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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %C >Win)g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nu}Zsb|{  
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, rIj B{X{Z  
({t6Cbw  
( 2KopL  
n*qn8Dq  
  class filler )]JQlm:H  
  { l'\m'Ioh  
public : )|U+<r<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XCO;t_%  
} ; ]!N|3"Ls  
A6F/w  
wo) lkovd  
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: p:4oA<V  
\/ /{\d  
KlRIJOS  
4Cf.%f9@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f:A1j\A?  
5bprhq-7  
k?Iq 6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4p(\2?B%f  
u,Cf4H*xS  
yLvU@V@~  
Z1+1>|-iW  
二. 战前分析 S? (/~Vb%  
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。 DIc -"5~  
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 Czd)AVK  
^pvnUODW[  
^{+_PWn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O ;B[ZMV  
  /* --------------------------------------------- */ :W1B"T<  
vector < int *> vp( 10 ); 4"%LgV`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M[ ,:NE4H  
/* --------------------------------------------- */ xR5zm %\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G+Zm  
/* --------------------------------------------- */ ?xCWg.#l4V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #6Fc-ysk:  
  /* --------------------------------------------- */ H*EN199  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c0:`+>p2  
/* --------------------------------------------- */ ,y*|f0&"~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $[*<e~?  
DqBiBH[%h  
J?bx<$C@  
CF@j]I@{   
看了之后,我们可以思考一些问题: 8}!WJ2[R  
1._1, _2是什么? hdH}4W  
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。 /.[78:G\,  
2._1 = 1是在做什么? n]P,5  
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。 ]hi5 nA  
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。 j|ZhGerp  
e[L%M:e9U  
IM~2=+  
三. 动工 (wZ/I(4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S8)6@ECC  
T [2l32  
yK:b $S  
b*"%E, ?  
template < typename T > :pgpE0  
class assignment &qae+p?  
  { rIWQD%Afm  
T value; m3 W  
public : 7F wo t&  
assignment( const T & v) : value(v) {} 05o 1  
template < typename T2 > wy4 }CG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *TP>)o  
} ; OOj }CZ6  
18gApRa  
96S#Q*6+R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S/7?6y~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QNgfvy  
4Yya+[RY  
}:hN}*H  
/}$D&KwYg  
  class holder v,A8Mk2s#  
  { PFPZ]XI%F  
public : P jh3=Dr  
template < typename T > 5Z*6,P0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const % (x9~"  
  { 4jdP3Q/  
  return assignment < T > (t); m e&'BQ  
} {Z(kzJwN  
} ; tsN,yI]-VA  
Z+G/==%3#,  
S;I}:F#5  
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: [,/~*L;7  
^s?=$&8f![  
  static holder _1; )TzQ8YpO}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6 ly`lu9  
{E$smX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q6rvTV'vv  
而不用手动写一个函数对象。 )lrmP(C*.a  
wOs t).  
yJ?S7+b  
q=`i  
四. 问题分析 |kh7F0';"  
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。 0 pPSg9  
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。 :2(U3~3:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B 42t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B0|!s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E]dmXH8A  
oA]rwa UX  
五. 问题1:一致性 'nSo0cyQ  
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?| g=]VQ;{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VH7nyqEM  
jPa"|9A  
struct holder mL]a_S{H  
  { &Na,D7A:3I  
  // 6g&Ev'  
  template < typename T > u@pimRVo  
T &   operator ()( const T & r) const )4e?-?bK!  
  { AS'%Md&I  
  return (T & )r; aGq1 YOD[$  
} q1?}G5a ?  
