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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "RLv{D<)J,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cCO2w2A[*  
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, Jo4iWJpK  
YK)e  
]B3f$;W  
;P9cjfSn  
  class filler @w73U; 9\  
  { G1G*TSf  
public : Lb}$)AcC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GDY=^r  
} ;  $M|  
]h?p3T$h  
N^%7  
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: u_jhmKr~  
4#lOAzDtv  
[(m+Ejzi%  
][1 iKT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #b94S?dq  
zy'cf5k2  
JXq l=/%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  &sg~owz  
9z kRwrQ  
f]48>LRE8  
Eh&-b6:  
二. 战前分析 ~zhP[qA})  
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。 PIM4c  
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 % 9} ?*U  
AI#.G7'O  
}fh<LCwTi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [(*?  
  /* --------------------------------------------- */ 2k M;7:  
vector < int *> vp( 10 ); \^x`GsVy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E-Y4TBZ*  
/* --------------------------------------------- */ kV:T2}]|H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UZx8ozv'  
/* --------------------------------------------- */  P@FE3g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !yD$fY  
  /* --------------------------------------------- */ tA{h x -  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x*! %o(G  
/* --------------------------------------------- */ \EW<;xq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qu%}b>  
)Y:C'*.r  
,vB~9^~  
x};sti R  
看了之后,我们可以思考一些问题: $3]]<oH  
1._1, _2是什么? SGP)A(,k9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9i+.iuE%Bu  
2._1 = 1是在做什么? ndHUQ$/(  
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。 `l0"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。 x Tf|u  
D\^\_r):  
T!N v  
三. 动工 jJyS^*.X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w@x||K=Z  
v,d'SR.  
d-`z1'  
:: s k)  
template < typename T > <lTLz$QE  
class assignment #Q@~ TW  
  { 7mA:~-.u  
T value; >hO9b;F}  
public : /~3kkM(Ty  
assignment( const T & v) : value(v) {} JKA%$l0  
template < typename T2 > J~|:Q.Rt`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c\OLf_Uf  
} ; LG;U?:\  
B{!*OC{l  
!OV+=Rwdx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e#!p6+#"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @:t2mz:^i  
L~E|c/  
n;e.N:p  
sFw;P`  
  class holder [oOV@GE  
  { a/xnf<(H  
public : }U@(S>,%  
template < typename T > 5#~E[dr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <-"[9 w  
  { x9\]C' *sO  
  return assignment < T > (t); ={\9-JJhE  
} 4 }NCdGD  
} ; +}iuTqu5  
b<j*;n.  
5M\bH'1  
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: f&!{o=  
|: pBk:  
  static holder _1; RMlx[nsq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LwcAF g|  
E|y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7X<#  
而不用手动写一个函数对象。 Y'yGhpT~  
+NTC!/  
M8${&&[;  
t8.^YTI  
四. 问题分析 MH/bJtNq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~uu{ v')  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cnB:bQQK8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b\p2yJ\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mD7kOOMY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dy4~~~^A  
^00C"58A  
五. 问题1:一致性 #N'bhs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !+ (H(,gI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =-]NAj\  
H` h]y  
struct holder h/]));p  
  { Q2"K!u]  
  // S3^(L   
  template < typename T > ")9jt^  
T &   operator ()( const T & r) const H3+P;2 {  
  { 465?,EpS  
  return (T & )r; :@~mN7O*  
} byPqPSY  
} ; |%@pjJ`3  
P52qtN<  
这样的话assignment也必须相应改动: Sb^o`~ Eh  
^1bM=9]F0  
template < typename Left, typename Right > XA\wZV |{  
class assignment V W(+sSQ  
  { =g$%jM>35  
Left l; ^bECX<,H  
Right r; EZ[e  a<  
public : P98g2ak  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8;O/x  
template < typename T2 > kV4,45r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "] ]aF1  
} ; mXI'=Vo!S  
6L3i   
同时,holder的operator=也需要改动: 2FQTu*p&B  
>aT~ G!y  
template < typename T > 7GRPPh<4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a}[rk*QmZ  
  { M/kBAxNIC|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?~<NyJHN%  
} ]{18-=  
6t3Zi:=I  
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-qz-cR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EP{/]T  
aa}U87]k  
return l(rhs) = r; Z<#h$XUA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Lc0=5]D   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;Qidf}:  
=lL)g"x X  
