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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda po_||NIY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0 1[LPN  
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, _xign 3  
#ej^K |Qx  
FKflN  
07-S%L7Z  
  class filler Uh}n'Xd#{}  
  { P8.tl"q  
public : "HFS5Bj'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +M%i3A  
} ; yEt:g0Z \  
*W q{ :k  
S1^u/$*6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XtfO;`   
9&5\L  
2X2,( D!  
GP ;c$pC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]H7_bix  
kNfqdCF{P  
k{n*[)m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pRmnS;*z&  
j[YzBXd V  
K g&{ ?&  
y|b|_eE?{  
二. 战前分析 HGmgQ>q@M$  
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。 s)<#a(!  
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 1QM*oj:  
J=>?D@K  
J=6 7As  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /B"h #v-o  
  /* --------------------------------------------- */ [@[!esC  
vector < int *> vp( 10 ); .EVy?-   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7\ d{F)7E  
/* --------------------------------------------- */ ,-A8;DW]^J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); phSF. WC  
/* --------------------------------------------- */ !mK[kXo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >%+ "-bY  
  /* --------------------------------------------- */ ]aq!@rDX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |E!()j=  
/* --------------------------------------------- */ IXt2R~b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9"2.2li5$  
u3kK!2cdP  
UC^&& 2maI  
o7VNw8Bp  
看了之后,我们可以思考一些问题: YKLh$  
1._1, _2是什么? "+s#!Fh *  
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。 LU4\&fd  
2._1 = 1是在做什么? 5bFE;Y;  
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。 EDvK9J  
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。 &$  F0  
ayyn6a8  
YE&"IH]lF  
三. 动工 La? q>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c;e-[F7  
2;%DE<Z  
)F&@ M;2p'  
=If% m9  
template < typename T >  }5bh,'  
class assignment {rGq|Bj  
  { Vn? %w~0!  
T value; )eGGA6G  
public : }GsZ)\!$4  
assignment( const T & v) : value(v) {} H ~1laV  
template < typename T2 > >b,o yM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CmRn  
} ; &'Qz  
@/yRE^c  
(?xGl V`n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qf+jfc(Iby  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %([$v6y  
@B ~! [l  
]P$8# HiX  
'Z'X`_  
  class holder +FQ:Q+  
  { #})Oz| c  
public : $-"AMZ899  
template < typename T > g}IdU;X$NT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8+ eZU<\B(  
  { i9k7rEW^  
  return assignment < T > (t); $ZYEH  
} %0INtq  
} ; o^4qY  
<1&kCfE&  
~X5yHf3  
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: $/],QD_;"  
!798%T  
  static holder _1; ~w Dmt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |K'{R'A  
%cO;{og M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \8Mkb]QA  
而不用手动写一个函数对象。 N<hbV0$%  
nFW^^v<  
vX)6N#D!  
t*<vc]D  
四. 问题分析 EG&^;uU  
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。 n=r}jRH1  
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。 :7Rs$ -*Uk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (U2G"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m0]LY-t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FR0zK=\  
FFbMG:>:  
五. 问题1:一致性 < .$<d  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| J:f>/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l}335;(  
W)^:*z  
struct holder '15j$q  
  { vQ+}rHf`[  
  // )]J I Q"rR  
  template < typename T > jp8=>mk  
T &   operator ()( const T & r) const h@Ea$1'e,  
  { dVVeH\o  
  return (T & )r; \bQ|O7s  
} 7;;W{W%  
} ; z A&0H  
,M7sOp6}  
这样的话assignment也必须相应改动: 0o At=S  
H24g+<Tv  
template < typename Left, typename Right > qt/syF&s  
class assignment qS&PMQ"$  
  { 'e3y|  
Left l; u>& \@?(  
Right r; 8)5 n  
public : 34YYw@?}Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mn>dI@/gM  
template < typename T2 > Ou2H~3^PL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z"}k\B-5  
} ; jm RYL("  
z(.$>O&6H  
同时,holder的operator=也需要改动: L)8+/+  
KyXgw  
template < typename T > huvg'Y t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -/x +M-X#  
  { H4l:L(!D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H!F'I)1  
} )FWF T:P~  
:1_hQeq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  =e$ #m;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oge^2  
lU Uq|Qr  
return l(rhs) = r; vlyq2>TfR  
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。 (n"  )  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8o-?Y.2  
]~WP;o  
template < typename Tp > ?[RG8,B  
class constant_t vR,HCI  
  { hp-< 8Mf  
  const Tp t; pC8(>gV<h  
public : enG6T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YL){o$-N"J  
template < typename T > @KOa5-u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 82$By]Y9  
  { yl 0?Y  
  return t; {6 #3`  
} x ?^c:`.  
