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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]2PQ X4t 0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n_1jHJo  
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, 9p4%8WhJ  
J ZA*{n2  
\Vz,wy%-  
D/cg7  
  class filler }\DAg'e)  
  { 6N&| 2:U  
public : ;*nh=w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'V1!&Q6  
} ; D(!;V KH  
B#QL M^  
jmSt?M0.xV  
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: @K7ebYr?  
}iMXXXBOT  
*q}FV2  
b'&LBT7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C0gfJ~M )  
z}iSq$  
0e)lY='^_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (x}A_ i  
'^e0Ud,  
)sRN!~  
AjG)1  
二. 战前分析 y?"$(%3|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 z/)$D  
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 W8< @sq~I  
:-(U%`a[  
c!.=%QY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '^8g9E .4K  
  /* --------------------------------------------- */ 5QKRI)XpZ  
vector < int *> vp( 10 ); [?A&xqO3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :DDO=  
/* --------------------------------------------- */ qI(W$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S>.q 5  
/* --------------------------------------------- */ Ad^dF'SN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w8G7Jy  
  /* --------------------------------------------- */ 3(MoXA*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :sU!PF[<  
/* --------------------------------------------- */ (qJIu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~(stA3]k  
W&HF?w}s  
b*cW<vX}~  
3Wjq>\  
看了之后,我们可以思考一些问题: GVeL~Q  
1._1, _2是什么? k&WUv0  
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。 @P*ylB}?Q  
2._1 = 1是在做什么? Qk?jGXB>^  
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。 lt }r}HM+  
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。 O 5g}2  
mYntU^4f  
Q1aHIc  
三. 动工 R 4DM_ u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N<p5p0  
vEu Ka<5  
]\[m=0K  
s;vWR^Ll  
template < typename T > y2oB]^z&n  
class assignment t8L<x  
  { >.a+:   
T value; O]c=Yyl  
public : );0<Odw%.  
assignment( const T & v) : value(v) {} t.3Ct@wK  
template < typename T2 > 8dV.nO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kA?X^nj@  
} ; D=jS h  
 Ask' !  
@WhZx*1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SNQz8(O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TX< e_[$\  
O<}ep)mr  
CnxK+1n l  
5F'%i;)oq  
  class holder 5}vRo;-  
  { uPa/,"p  
public : clh3  
template < typename T > p:DL:^zx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2#>$%[   
  { ygmv_YLjm  
  return assignment < T > (t); *>H M$.?Q  
} \(.nPW]9  
} ; o0zc}mm  
#G'S ve?  
FY 1},sq  
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: ?b!CV   
08TaFzP81  
  static holder _1; qZT 4+&y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8@Egy%_  
'5|Q<5!o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /e-ka{WS  
而不用手动写一个函数对象。 [@,OG-"&  
$nUd\B$.=  
+-Z"H)  
( z8]FT  
四. 问题分析 3a'Rs{qxn  
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。 &{-oA_@  
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。 LK'S)Jk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6vD]@AF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "D ts*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =oL8d 6nI  
`jD8(}_  
五. 问题1:一致性 bE7(L $UF  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^l]]qdNr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AijPN  
}m=t zHB*  
struct holder KuIt[oM  
  { O:oU`vE  
  // J6*\>N5W  
  template < typename T > iQ]T+}nn_  
T &   operator ()( const T & r) const ^@|<'g.R-  
  { s)=!2AY  
  return (T & )r; LG/=+[\{E  
} n9<roH  
} ; <3SFP3^:  
ImUQ*0  
这样的话assignment也必须相应改动: F]K$u <U  
o 1 hdO  
template < typename Left, typename Right > w%i+>\tO  
class assignment ^]#Ptoz^(l  
  { !#,-  
Left l; ;#5-.z  
Right r; %fn'iKCB  
public : _Ep{|]:gw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )V[w:=*  
template < typename T2 > 2- Npw%;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7 SjF9x  
} ; @!L@UP0  
~cO?S2!W  
同时,holder的operator=也需要改动: 'mBLf&fB  
k=h/i8i2z  
template < typename T > JqVBT+:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `'G),{ j  
  { uZqu xu.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C;58z 5*,  
} VV0EgfJ  
vc>^.#7   
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。 7})!>p )  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >+A1 V[  
4 BE:&A  
return l(rhs) = r; xoz*UA.  
