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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =O'%)Y&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hCvLwZ?LF  
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, r=H\4%P4  
2au(8IWu  
Nx (pJp{S  
$0S"Lh{  
  class filler j _9<=Vu  
  { >.wd)  
public : Vv)E41  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [O+^eE6h  
} ; S@G{|.)2  
U8$dG)PhA  
9PGR#!!F$  
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: Cbg#Yz~/  
B{UoNm@  
sAN:C{  
F4<2.V)#-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G1^!ej  
%PdYv _5  
MVv^KezD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /^eemx  
8Pdnw/W  
rHBjR_L.2  
VrE5^\k<a  
二. 战前分析 1LIV/l^}f  
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。 ftH%, /,  
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 TIh zMW\/K  
:;WDPRx  
Eg29|)qsz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5YH mp7c-z  
  /* --------------------------------------------- */ wVJFA1  
vector < int *> vp( 10 ); Ahbu >LPk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J+NK+,_*M  
/* --------------------------------------------- */ Ry S{@=si  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @d^h/w  
/* --------------------------------------------- */ (4f9wrK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "3oU (RA  
  /* --------------------------------------------- */ 7-IeJ6,D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |< FCt-U  
/* --------------------------------------------- */ "jc)N46  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [_hhC  
`DllW{l  
Bg0cC  
_";pk  _  
看了之后,我们可以思考一些问题: xy3%z  
1._1, _2是什么? vl~   
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。 `srZ#F5  
2._1 = 1是在做什么? .) ;:K  
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。 O:p649A  
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。 dTQvz9C  
}/r%~cZ  
U*:'/.  
三. 动工 eniR}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AR6vc  
=?Md&%j  
I8]NY !'cW  
PM>XT  
template < typename T > }F`2$ Q+CW  
class assignment ",V5*1w  
  { ^tcBxDC"]  
T value; slfVQ809  
public : (b}7Yb]#c  
assignment( const T & v) : value(v) {} nnl9I4-O  
template < typename T2 > O~'yP @&`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J\D3fh97-  
} ; $QBUnLOek&  
z35Rjhj9  
yP4.Z9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \U>Kn_7m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E"&9FxS]^  
 PuCA @qY  
8~#Q *  
mxA )r5sx  
  class holder J4#]8!A  
  { {~I_rlo n  
public :  " 1Aus  
template < typename T > 8mLU ~P |  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4PM`hc  
  { q#3X*!)  
  return assignment < T > (t); :?k=Yr  
} mJR T+SZ  
} ; @\}36y  
}?kO<)d  
q:sR zX  
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: Vp{2Z9]}  
[V0h9!  
  static holder _1; %pQ o%<d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2<@!m @  
:ygz/L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !T . @  
而不用手动写一个函数对象。 vGT.(:\-,  
}*R6p?L5  
7"i*J6y*  
eJp-s" %  
四. 问题分析 9'h^59  
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。 !OgoV22  
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。 [`\Qte%UH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'FFc"lqj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :K:gyVrC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uwA3!5  
TN`:T.B  
五. 问题1:一致性 uI&M|u:nT  
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?| xR`2+t&t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jpv,0(  
cSk}53  
struct holder ", )  
  { mDf WR  
  // ]t;5kj/  
  template < typename T > zAUfd[g  
T &   operator ()( const T & r) const TeqsP1{?  
  { Q*(o;\s  
  return (T & )r; Mwc3@  
} {2@96o2}  
} ; jMbK7 1K%  
q:.BY}X9  
这样的话assignment也必须相应改动: LWV`xCr8R  
= g}yA=.  
template < typename Left, typename Right > =LnAMl#9  
class assignment l:f sZO4  
  { ?s33x#  
Left l; gwNkjI= ,  
Right r; Q~_x%KN/`  
public : }L9j`17  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `Cxe`w4  
template < typename T2 > o w[qpP[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nVzo=+Yp  
} ;  V}qmH2h  
q|J]  
同时,holder的operator=也需要改动: \/v$$1p2  
--kK<9J7  
template < typename T > sKO ;p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )zo ;r!eP  
  { I#U44+c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j83 V$ Le  
} _@2G]JD  
]EQ/*ct  
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。 yk2j&}M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `l"~"x^Rr  
Z]BR Mx  
return l(rhs) = r; gBu4`M  
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。 lV'83  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =w-H )  
aK'r=NU  
template < typename Tp > ;zDc0qpw  
class constant_t hgGcUpJy?  
