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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ppeF,Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nd5.Py$  
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, 46H@z=5  
[lz H%0 V  
AR g]GV/L  
<d{>[R)  
  class filler `*]r+J2  
  { V-"#Kf9  
public : !.O;SG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %PPkT]~\  
} ; <irr .O  
s,M]f,T  
8/~@3-9EK  
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: ?}C8_I|4~  
m`4N1egCt  
GZmfE`  
af/0e}-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }t1 q5@QU  
D<[kbt 5^7  
2N.!#~_2D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V0_^==Vs  
d^"|ESQEU  
drp< f1`l8  
Tq8U5#NF  
二. 战前分析 uTy00`1  
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。 C @P$RVS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F#RtU :R  
qporH]J-E  
Ze?H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }xgs]\^,73  
  /* --------------------------------------------- */ yXf+dMv  
vector < int *> vp( 10 ); j3[kG#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G420o}q  
/* --------------------------------------------- */ Q=epUHFs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dSS Ai |}  
/* --------------------------------------------- */ ixqvX4vv,B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |WgFLF~k  
  /* --------------------------------------------- */ a24(9(yh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +;q` A 1  
/* --------------------------------------------- */ /KlSI<T@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )1<GSr9  
oF s)UR  
xzf/W+.>.  
~e5E%bXxC  
看了之后,我们可以思考一些问题: e_FoNT  
1._1, _2是什么? 41+@!`z7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Yv[<c!\   
2._1 = 1是在做什么? w4RtIDW:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r\q|DZ7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i1Y<[s  
l?HC-_Pbh  
u!McPM8Yk  
三. 动工 <JW %h :\t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7&Ie3[Rm_3  
-r[O_[g w  
:GM3n$  
$7p0<<Nck  
template < typename T > Lv#}Gm  
class assignment (Y"./BDY  
  { p<B*)1Tj0  
T value; D% 2S!  
public : B!J&=*=e  
assignment( const T & v) : value(v) {} _V3}F1?W  
template < typename T2 > [6nN]U~Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \WZSY||C|_  
} ; &B$%|~Y5  
M2A_T.F=H  
sDkO!P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TR:4$92:H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WKq{g+a  
^KQZ;[B  
Z{_YH7_  
(?P\;yDG  
  class holder z/pxZ B ~"  
  { 0 R>!jw  
public : O#)YbaE  
template < typename T > +Ecn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qh6Q#s>tH  
  { |gfG\fL3V  
  return assignment < T > (t); | 8akp  
} Iz!]LW  
} ; Q%0 N\  
M[0NB2`Wp  
9 ]|C$;kw@  
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: y!~ }7=  
%'Z`425a  
  static holder _1; D<T:UJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E/^N   
~{t<g;F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .nei9Y*  
而不用手动写一个函数对象。 f~f)6XU|  
=@d->d  
iVb7>d9}  
/7WdG)'  
四. 问题分析 `_3 Gb  
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。 ?4_ME3$t  
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。 $WsyAUl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3k:`7E.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t24.u+O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %D`j3cEp@  
n_6#Df*  
五. 问题1:一致性 7_L$XIa  
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?| t~Q j$:\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +rka 5ts  
n -xCaq  
struct holder _DYe<f.  
  { Pt/F$A{Cj  
  // V"KuwM  
  template < typename T > `F_R J.g*p  
T &   operator ()( const T & r) const Y 9BKd78Y  
  { +[[^W;<.l  
  return (T & )r; ".kH5(:  
} WA#y&  
} ; zuJ@@\75  
m=60a@o]  
这样的话assignment也必须相应改动: H2yPVJ\Y)"  
4UMOC_  
template < typename Left, typename Right > z7&m,:M  
class assignment =RHIB1  
  { xN!In-v[j;  
Left l; Xj<xen(  
Right r; 4@M`BH`  
public : 9dva]$^:*1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }eSrJgF4M  
template < typename T2 > :,.HJ[Vg&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jEL"Q?#  
} ; 3s#/d,+  
{v2[x W  
同时,holder的operator=也需要改动: Ys<z%  
)hD77(c  
template < typename T > D_BdvWSxj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {O4&HW%  
  { UXOf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %kuUQ%W1  
} Pje 1,B q  
jPs{Mr<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6h1pPx7zU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K}p0$Lc  
P}he}k&IR  
return l(rhs) = r; C-&s$5MzGb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \cHF V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5dL!e<<  
N,&bBp  
template < typename Tp > S>d7q  
class constant_t )gk tI!  