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。 E5Snl#Gl\0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]Vf8mkDGO  
#whO2Mv  
template < typename Tp > |h^G$guw  
class constant_t Zi<Sw  
  { {jx#^n&5R  
  const Tp t; yO$r'9?,*  
public : oSu|Yn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8M3p\}O  
template < typename T > PoBu kOv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }Yo15BN+  
  { hIzPy3  
  return t; #RLch  
} NSiYUAu g  
} ; xdbu|fC  
%CsTB0Y7n,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IJ #v"! D  
下面就可以修改holder的operator=了 lvz:UWo  
"b1R5(Ar  
template < typename T > ,h wf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `3>)BV<P  
  { "u,~yxYWl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  jKb=Zkd  
} Be14$7r  
Ro3I/NI>  
同时也要修改assignment的operator() 1CS]~1Yp:  
N8L)KgM5#7  
template < typename T2 > R<0!?`b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g*w-"%"O  
现在代码看起来就很一致了。 6Ymo%OT  
}07<(,0n  
六. 问题2:链式操作 m|Q&Lphb8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *{;A\sL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ++p& x{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k+m_L{#m5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g6a3MJV`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0R%uVJG  
Z#cU#)`y1  
template < typename T > 8w@W8(3B  
struct result_1 \'^Z_6{w  
  { .}hZ7>4-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uy*x~v*I]  
} ; {'wU&!  
`bt)'ERO%#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {</$ObK  
K7&8 ;So  
template < typename T > 3sg)]3jm2  
struct   ref IDk:jO  
  { _^2[(<Gmv  
typedef T & reference; OHtZ"^YG  
} ; YT 03>!B  
template < typename T > ##+ 8GLQM  
struct   ref < T &> koWb@V]  
  { $d??(   
typedef T & reference; %},S#5L3  
} ; v8fZ?dx  
A@Yi{&D_Q]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JU%yqXO  
4oa P"T@6  
template < typename T > 0Eg r Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3v3Va~fm`  
  { 3<' Q`H>  
  return l(t) = r(t); @XG`D>%k  
} Exs _LN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OFAqP1o{$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ug'nr  
tIy/QN_42  
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 H2_>Av{m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xg5@;p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7u3b aM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0v)mgrl=,  
最后的布局是: SFPIr0 u  
                Add ]3# @t:>  
              /   \ X1z0'gvh  
            Divide   5 -8kW!F  
            /   \ 7Hlh (k  
          _1     3 3\l9Sf=M|  
似乎一切都解决了?不。 OuIW|gIu0  
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。 3)MM5 b b$  
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。 F4{. 7BT  
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: $mg h.3z0  
l#f]KLv4N_  
template < typename Right > a|{<#<6n(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (2\ekct ^  
Right & rt) const 2<./HH*f  
  { Ytnr$*5.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <@ex})su  
} {[y"]_B4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (eIxU&o'  
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。 GIl{wd  
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。 I:)#U[tn0  
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。 krY.Cc]  
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。 %.gjBI=  
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? Pw{{+PBu R  
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: ^ /eSby  
c@{^3V##T  
template < class Action > #Z 5Wk  
class picker : public Action JV{!Ukuyp+  
  { 6C}Z1lZl  
public : *jSc&{s~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R2f,a*>  
  // all the operator overloaded \V\ET  
} ; <.XoC?j  
0#GwhB  
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。 Os]M$c_88  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  xyCcd=  
(?wKBUi  
template < typename Right > GB Un" _J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NGGd6V%'-  
  { o6%f%:&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 32'9Ch.  
} ~OfKn1D  
} +Z;zm@/6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tELnq#<6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O3GaxM \x  
=v"{EmT[$  
template < typename T >   struct picker_maker }eK*)  
  { r/:'}os;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nrhpI d  
} ; QCnVZ" !(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7-B'G/PS/  
  { v)pWx0l=  
typedef picker < T > result; f}d@G/L  
} ; GUZi }a|=  
.v8=zi:7Y  
下面总的结构就有了: 5mBk[{  
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。 GY :IORuA4  
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。 ew~FN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *xKR;?.  
