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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z=u4&x|xA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %Cr- cR0  
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, vi=yR  
IAtZ-cM<  
H;Bj\-Pa  
bM!`C|,[s  
  class filler mki=.l$O  
  { Kp99y  
public : EZ=M^0=Hpf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?e ~*,6  
} ; gF:wdcO  
A^m hPBT_  
ROfmAc  
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: .Kv@p jOr  
O}%=c\Pb  
%?cPqRHJ ~  
"JGaw_o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bhgh ]{  
)-sEm`(`I9  
vdo[qk\C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ES+&e/G"ds  
@.gCeMlOf  
.)o5o7H  
'IgtBd|K>  
二. 战前分析 .p5*&i7  
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。 LRmO6>y  
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 6 tzn% ?  
K;Xn!:) V:  
E6G^?k~q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0|U<T#t8?  
  /* --------------------------------------------- */ Oe=,-\&_  
vector < int *> vp( 10 ); A/.cNen  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j9,X.?Xvx  
/* --------------------------------------------- */ |)lo<}{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Tu"yoF  
/* --------------------------------------------- */ m760K*:i\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T&h|sa(   
  /* --------------------------------------------- */ q8p 'bibY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FqiK}K.~/  
/* --------------------------------------------- */ jVA xa|S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <ImeZ'L7  
qzG'Gz{{qu  
4x3`dvfp/  
Z`f _e?  
看了之后,我们可以思考一些问题: HsXFglQ  
1._1, _2是什么? ''(T3;^ +  
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。 gi`ZFq@  
2._1 = 1是在做什么? +I')>6  
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。 BU)4g[4  
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。 HgMDw/D(  
VP"L _Um  
$51#xe  
三. 动工 ^=@%@mR/[C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U9 If%0P  
9f V57  
N0XGW_f  
XR+2|o  
template < typename T > >!wwXhH(  
class assignment $L&*0$[]Q  
  { [m"X*Z F  
T value; ) HmpVH  
public : }skXh_Vu4  
assignment( const T & v) : value(v) {} $;">/ "7m  
template < typename T2 > ~p8!Kb6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b :+ X3  
} ; B>'\g O\2  
`aUA_"f  
i ^W\YLE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 59)PJ0E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g,1\Gj%y  
ND`~|6yb  
2vur _`c V  
"'8$hV65.p  
  class holder vbWX`skU  
  { U@*z#T#"m  
public : Ufk7%`  
template < typename T > ^WRr "3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `zvYuKQ.}  
  { H<q:+  
  return assignment < T > (t); ,JjTzO  
} J0x)m2  
} ; Io:xG6yG  
4RK^efnp  
1b't"i M  
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: @U9ov >E  
Rk'pymap  
  static holder _1; Xh{EItk~oO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y@(U 6ZOyx  
+yYz;, \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?2i``-|Wa  
而不用手动写一个函数对象。 6dNo!$C^  
;+5eE`]a/L  
08twcY;&k  
)D@ NX/}  
四. 问题分析 4A*' 0!H  
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。 _ '}UNIL  
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。 phNv^R+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J4JKAv~3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y`_6Ny="  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p3-sEIw}Ru  
EBn7waBS  
五. 问题1:一致性 -yC},tK  
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?| _E1:3 N|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .|rpj&>g  
LsLsSV  
struct holder jKtbGVZ 7r  
  { ^y?? pp<1J  
  // 5ecqJ  
  template < typename T > uh GL1{  
T &   operator ()( const T & r) const Vdjca:`  
  { f6z[k_lLN  
  return (T & )r; &< ~`?-c  
} OW6i2>Or  
} ; $V@IRBm  
tewC *%3V  
这样的话assignment也必须相应改动: e}Db-7B_~  
2AdV=n6Z  
template < typename Left, typename Right > gXF.e.uU  
class assignment Iz  ,C!c  
  { \oaO7w,:"  
Left l; p{88v3b6  
Right r; }3QEclZr  
public : yYW>)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jPFA\$To  
template < typename T2 > U/TF,JUI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UGAP$_j ]P  
} ; d#A.A<p*  
m. XLpD  
同时,holder的operator=也需要改动: O8M;q!)y  
eE7+fMP{  
template < typename T > @Gl=1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TT>;!nb  
  { T[c ;},  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eO*FoN  
} p-;*K(#X  
"zYlddh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \[Q,>{^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WJl&Vyl2FL  