} ; kqQT^6S   
Gqs)E"h  
这样的话assignment也必须相应改动: ZfP$6%;_  
SZ(]su:  
template < typename Left, typename Right > (]N- HN]v  
class assignment L(+I  
  { U;#9^<^  
Left l; @p ZjJ<9QM  
Right r; ZGj ^,?a  
public : NWS3-iZ|8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < wi9   
template < typename T2 > y$[:Kh,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;9$71E  
} ; K$/&C:,Q  
&$g{i:)Z  
同时,holder的operator=也需要改动: liU8OXBl  
&OsO _F  
template < typename T > <sli!rv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y,s`[=CT  
  { h yK&)y?~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i8->3uB  
} ,9Si 3vn  
D1R$s*{  
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:r4|S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2mEvoWnJ  
"."ow|  
return l(rhs) = r; |wINb~trz  
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。 qV7 9bK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }\0ei(%H  
g+A>Bl3#  
template < typename Tp > {2F@OfuCF  
class constant_t B;e (5y-  
  { LY;Fjb yU  
  const Tp t; y4)iL?!J~  
public : M>[e1y>7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hg5 :>?Lw@  
template < typename T > +h08uo5c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nM| Cv  
  { E.N  
  return t; #f<3[BLx  
} y #zO1Nig`  
} ; Z5|BwM  
7>lM^ :A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .F},Z[a&  
下面就可以修改holder的operator=了 [h63*&  
Z7XFG&@6  
template < typename T > gVNoC-n)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F.),|t$\  
  { s@IgaF {  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }`.d4mm  
} &EmG\vfE  
gCq'#G\Z  
同时也要修改assignment的operator() L3=5tuQ[5  
Qk72ra)  
template < typename T2 > +/ rt'0o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V]NCFG  
现在代码看起来就很一致了。 2Gh&h(  
VwOcWKD  
六. 问题2:链式操作 JED\"(d(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 < 1[K1'7h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 T~L&c  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RdBIbm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _iL?kf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -Xx4:S  
?4^ 0xGyE  
template < typename T > V503  
struct result_1 &`oybm-p(  
  { TV=K3F5)M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; McpQ7\*h  
} ; ocu,qL)W  
5th?m>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [ ou$*  
7=%Oev&0g-  
template < typename T > kH8/8  
struct   ref k.z(.uc=  
  { Y_K W9T_  
typedef T & reference; NSM7n= *nh  
} ; Ol~M BQs  
template < typename T > l dqU#{  
struct   ref < T &> #_{Q&QUk  
  { }R11G9N.  
typedef T & reference; Z&O6<=bg!  
} ; qVfl6q5  
K)U[xS;<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T<-_#}.Hn  
Ss%1{s~ok  
template < typename T > ~Up{zRD"B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AmC?qoEWQ7  
  { zy5FO<->  
  return l(t) = r(t); n*Uk<_WA  
} bf|ePGW?  
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。 3~VV2O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bF6J>&]!  
K`2(Q  
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 yM~bUmSg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w@<II-9L)<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $1g1Bn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C!|LGzs0  
最后的布局是: z;!"i~fFK  
                Add tj$[szo  
              /   \ s&Y"a,|Z  
            Divide   5 kg 8Dn  
            /   \ -Caj>K  
          _1     3 JQ 6M,O  
似乎一切都解决了?不。 hGkJ$QT  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 7B)1U_L0H  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5VJe6i9;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =J4|"z:  
1X&.po  
template < typename Right > BM`6<Z"3q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lLDZ#'&An  
Right & rt) const ] |nW  
  { rlD!%gG2x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *= ?|n   
} 15hqoo9!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a{.q/Tbt  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 px "H  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 X\/M(byn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u>n"FL 'e  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 bMxK@$G~  
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? |-G2pu;  
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: BjeD4  
0~z\ WSo  
template < class Action > X fqhD&g  
class picker : public Action fP V n;  
  { ?:ZB'G{%E  
public : }Uwji  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DL?nvH  
  // all the operator overloaded Z Cjw)To(  
} ; U2A 82;Z  
)9:5?,SO  
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。 (v%24bv  
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: Q{RmE:  
@1Q-.54a  
template < typename Right > Pal=I)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P/girce0  
  { hd u2?v@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XS">`9o!  