至此链式操作完美实现。 D4T+Gk"n  
%"B$I>h  
Ps-d#~4U;  
七. 问题3 :/Zh[Q@EG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |Q+v6r(<zZ  
>rGlj  
template < typename T1, typename T2 > N|d@B{a(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 crjRbi  
  { 94/}@<d-=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GQ8P}McA  
} 1yf&ck1R  
u^9,u/gj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O;tn5  
CjCnh7tm  
template < typename T1, typename T2 > > [7vX m4  
struct result_2 W`kgYGnFG  
  { nQC[[G*x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A O]e^Q  
} ; %J'_c|EQM  
CQ ?|=cN  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? B5S1F4  
这个差事就留给了holder自己。 3+ 'w%I  
    U)6JJv  
Ja2.1v|r .  
template < int Order > H2p;J#cv@  
class holder; m-]"I8 [  
template <> p`0Tpgi  
class holder < 1 > 1owoh,V6  
  { }qg&2M%\  
public : #/6X44 *u  
template < typename T > z'*>Tk8h  
  struct result_1 6w#v,RDEu  
  { .l!Z=n|  
  typedef T & result; L M[<?`%p  
} ; yo=d"*E4^  
template < typename T1, typename T2 > Urr1 K)  
  struct result_2 qK pU.rP  
  { ~Hf,MLMdTf  
  typedef T1 & result; X;0@41t'  
} ; J/ ~]A1fP6  
template < typename T > Z9y:}:j"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ubw ]}sfM#  
  { hB4.tMgZ  
  return (T & )r; =v}.sJ V?  
} g}7B0 yo  
template < typename T1, typename T2 > ){Y2TWW&0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nK[$ID  
  { ' =kX   
  return (T1 & )r1; a &j?"o  
} \$I )}  
} ; gkjZX wp  
&W%TY:Da|  
template <> zq#o8))4X  
class holder < 2 > $}829<gh7  
  { $n) w4p_  
public : ,o`qB81  
template < typename T > ~tWBCq 6  
  struct result_1 A@4Cfb@  
  { oT'XcMn  
  typedef T & result; Us<lWEX;k  
} ; Hcpw [%(  
template < typename T1, typename T2 > Ptg73Gm&R  
  struct result_2 d0,I] "  
  { BdTj0{S1u  
  typedef T2 & result; )xeVoAg  
} ; JmK+#o  
template < typename T > *e R$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z"-Urd^O  
  { P%.5xYn  
  return (T & )r; la-+ `  
} (8{Z@  
template < typename T1, typename T2 > >/>a++19  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KNn E5f  
  { >2rFURcD  
  return (T2 & )r2; _^B+Xo@E-  
} 4-\a]"c  
} ; `4o;Lz~  
[x&&N*>N  
LRs{nN.N  
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> >。 Zqao4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _tjH=Ff$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U> >J_2  
a8N!jQc_m  
return l(i, j) = r(i, j); 4bO7rhve  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0YS*=J"7z  
pyNPdEy  
  return ( int & )i; k";;Snk  
  return ( int & )j; oyHjdPdY#  
最后执行i = j; 6};Sn/ 8  
可见,参数被正确的选择了。 3RD Q{&J:  
zIL.R#|D=  
6V8"[0U  
]t,ppFC#  
q3;HfZ  
八. 中期总结 "e(N h%t  
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: J sH9IK:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v(af aN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M]&9Kg3   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]-O:|q>]  
j3FDGDrg  
<EE)d@%>v  
DukCXyB*l  
fQv^=DI#  
E;+3VJ+F"  
九. 简化 )37|rB 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。 * @oAM,@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s Ce{V*ua  
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: P'g$F<~V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ua2SW(C@  
  +-*/&|^等 @P% &Dha  
2. 返回引用。 nzU@}/A/  
  =,各种复合赋值等 )O_Y(^+ $  
3. 返回固定类型。 H3&$:h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,l~i|_  
4. 原样返回。 "_9Dau$  
  operator, R7vO,kZ6Q  
5. 返回解引用的类型。 Ix}:!L  
  operator*(单目) z0c_&@uj*  
6. 返回地址。 }VyD X14j  
  operator&(单目) 0kmZO"K#e  
7. 下表访问返回类型。 `|I h"EZ  
  operator[] )Wgh5C`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @q|I$'K]x  
  operator<<和operator>> $yG=exh3v  
58WL8xu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hv8V=Z'Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3PPN_Z  
?oP<sGp  
template < typename Left > FL- sXg  
struct value_return }ufH![|[r  
  { Kk-A?ju@g  
template < typename T > I)T]}et  
  struct result_1 u|i.6:/=  
  { v, 9MAZ,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .t$~>e .  