pvcD 61,  
return l(rhs) = r; &t`l,]PQ=6  
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。 yQh":"$k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VJm).>E3k  
!x&/M*nBE  
template < typename Tp > g"F vD_  
class constant_t 3>-^/  
  { +$ P0&YaQ  
  const Tp t; n)[{nkS6[  
public : )f,iey\-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }+,;wj~  
template < typename T > 0>>tdd7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O$KLQ'0"n  
  { t}]=5)9<  
  return t; '(~+ \  
} EQMn'>  
} ; "*<9)vQ6|  
s<aJ pi{n4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $(G.P!/  
下面就可以修改holder的operator=了 }ob#LC,  
EW|bs#l  
template < typename T > QYDSE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fyh9U_M);w  
  { l(*`,-pv:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gP? pfFhG  
} a! ]'S4JS  
([^1gG+>J  
同时也要修改assignment的operator() ZI}7#K<9X  
8L^5bJ  
template < typename T2 > (xy/:i".V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } REli`"bR  
现在代码看起来就很一致了。 yd'>Mw  
,A4v|]kq]  
六. 问题2:链式操作 '0lX;z1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ic P]EgB  
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。 IyOb0WiEj  
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。 8.bdN]zn  
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。 X6kCYTJYF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4Un(}P'   
MQ7N8@!t  
template < typename T > ,eW K~ pa  
struct result_1 srLXwoN[  
  { F8S% \i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wa5wkuS)ld  
} ; -X3yCK?re  
7'LKyy !"3  
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: WRe9ki=R  
`8/K+ e`  
template < typename T > //xK v{3fI  
struct   ref k+t?EZ6L  
  { j KGfm9|zj  
typedef T & reference; ~+ Mp+gE  
} ; -XRn%4EX?  
template < typename T > ]ri5mnB  
struct   ref < T &> )[oegfnn-  
  { Yw7txp`i  
typedef T & reference; '1'De^%6W  
} ; Y23- Im  
oc7&iL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AY<(`J{  
m&a.i B  
template < typename T > ^ ~'&K e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '1+s^Q'pc  
  {  d|;S4m`  
  return l(t) = r(t); f#f<Ii  
} V"K-aO&  
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。 $KHw=<:)/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7@oM?r7td  
>"5 f B  
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 W|'7)ph  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ve)P/Zz}^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GJS3O;2*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D~P3~^  
最后的布局是: hg4d]R,  
                Add tpPP5C{  
              /   \ `1 A,sXfa  
            Divide   5 >}? jOB  
            /   \ A{NKHn>%`  
          _1     3 4&N#d;ErC  
似乎一切都解决了?不。 Pw+PBIGn4  
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。 JbX"K< nQ  
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。 Mu: y9o95  
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: }:+SA  
QP>tu1B|  
template < typename Right > *hWpJEV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \no6]xN;  
Right & rt) const RGg=dN  
  { x$hhH=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3u[m? Vw  
} r ]s7a?O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3EkCM_]  
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。 +{#65 z  
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。 OEi u,Y|@l  
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。 >f$N G  
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。 #K#BNpG|  
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? /|s~X@%K  
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: 27J!oin$  
N> 7sG(!'"  
template < class Action > A#7/,1h\  
class picker : public Action )+7|_7 !x  
  { nwS @r  
public : ^#( B4l!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ty ESDp%  
  // all the operator overloaded u:]c  
} ; QQI,$HId  
f |%II,!3  
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。 $|"Y|3&X  
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: ZNDn! Sj  
+}VaQ8ti4  
template < typename Right > OCW0$V6;D-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ah 2*7@U  
  { `^v=*&   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |qs8( 5z0  
} *jR4OY|DXH  
[g<Y,0,J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I|n? 32F  
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。 =y^`yv 3  
\qf0=CPw8  
template < typename T >   struct picker_maker kz_gR;"(Z  
  { z( \4{Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZWmS6?L.  