} kJp~'\b  
Ff%V1BH[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -X~mW  
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。 Cf3!Ud  
`r-jWK\  
template < typename T >   struct picker_maker i*Ldec^  
  { k%sH09   
typedef picker < constant_t < T >   > result; KGHSEZi]  
} ; Vh;zV Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ANy*'/f  
  { GD{L$#i!  
typedef picker < T > result; NOuG#P  
} ;  D**GC  
Pp s-,*m  
下面总的结构就有了: &J*M  
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。 1XMR7liE  
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。 #uw&u6*\q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *L$2M?xkY  
至此链式操作完美实现。 U8w_C\Q  
E5d$n*A  
*q*3SP/  
七. 问题3 $Sgf jm  
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。 +t+<?M B  
w8UuwFG?<  
template < typename T1, typename T2 > r8Mx +r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fq]PKLW'  
  { .mt%8GM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |zYOCDFf  
} { K]5[bMT  
{O^u^a\m  
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: |4Q*4s  
9)ALJd,M  
template < typename T1, typename T2 > )ODF6Ag  
struct result_2 ]~KLdgru_  
  { Jpj=d@Of70  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vRmn61  
} ; 3KkfQ{  
XiE`_%NW  
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? pn gto  
这个差事就留给了holder自己。 TZAd{EZa  
    ~,b^f{7`!  
t?W}=%M[  
template < int Order > ViPC Yt`of  
class holder; X#lNS+&='  
template <> P5h|* ?=  
class holder < 1 > .B# .   
  { (Q^sK\  
public : DK)W ,z|  
template < typename T > K^shTh8k  
  struct result_1 " B#|C'   
  { Yf w>x[#e  
  typedef T & result; 50W+!'  
} ; ["Ltqgx  
template < typename T1, typename T2 > 2T~cOH;T  
  struct result_2  ?pTX4a&>  
  { D(#f`Fj;  
  typedef T1 & result; $zM shLT  
} ; mll :rWC)  
template < typename T > B7C3r9wj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const amu;grH  
  { ,50  
  return (T & )r; !Rn6x $_  
} Ey&H?OFiP  
template < typename T1, typename T2 > d;Vy59}eY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G%<}TI1}  
  { Nr~$i%[  
  return (T1 & )r1; ,#A(I#wL~  
} Ymk?@mV4  
} ; Gt9$hB7  
2 |s ohF  
template <> (^d7K:-'  
class holder < 2 > r~t`H*C)}  
  { jxh:z  
public : WQK<z!W5  
template < typename T > m+kP"]v  
  struct result_1 {^VtD  
  { W$rWg>4>  
  typedef T & result; ~~tTr $  
} ; %ou,|Dww  
template < typename T1, typename T2 > py*22Ua^  
  struct result_2 Dcl$?  
  {  wA"@t  
  typedef T2 & result; !Zz;;Z  
} ; $MQ}+*Wr  
template < typename T > zX>W 8P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >lQo _p(;  
  { 1- KNXGb'  
  return (T & )r; KA5)]UF`l  
} 9DxHdpOk  
template < typename T1, typename T2 > `8:)? 0Ez  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zfIo] M`  
  { O VV@  
  return (T2 & )r2; m[9.'@ ye  
} : \+xXb{  
} ; >XD?zF)6  
{3~VLdy  
5)k8(kH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uN|A}/hr]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `g)}jo`W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bt+^H6cb  
MMM tB6  
return l(i, j) = r(i, j); 7L{1S v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `ONjEl  
m>@hh#kBg  
  return ( int & )i; rhJ&* 0M  
  return ( int & )j; e~o!Qm  
最后执行i = j; N9e'jM>Oos  
可见,参数被正确的选择了。 "TV'}HH  
IC`3%^  
diq}\'f  
D'"  T'@  
BuJo W@)  
八. 中期总结 NB-dlv1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p@m0 Oi,=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z:Ml;y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bz4Gzp'6k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hq3|>OqC2Q  
K$CC ~,D  
zC?' Qiuh*  
F^i3e31*t  
Wv;0PhF  
sZ.<:mu[  
九. 简化 zA,vp^  
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。 CWj_K2=d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D tsZP (  
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: I= mz^c{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M&Uy42,MR  
  +-*/&|^等 /x<g$!`X  
2. 返回引用。 mxa~JAlN_  
  =,各种复合赋值等 *$tXm4 O[  
3. 返回固定类型。 3<0b_b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )DSeXS[ e  
4. 原样返回。 (`x_MTLL  
  operator, 6#=jF[  
5. 返回解引用的类型。 [GwAm>k  
  operator*(单目) -9Q(3$}  
6. 返回地址。 L kt4F  
  operator&(单目) LU1I `E  
7. 下表访问返回类型。 h<9s& p  
  operator[] jUe@xi s<T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o2/:e  
  operator<<和operator>> wq)*bIv  
=o@;K~-  
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。 48^-]};  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q t"D!S_  
l=@ B 'a  
template < typename Left > =u.@W98, K  
struct value_return XlmX3RU  
  { ~# -?V[  
template < typename T > a)_3r]sv^  
  struct result_1 5ut| eD`3  
  { L*@`i ]jl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3Cf9'C  
} ; t^s&1#iC  
cc@W 6W  
template < typename T1, typename T2 > LC%o coc  
  struct result_2 -IPo/?}  
  { <r%K i`u(p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +;N]34>S7  
} ; Q@D7 \<t  
} ; r $7.  