  { gj4ONmY  
  const Tp t; }synU]^7\  
public : *56q4\1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sd\oL*lN  
template < typename T > 5-:H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `~ h8D9G  
  { 8(* ze+8  
  return t; Ba76~-gK$  
} Xv xrz{  
} ; ,v#3A7"yW  
0hq\{pw_y*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8TYoa:pZ  
下面就可以修改holder的operator=了 <m%ZDOMa  
m" ]VQnQ  
template < typename T > zRB LkrC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a@! O}f*  
  { |wyua@2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SfPtG  
} Gyc _B  
p@wtT"Y  
同时也要修改assignment的operator() y/"CWD/i  
GYV%RD#  
template < typename T2 > rfV{+^T;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B+2.:Zn6  
现在代码看起来就很一致了。 2>m"CG  
;6`7 \  
六. 问题2:链式操作 Kn}Y7B{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pAyUQe;X#  
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。 R4S))EHg  
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。 UK .=Y9  
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。  }S}%4c>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jm[f|4\  
0"i QHi  
template < typename T > 2nSK}q  
struct result_1 0SJ(Ln`0K  
  { c&"1Z/tR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9 }  ]C  
} ; _OB^ywHn.  
q'%!qa+  
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: a4",BDx  
G'Uq595'-  
template < typename T > wYh]3  
struct   ref o)H| #9h5  
  { DO~~  
typedef T & reference; @Suww@<  
} ; kWgrsN+Z  
template < typename T > aUKa+"`S  
struct   ref < T &> F/"lJ/I  
  {  9-y<= )  
typedef T & reference; Xet} J@C  
} ; T^Hq 5Oy  
?]>;Wr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R_#k^P^  
O)`ye5>v  
template < typename T > \4uj!LgTb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P,k=u$  
  { 1(jx.W3  
  return l(t) = r(t); |2I/r$Q  
} MF +F8h>/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x/%/MFK)>8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _;:B@Z  
^vTp.7o~5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .xtam 8@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0I*{CVTQj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Nb\B*=4AR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 y& k  
最后的布局是: f5'vjWJ30  
                Add UhSaqq  
              /   \ %%lJyLq'Vk  
            Divide   5 EH]qYF.  
            /   \ TZarI-A  
          _1     3 + ,rl\|J%  
似乎一切都解决了?不。 isz-MP$:K5  
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。 {-yw@Kq  
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。 ;Ehv1{;  
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: m4G))||9Q  
Tlk!6A:  
template < typename Right > *++}ll6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const svMu85z  
Right & rt) const 'Kd-A:K2g  
  { dRBWJ/ 1T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e)|5 P  
} mEbj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5B;;{GR  
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。 9\%`/tJM  
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。 EHrr}&  
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。 KqXPxp^_Al  
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。 #X0Y8:vj  
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? 1c4:'0  
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: !~Kg_*IT  
2QKt.a  
template < class Action > z!)@`?  
