} ; A&QO]8  
mH} 1Zy  
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: ;GxKPy  
[L@ vC>G  
template < typename T > hGvuA9d~  
struct   ref b]U%|bp  
  { m-No 8)2yA  
typedef T & reference; 7w{>bYP  
} ; e|ngnkf(G  
template < typename T > 3 a G?^z  
struct   ref < T &> YTpO4bX  
  { HGpj(U:`c  
typedef T & reference; BI-xo}KI  
} ; aE( j_`L78  
%<w)#eV?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1Lb+ &  
n089tt=TE  
template < typename T > }l>0m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bytAdS$3  
  { iWZrZ5l  
  return l(t) = r(t); a$SGFA}V  
} DLv\]\h}L  
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。 .* xaI+:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B6iH[dTy_  
Rj9YAW$  
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 UmSy p\i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b*xw=G3%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0a??8?Q1G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ch}t++`l]  
最后的布局是: [' ~B &  
                Add |P si?'4  
              /   \ I|*w?i*  
            Divide   5 [;/ydE=  
            /   \ p#UrZKR  
          _1     3 ) )q4Rh  
似乎一切都解决了?不。 C$~2FTx  
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。 %># VhK  
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。 5 #)5Z8`X  
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: <0r2m4z  
\s8j*  
template < typename Right > ndn)}Z!0h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LwV4p6A  
Right & rt) const /d*0+m8  
  { zU;%s<(p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O9#8%p% )  
} )A}u)PH4O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |UN0jR  
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。 ?32gug\i'}  
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。 {;6Yi!  
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。 l&@]   
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。 (*>%^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? owDp?Sy}E  
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: $[L~X M  
AM4lAq_  
template < class Action > 1&JPyW  
class picker : public Action >YwvM=b"V  
  { 7JvBzD42  
public : 9?5'>WO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Jf["Z  
  // all the operator overloaded o}q>oa b z  
} ; !2-f%x]tO  
cI~uI '  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zq 1je2DB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: OIpkXM  
i^SuVca  
template < typename Right > V2As 5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (gY3?&Ok*  
  { cZB?_[Cp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dux.Z9X?  
} |$*1!pL-QP  
cEI "  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ME.l{?v  
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。 1:!_AU?  
F|+Qi BO  
template < typename T >   struct picker_maker _ebo  
  { `1}WQS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "DN0|%`M/  
} ; YfRjr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +rAmy  
  { L|B/'  
typedef picker < T > result; 2/XrorV  
} ; tu5g> qb  
6T"4<w[  
下面总的结构就有了: 4eF qD;  
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。 O52B  
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。 b |SDg%e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ltQo_k  
至此链式操作完美实现。 /!7    
-!o*A>N  
s#Os?Q?  
七. 问题3 O0Z !*Hy  
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。 ,> Ya%;h2k  
 }?eO.l{  
template < typename T1, typename T2 > !uZ)0R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ={'3j  
  { qLjLfJJ2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YR'dl_  
} PHAM(iC&D  
lJHU1 gu  
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: #%9t-  
83(-/ y  
template < typename T1, typename T2 > 7sX#6`t  
struct result_2 ^;8dl.;  
  { p>ba6BDJT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ahh&h1q7|  
} ; j.]ln}b/'+  
2v$\mL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }H Ct=W`  
这个差事就留给了holder自己。 dDg[ry  
    ] /"!J6(e  
<lkt'iT=Sz  
template < int Order > ge#0Q L0K  
class holder; t f3R  
template <> @ ^q}.u`  
class holder < 1 > gB<1;_KW  
  { sB@9L L]&|  
public : <`V_H~Z  
template < typename T > P7 h^!a/  
  struct result_1 m@i](1*T|  
  { >6KwZr BB  
  typedef T & result; \b;z$P\+*  
} ; 1Y:JGon  
template < typename T1, typename T2 > 6ys|'<?  