template < typename Tp > Tr, zV  
class constant_t n@J>,K_B  
  { 's$/-AV  
  const Tp t; aVp-Ps|r  
public : ZUS06# t}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m}'!W`<  
template < typename T > rW+}3] !D/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const + aWcK6  
  { P?+ VR=t  
  return t; r%%@~ \z  
} G,6 i!M  
} ; /]2I%Q  
t c{Qd&"(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ut.tf \c  
下面就可以修改holder的operator=了 mp8Zb&Ggb  
,3Nna:~f  
template < typename T > ?;ZnD(4?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $`<-;kI  
  { [= Xb*~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IGo+O*dMw  
} Jt3*(+J>/  
uCc5)  
同时也要修改assignment的operator() &.JJhX  
}j{Z &(K  
template < typename T2 > "p[3^<~uQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y)7\h:LIg  
现在代码看起来就很一致了。 I2z6iT4nB  
XW:%YTv  
六. 问题2:链式操作 BOv^L?)*Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 = VMELk!z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zN/nKj: Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p ^Y2A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b1yS1i D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bd[iD?epD]  
Kf`/ Gc!  
template < typename T > -_bDbYL  
struct result_1 S7j U:CLJ  
  { m`n#Q#6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oWq]\yT<`  
} ; UTqKL*p523  
r`e6B!p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?=b#H6vs  
)NO ,G  
template < typename T > J7@Q;gcl:  
struct   ref d3NER}f4V  
  { Qjmo{'d  
typedef T & reference; z pg512\y  
} ; {FR+a**  
template < typename T > zb.sh  
struct   ref < T &> ,_ @) IN  
  { u/%Z0`X  
typedef T & reference; a\KM^jrCD  
} ; cCcJOhk|d  
NT{ 'BJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: izLB4pk$  
[XkWPx`  
template < typename T > S~M/!Xb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ps*iE=D  
  { 'N`x@(  
  return l(t) = r(t); BwVq:)P/R  
} vd/BO  
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。 8L[\(~Zf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 czK}F/Sg`  
7A{Z1[7  
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 f;!L\$yKy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HBA|NV3.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o1H6E1$=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~I]aUN  
最后的布局是: V!s#xXD}  
                Add fC/P W`4Ae  
              /   \ F(w<YU %6  
            Divide   5 CKX3t:HP0  
            /   \ +NoVe#  
          _1     3 1*:BOoYx  
似乎一切都解决了?不。 SVPksr  
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。 $5@[l5cJU;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]ClqX;'weJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y2nT)nL  
qR kPl!5  
template < typename Right > D4*_/,}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rr2^sQ;_  
Right & rt) const pv^:G;  
  { RY\ 0dv>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  {IT xHt  
} 4^!%>V"d/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |#Q0UM|'Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 10tTV3`IM  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a[=ub256S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 h]}DMVV]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 dwb^z+   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T*k}E  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M$} AJS%8  
mqDI'~T9 u  
template < class Action > (W#^-*$R  
class picker : public Action rpEN\S%7P  
  { H-eHX3c7  
public : )U{\c2b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9 $^b^It  
  // all the operator overloaded eL [.;_  
} ; { &J OO  
ITD&w g  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *P?Rucg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c`oW-K{  
vZPBjloT!.  
template < typename Right > WsT   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W)L*zVj~  
  { :W$- b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -4obX  
} !1l~'/r  
I(b]V!mj:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :g{ybTSEe  
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。 >b8-v~o{  
m14'u GC  
template < typename T >   struct picker_maker <VhD>4f{]  
  { wWM[Hus  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yi <1z:\  
} ; (^58$IW71  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N9~'\O$'7  
  { x#hSN|'"  
typedef picker < T > result; [J55%N;#1  
} ; f[?JLp   
@0%[4  
下面总的结构就有了: *DQa6,b  
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。 ep{/m-h(!_  
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。 xRZ/[1f!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  hRqr  
至此链式操作完美实现。 DeI3(o7  
u[nLrEnD  
UYzNaw4/x  
七. 问题3 w Ju9.  