&D, Iwq  
d?,'$$aB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xc^@"  
v 6~9)\!j  
下面我们来剥离functor中的operator() 222 Y?3>@D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: : 4ryi&Y  
KX) n+{   
return l(t) op r(t) 'jev1u[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -Q WvB  
return op l(t) !fh (k  
return op l(t1, t2)  Q !X?P  
return l(t) op OO:S2-]Y>e  
return l(t1, t2) op uLhGp@Dx  
return l(t)[r(t)] Od1\$\4Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sj+H{xJi  
g4K+AK  
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: iw@rW5%'~  
单目: return f(l(t), r(t)); L9b.D<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u3T-U_:jSV  
双目: return f(l(t)); mm/\\my  
return f(l(t1, t2)); rrD6x>  
下面就是f的实现,以operator/为例 dwOfEYC  
uD\R3cY  
struct meta_divide crmQn ^4\  
  { W .a>K$  
template < typename T1, typename T2 > M2$/x`\-~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u$ts>Q;5  
  { )aS:h}zn  
  return t1 / t2; Q*DT" W/0  
} m\:^9A4HCg  
} ; Y}~sTuWU  
73Dxf -  
这个工作可以让宏来做: !:{Qbv&T  
wNB?3v{n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^<;W+dWdU  
template < typename T1, typename T2 > \ AHf 9H?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tUu ' gs|  
以后可以直接用 7e_4sxg'(3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~ua(Qm  
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 -[mmT'sS  
(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。。。) +a,SP   
QiCia#_  
pdu1 kL  
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 .K C* (}-  
O=K lc+Oo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TWP@\ BQ  
class unary_op : public Rettype >A Ep\ *  
  { D  T5d]MU  
    Left l; u>XXKlW:  
public : Fh~9(Y#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *5'8jC"2g  
YPK@BmAdE  
template < typename T > rZKh}E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,!= sGUQ)  
      { 5Tsz|k  
      return FuncType::execute(l(t)); "x$@^  
    } ,&[o:jTk  
I4Do$&9<D  
    template < typename T1, typename T2 > [P2>KQ\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SKG U)Rn;  
      { Np\NStx2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); snbXAx1L  
    } SSe;&Jk2d  
} ; +y| B"}x  
Et6j6gmif  
Ey@^gHku\  
同样还可以申明一个binary_op yg\QtWW M  
[^"}jbn/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =?]`Xo,v~  
class binary_op : public Rettype ,Yag! i>;  
  { RDps{),E;d  
    Left l; FSuC)Xg  
Right r; S|tD8A  
public : 3M#x)cW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "&_+!TBg,  
M$x,B#b  
template < typename T > xQR/Xp!h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; _%zf5;'  
      { #JUh"8N'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aB%.]bi  
    } T{prCM  
| BaEv\$K  
    template < typename T1, typename T2 > yY]x' 'K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0fc;H}B*  
      { \Z.r Pq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CvIuH=,  
    } f]*;O+8$LN  
} ; enk`I$Xx  
)xp3 ElH  
/qdvzv%T  
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 FH</[7f;@N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yLRe'5#m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0>[]Da}  
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。 T m"B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b>5* G1  
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。。。 D;sG9Hky  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0hY3vBQ!  