class picker : public Action E+Dcw  
  { 9M@,BXOt  
public : @[]#[7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %4Yq (e  
  // all the operator overloaded \Z-Fu=8J8^  
} ; w+hpi5OH  
|^OK@KdL1  
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。 Uq.hCb`:  
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: B9]bv]  
]i8t  
template < typename Right > <6C:\{eo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )%HIC@MM6  
  { RT[ E$H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "MyMByomQ  
} iXqRX';F'}  
y_2B@cj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ym2"D?P (  
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。 Eopb##o  
xn1, o MY=  
template < typename T >   struct picker_maker {X-a6OQj  
  { d/\ajQ1::  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !'>,37()  
} ; +(h{ 3Y|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $rPQ%2eF4  
  { 9yj'->dL  
typedef picker < T > result; XjTu`?Na;  
} ; Xl E0oN~{  
-a7BVEFts  
下面总的结构就有了: d5n>2iO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 G'{&*]Z\:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  |?ZNGPt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?)7UqVyq  
至此链式操作完美实现。 'AZxR4W  
 J {$c|  
kT:?1w'  
七. 问题3 @ 6H7  
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。 3]kN9n{  
>C`#4e?}  
template < typename T1, typename T2 > Fm+V_.H/;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jwheJ G  
  { }l_8~/9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n'!x"O7  
}  Au*1-  
xxOhGA)  
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: V9wL3*  
%{0F.  
template < typename T1, typename T2 > 'Qg.D88  
struct result_2 & 5QvUn  
  { x|g2H.n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8[:G/8VI  
} ; Nop61zj  
"_:6v64Gx  
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? yh.WTgcW  
这个差事就留给了holder自己。 'a>D+A:  
    Wlp`D  
C#L|7M??;  
template < int Order > q XB E3  
class holder; ~w}=Oby'y  
template <> x\YVB',h  
class holder < 1 > R0-Y2v  
  { zO0K*s.yK  
public : dcfwUjp[  
template < typename T > w4l]rH  
  struct result_1 4|DN^F~iut  
  { JY3!jtv  
  typedef T & result; (t,mtdD#1  
} ; :0Fc E,1  
template < typename T1, typename T2 > ;Pvnhy  
  struct result_2 18]Q4s8E  
  { 8tzL.P^  
  typedef T1 & result; a>k9& w  
} ; yGH')TsjD  
template < typename T > +P.JiH`\=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l`a_0  
  { "e/"$z'ca  
  return (T & )r; =`l><  
} " +hUt  
template < typename T1, typename T2 > ovaX_d)cU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^1Bk*?Yx\x  
  { \jAI~|3  
  return (T1 & )r1; |7!Bk$(vA  
} $)'LbOe  
} ; qos/pm$&i  
~w(A3I.  
template <> W >|'4y)  
class holder < 2 > !$<Kp6  
  { ri4:w_/{,Y  
public : $SfY<j,R  
template < typename T > c*R18,5-  
  struct result_1 ?\zyeWK0L  
  { Wj, {lJ,  
  typedef T & result; 1[\I9dv2  
} ; 61*b|.sl'#  
template < typename T1, typename T2 > rY)m"'puP  
  struct result_2 *Zn,v-d  
  { "@rHGxK  
  typedef T2 & result; qJw\<7m  
} ; 2FGCf} ,  
template < typename T > ?i}wm`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *=77|Dba  
  { m;S%RB^~H  
  return (T & )r; Yx](3w ID  
} `!ZkWF6  
template < typename T1, typename T2 > ^UyN)eX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^c| 0?EH  
  { m~F ~9&  
  return (T2 & )r2; 0\+$j5;  
} ac8su0  
} ; )4H0Bz2G  
,? Q1JZPy@  
8DFq eY0S  
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> >。 /K_*Drk>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 01IfvK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @Y#TWt#  
:^]Fp UY  
return l(i, j) = r(i, j); A[f `xE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E cd~H+  
w<Iq:3  
  return ( int & )i; y tTppmJF  
  return ( int & )j; U[:Js@uH_  
最后执行i = j; Kc+9n%sp  
可见,参数被正确的选择了。 5"D\n B%  
Ah zV?6e  
f?"909&  
fLV@~T|  
][~rk?YY  
八. 中期总结 |^#Z!Hp_Y  
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: fmFs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .L ^F4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hq,znRz~`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;9qwB  
!0cb f&^:  
xww\L &y  
OGW0lnQ/  
u2*."W\  
$C8s  
九. 简化 q2M%AvR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N]G`]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g5 y*-t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^;@!\Rc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vQ[ Tc V  
  +-*/&|^等 E%$[*jZ  
2. 返回引用。 ictOC F  
  =,各种复合赋值等 _;-b ZH  
3. 返回固定类型。 (dym*_J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^L'<%_# .  