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。 z}Um$'. =  
A.(e=;0bu  
template < typename T1, typename T2 > &g]s@S|%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HE0m#  
  { [EK@f,iM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 83VFBY2q  
} @Thrizh  
Q'YakEv >=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r(rT.D&  
BE!l{  
template < typename T1, typename T2 > uvi&! )x  
struct result_2 g"\J iBb5  
  { )!;20Po  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N|/gwcKe  
} ; %eGI]!vf  
*77Y$X##k  
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? >?.jN|  
这个差事就留给了holder自己。 ~.z82m  
    )"_&CYnd  
fr}.#~{5Y  
template < int Order > y[GqV_~?Y  
class holder; t+M'05-U2  
template <> <`NtTG  
class holder < 1 > @?gRWH;Pq  
  { b"Jr_24t3v  
public : 6=S z5MC  
template < typename T > Yy,XKIqU  
  struct result_1 (Dn1Eov  
  { 0 c ]]  
  typedef T & result;   `#l1  
} ; YD0j&@.  
template < typename T1, typename T2 > m%c]+Our`  
  struct result_2 5x!rT&!G  
  { yh'*eli  
  typedef T1 & result; -J0I2D  
} ; S|?P#.=GX  
template < typename T > 7cO1(yE#vr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {7` 1m!R  
  { *\*]:BIe&v  
  return (T & )r; =&~ K;=:  
} n*caP9B  
template < typename T1, typename T2 > V(Cxd.u   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |hX\ep   
  { w|4CBll  
  return (T1 & )r1; 4}Lui9  
} e}(8BF  
} ; ,l.+$G  
9%riB/vkrF  
template <> S'`RP2P  
class holder < 2 > =F_j})O5  
  { U&SSc@of  
public : !E,|EdIr  
template < typename T > 7/K'nA  
  struct result_1 n*TKzn4E  
  { ~*`wRiUhis  
  typedef T & result; F2Gg_u@7M  
} ; N|8^S  
template < typename T1, typename T2 > ),$^h7[n  
  struct result_2 !j3Xzn9  
  { )JU`Z @?8  
  typedef T2 & result; h!tg+9%  
} ; "![KQ  
template < typename T > uE>m3Y(aP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {fY(zHC  
  { >y$*|V}k  
  return (T & )r; =E:sEw2j  
} 4b}'W}  
template < typename T1, typename T2 > IDdu2HNu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [ Scao $  
  { O%<+&Q7  
  return (T2 & )r2; ReGT*+UN  
} 3@* ~>H  
} ; Iz&d S?p_  
@6-3D/=  
S_s;foT  
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> >。 L!fIAd`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @Ph'!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]qx!51S  
y^D3}ds  
return l(i, j) = r(i, j); Z=l2Po n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WGo ryvEx  
a(uQGyr[k1  
  return ( int & )i; ?OGs+G  
  return ( int & )j; IvI;Q0E-3  
最后执行i = j; Y5*A,piq  
可见,参数被正确的选择了。 $4kbOqn4  
^P`I"T d  
!:~C/B{  
QaXdO=3  
[=:4^S|M  
八. 中期总结 N9vNSmm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: COd~H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -L2?Tap  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U^-RyE!}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r l;Y7l  
COD^osM@  
7w\!3pv  
z_). -  
5G z~,_  
a;(,$q3M  
九. 简化 0:x+;R<P*w  
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。 "o@R}_4]q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -*2b/=$u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3Qp6$m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c~6ywuq+M`  
  +-*/&|^等 I,V'J|=j  
2. 返回引用。 bHzZ4i  
  =,各种复合赋值等 hJX;/~L  