} ; jlxY|;gZ-0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YY zUg  
  { b1TIVK3m  
typedef picker < T > result; }]#&U/z  
} ; yopC <k  
=cR"_Z[8X  
下面总的结构就有了: ej,)< *  
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。 &2,3R}B/  
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。 .}9Lj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^r=Wj@`  
至此链式操作完美实现。 @>fsg-|  
*"nN To  
'\O[j*h^.  
七. 问题3 lfw|Q@  
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。 0Ra%>e(I^  
CM%Rz-c  
template < typename T1, typename T2 > ]4ib^R~Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5^ck$af  
  { H@xHkqan  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #My14u  
} >^6|^rc  
l|81_BC"  
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: T095]*Hm  
^GpLl   
template < typename T1, typename T2 > @cr/&  
struct result_2 O llS  
  { mv,5Q6!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 29AE B  
} ; =,b6yV+$D  
R-Ys<;  
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? Q7.jSL6  
这个差事就留给了holder自己。 2YDD`:R  
    x2,;ar\D  
h2-v.Tjf  
template < int Order > }_Ci3|G>%D  
class holder; 6:~<L!`&  
template <> Sse%~:FL  
class holder < 1 > 7@&mGUALO  
  { K0WX($z~;  
public : 0tz? sN  
template < typename T > /a*8z,x  
  struct result_1 .p =OAh<  
  { SBy{sbx4&F  
  typedef T & result; F EUfskv  
} ; AGl#f\_^  
template < typename T1, typename T2 > /X]gm\x7s  
  struct result_2 s~QIs  
  { /Y=_EOS  
  typedef T1 & result; Q45gC28x  
} ; QQ`tSYgex  
template < typename T > m@Dra2Cv'@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o~<jayqU  
  { D<hX%VJ%M  
  return (T & )r; TMGYNb%<bX  
} ihJ!]#Fbm  
template < typename T1, typename T2 > ch2m Ei(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +DG-MM%\  
  { `_f&T}]  
  return (T1 & )r1; mGDy3R90  
} 8.G<+.  
} ; 1Ys)b[:  
\QQWhwE  
template <> &xt[w>/i  
class holder < 2 > w~_ycY.e  
  { 2 OV$M~  
public : l{*m-u5&;  
template < typename T > pIV |hb!G  
  struct result_1 <FX ]n<  
  { ow  
  typedef T & result; Zor!hc0<  
} ; =), O;M  
template < typename T1, typename T2 > P*jiz@6  
  struct result_2 CIui9XNU  
  { u -)ED  
  typedef T2 & result; QLU <%w:B  
} ; 2ql)]Skg6  
template < typename T > cuC' o\f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KWxTN|>  
  { ?2_h.  
  return (T & )r; =;GmLi3A  
} ]cv/dY#  
template < typename T1, typename T2 > nrA 4N1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T+x / J]A  
  { _u""v   
  return (T2 & )r2; ,na}' A@a`  
} yN)(MmX'1  
} ; 2}7_Y6RS*  
_k : BY  
'4 It>50b  
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> >。 ePZ Ai"k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'gXD?ARW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]&;In,z  
TQ:h[6v  
return l(i, j) = r(i, j); 0i"2s}^+_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %y\5L#T!>  
[MQ* =*  
  return ( int & )i; kOdA8X RY  
  return ( int & )j; "N ">RjJ"  
最后执行i = j; U'msHF  
可见,参数被正确的选择了。 T{2)d]Y  
!Pz#czo  
FGPqF;  
ps?su`  
~%lA! tsek  
八. 中期总结 tK@7t0  
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: V;g) P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -+u}u=z%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =>lX brJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ; wxmSX9  
|'&$VzA  
5Ok3y|cEx  
x4PzP  
bI3GI:hp  
i#^YQCy  
九. 简化 GLESngAl  
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。 j/Y]3RSMp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WVsj  
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: =L@CZ"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /_HTW\7,  
  +-*/&|^等 `k*;%}X\  
2. 返回引用。 WUjRnzVM  
  =,各种复合赋值等 }Xk_ xQVt{  
3. 返回固定类型。 Sk"hqF.2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~QlF(@u e  
4. 原样返回。 #AP;GoIf"j  
  operator, Z m%,L$F*L  
5. 返回解引用的类型。 )t3`O$J  
  operator*(单目) C-)d@LWI  
6. 返回地址。 PH&Qw2(Sx  
  operator&(单目) TDbSK&w :s  
7. 下表访问返回类型。  @)0  
  operator[] -9 .lFuI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $j(d`@.DN~  
  operator<<和operator>> hr&&b3W3p  
T)%6"rPL3!  