4. 原样返回。 u#0EZ2 >#  
  operator, j0S[JpoF  
5. 返回解引用的类型。 ZOL#Q+U  
  operator*(单目) 1c`Yn:H^  
6. 返回地址。 Ua+Us"M3}  
  operator&(单目) >8injW3 52  
7. 下表访问返回类型。  8vUq8[[  
  operator[] "p&4Sn3T2?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Dj w#{WR  
  operator<<和operator>> W;8}`k  
s_6Iz^]I  
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。 H#QPcp@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QtOT'<2t]  
RG- ,<G`  
template < typename Left > ST\d -x  
struct value_return T"E%;'(cp)  
  { 3.%jet1  
template < typename T > PH!rWR  
  struct result_1 wT:mfS09N  
  { ]kH8T'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (- {.T  
} ; :Z]\2(x  
),0Ea~LB4  
template < typename T1, typename T2 > p0HcuB)Y  
  struct result_2 # twl  
  { 3UJSK+d\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ak(P<OC-  
} ; #}8gHI-9%  
} ; mMad1qCi7  
S?Uvt?  
JwUz4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #F+b^WTR  
!3o]mBH8  
下面我们来剥离functor中的operator() Y+3r{OI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wr2F]1bh@  
5I5#LQv0  
return l(t) op r(t) I@q4D1g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ae] hCWK  
return op l(t) J(`(PYo\i  
return op l(t1, t2) 1i 6>~  
return l(t) op =7zvp,B  
return l(t1, t2) op 5R O_)G<  
return l(t)[r(t)] ]$A6krfh|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _\AT_Zmy  
</qli-fXB}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J8h H#7WMS  
单目: return f(l(t), r(t)); 1@Rl^ey  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =z2g}X  
双目: return f(l(t)); ]ov"&,J  
return f(l(t1, t2)); QkY;O<Y_  
下面就是f的实现,以operator/为例 BEii:05  
 !:|D[1m  
struct meta_divide S&~;l/  
  { @|9V]bk  
template < typename T1, typename T2 > 7XiR)jYo*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m# I  
  { G88g@Exk  
  return t1 / t2; -}Gk@=$G  
} ;5=5HYx%  
} ; `wLMJ,@f.  
[1.>9ngj  
这个工作可以让宏来做: ](^BQc  
iR4!X()  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vv`,H~M6  
template < typename T1, typename T2 > \ %<'PSri  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N x/_+JWje  
以后可以直接用 ]a\HgFp@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uJ%XF*>_D  
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 yv.(Oy  
(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。。。) QCvst*  
= p$:vW  
|FZIUS{]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 FQikFy(YY  
)cxML<j'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BxGz4  
class unary_op : public Rettype ,F0bkNBG  
  { /PtmJ2 [  
    Left l; <,(Ww   
public : yyu f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8,&QY%8pX  
Z~ {[YsG  
template < typename T > R>`TV(W`9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r!O4]j_3  
      { ;O * o  
      return FuncType::execute(l(t)); GZNfx8zsY+  
    } +L<x0-&  
u[1'Ap  
    template < typename T1, typename T2 > "pkn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x-ZCaa}O  
      { c!>",rce  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7Dwf0Re`  
    } jxA*Gg3cT5  
} ; c^BeT;  
X5Ff2@."y|  
^[-3qi  
同样还可以申明一个binary_op \d"M&-O  
Mj-B;r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  tvvRHvL  
class binary_op : public Rettype t[?O*>  
  { u7ER  
    Left l; /*) =o+  
Right r; hS:j$j e  
public : $61*X f+*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # >L^W7^  
*heX[D &>)  
template < typename T > wU bLw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %^66(n)  
      { WG.J-2#3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {,b:f  
    } ;l2pdP4jf  
pbb6?R,  
    template < typename T1, typename T2 > F5;x>;r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <ooRpn  
      { A]"IQ-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1r;.r|  
    } <MoKTP-<  
} ; @mrGG F  
' CO3b,  
:p,DAt}  
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 8t Ef>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?g #4&z.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =f{YwtG  
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。 {`CmE/`{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E0Jk=cq  
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。。。 .f]2%utHB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yu] nK-Y7S  
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) %O_Ed {G4t  
下面是修改过的unary_op N8w@8|KM  
w0N8a%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e4?p(F-x(  
class unary_op  ] cY  
  { */yR _f  
Left l; 4w-P%-4  
  9Wi+7_)  
public : jFMf=u&U  
+XN/ bT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b".e6zev  
iH""dtO  
template < typename T > BSib/)p   
  struct result_1 0"to]=  
  { nI6[y)j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *ioVLt,:R  
} ; j9Y'HU5"  
&DgJu.  