  { mGvP9E"&  
  const Tp t; 4>*`26  
public : J~.kb k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qa6~N3*  
template < typename T > f6 nltZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6! 'Xo:p  
  { ez{&Y>n  
  return t;  7I|Mq  
} +F|[9o z  
} ; 9OUhV [D  
cqudF=q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rY}ofq7b  
下面就可以修改holder的operator=了 p~IvkW>ln)  
d%bL_I)  
template < typename T > tO7{g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T*m21<  
  { p<4':s;*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~vmY 2h\  
} ) |vFrR  
k W,|>  
同时也要修改assignment的operator() v0=~PN~E  
,dBI=D'  
template < typename T2 > z/b*]"g,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4<|u~n*JF  
现在代码看起来就很一致了。 { SV$fl;  
7[L C*nrr  
六. 问题2:链式操作 :Kiu*&{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &kvVMn ok  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 qb&*,zN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t At+5H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 J++D\x#@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )Pq.kn{Sp  
K4BMa]/U  
template < typename T > X*KT=q^?n  
struct result_1 |4vk@0L  
  { P; Ox|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]7;;uhn`  
} ; ']Z8C)tK  
xpz Jt2S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dkjL;1  
Jp- hFD  
template < typename T > \Z8!iruN  
struct   ref {`VQL6(i  
  { h.nzkp5  
typedef T & reference; A@UnrbX:  
} ; bPNsy@"6  
template < typename T > a'BBp6  
struct   ref < T &> 1Q<a+ l  
  { Yh=Zn[ U  
typedef T & reference; \T0`GpE  
} ; X`&E,;bIb  
D$ \ EZ   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $3>|R lxYA  
Go4l#6  
template < typename T > 5zU$_M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9V~yK?  
  { x)*[>d2yd  
  return l(t) = r(t); rlD@O~P4  
} Ch3##-  
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。 U/>5C:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EOL03N   
$\H>dm  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #]rw@c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ab`Gb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #ed]zI9O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6*$N@>8&  
最后的布局是: _wIAr  
                Add fw<'ygd  
              /   \ ^#+9v  
            Divide   5 /=%4gWtr  
            /   \ NJ.kT uk  
          _1     3 `g7' )MSy  
似乎一切都解决了?不。 q07>FW R  
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。 ;RXv%ML  
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。 ]Sh&8 #  
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: ][3 "xP  
ctf'/IZ5  
template < typename Right > - 0zo>[c/p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $/Mk.(3'P  
Right & rt) const ~34$D],D  
  { QeGU]WU{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1z)+P1nH]  
} 6(.&y;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -szvO_UP  
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。 =3FXU{"Qi4  
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。 \-^3Pe,  
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。 OA+W$  
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。 ;kY=}=9  
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? NFQ0/iuW  
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: %BL+'&q  
4WLB,<b}  
template < class Action > ,W.O*vCA  
class picker : public Action Mf?4 `LM  
  { -Jb I7Le  
public : #p^D([k \  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uy$o%NL-7  
  // all the operator overloaded 7JbN WN  
} ; W*P/~U=  
,\VNs'j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3 Tt8#B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k7j;'6  
56fcifXz@  
template < typename Right > >d =k-d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !+i  
  { {9(N?\S1`a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o^Ms(?K%t  
} 44!bwXz8  
E]bjI$j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >scEdeM  
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。 tYnNOK*|  
xSw ^v6!2  
template < typename T >   struct picker_maker Ax&+UxQ0|  
  { ~#wq sm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $N~8 ^6  
} ; )F:hv[iv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TtHqdKL  
  { o_?YYw-:  
typedef picker < T > result; -q[?,h  
} ; 7uYJ _R  
?]:3`;h3  
下面总的结构就有了: ^;L;/I[-  
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。 \MnlRBUM,  
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。 ^27r-0|l^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^hU7QxW  