3. 返回固定类型。 % QaWg2Y=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R^.c  
4. 原样返回。 /q!_f!<q4x  
  operator, EPM(hxCIQ  
5. 返回解引用的类型。 WK.,q>#  
  operator*(单目) nVGOhYn  
6. 返回地址。 \_+Af`  
  operator&(单目) 7j"B-k#  
7. 下表访问返回类型。 , _xJ9_  
  operator[] k;.<DN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UYpln[S  
  operator<<和operator>> VD{_6  
SQk5SP  
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。 z] |Y   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qLB(Th\&'  
'NnmLM(oh  
template < typename Left > T n,Ifo3  
struct value_return 2XeNE[  
  { PG'I7)Bv  
template < typename T > M F$NcU  
  struct result_1 P[e#j  
  { 5=!aq\ 5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `$/M\aM%  
} ; x o72JJ  
U* T :p>&  
template < typename T1, typename T2 > Kn\$\?u  
  struct result_2 , - _ReL  
  { ]`}EOS-Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T8vMBaU!qY  
} ; [VOw:|Tt  
} ; ;bq EfV0`2  
^{g+HFTA@  
|G)bnmi7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;=8@@9  
&<C&(g{Z  
下面我们来剥离functor中的operator() =gSACDTc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <"S/M]9  
JZ-M<rcC  
return l(t) op r(t) > 'JWW*Y!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k59.O~0V  
return op l(t) O[ ^zQA  
return op l(t1, t2) MO79FNH2\  
return l(t) op %5 <t3 H"  
return l(t1, t2) op 2f 9%HX(5  
return l(t)[r(t)] L/O:V^1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1:"ZS ]i  
 TJb&f<  
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: !i=k=l=  
单目: return f(l(t), r(t)); ,Lw '3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Uq2Qh@B  
双目: return f(l(t)); 2K2jko9'a  
return f(l(t1, t2)); l" H/PB<.  
下面就是f的实现,以operator/为例 }iR!uhi#  
H3S u'3  
struct meta_divide *Rj*%S  
  { a#,lf9M  
template < typename T1, typename T2 > Js !Zk\O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pu!%sGjD  
  { x 0L,$Ol  
  return t1 / t2;  u8[jD^  
} {>#4{D00  
} ; jt",\%j  
sT"{ e7;F;  
这个工作可以让宏来做: N_E :?Jo  
{7FD-Q[tS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =/HTe&  
template < typename T1, typename T2 > \ ;p)fW/<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [kZe6gYP&  
以后可以直接用 }-M% $ ~`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1Q9e S&  
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 79MB_Is]s  
(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。。。) 7ZgFCK,8m,  
z^9df(  
$qhVow5~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p"J\+R  
.{k^ tf4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xdc>Z\0V  
class unary_op : public Rettype 3 jay V  
  { ?I#zcD)w  
    Left l; `LVX|l62  
public : FYeUz$/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `)eqTeW  
aAkO>X%[  
template < typename T > 1He'\/#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RIxGwMi%  
      { jhSc9  
      return FuncType::execute(l(t)); y]E ?\03"  
    } ,0[h`FN  
uY=}w"Db  
    template < typename T1, typename T2 > 7~ok*yGw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `=~d^wKYJ3  
      { 9Z_98 Rh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9#niMv9  
    } }!RFX)T  
} ; ,LJX  
_p=O*$b.  
K)t+lJ  
同样还可以申明一个binary_op }\!38{&  
C$$lJ=>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Xl,~-.  