template < typename T1, typename T2 > qC aM]Y  
  struct result_2 dF/HKBJ  
  { 4Sxt<7[f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; woCFkO;'O  
} ; ^`XTs!.  
k+FiW3-  
template < typename T1, typename T2 > *yxn*B_xZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;iMgv5=  
  { El)WjcmH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G*lkVQ6?  
} SYsbe 5j  
!Cv:,q  
template < typename T > QL4BD93v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #b?)fqRJL  
  { jsrIZbN  
  return OpClass::execute(lt(t)); :pZWFJ34{  
} @on\@~Ug  
nY[]k p@  
} ; XLNR%)l  
k^Q>  
Lu@'Ee!>G  
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 N }tiaL4  
好啦,现在才真正完美了。 rWo&I _{  
现在在picker里面就可以这么添加了: J(JqusQd !  
^7 oXJu=  
template < typename Right > & 0*=F%Fd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +`)4jx)r/  
  { )mVpJYt;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a9CK4Kg  
} P<<hg3@  
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。 $rG~0  
GE{u2<%@  
56 raZC  
TQ\\/e:  
<CnTiS#  
十. bind lZa L=HS#L  
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。 c/q -WEKL  
先来分析一下一段例子 m|5yET  
$ }D9)&f;  
yxt `  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CkJ\v%JAW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @3:oo /;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A!&hjV`  
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。 6 -\ghPo  
我们来写个简单的。 Fl'+ C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sC=fXCGW\p  
对于函数对象类的版本:  #nS  
j>70AE3[8  
template < typename Func > ~20O&2  
struct functor_trait 3LaqEj  
  { /?,c4K,ap  
typedef typename Func::result_type result_type; &XnbZ&_  
} ;  %wYGI  
对于无参数函数的版本: .s)z?31  
jml 4YaGZ  
template < typename Ret > 5|E_ ,d!v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c5t],P  
  { >pV|c\  
typedef Ret result_type; `zJTVi4  
} ; >sL"HyY#H  
对于单参数函数的版本: `V1D &}H+G  
'kz[Gh*8  
template < typename Ret, typename V1 > V!Q1o!J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B.-1wZl  
  { mar BVFz~  
typedef Ret result_type; eaI!}#>R +  
} ; P{-f./(JD  
对于双参数函数的版本: FB-_a  
]hxE^/87  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (KF=v31_m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?u`TX_OsB  
  { IC6}s  
typedef Ret result_type; ; iK9'u  
} ; &!lGx7zf  
等等。。。 D6KYkN(,v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gg3cY{7  
~HH#aXh*  
template < typename Func > n2JwZ?  
struct func_return n' \poB?  
  { DhL]\ 4  
template < typename T > l }i .  
  struct result_1 7;UUS1  
  { G:]w UC\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MU; L7^  
} ; JDyP..Dt  
L(yR"A{FsE  
template < typename T1, typename T2 > UoLvc~n7  
  struct result_2 BihXYux*  
  { V _&>0P{q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X$L9 kZ  
} ; \Ami-<T  
} ; MMpGI^x!-X  
jo.Sg:7&  
 !XvQm*1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Myj 68_wf  
7>a-`"`O  
template < typename Func, typename aPicker > Ri}n0}I  
class binder_1 PN!NB.  