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。 livKiX`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (J.Z+s$:2  
5-ED\-  
template < typename Left > {tl{ j1d |  
struct value_return ]cv|dc=  
  { B6;>V`!  
template < typename T > d(XOZF  
  struct result_1 _&\'Va$  
  { SrB>_0**  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f8SO:ihXL  
} ; IY8<^Q']  
i].E1},%  
template < typename T1, typename T2 > TmftEw>u  
  struct result_2 z;P#  
  { F!g1.49""  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rNJU & .]  
} ; o~e_M-  
} ; ]T|$nwQ  
fMUh\u3  
-BI!ZsC'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $Zo|t a^  
;]0d{  
下面我们来剥离functor中的operator() pnE]B0e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M ;b3- i  
JFO,Q -y\  
return l(t) op r(t) 1fsNQ!vQP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =n ,1*  
return op l(t) !W8=\:D[  
return op l(t1, t2) szhSI  
return l(t) op DZ\ '7%c  
return l(t1, t2) op wu eDedz\  
return l(t)[r(t)] n{<}<SVY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y\uBVa<B  
 K> 4w  
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: +ctU7 rVy  
单目: return f(l(t), r(t)); ) 3"!Q+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X<.l(9$  
双目: return f(l(t)); !4D?X\~"%  
return f(l(t1, t2)); _b/zBFa%  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jnd_cJ]a  
.tGz,z}  
struct meta_divide vV$t`PEY  
  { LQr!0p.i"  
template < typename T1, typename T2 > RCYv2=m>Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6nE/8m  
  { ?D2a"a$^  
  return t1 / t2; <XG]aYBR  
} 9 Xl#$d5  
} ; 6{^\7`  
+D4m@O  
这个工作可以让宏来做: CmbgEGIh[a  
Xe_djy'8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %i/|}K  
template < typename T1, typename T2 > \ Q:Pp'[ RK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *yw!Y{e!9  
以后可以直接用 U ^GVz%\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z8'zH>  
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 q78OP}  
(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。。。) o+x! (  
ggrYf*  
"OYD9Q''  
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 |>xuH#Q  
~+0IFJ`}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xR%NiYNQz  
class unary_op : public Rettype [^ r8P:Ad  
  { PKntz7  
    Left l; [pp|*@1T  
public : C7vBa<a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0M&n3s{5I  
1hCU"|VH:  
template < typename T > 0iZeU:FE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,G46i)E\  
      { ogQfzk  
      return FuncType::execute(l(t)); Z}0xK6  
    } gsEcvkj*  
LFxk.-{=  
    template < typename T1, typename T2 > y;fF|t<y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F1_,V?  
      { i.W*Go+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gl`J(  
    } o$;&q *  
} ; 3{~(_  
W/,:-R&'>  
<_t]?XHB[  
同样还可以申明一个binary_op =oh%-Sh:  
XKZsX1=@R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,q#SAZ/N  
class binary_op : public Rettype !',%kvJI  
  { b/m.VL  
    Left l; _+aR| AEC  
Right r; '{.4~:  
public : 4.wrY6+V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %5zIh[!1$  
@w.DN)GPo  
template < typename T > L>1y[ Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XI[n!)3  
      { /1{:uh$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )h 6w@TF  
    } ?.F^Oi6 u  
f&^"[S"\f  
    template < typename T1, typename T2 > DjN1EP\Xx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M\k[?i  
      { 4XVwi<)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9#hp]0S6  
    } |y0k}ed  
} ; tw<Oy^ i  
ak_y:O|  
O%>*=h`P  
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 ge?or]T1S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i?M-~EKu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n.'Ps+G(  
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。 fa/o4S<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^{=UKf{  
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。。。 V[*>}XQER  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =8`KGeP$  
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) #prYZcHv:_  
下面是修改过的unary_op .5s58H cg,  
D]"W|.6@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Da8gOZ  
class unary_op Xp06sl7 M  
  { ic!% }S?  