至此链式操作完美实现。 RK|C*TCnl  
gVO[R6C5C  
F;kNc:X`)  
七. 问题3 !iMsTH<  
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。 y:xZ(RgfF  
Iu=iC.50}  
template < typename T1, typename T2 > <J\z6+,4E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pbJs3uIR  
  { z`lDD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Wfp[)MM;  
} L\pe  
<`BUk< uf#  
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: $cnIsyKWY  
60Y&)UR  
template < typename T1, typename T2 > gz8<&*2  
struct result_2 @`)A )  
  { @Kp2l<P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  kf';"  
} ; -r[l{ce  
8@Pv nOL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "+p_{J/P  
这个差事就留给了holder自己。 |*Hw6m  
    c{z QX0  
>a[)F  
template < int Order > q'[5h>Pa  
class holder; 4&}LYSZl  
template <> G;MmD?VJ g  
class holder < 1 > H{yeN 5   
  { u[})|x*N  
public : FgLV>#)-  
template < typename T > 2]hQ56Yv3  
  struct result_1 8ex{N3  
  { Hr:WE+'  
  typedef T & result; LNtBYdB`pK  
} ; iCnKQG  
template < typename T1, typename T2 > ,@Xl?  
  struct result_2 \IIR2Xf,K  
  { n)gzHch  
  typedef T1 & result; k68\ _NUL  
} ; -b8Vz}Y  
template < typename T > ckS.j)@.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -m3 O\X  
  { V^[o{'+  
  return (T & )r; hIE$ut +  
} oIN!3  
template < typename T1, typename T2 > \}Z5}~S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8A#qbBD  
  { P-.>vi^+  
  return (T1 & )r1; 7' ]n_-fu  
} IOtSAf  
} ; '(r/@%=U  
!K'j[cA^  
template <> (w}iEm\b  
class holder < 2 > )[i0~o[  
  { W$=Ad *  
public : ;N#d'E\  
template < typename T > *F[@lY\p  
  struct result_1  R5(<:]  
  { VyK[*k yN  
  typedef T & result; ,3=|a|p  
} ; },lHa!<^  
template < typename T1, typename T2 > 8>%:MS"  
  struct result_2 f%<kcM2  
  { Cz` !j  
  typedef T2 & result; p3`ND;KQ  
} ; n=qN@u;Fi#  
template < typename T > 4$ya$Y%s%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Js.2R$o =*  
  {  Y[#EFM  
  return (T & )r; }rRf4te  
} ~.;+uH<i  
template < typename T1, typename T2 > YMb\v4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >)\x\e  
  { m^I+>Bp/:  
  return (T2 & )r2; 'B>fRN  
} AwN7/M~'  
} ; I&%{%*y  
I?r7dQEm  
{}RE;5n\['  
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> >。 PT4Wox9U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6aRPm%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g<(3wL,"  
LhO%^`vu  
return l(i, j) = r(i, j); z><u YO$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M$iDaEu-  
Z\c^CN  
  return ( int & )i; _$g6Mj]1z  
  return ( int & )j; iZm# "}VG  
最后执行i = j; 4LO4SYW7  
可见,参数被正确的选择了。 HtY0=r  
)lh48Ag0t;  
iYJ:P  
5G  @  
sF-{ (  
八. 中期总结 F<H[-k*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: Av6=q=D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HmlE Cx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ])Rs.Y{Q5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VAPRI\uM;  
`TwDR6&  
~xfoZiIA}  
NX.%Rj*  
EC#4"bU`'2  
,6T F]6:  
九. 简化 mXAGa8##j  
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。 2w"Xv,*.'i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k%2woHSu&  
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: P5;n(E(19  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !A_<(M<  
  +-*/&|^等 B"KDr_,,  
2. 返回引用。 dRC RB  
  =,各种复合赋值等 wMc/O g  
3. 返回固定类型。 kHMD5Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N!me:|Dn  
4. 原样返回。 wwmHr!b:6  
  operator, X~+AaI :~K  
5. 返回解引用的类型。 xwvg @  
  operator*(单目) EY+/ foP  
6. 返回地址。 <7  
  operator&(单目) {p.D E  
7. 下表访问返回类型。 3QM;K^$  
  operator[] w2 %u;D%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fyHFfPEE  
  operator<<和operator>> '?$N.lj$d  
/w[B,_ZKTk  
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。 "&9L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xbUL./uj  
5l_ >QB  
template < typename Left > (_2Iu%F  
struct value_return +`jI z'+  
  { ahJ -T@  
template < typename T > TTGk"2 Q'  
  struct result_1 "Sx}7?8AB  
  { y&A0}>a:d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oY NIJXln  
} ; }253Q!f  
~%gO+qD  
template < typename T1, typename T2 > Ku 'OM6D<  
  struct result_2 I| V yv  
  { /kZ{+4M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'J[ n}r  
} ; X6h@K</c^:  
} ; (v/mKGyg  
yiT)m]E d  
TK! D=M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5Yxs_t4  
&PE/\_xD_  
下面我们来剥离functor中的operator() NI<;Lm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &<Iyb}tA?  