} ; ?bW|~<X~  
P6@(nGgK<  
template < typename T1, typename T2 > bZz ,'  
  struct result_2 a|{RK}|3  
  { 83e{rcs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N"@aisi)  
} ; n](Q)h'nlo  
} ; a}EO7tcg,  
[ lW~v:W  
]gx]7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :[A>O(  
cba ~  
下面我们来剥离functor中的operator() ncjtv"2R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #Fm,mO$v  
OLg=kF[[  
return l(t) op r(t) ^U)xQD"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1U^;fqvja  
return op l(t) .0}]/%al  
return op l(t1, t2) oF7o"NHaWa  
return l(t) op tY'fFz^Ho  
return l(t1, t2) op ;Hk{bz(  
return l(t)[r(t)] lpi^<LQ@l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g 67;O(3  
sT ]JDC6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: INt]OPD  
单目: return f(l(t), r(t)); jbZ%Y0km%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AR8zCKBc^  
双目: return f(l(t)); mO=bq4!  
return f(l(t1, t2)); `\Z7It?aDs  
下面就是f的实现,以operator/为例 K8,Q^!5]"  
H!PMb{e  
struct meta_divide %zsY=qT  
  { jJc:%h$|2  
template < typename T1, typename T2 > X?kw=x{2P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8=\}#F  
  { I5Vp%mCY  
  return t1 / t2; qD!qSM  
} /zV&ebN]  
} ; p^J=*jm)x  
0[E}[{t`  
这个工作可以让宏来做: Fp=O:]  
J;8M. _  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ' m^nKG$"  
template < typename T1, typename T2 > \ meJ%mY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z'"e|)  
以后可以直接用 MEKsL7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fD:BKJQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^W#161&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mQd L"caA  
9:9gam  
Iy[TEB  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  VB&` S+-  
s]X0}"cz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v=8sj{g3,3  
class unary_op : public Rettype {#U 3A_y  
  { Ar{7H)V:  
    Left l; L*(Sh2=_  
public : CqFk(Td9-D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  4>R)2g  
Gv\39+9 =  
template < typename T > -_[ZRf?^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const to,\sc  
      { K&'Vd@  
      return FuncType::execute(l(t)); 6Cj$x.-K  
    } z ?L]5m` H  
W6^YFN  
    template < typename T1, typename T2 > a'!p^/6?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !FA[ ]d4  
      { 2]:Z7Ji  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eHE?#r16Z  
    } hEhvA6f,  
} ; 3Z_\.Z1R@  
ihp>cl?  
vX;~m7+  
同样还可以申明一个binary_op IRG-H!FV  
\%/Y(YVm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +wIv|zj9  
class binary_op : public Rettype 2 Q}^<^r  
  { h?7@]&VJ  
    Left l; :meq4!g{1  
Right r; ?v,4seRuz  
public : pq +~|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} / n@by4;W  
W&=F<n`  
template < typename T > <wTD}.n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H^fErl  
      { ,Pj UlcO_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v|IG G'r  
    } 'U*Kb  
AGMrBd|J{  
    template < typename T1, typename T2 > $:IEpV{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IA~wmOF  
      { 5: vy_e&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C ^ 1;r9  
    } l<-0@(x)  
} ; =bh.V@*  
aTFT'(O,  
i p; RlO  
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 J_7&nIH7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ><w=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Evt&N)l!^  
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。 ~#PC(g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G F17oMi  
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。。。 ZIp"X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d: LP8  
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) ICm/9Onh&  
下面是修改过的unary_op }0 b[/ZwQ  
b |JM4jgK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;t5e]  
class unary_op hZ~ \Z S7  
  { |#J!oBS!  