Left l; 4[kyzz x  
  N;-%:nC  
public : BxV>s+o&]  
u ynudO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zY*~2|q,s  
$,/E"G`  
template < typename T > N3\RXXY  
  struct result_1 '-N 5F  
  { H?Sv6W.~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <>f;g "qS  
} ; -eh .Tk  
"?aI  
template < typename T1, typename T2 > 4\|Q;@f  
  struct result_2 (X\]!'A  
  { : KFK2yD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L?|}!  
} ; U<sGj~"#  
1fIx@  
template < typename T1, typename T2 > O9?.J,,mVh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )hQ]>o@i{  
  { #*y.C[^5{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YCb|eS^u  
} =Gzs+6A8  
S~fP$L5  
template < typename T > [tt{wl"E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ??.aLeF&  
  { 2NjgLXP  
  return OpClass::execute(lt(t)); a]5y CBm  
} rf]z5;  
SYsO>`/ )  
} ; WH39=)D%u  
i g7|kl  
E`qX|n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug gSwHPm%zn  
好啦,现在才真正完美了。 (91ts$jH  
现在在picker里面就可以这么添加了: .nVY" C&  
c*zeO@AAn  
template < typename Right > {4/*2IRN9h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?#&[1.= u  
  { >m!Z$m([J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0iR?r+|  
} 3[_WTwX0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PbS1`8|4  
VrfEa d  
?Q"<AL>Z  
(X5y%~;V5a  
{2Tu_2>  
十. bind X|!@%wuGC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _s0)Dl6K  
先来分析一下一段例子 ( [a$Z2m  
Aep](je  
OMo/a%`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V6c8o2G;+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ) ] Ro  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h~qvd--p0  
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。 (7! pc  
我们来写个简单的。 HfH_jnR*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9SA%'  
对于函数对象类的版本: %rrD+  
%WR"qd&HSh  
template < typename Func > bw/mF5AsW  
struct functor_trait qHyOaK Md  
  { Z{l`X#':  
typedef typename Func::result_type result_type; gn.)_  
} ; 9$9a BW  
对于无参数函数的版本: "x;FE<I  
~(tt.l#  
template < typename Ret > Uy|!f]"?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Uj 4HVd  
  { 1uKIO{d @  
typedef Ret result_type; ,+h<qBsV@  
} ; >jTiYJI_M  
对于单参数函数的版本: rc>}3?o  
FcZ)^RQ4G  
template < typename Ret, typename V1 > reYIF*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hMS:t(N{  
  { <liprUFsn  
typedef Ret result_type; A@d 2Ukv  
} ; 'ta&qp  
对于双参数函数的版本: bW/T}FN D  
7 u Q +]d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Syl9j]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |=VWE>g  
  { Df2$2VU  
typedef Ret result_type; ^e_uprZWm  
} ; JS\]|~Gd  
等等。。。 ,+OVRc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wKfq'W{  
L_:~{jV  
template < typename Func > &Y9%Y/Y  
struct func_return %1GKN|7  
  { r+#g  
template < typename T > T.;U~<  
  struct result_1 C-,#t5eir  
  { tp!eF"v=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yD!GgnW  
} ; 7iv g3*  
ER&\2,fZ  
template < typename T1, typename T2 > Ji=`XsV  
  struct result_2 E;4dlL`*  
  { A4d3hF~l`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mrG#ox4$  
} ; ]0(ZlpT  
} ; wpQp1){%Q  
?=_w5D.3J  
kDRxu!/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @_c&lToj_  
gwB0/$!4"  
template < typename Func, typename aPicker > 1_9Ka V  
class binder_1 #ifjQ7(:  
  { wNFx1u^/)  
Func fn; >XuPg(Ow  
aPicker pk; ]JmE(Y1(1  
public : I`g&>  
Q=[ IO,f  
template < typename T > HKOSS-`5  
  struct result_1 2t?>0)*m  
  { g.8^ )u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  =mcQe^M  
} ; n >E1\($  
Y37qjV  
template < typename T1, typename T2 > mdmJne.  
  struct result_2 U F89gG4  
  { `8\" 3S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &h6 `hP_  
} ; |L}tAS`8  
,PKUgL}w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O\]{6+$fm!  