`qXCY^BH2  
return l(t) op r(t) E\$7tXQK6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o x|K2A  
return op l(t) U-]Rm}X\M  
return op l(t1, t2) 9sQ #v-+Yx  
return l(t) op E: 7R>.g  
return l(t1, t2) op mQ$a^28=qR  
return l(t)[r(t)] l^~E+F~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Jm#mC  
}Cs. Hm0P  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: r}>q*yx:  
单目: return f(l(t), r(t)); Tr\6 AN?o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BdMmeM2h  
双目: return f(l(t)); V eD<1<  
return f(l(t1, t2)); 'c[|\M!u  
下面就是f的实现,以operator/为例 DTx!# [  
o)B`K."  
struct meta_divide v,eTDgw  
  { jsp)e=  
template < typename T1, typename T2 > tMy<MO)Ei  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U07 G&? /  
  { tJ qd  
  return t1 / t2; AiDV4lHr  
} =cP7"\  
} ; BH;7CK=7R  
~ZxFL$<'3  
这个工作可以让宏来做: )8,)&F  
vG2&qjY1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :c?}~a~JO(  
template < typename T1, typename T2 > \ U%PII>s'#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~#]$YoQ&O  
以后可以直接用 3Yb2p!o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZH s' #  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <T^:`p/]4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) I\y=uC  
}Ghh%]  
. a@>1XO  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 E0lro+'lS  
5H{dLZ],  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XX9u%BZ~  
class unary_op : public Rettype o$XJSz|6  
  { f7du1k3  
    Left l; WVMkLMg8d  
public : MJ% gF=$X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {>]7xTpwZ  
 "d3qUk  
template < typename T > jmkVolz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~N!-4-~p  
      { gX'nFGqud  
      return FuncType::execute(l(t)); 5 0KB:1(g  
    } OS{j5o  
&pk&8_=f  
    template < typename T1, typename T2 > -~HyzX\cZB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bMjE@S&  
      { ajJ+Jn\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5h!ZoB)n  
    } F Cp\w1+  
} ; wJ}9(>id*  
^{l^Z +b.  
p]^?4  
同样还可以申明一个binary_op ]!mC5Ea  
;*AK eI2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [W*xPXr*  
class binary_op : public Rettype i,R+C.6{  
  { F,)\\$=,  
    Left l; U%qE=u-  
Right r; 3B^`xnV  
public : kCVO!@yZz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N5%Cwl6i  
I<}<!.Bc!  
template < typename T > ?E2$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F?jFFw im  
      { QVq+';cG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /t $J<bU  
    } ch-.+p3  
qVe&nXo  
    template < typename T1, typename T2 > 0D Q\akh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >I&'Rj&Mc  
      { 3{/Y&/\"'^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 h%%?  