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) yp~z-aRa  
下面是修改过的unary_op ~n -N  
'`8 ^P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o0Teect=  
class unary_op ru:"c^W:[  
  { G[}v?RLI  
Left l; u<j;+-]8h  
  8P ]nO+  
public : ^*jwe^  
 $H*8H`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kTjn%Sn,  
;X}2S!7Ko  
template < typename T > 1_7p`Gxt[/  
  struct result_1 %XR(K@V  
  { 0MpW!|E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L IKuK#  
} ; Up Z 9g"  
hUpour |b  
template < typename T1, typename T2 > (~Z&U  
  struct result_2 [l=@b4Og  
  { ,RV>F_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \LUW?@gLa  
} ; Q7amp:JFb  
V;^-EWNj  
template < typename T1, typename T2 > K0>;4E>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gpq ,rOIK  
  { o^@#pU <  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KXZ G42w  
} LYAGpcG  
<hzHrx'o{  
template < typename T > V 2Xv)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "d}']M?-h  
  { ,t_&tbf3  
  return OpClass::execute(lt(t)); tOXyle~C  
} Ew4D'; &;  
1G A.c:  
} ; !- [ ZQ  
`;Ui6{|  
'!$ QI@@  
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 uj;iE 9  
好啦,现在才真正完美了。 rHk(@T.]  
现在在picker里面就可以这么添加了: :@p]~{m:G  
A}! A*z<9  
template < typename Right > L@RnLaoQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &%v*%{|j  
  { sct 3|H#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -Tvnd,  
} 46M=R-7=  
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。 <e&v[  
M19O^P>[  
0aq{Y7sYU  
J+CGhk  
N9ipwr'P  
十. bind W +Piqf*  
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。 6r^ZMW  
先来分析一下一段例子 o>*`wv  
,or;8aYc#  
[-`s`g-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (4z_2a(Dl,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =f@71D1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2cu2S"r  
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。 wo62R&ac  
我们来写个简单的。 A99;bf}"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zk7!CJVM  
对于函数对象类的版本: ;=0-B&+v  
,aWI&ve6  
template < typename Func > %-YWn`yEm  
struct functor_trait G;u 6p  
  { 3]iw3M  
typedef typename Func::result_type result_type; ZT"vVX- )G  
} ; o^5UHFxTCB  
对于无参数函数的版本: g[y&GCKY!=  
Ce//; Op  
template < typename Ret > Nnn~7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,nog6\  
  { 5k=04=Iyh#  
typedef Ret result_type; G(A7=8vW  
} ; d~.hp  
对于单参数函数的版本: #_Uo^Mw  
F)=<|,b1  
template < typename Ret, typename V1 > %X}D(_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XiV*d06{  
  { ;Ym6ey0t  
typedef Ret result_type;  Z a,o  
} ; 0(C[][a*u  
对于双参数函数的版本: (gdzgLHy  
3p-SpUvp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .: wg@Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rD6NUS  
  { cEXd#TlY~X  
typedef Ret result_type; <`q-#-V@  
} ; w3iX "w  
等等。。。 ^^V+0 l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zWN]#W`  
0LGHSDb  
template < typename Func > X+;#^A3  
struct func_return ld%#.~Q  
  { aR)UHxvX  
template < typename T > M~X~2`fFH  
  struct result_1 l"&iSq!3=  
  { e\#aQ1?"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?(khoL t  
} ; ;p,Kq5,l  
F)l1%F Cm  
template < typename T1, typename T2 > ~ hP]<$v  
  struct result_2 <,*w$  
  { ko{&~   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yqJ>Z%)hf  
} ; _4{3^QZq5  
} ; i*xVD`x~  
C9Cl$yZ  
Vs>e"czfm/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =%77~q-HL  
rWL&-AZQl  
template < typename Func, typename aPicker > o`~,+6] D  
class binder_1 .^- I<4.  