  struct result_2 1rIL[(r4  
  { 5E#8F  
  typedef T1 & result; V8O-|7H$ v  
} ; no$X0ia  
template < typename T > J[{ R:l\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 03n+kh  
  { kmg/hNtN  
  return (T & )r; =B{B ?B"r  
} oe*fgk/o9  
template < typename T1, typename T2 > $ghlrV;:ct  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m;J'y2h =$  
  { Bdcs}Ga  
  return (T1 & )r1; ,`ba?O?*G  
} WR9-HPF  
} ; {(IHHA>  
v'Pbx  
template <> GP(nb,  
class holder < 2 > M_O)w^ '  
  { L=@8Z i!2<  
public : FMtg7+Q|>  
template < typename T > Gb4p "3  
  struct result_1 %KPQ|^WE  
  { L@S1C=-/  
  typedef T & result; C{G;G@/7  
} ; k*r G^imX  
template < typename T1, typename T2 > b"2_EnE}1  
  struct result_2 _Qq lOc9  
  { (+nnX7V?I  
  typedef T2 & result; ZkBWVZb  
} ; yBCLS550  
template < typename T > !iL6/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jItVAmC=i  
  { A>f rf[fAW  
  return (T & )r; zCS&w ~  
} .7+"KP:  
template < typename T1, typename T2 > y~z&8XrH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q?bC'147O  
  { t^=S\1"R\  
  return (T2 & )r2; g)}q3-<AK>  
} Q$5%9  
} ; %Q=rm!Syv  
hb(H-`16  
w3;T]R*  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %"ehZ d0r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +1a2Un  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rsx?8Y^5  
Qnx?5R-}ZU  
return l(i, j) = r(i, j); @o&UF-=MW(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T#KVN{O  
dFZh1*1  
  return ( int & )i; )"g @"LJ=  
  return ( int & )j; ([A%>u>h  
最后执行i = j; uM[[skc  
可见,参数被正确的选择了。 ItE)h[86  
g(R!M0hdF  
V$ho9gQ!l[  
8\bZ?n#dn  
S-79uo  
八. 中期总结 Mn*5oH  
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: =%{E^z>1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {DX1/49  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i x_a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :eBp`dmn  
}7i}dyQv}  
JY9hD;`6y  
BQ {'r^u  
7 .xejz  
_:Ov-HIR  
九. 简化 { /Gm|*e{  
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。 CYNpbv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *jl_,0g]  
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: OKCX>'j:S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 84gj%tw'-  
  +-*/&|^等 2vW@d[<J  
2. 返回引用。 h}%yG{'/M=  
  =,各种复合赋值等 CM+wkU ?,  
3. 返回固定类型。 EU()Nnm2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NmV][0(BS  
4. 原样返回。 Of{'A  
  operator, |bmc6G[  
5. 返回解引用的类型。 j*jq2u  
  operator*(单目) ]K%D$x{+\  
6. 返回地址。 :yAvo4 )  
  operator&(单目) 9'!I6;M  
7. 下表访问返回类型。 Xqas[:)7+  
  operator[] Q$2^m(?;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D 3}e{J8  
  operator<<和operator>> ] I0(_e|z}  
Pl[WCh  
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。 ++0xa%:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XJf1LGT5  
2@ f E!  
template < typename Left > 2n5{H fpY  
struct value_return jz$83TB-  
  { w5}2$r  
template < typename T > ;AgXl%Q  
  struct result_1 2BIOA#@t  
  { 610hw376B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g/m%A2M&aH  
} ; pmi`Er  
H>5@/0cL2  
template < typename T1, typename T2 > +Pm }_"GU  
  struct result_2 Ic&Jhw;]z  
  { dKTUW<C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }!g^}BWWp  
} ; RJZ4fl  
} ; D*#r V P  
^aO\WKkA  
&\o !-EIK8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )|@UY(VZ^  
@VcSK`  
下面我们来剥离functor中的operator() [ Lo}_v&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZX!u\O|w  
ocT.2/~d  
return l(t) op r(t) 1~#p3)B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &4O0}ax*Zm  
return op l(t) 5zH?1Z~*  
return op l(t1, t2) ~8G<Nw4*\  
return l(t) op qZ7/d,w  
return l(t1, t2) op (P N!k0Y  
return l(t)[r(t)] 3#H x^H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3_tO  
K) "cwk-  
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: U ]6 Hml;l  
单目: return f(l(t), r(t)); Y-WY Q{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U8(Rye$  
双目: return f(l(t)); \'40u|f  
return f(l(t1, t2)); #ab=]}2W_g  
下面就是f的实现,以operator/为例 b%<i&YY#  
*tda_B 2  
struct meta_divide x1kb]0s<-  
  { X|7Y|0o  
template < typename T1, typename T2 > 217KJ~)'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f9g#pyH4  
  { ` `A=p<W  
  return t1 / t2; |mfQmFF  
} aMFUJrXo  
} ; ]64mSB  
+BRmqJ3  
这个工作可以让宏来做: ^V~r S8]gj  
'%`W y@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Nd~?kZZu  
template < typename T1, typename T2 > \ 3~4e\xL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r c7"sIkV  
以后可以直接用 +t R6[%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1TKOvy_  
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 u4=j!Zb8}  
(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。。。) 5eO`u8M  
lV-7bZ  
":*PC[)W  
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 "| <\\HR  
S"UFT-N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .foM>UOY  
class unary_op : public Rettype jl=<Q.Mm7  
  { 6v0^'}  
    Left l; 2@o_7w98  
public : QH6Lb%]/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4?X#d)L(  
;5A&[]@^^@  
template < typename T > a $g4 )0eS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =/" Of  
      { d^IOB|6Q  
      return FuncType::execute(l(t)); su(y*187A  
    } SM5i3EcFYP  
vt[4"eU  
    template < typename T1, typename T2 > @YP\!#"8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const REhXW_x  
      { viAvD6e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); phUno2fH  
    } 0,(U_+ n  
} ; ;"&^ckP  
@<\f[Znto  
~ -Rr[O=E  
同样还可以申明一个binary_op R)t"`'6|  
Pv`yOx&nE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Ol}nmJ'n  
class binary_op : public Rettype <FMW%4   
  { >\8Bu#&s4  
    Left l; y%=\E  
Right r; /H@k;o  
public : 6!/e_a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , Z#t-?  