class binary_op : public Rettype 4*9:  
  { 1PJ8O|Z t8  
    Left l; d/:zO4v3  
Right r; Wtwh.\Jba  
public : ws$!-t4<(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t6O/Q0_  
AW:WDNQh8n  
template < typename T > mEe JK3D[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "5R8Zl+  
      { %8yX6`lH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P$i?%P~  
    } |^E# cI  
U GJ# "9  
    template < typename T1, typename T2 > gb_k^wg~1'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j:{d'OV  
      { 3?GEXO&,E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -kd_gbnr3  
    } 3pKr {U92  
} ; ?$xZ$zW  
3YF*TxKx  
KCkA4`IeM  
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 v-@xO&<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CCZ]`*wJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) za20Y?)[  
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。 we&g9j'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9L'R;H?L  
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。。。 |JW-P`tL0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JY tM1d  
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) Pz1[ b$%  
下面是修改过的unary_op 0UvN ws  
(s`yMUC+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \f_YJit  
class unary_op 6uf+,F  
  { |PED8K:rU  
Left l; Ue <Y ~A  
  ~h{v^ }  
public : 3N,!y  
IU`&h2KZ.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ApYri|^r  
q E`  
template < typename T > ',yY  
  struct result_1 tc'` 4O]c8  
  { L 59q\_|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rSVU|O3m;  
} ; fN TPW]  
I2=?H <  
template < typename T1, typename T2 > r9@Q="J_)  
  struct result_2 GJY7vS^#  
  { zl j%v/9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; it~>)_7*P  
} ; `}^_>  
9ci=]C5o3K  
template < typename T1, typename T2 > "$tP>PO{<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L;0ZB=3n  
  { X|F([,o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'o2x7~C@  
} bqxbOQd  
^MesP:[2  
template < typename T > bb6J$NR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const el*C8TWlw  
  { ||&EmH  
  return OpClass::execute(lt(t)); qmcLG*^,  
} dM(}1%2  
q8 ;WHfGf  
} ; . 4"9o%  
NGlX%j4j  
KF|<A@V  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]3C&l+m$ot  
好啦,现在才真正完美了。 X'Dg= |  
现在在picker里面就可以这么添加了: EF?@f{YY$n  
EwcN$Ma  
template < typename Right > 4w:_4qyb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UJ_E&7,L  
  { vb-L "S?kC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /u }AgIb  
} E3\O?+ h#  
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。 )x-iru A:  
BOLG#}sm  
9i8D_[  
D84`#Xbi  
U<**Est  
十. bind `<h}Ygo>k/  
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。 YB h :  
先来分析一下一段例子 \w!G  
ki#O ^vl  
gg(^:`+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *BYSfcX6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /s>ZT8vaAs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sY=fS2b#)  
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。 _'k?9eN`  
我们来写个简单的。 %Lexu)odW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 50oNN+; =R  
对于函数对象类的版本: rHu  #  
h1Ca9Z_  
template < typename Func > *s/sF@8<X  
struct functor_trait =j 6amk-  
  { AAkdwo  
typedef typename Func::result_type result_type; @ba5iIt  
} ;  s%Q pb{  
对于无参数函数的版本: -Rhxib|<  
>+=)Q,|R  
template < typename Ret > \eE0Rnaf-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2+Z2`k]AC  
  { iKa}@U  
typedef Ret result_type; @4 m_\]Wy  
} ; nJF"[w,?  
对于单参数函数的版本: : 2?J#/o  
inavi5.  
template < typename Ret, typename V1 > 9)Y]05us  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }> k9]Y  
  { L=Q- r[  
typedef Ret result_type; z]> 0A  
} ; ,ijgqEN  
对于双参数函数的版本: W$@q ~/E  
*usfJ-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _JA.~edqM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \Nu(+G?e  
  {  gM20n^  
typedef Ret result_type; 2As 4}  
} ; dWE[*a\g  
等等。。。 J4h7] qt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `,4"[6S  
. zv F!!z  
template < typename Func > HH3WZ^0>  
struct func_return !}^c.<38Q  
  {  B&#TbKp  
template < typename T > SC`.VCfc.  