Left l; HOb0\X  
  &uLC{Ik}  
public : }gtkO&  
i1ss}JJp*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aP`V  
VjGtEIew  
template < typename T > <~iA{sY)O  
  struct result_1 0=I:VGC3  
  { pa2cM%48  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tish%Qnpd  
} ; Wer.VL  
,+o*>fD  
template < typename T1, typename T2 > BiI`oCX  
  struct result_2 7#9yAS+x(  
  { F8OE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3fhlMOm  
} ; >?)Df(n(9  
=N<Z@'c  
template < typename T1, typename T2 > RJ~I?{yR0[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gFAtIx4  
  { [O\[,E"K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u ioBI d  
} &'A8R;b}-?  
G;yh$n<"  
template < typename T > +Q!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yxd&hr  
  { ~-zch=+u  
  return OpClass::execute(lt(t)); MNV OloA  
} A i5|N  
jyFXAs2  
} ; \K%A}gnHe  
Bv(c`JE~;  
tp?< e  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V>:ubl8j0l  
好啦,现在才真正完美了。 HZEDr}RN  
现在在picker里面就可以这么添加了: :8jaW?~  
*\T ]Z&E"  
template < typename Right > =6^phZ(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mQ qv{1  
  { #t?tt,nc}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iU9>qJ]  
} zD%@3NA41  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iR6w)  
\SQwIM   
gy6Pf4Yo  
Sz#dld Mz  
e9@7GaL`"S  
十. bind &(t/4)IZox  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 D0HLU ~o  
先来分析一下一段例子 ^*A8 NdaB  
'v:%} qMv  
YMfjTt@Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `k]2*$%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |@*3 nb8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r\."=l  
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。 LjEG1$F>  
我们来写个简单的。 `:>N.9'o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :I !}ZD+Z  
对于函数对象类的版本: dWK"Tkf\  
q4y sTm  
template < typename Func > N}\%r&KR=  
struct functor_trait D<wz%*  
  { x=VLTH/oo  
typedef typename Func::result_type result_type; nd #owjB  
} ; F +Dke>j  
对于无参数函数的版本: xMr=tU1C  
\'9(zbvz9  
template < typename Ret > 5 !Ho[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S\dG>F>S  
  { [fZhfZ)<  
typedef Ret result_type; ZTg[}+0e  
} ; 8c3/n   
对于单参数函数的版本: UY}EW`$#m  
{TVQ]G%'b  
template < typename Ret, typename V1 > f!K{f[aDa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "~:P-]`G  
  { qp{3I("_  
typedef Ret result_type; ' TO/i:{\  
} ; L}UrI&]V$:  
对于双参数函数的版本: E@J}(76VS  
8JojKH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OD6dMql  
  { n3_| # 1Qu  
typedef Ret result_type; ys- w0H  
} ; 6ee1^>  
等等。。。 Egi(z9|Pp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DCSmEy`.  
)u=46EU_  
template < typename Func > 4K0Fc^-  
struct func_return ?`3G5at)9f  
  { ZfU &X{  
template < typename T > _ 5/3RN  
  struct result_1 :4x&B^,53  
  { !N74y%=M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9/PX~j9O?  
} ; "\O{!Hj8  
BmFtRbR  
template < typename T1, typename T2 > c?}{>ig/)  
  struct result_2 xgJyG.?  