(80]xLEBL  
template < typename T > J& +s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e6k}-<W*q  
      { _$0<]O$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4>{q("r,  
    } 0kpRvdEr-  
Q}W6?XDu  
    template < typename T1, typename T2 > N6$pOQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9C$b^wHd  
      { y)|Q~8r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !~m)_Q5?~  
    } "4H&wHhT!  
} ; CY0|.x  
J+[&:]=P  
+e%9P%[+  
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 #,qw~l]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uezqC=v$h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q>%KIBh(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 EkEM|<GNd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! : +/V  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2K!3+D"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RhnSQe  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) IBf&'/ 8\  
下面是修改过的unary_op '[~NRKQJ  
PNd]Xmv)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %(Nu"3|$K=  
class unary_op fr;>`u[;  
  { (i1FMd}G  
Left l; 8uM>UpX  
  syA*!Up  
public : :qc@S&v@]  
4gb2$"!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vJ7I [Z  
=2\k Jv3  
template < typename T > U voX\  
  struct result_1 Z2(z,pK  
  { KIC5U50J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4cRF3$a md  
} ; JWr:/?  
7u6o~(  
template < typename T1, typename T2 > %UI.E=`n  
  struct result_2 F.HD;C-;(  
  { P \tP0+at  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fB:9:NX  
} ; Uy5IvG;O+  
BDNn~aU#m  
template < typename T1, typename T2 > cNtGjLpx;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @v ss:'l  
  { }tF/ca:XPQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6b~Zv$5^Y-  
} $\Bzp<SN`  
c$rkbbf~V  
template < typename T > x9Y1v1!5Pu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (8TB*BhQ_  
  { F^ 7qLvh  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5B#q/d1/a  
} l9lBhltOH  
rIH/<@+  
} ; _7'9omq@  
f_}/JF  
((Ak/qz  
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 =@AWw:!:,  
好啦,现在才真正完美了。 R  5-q{  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9 [v=`  
<+o-{{E[  
template < typename Right > N:GSfM@g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const btHN  
  { {a\O7$A\F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k"&l o h  
} &PVos|G  
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。 f]`#BE)V  
U`N|pPe:w  
#qrZ(,I@n  
WSi`)@.X O  
Qz\yoI8JA,  
十. bind p4C w#)BaS  
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。 C,~wmS )@  
先来分析一下一段例子 0{^vqh.La  
g@wF2=  
{a^A-Xh[u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +PgUbr[p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $3<,"&;Ecs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aDmyr_f$  
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。 >$S P2(Y~  
我们来写个简单的。 L9Sd4L_e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ' N^\9X0  
对于函数对象类的版本: BLZ#vJR  
-1iKeyyA  
template < typename Func > $&~/`MxE  
struct functor_trait qX{"R.d  
  { D X GClH  
typedef typename Func::result_type result_type; yTzP{I  
} ; A<P3X/i  
对于无参数函数的版本: Z?X0:WK  
JYuI~<:  
template < typename Ret > ' QGacV   
struct functor_trait < Ret ( * )() > q9cmtZrm  
  { t\~lGG-p  
typedef Ret result_type; ]T|9>o!  
} ; DTmv2X  
对于单参数函数的版本: U<,@u,_Ja  
{6{y"8  
template < typename Ret, typename V1 > wI.i\ S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?&;d#z*4  
  { ?~~sOf AP  
typedef Ret result_type; Rs_0xh  
} ; L[l ?}\  
对于双参数函数的版本: rt">xVl  
Ft%HWGE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^kZfE"iE2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (Mi]vK.4  
  { } 8ZCWmd  
typedef Ret result_type; .N2yn`  
} ;  aEUC  
等等。。。 @P=St\;VP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RtVy^~=G  
?#8',:  
template < typename Func > v{{Cj83S+  
struct func_return z'@j9vT  
  { H QHFD0hv  
template < typename T > RC 7|@a  
  struct result_1 +5J"G/f  
  { jVP70c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GC?X>AC:  
} ; u I$| M  
`$og]Dn;  
template < typename T1, typename T2 > F) w.q  
  struct result_2 &<I*;z6%t  
  { NGYliP,.6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s2Gi4fY?  