  struct result_1 6pI =?g  
  { X&h4A4#P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w*r.QzCu,5  
} ; X~Uvh8O  
w-R>g dm  
template < typename T1, typename T2 > GwV2`2  
  struct result_2 l}%!&V0  
  { ?@l9T)fF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j|9;") 1  
} ; "?V4Tl~uu  
} ; Qv,|*bf  
D Y($  
5UR$Pn2a2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JQ'NFl9<  
dfGdY"&  
template < typename Func, typename aPicker > ZPn`.Qc  
class binder_1 ]v@#3,BV  
  { q(e&{pbM)  
Func fn; e~c;wP~cO  
aPicker pk; &h-d\gMJ  
public : *'vX:n&t  
7am._K  
template < typename T > H^p ?t=Y  
  struct result_1 F'W{\4  
  { oL#^=vid"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~;,]/'O  
} ; Ot(U_rJCi  
Z:09 ]r1  
template < typename T1, typename T2 > XQ--8G  
  struct result_2 PkQuN;a  
  { 9zEO$<e o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s"p}>BjMIC  
} ; 7NRq5d(lP  
tS8*l2Y`   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LC K   
'O8"M  
template < typename T > FD*`$.e3\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (tP>z+  
  { .GM&]Hb  
  return fn(pk(t)); EYd`qk 3  
} BS>|M}G)r  
template < typename T1, typename T2 > Xdsd5 UUM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |dpOE<f[  
  { VjSb>k   
  return fn(pk(t1, t2)); K0yTHX?(.  
} rv1kIc5Za<  
} ; <)n1Z[4  
Axhe9!Fm  
}XWic88!~  
一目了然不是么? X3#|9  
最后实现bind #QQ\xj  
QQ!%lbMK]  
hAHl+q)w?  
template < typename Func, typename aPicker > bKYLBu:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [Oe$E5qv)]  
  { pMYEL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fd2Eq&:en$  
} HlBw:D(z:^  
SJ^.#^)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +|).dm  
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。 E:T<mI?d  
{N[IjY  
十一. phoenix 9kuL1tcY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XL>Vwd  
r5Jy( ~  
for_each(v.begin(), v.end(), bv5,Yk  
( ;hJTJMA6/6  
do_ 'ADt<m_$  
[ jn>3(GRGC$  
  cout << _1 <<   " , " E< "aUnI  
] k'&BAC.K,  
.while_( -- _1), rXuhd [!(P  
cout << var( " \n " ) vr/V_  
) :"g^y6i  
); XU5/7 .  
GN?^7kI  
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: f}0(qN/G  
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 d3_aFs Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v#@"Evh7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T|Sz~nO}f  
Uc>kCBCd  
,>V|%tD'  
template < typename Cond, typename Actor > g+t-<D"L5  
class do_while ]C3{ _?=  
  { /+.Bc(`  
Cond cd; ]Vo;ZY_\  
Actor act; 4 FW~Y  
public : %N7b XKDP  
template < typename T > eZIqyw  
  struct result_1 6C4c.+S  
  { C$SuFL(pb  
  typedef int result_type; AIR,XlD  
} ; {3@f(H m  
v{$X2z_$w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /qed_w.p  
;"-(QE?Mv  
template < typename T > .C$S DhJ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wUW^ O  
  { rS\j9@=Y4  
  do fPZt*A__  
    { $[T^ S  
  act(t); ' 7+x,TszI  
  } t*m04* }  
  while (cd(t)); CeSr~Ikg|  
  return   0 ; 2Hw&}8  
} !'wh hi  
} ; D)U 9xA)J  
g&!UaJ[#9  
U BzX%:A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z,)4(#b =  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !?Gt5$f  
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。 ?OW 4J0B'  
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。 \,ARYwd  
下面就是产生这个functor的类: u n\!K  
+%7v#CY &  
Q [kbEhv;  
template < typename Actor > _t|| v  
class do_while_actor X0Y1I}gD  
  { ,Md8A`7x~  
Actor act; $wg5q\Rv  
public : L15?\|':Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nICc}U?k  
B>rz<bPT  
template < typename Cond > r@ujE,D=k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X0Zqx1  
} ; U(P^-J<n1  
FkY}6  
X]8(_[Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q^prHn*@  
最后,是那个do_ aUa.!,_dh  
XLb lVi@  
GK .^Gd  
class do_while_invoker /2l&D~d"  
  { Z8E-(@`q5Q  
public : WHeyE3}p  
template < typename Actor > !iA 3\Ai"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CuC1s>  
  {  a?S5 =  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;$,=VB:'  
} fqrQ1{%UH  
} do_; 3.@"GS#"[  
m0QE S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6!zBLIYFI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7'Z-VO  
最后来说说怎么处理break和continue YbtsJ <w  
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。 g xY6M4  
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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