  { .lgm"  
Func fn; *yg`V,C  
aPicker pk; SbtZhg=S_  
public : %Zeb#//Jz  
<0/)v J- 9  
template < typename T > V+u0J"/8  
  struct result_1 dphWxB  
  { g |]Hm*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pBVzmQF  
} ; ASS<XNP  
`)i4ZmE|  
template < typename T1, typename T2 > Pr/q?qZY  
  struct result_2 $?&distJ  
  { !( _qM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r-hb]!t  
} ; +nYF9z2  
3cH^ ,F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5uM`4xkj  
vQ5rhRG)E  
template < typename T > YRaF@?^Gn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 I.Q-'@  
  { Q9g^'a  
  return fn(pk(t)); BgsU:eKe  
} ~:b5UIAk  
template < typename T1, typename T2 > uY&t9L8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Urx83  
  { e9F+R@8  
  return fn(pk(t1, t2)); ypvz&SzIh  
} /p|L.&`U  
} ; B I>r'  
o~x49%X<c  
>b*}Td~J  
一目了然不是么? :dlG:=.W  
最后实现bind bz\nCfU  
H9=8nLb.  
Q-e(>=Gv_  
template < typename Func, typename aPicker > g s%[Cv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Mn*v&O:  
  { :Q;mgHTNz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hC!8-uBK5<  
} m4c2WY6k  
wWJM./y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -+Ox/>k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ocj^mxh =O  
tY`%vI [  
十一. phoenix :<6gP(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _nIt4l7  
kc[<5^b5  
for_each(v.begin(), v.end(), q$B|a5a?  
( pQCW6X  
do_ UotLJa  
[ T\TKgO=)  
  cout << _1 <<   " , " aslb^  
] uF@DJX}>  
.while_( -- _1), DbN_(mC  
cout << var( " \n " ) Vpxsg CS  
) c*V/2" 5  
); Q/l388'  
239g pf]}  
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: d?[8VfAnh  
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 GS,}]c=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ye\ &_w"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [58qC:  
qD(dAU  
KhNE_. Z  
template < typename Cond, typename Actor > =nUzBL%~  
class do_while ;+~Phdy  
  { 5Noy~;  
Cond cd; j[$+hh3:  
Actor act; RAoY`AWI  
public : q:P44`Aq  
template < typename T > rVb61$  
  struct result_1 .#Lu/w' -M  
  { B|kIiL63 D  
  typedef int result_type; q!) nSD  
} ; r4pR[G._  
&bwI7cO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eq4Yc*|9  
zRA,Yi4;+  
template < typename T > ugQySg>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GOY!()F  
  { 4#D>]AX  
  do Z7=k$e  
    { !?GW<Rh  
  act(t); LE+#%>z>  
  } 7eyx cr;z  
  while (cd(t)); gYa (-o  
  return   0 ; l7S&s&W @  
} +{&++^(}a  
} ; I*= =I4qx  
hODq& 9!  
F t;[>o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9y;8JO  
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。 6z1>(Za7>  
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。 <w0$0ku  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =\x(Rs3  
下面就是产生这个functor的类: IUwMIHq&sW  
aeTVcq  
HhT6gJWrU  
template < typename Actor > a>)|SfsE  
class do_while_actor FrQRHbp3  
  { hR~~k~84  
Actor act; -Z&9pI(3R~  
public : ^r^)  &]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O`'r:&#W  
)uH#+IU  
template < typename Cond > Q|nGY:98  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hv9k9i7@l  
} ; f26hB;n  
e/y\P&"eI  
y (=$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。 E3 aj  
最后,是那个do_ m 3"|$0C~  
Tf.DFfV#y  
Yi#U~ h  
class do_while_invoker M>|R&v  
  { eW;0{P  
public : ~|=goHmm[  
template < typename Actor > @x/D8HK2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wT^QO^.  
  { S,^)\=v  
  return do_while_actor < Actor > (act); r( 8!SVX  
} qku!Mg  
} do_; {Nny .@P)H  
8G|kKpX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? = ^_4u%}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 </) HcRj'e  
最后来说说怎么处理break和continue M%1wT9  
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。 O" ,*N  
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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