} ; mk>L:+  
} ; B$~oZ'4v  
&gJKJ=7  
kp3(/`xP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cBf9-k  
p.KX[I  
template < typename Func, typename aPicker > [6x-c;H_4  
class binder_1 EtN@ 6xP  
  { ~;St,Fw<<  
Func fn; =4GJYhj  
aPicker pk; =! v.VF\;  
public : B{|g+c%  
"8K>Yu17  
template < typename T > _`lj 3Lm0>  
  struct result_1 HZMs],GX  
  { Z J(/cD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SNP.n))   
} ; `x:znp}'  
Ke-Q>sm2Q  
template < typename T1, typename T2 > Q,Tet&in )  
  struct result_2 Ore$yI}!m  
  { ?]gZg[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2}j2Bhc  
} ; tf64<j6  
jB }O6u[%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tks;,C  
&{QB}r  
template < typename T > ln.kEhQ3B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wd4fIegk  
  { ~45u a  
  return fn(pk(t)); JV'd!5P  
} tb,.f3;  
template < typename T1, typename T2 > /H.QGPr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PJj{5,#@3  
  { ;ak3 @Uee  
  return fn(pk(t1, t2)); gd<8RVA  
} y8: 0VZox  
} ; m}.ru)^p  
O{8"f\*  
':# ?YQ}2  
一目了然不是么? lEi,duS)  
最后实现bind LLmgk"  
z.1 6%@R  
mm$D1=h{|  
template < typename Func, typename aPicker > FW7+!A&F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  .Pq8C  
  { O%9Cq}*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wq)'0U;{$  
} ?97MW a   
Qv8#{y@U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U[d/ `  
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。 yp5*8g5  
5X&<+{bX  
十一. phoenix Af=%5%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yWIieztp  
9BI5qHEp  
for_each(v.begin(), v.end(), WA Y<X:|We  
( bI[!y#_z4  
do_ fLI@;*hL0  
[ 7qE V5!  
  cout << _1 <<   " , " >0 !J]gK  
] w :FH2*  
.while_( -- _1), Z.6`O1OY}?  
cout << var( " \n " ) S !c/"~X+  
) !Go(8`>  
); }#!o^B8  
};9dd3X  
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: 3+A 0O%0*  
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 u-UUF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H[@}ri<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zQ{ Q>"-  
O#O~A |  
yfTnj:Fz  
template < typename Cond, typename Actor > :^%s oEi  
class do_while I.x0$ac7  
  { >[|:cz  
Cond cd; 'IfM~9'D  
Actor act; P05_\ t  
public : |Q9S$l]  
template < typename T > |<y[gj4`T/  
  struct result_1 )\mklM9Z  
  { ^Jnp\o>  
  typedef int result_type; VPN@q<BV  
} ; z*yN*M6t  
GsDSJz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vJ"@#$.  
twgU ru  
template < typename T > *qOo,e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fg#*rzA  
  { Yf{s0Z  
  do BOwkC;Q[  
    { &)s A(  
  act(t); 9HTb  
  }  )_j.0a  
  while (cd(t)); fiw~"2U  
  return   0 ; FNc[2sI  
} Mqc[IAcd]  
} ; ZlO@PlZ)  
QJ"B d`wc  
0A 4(RLGg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fd+kr#  
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。 6 Dg[ 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。 $oxPmELtpe  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =,T~F3pK  
下面就是产生这个functor的类: WO)K*c1F  
55$by.rf?  
kdmVHiGF  
template < typename Actor > H[>_LYZ8  
class do_while_actor h+Q ==  
  { 0A1l"$_|  
Actor act; %{HqF>=~  
public : l>qCT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^1Yx'ua'  
pM#:OlqC  
template < typename Cond > @Rx/]wyH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^2mXXAQf7^  
} ; @'}X&TN<a  
" g_\W  
RisrU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }VFSF/\^  
最后,是那个do_ B]Zsn`n  
t: [[5];E  
D6ck1pxkx  
class do_while_invoker ^ MddfBwk  
  { ^)fB "!s  
public : 1%-?e``.  
template < typename Actor > RuXK` y Sv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (> 8fcQUBb  
  { Jx{,x-I  
  return do_while_actor < Actor > (act); o<g (%ncr  
} vW4 f3(/  
} do_; <v2R6cj5  
qy-BZ%3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8wy"m=>=b}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '.dW>7  
最后来说说怎么处理break和continue O! j@8~='  
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。 }F3Z~  
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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