  { lJfn3  
Func fn; 8}& O7zO?  
aPicker pk; MMMuT^X  
public : jORU+g  
Z>)(yi9+  
template < typename T > 5s >UM@})  
  struct result_1 [ ET03 nZ  
  { ;BsPms@U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RN0@Q~oTI  
} ; @c<*l+Qc  
BnLM;5 >  
template < typename T1, typename T2 > ? (&)p~o  
  struct result_2 /5ngPHy&  
  { bN6FhKg|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cI9}YSk  
} ; ~v 2E<S3  
+w ;2kw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^MyuD?va  
M>pcG.6V  
template < typename T > j0p'_|)(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6iiH+Nc  
  { -/>SdR$D7  
  return fn(pk(t)); 88)F-St  
} O<0G\sU  
template < typename T1, typename T2 > z9k3@\7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rKR2v (c  
  { !+;'kI2  
  return fn(pk(t1, t2)); X\r?g  
} nMK,g>wp  
} ; HMQi:s7%  
Hoaf3 `n  
):@XMECa  
一目了然不是么? o<*H!oyP\  
最后实现bind f\W1u#;u)  
D0(%{S^  
_E[zYSo`  
template < typename Func, typename aPicker > $YM>HZe-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }{J5)\s9  
  { +mReWf:o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'WEypz  
} ;+%(@C51GE  
zCvt"!}RRa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s3+^q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .^<4]  
]UR@V;JG  
十一. phoenix Pg]&^d&$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6]=$c<.&  
^:.=S`,^  
for_each(v.begin(), v.end(), 35dbDgVz$  
( no*p`a *  
do_ :27GqY,3sK  
[ qSRE)C=)  
  cout << _1 <<   " , " RR u1/nam  
] 1LbJR'}  
.while_( -- _1), T)"B35  
cout << var( " \n " ) }H!l@  
) T}ZUw;}BL  
); b~khb!]  
IXp(Aeb  
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: qVOlUH  
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 _raj b1!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `K.2&6xc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0B0Uay'd_  
lx8@;9fLy  
B'( /W@  
template < typename Cond, typename Actor > O7p>"Bh  
class do_while p`@7hf|hm  
  { [b-wak})aD  
Cond cd; >[]@Df,p  
Actor act; LTGKs^i4  
public : K5O8G  
template < typename T > |Co ?uv i  
  struct result_1 {5tb.{  
  { ,qF;#nB-  
  typedef int result_type; g5gq {KlU  
} ; iXp*G52  
yQA6w%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #HjiE  
Ww9%6 #i t  
template < typename T > &,pL3Qos  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KLpe!8tAe  
  { Xx~za{p  
  do J?d&+mt  
    { KZFnp=i  
  act(t); (Sr D  
  } 0Q^a*7w`8a  
  while (cd(t)); x7qVLpcL3z  
  return   0 ; }@ Nurs)%_  
} 'l+).},  
} ; W\V'o Vt  
xE$(I<:  
cO9aT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O?<R.W<QI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Pqe{C?7B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jmgU'w-s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,G,'#]  
下面就是产生这个functor的类: y8=(k}=3  
BU-m\Kf)  
8]!%mrS  
template < typename Actor > Algk4zfK2,  
class do_while_actor =+K2`=y;WF  
  { ykY#Y}?^  
Actor act; 0'Kbh$LU  
public : r;gtfX*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pBW|d\8  
.VFa,&5;3  
template < typename Cond > 9>y6zFTV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?&Zfb  
} ; }co v"o  
ZeVb< g  
II !Nr{A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >j [> 0D  
最后,是那个do_ YzTmXwuA5  
F`W8\u'db  
q9GSUkb  
class do_while_invoker "I"(yiKD  
  { 35}{dr  
public : Y7QIFY's~  
template < typename Actor > FyZp,uD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mTG v*=l  
  { n9.` 5BH7/  
  return do_while_actor < Actor > (act); +}IOTw" O`  
} ( Z-~Eh  
} do_; 5r;M61  
Ok7i^-85  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rFY% fo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oLJP@J  
最后来说说怎么处理break和continue $O}:*.{(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。 +b<q4W  
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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