    } h!4jl0 oX]  
} ; g/_j"Nn  
)_-EeH  
kaUEv\T   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P-25]-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y$h.k"x`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #|ILeby  
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。 R4 x!b`:i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ))xyaYIZkk  
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。。。 lij>u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {OBV+}#  
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) ']'V?@H]4  
下面是修改过的unary_op $T-Pl57  
9cMQ51k)E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hALg5.E{T  
class unary_op /ZpwJc`e  
  { ) Z^b)KAk  
Left l; 8gK  <xp  
  B*c@w~E  
public : 4eh~/o&h  
W5c?f,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y2=`NG=  
s(u,mtG  
template < typename T > k  __MYb  
  struct result_1 NB@TyU  
  { ROWrkJI>i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E{B8+T:3  
} ; Zp'q;h_  
K>_~zWnc  
template < typename T1, typename T2 >  |tVWmm^m  
  struct result_2 *F)+- BB  
  { J4VyP["m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6upCL:A~r  
} ; 90rY:!e  
=j&qat  
template < typename T1, typename T2 > !8ch&cr)o+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *ke9/hO1i  
  { >x0)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^W)h=49PN  
} 4n 9c  
qbZY[Q+F  
template < typename T > :3h'Hr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = 3("gScUj  
  { 3{"MN=  
  return OpClass::execute(lt(t)); fx#Krr @  
} R&P}\cf8T  
"gQA|NHwV  
} ; +`_Km5=  
8F(Vd99I  
 >M-ZjT>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8RE"xJMff  
好啦,现在才真正完美了。 %'vLkjI.  
现在在picker里面就可以这么添加了: zh6 0b{  
u ^}R]:n  
template < typename Right > +ia N[F$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {%PgR){qR  
  { j7u\.xu9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hxX-iQya  
} 1O@y >cV  
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。 ;:l>Kac  
}g]O_fN7~  
2nsW)bd  
EDAVU  
y%NZ(Y,v  
十. bind =T3O;i  
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。 p+7ZGB  
先来分析一下一段例子 *<rBV`AP  
oD?c]}3  
}bM=)eUfX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DI,8y"!5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !c#~g0H+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DwBKqhu  
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。 Pi&8!e<  
我们来写个简单的。 GDBxciv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gPYF2m  
对于函数对象类的版本: %`b %TH^  
XI8rU)q  
template < typename Func > ]%I}hj J  
struct functor_trait Oqy&V&-C  
  { eABLBsx  
typedef typename Func::result_type result_type; %hO/2u  
} ; Uc>$w?oA  
对于无参数函数的版本: ~Q36lR  
C;BC@OE  
template < typename Ret > $EUlh^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [L4s.l_#  
  { 530Z>q  
typedef Ret result_type; sPoH12?AL  
} ; *!p#1fE  
对于单参数函数的版本: 5L%\rH&N  
s J~WzQ  
template < typename Ret, typename V1 > JS{trqc1d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v==]v2 -  
  { 2F- ]0kGR|  
typedef Ret result_type; NJ];Ck  
} ; "1X@t'H38  
对于双参数函数的版本: gI5"\"T{  
IP3%'2}-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uFH ]w] X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r)Dln5F  
  { ImZ!8#  
typedef Ret result_type; DuV@^qSbG.  
} ; AQR/nWwx  
等等。。。 s+RSAyU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M+lj g&fy  
f 3t&Bcw$  
template < typename Func > co-dq\P  
struct func_return :i8B'|DN5  
  { y/d/#}\:  
template < typename T > .*_uXQ  
  struct result_1 B!X;T9^d  
  { F\U^-/0,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,ag:w<km  
} ; CpG]g>]L&[  
` 0}z ;&:  
template < typename T1, typename T2 > ;kv/(veQ1<  
  struct result_2 [n!5!/g>j  
  { XI"8d.VR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K[/sVaPZ  
} ; [8OQ5}do/  
} ; 3|qT.QR`Z  
6^vseVx  
Yj-JB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5:W 5@e{  
`N.^+Mvx-  
template < typename Func, typename aPicker > I C?bqC+  
class binder_1 Rz\:)<G  
  { {~u#.(  
Func fn; m?4L>'  
aPicker pk; brXLx +H8  
public : |'?./  
F\lnG  
template < typename T > Rx,Qw> #  
  struct result_1 <[W41{  
  { -<MA\iSP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QgZ`~  
} ; ljJi|+^$  
qY^@^)b[  
template < typename T1, typename T2 > FWu[{X;  
  struct result_2 T|fmO<e*n  
  { zJ9[),;7B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :#I7);ol  
} ; \4qw LM?E^  
~,jBm^4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C[0*>W8o  
byrK``f  
template < typename T > vSf ?o\O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Uik>e7?  