  { wpf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $]~|W3\G  
} ; ow7*HN*  
} ; I#- T/1N  
)VeeAu)p  
JpZ3T~Wrf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'e*:eBoyb  
g>n1mK|  
template < typename Func, typename aPicker > F-<c.0;6  
class binder_1 , L5.KwB  
  { 9=9R"X>L  
Func fn; qz }PTx  
aPicker pk; 1i 7p'  
public : )AXa.y  
i|N(= Z=  
template < typename T > )%bY2 pk  
  struct result_1 l-q.VY2  
  { P`y 0FKS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E@8&#<  
} ; e$4l[&kH_  
EoOwu-{  
template < typename T1, typename T2 > p}lFV,V  
  struct result_2 V3[>^ZCA  
  { k7=mxXF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %5/h;4   
} ; 9m}c2:p  
AUwIF/>F(]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c59l/qoz  
4fau 9bW  
template < typename T > FQw@ @  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W_ubgCB  
  { K2ry@haN  
  return fn(pk(t)); Hv .C5mo  
} *_tJ;  
template < typename T1, typename T2 > QE~#eo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8\rHSsP  
  { B#K2?Et!t  
  return fn(pk(t1, t2)); Y 9~z7  
} 3QD##Wr^  
} ; j~`rc2n%  
v`9n'+h-c6  
aDE)Nf}  
一目了然不是么? ]z 5gC`E0  
最后实现bind '>"-e'1m(  
N TL`9b  
ompkDl\E  
template < typename Func, typename aPicker > (f?&zQ!+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) or..e  
  { X00!@ ^g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .+Fh,bNYK  
} Mwd(?o  
1U;p+k5c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {h *Pkn1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )]3(ue  
:s`\jJ  
十一. phoenix Ae 3:"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s7}46\/U  
J,j!  
for_each(v.begin(), v.end(), 8^%Nl `_2B  
( #jNN?,ZK  
do_ #iAEcC0k5  
[ T?'Vb  
  cout << _1 <<   " , " }0?\H)/edP  
] sZ9VXnz24  
.while_( -- _1), V_Oj?MMp n  
cout << var( " \n " ) &p#$}tm  
) uRfFPOYH  
); m'P,:S)=  
c})f&Z@<  
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: #0;ULZ99aH  
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 E T 2@dY~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sHQ82uX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L\Y4$e9bF8  
w `0m[*  
.#[==  
template < typename Cond, typename Actor > U%nLo[k  
class do_while kKP<K+hH  
  { #N'W+M /  
Cond cd; 7r4|>F  
Actor act; -*T<^G;rK  
public : HM(S}>  
template < typename T > 08TeGUjJ  
  struct result_1 lEe<!B$d"  
  { kg^VzNX  
  typedef int result_type; jA}b=c  
} ; H<`<5M8  
3/i_?G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (7Q Fy  
nPU=n[t8O  
template < typename T > q/lQEfR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z>si%Npm\  
  { ;mAlF>6]\  
  do /$ :w8  
    { g VPtd[r  
  act(t); y]e[fZ`L  
  } tr t^o  
  while (cd(t)); NB|yLkoDyI  
  return   0 ; ;0c -+,  
} 7(S66  
} ; F?B`rw@xr  
=h Lw 1~  
y9xvGr[l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3\B 28m  
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。 &xYO6_.  
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。 Sd |=*X  
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。 JE<w7:R&  
下面就是产生这个functor的类: y k{8O.g  
Ump$N#  
W Y]   
template < typename Actor > :+q d>;yf#  
class do_while_actor !5}u\  
  { p"UdD  
Actor act; r&/M')}?Lw  
public : nUy.gAb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z.l4<  
"-T[D9(A  
template < typename Cond > {gkzo3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y2{uEbA  
} ; l{o,"P"  
3HEm-pok  
LGdM40  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y9)w(y !  
最后,是那个do_ J{!U;r!6  
}nUq=@ej  
U5RLM_a@M  
class do_while_invoker N xW Dw  
  { -Is;cbfLj/  
public : [2$mo;E?  
template < typename Actor > &pzf*|}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RH}i=  
  { 1 ]A$  
  return do_while_actor < Actor > (act); BICG@  
} 4^Y{ BS fF  
} do_; 9]Fi2M  
('k9XcTPP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ak A7))Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xt&4]M V  
最后来说说怎么处理break和continue 'L@kZ  
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。 W=:AOBK  
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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