5OFB[  
template < typename T > 0f3>s>`M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S&cN+r  
  { 5yV>-XT+-  
  return fn(pk(t)); T|(w-)mv  
} G(F=6L~;  
template < typename T1, typename T2 > Yyw3+3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m*7RC4"J  
  { C4-%|+Q i  
  return fn(pk(t1, t2)); 9&B #@cw  
} ,CqGO %DY  
} ; Lke!VS!P&  
2*n~r  
Z%I 'sWOd  
一目了然不是么? z<yqQ[  
最后实现bind 7o*~zDh@fH  
/6 x[C  
PCc{0Rp\vk  
template < typename Func, typename aPicker > k#V\O2lb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "1DlusmCCB  
  { r=RiuxxTq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (v}l#M7w  
} R"F:(  
0Uk;&a0s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8f'r_,"  
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。 v.,D,6qZ  
:V)=/mR  
十一. phoenix ):L0{W{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (J(SwL|  
nU2w\(3|  
for_each(v.begin(), v.end(), 2j{T8F\]  
( }^odUIj  
do_ ^ Vc(oa&;  
[ [ 8WG  
  cout << _1 <<   " , " A*]sN8  
] JRtDjZ4>  
.while_( -- _1), \y7\RV>>3b  
cout << var( " \n " ) Oo>Uu{{  
) Jep/%cT$w  
); f/,8sGkX;  
x IL]Y7HWM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: criNeKa  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9!Fg1 h=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I "R<XX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d=g,s[FMm  
!(j<Y0xo:  
=C^4nP-  
template < typename Cond, typename Actor > [ zCKJR  
class do_while A- #c1KU!  
  { ^'b\OUty-  
Cond cd; g- INhzMu  
Actor act; rPifiLl A>  
public : R!x /,6,_  
template < typename T > PnI_W84z  
  struct result_1 Orlf5 {P  
  { Cv`dK=n>  
  typedef int result_type; I]91{dq  
} ; a3 t||@v!  
9}G<\y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qb86*  
Ff[GR$m  
template < typename T > 3X`N~_+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2P|j<~JS  
  { R:44Gv7  
  do &?9~e>.OS  
    { BGO pUy  
  act(t); Gs*X> D  
  } Z/e[$xT <  
  while (cd(t)); lO1]P&@  
  return   0 ; o4B%TW  
} "3Ckc"G@  
} ; ;,@Fz  
Tx$bg(  
xl(R|D))  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |q\Rvt$d  
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。 yV) 9KGV+:  
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。 Xh*Nu HH  
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。 Uee$5a>(  
下面就是产生这个functor的类: ~8lB#NuN  
m{ rsjdnA  
% hRH80W|  
template < typename Actor > `k9a$@Xg  
class do_while_actor )6U^!95  
  { Xc G   
Actor act; R)]+>M-.  
public : e1R<+`]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }FkF1?C  
:-T[)Q+-3  
template < typename Cond > +,4u1`c|$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^ `[T0X  
} ; 42PA?^xPw  
U ~8, N[  
#sf1,k5'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TA"gU8YQ  
最后,是那个do_ x\Kt}/97e  
wQOIUvd  
OT3~5j1[  
class do_while_invoker \8Yv}wQ  
  { #nS crs@  
public : #8B4*gAM  
template < typename Actor > AaDMX,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (ZD~Q_O-  
  { %/%TR@/  
  return do_while_actor < Actor > (act); `_pVwa<@w  
} ]/?$DNjCc  
} do_; xL!@$;J  
7$JE+gL/7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {$_Gjv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .oe\wJS6  
最后来说说怎么处理break和continue 2<uBC  
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。 EzXi*/  
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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