  { njoU0f1`  
  return fn(pk(t)); ) }.<lSw  
} =iZj&B X  
template < typename T1, typename T2 > czH`a=mjH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rQ+2 -|#  
  { 8;vpa*  
  return fn(pk(t1, t2)); o fw0_)!Q  
} U0Q:sA U  
} ; : U:>X6f  
WhY8#B'?  
xP+HdA2X  
一目了然不是么? |1z?#@BH  
最后实现bind iJH;OV;P  
.PHz   
Frxim  
template < typename Func, typename aPicker > A3jT;D9Y%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D;RZE  
  { aOWfu^&H:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ImnN&[Cu  
} <ic%c/mN  
{y0`p1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %8N=4vTJ  
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。 [ S_8;j  
2wKW17wj,  
十一. phoenix &F xw19[G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'c")]{  
iR`c/  
for_each(v.begin(), v.end(), e.<y-b?  
( QL{{GQ_dn  
do_ v\;hI5WY  
[ 3$E\B=7/U  
  cout << _1 <<   " , " 265sNaX  
] #^Io9dA h  
.while_( -- _1), L(Ffa(i  
cout << var( " \n " ) k%[pZ 5.!  
) WOgPhJ  
); 7G^`'oZ  
c(tX761qz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E@%X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w)u6J ,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D-GIrw{>5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `z?6.+C  
y66V&#`,e0  
F_ Cp,  
template < typename Cond, typename Actor > 5*#!w1X  
class do_while E$w2S Q  
  { k&kx%skz  
Cond cd; uk\-"dS  
Actor act; !VF.=\iH/  
public : g/2eY$6Z  
template < typename T > E }*   
  struct result_1 `QIYnokL  
  { w&F/P]1  
  typedef int result_type; |D ?}6z  
} ; lN<,<'&^.  
VXpbmg!{S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P%-@AmO^_  
n qR8uL>  
template < typename T > ND3(oes+;K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q!5 *) nw"  
  { !oDX+hd,%>  
  do { 4(E @  
    { f-!A4eKe  
  act(t); $d[xSwang  
  } %^r}$mfy:0  
  while (cd(t)); @H?_x/qBT  
  return   0 ; q')MKR*  
} iHp@R-g  
} ; ATdK)gG  
0A7 qO1%xw  
I`O)I&KH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tk"+PTGJT  
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。 4IW7^Pq`P  
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。 }E}b/ulg1  
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。 pu"`*NL  
下面就是产生这个functor的类: 3O W) %  
(zm5 4 Vm  
y].vll8R  
template < typename Actor > AhjUFz  
class do_while_actor r-ldqj  
  { H,F/u&O  
Actor act; 0%9Nf!j  
public : iyRB}[y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x9c/;Q &m  
.7!n%Ks  
template < typename Cond > 7Z(F-B +j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <}^W9 >u<  
} ; G O=&  
L;n2,b  
E903T''s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S @EkrC\4n  
最后,是那个do_ .>K):|Opv  
P [.BK  
|kUxTe  
class do_while_invoker b0~AN#Es  
  { _-vf<QO]  
public : /p=9"?  
template < typename Actor > !+E|{Zj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~}c`r4  
  { LOD'iiH6  
  return do_while_actor < Actor > (act); x}w"2[fL  
} (Oc[j{6q  
} do_; R"au8f.  
2hjR'6h"Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1D,$Az~.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A1zqm_X5)P  
最后来说说怎么处理break和continue HlkG^:)  
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。 Dn 6k,nVh  
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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