} ; 3;>(W  
^{6Y7T]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FT|*~_@  
下面就可以修改holder的operator=了 iM8hGQ`  
zNE!m:s  
template < typename T > #> CN,eiZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dC(6s=4  
  { !ox&`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bx6@FKns}  
} 7[D0n7B@  
C{!Czz.N  
同时也要修改assignment的operator() * D AgcB  
_'I9rGlx3  
template < typename T2 > '')G6-c/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7y[B[$P  
现在代码看起来就很一致了。 M<ad>M  
_KZ(Yq>SdY  
六. 问题2:链式操作 >F+:ej  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o8s&n3mY}y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ` 4k;`a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *s%s|/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6,@M0CX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G!rcY5!J  
'h81\SKFK9  
template < typename T > >hQR  
struct result_1 J&3;6I &  
  { 3M@>kIT8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +uT=Wb \  
} ; aLsGden|  
Ix(4<s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dHp6G^Y  
k&~vVx  
template < typename T > s &.Z;X  
struct   ref 4k#B5^iJ  
  { "Q/3]hc.  
typedef T & reference; =pk'a_P 8-  
} ; CC)9Ks\  
template < typename T > kBONP^xI  
struct   ref < T &> 'R'>`?Nh  
  { KDXo9FzF  
typedef T & reference; ze 4/XR  
} ; ?BLOc;I&a  
26Yg?:kP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {^\-%3$  
Xs!eV  
template < typename T > plf<O5'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'P~*cr ?A  
  { 4;*V^\',9  
  return l(t) = r(t); SHGO;  
} Fx@ {]  
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。 :EO}uP2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sRMzU  
TgUQD(d^  
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 FdSaOod8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w(G(Q>GI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ALw uw^+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9 V"j=1B}  
最后的布局是: w+MdQ@'5  
                Add }`MO}Pz  
              /   \ l,X;<&-[  
            Divide   5 ;T_9;RU<'b  
            /   \ AH7k|6ku<*  
          _1     3 fg1y@Dj/&  
似乎一切都解决了?不。 p/:5 bvA  
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。 %/^d]#  
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。 #>,cc?H-  
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: 1z`,*eD7  
}UO,R~q~  
template < typename Right > }Sh-4:-D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?k3b\E3  
Right & rt) const x$Dv&4  
  { wH`@r?&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n;=A'g|Q  
} ?UxY4m%R;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cpy"1=K~M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iY($O/G[+  
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。 YL. z|{\e  
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。 h49Q2`  
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。 ]SPB c  
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? nY8UJy}<oL  
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: J~}UG]j n  
)s8r(.W  
template < class Action > e56#Qb@$\  
class picker : public Action ((5zwD  
  { XMdc n,  
public : wiGwN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MvW>ktkU  
  // all the operator overloaded 5^Y/RS i  
} ; j~8+,:  
xC{NIOYn'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x3P@AC$\  
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: _kd |:,  
Z\L@5.*ydE  
template < typename Right > _qg6( X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "5YdmBy  
  { LBE".+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j"V$J8)[  
} 35>}$1?-6  
Ocb2XEF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "h2Ny#  
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。 |]q=D1/A  
s6D-?G*u%8  
template < typename T >   struct picker_maker H94.E|Q\+  
  { s/^k;qw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kmoJ`W} N  
} ; &8pXkD#A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > . $k"+E  
  { ZFON]$Zk  
typedef picker < T > result; ! lF^~x  
} ; /OP*ARoC21  
'l:2R,cP  
下面总的结构就有了: J4vKfxEg  
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。 !BX62j\?  
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。 f+920/>!Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #SYWAcTkO}  
至此链式操作完美实现。 M BT-L  
^55?VQB  
|FFC8R%@]u  
七. 问题3 6ZR0_v;TD  
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。 *I67SBt  
Ig<p(G.;}  
template < typename T1, typename T2 > E8i:ER $$7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p[)<d_  
  {  eqR#`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uI2'jEjO  
} f*],j  
7j:{rCp3J  
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: gp HwiFc  
9qDGxW '1  
template < typename T1, typename T2 > Dkb&/k:)  
struct result_2 `VsGa  
  { Lm|X5RVq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X2[cR;;'  
} ; KV_Ga8hs  
@"8QG^q8de  
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? DKl7|zG4  
这个差事就留给了holder自己。 }/spo3,6  
    e{;e   
fYy.>m+P1  
template < int Order > ^0Q*o1W  
class holder; yxN!*~BvL  
template <> \zU5G#LQ  
class holder < 1 > ?U08A{ c  
  { 1VFqT'  
public : pCc7T-"og  
template < typename T > [MS.5+1Y  
  struct result_1 !j9i=YDb  
  { mPin\-I  
  typedef T & result; B: ~;7A\  
} ; v|@n8ED|@K  
template < typename T1, typename T2 > C8:"+;  
  struct result_2 ]5f M?:<l  
  { ts<dUO  
  typedef T1 & result; 6ZpcT&yL  
} ; Td*Oljj._U  
template < typename T > XL^N5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5V~p@vCx  
  { A=UIN!  
  return (T & )r; h&bV!M  
} ]Rh( =bg  
template < typename T1, typename T2 > 1fv~r@6s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W_\L_)^X  
  { J~3T8e#  
  return (T1 & )r1; FH8mK)  
} #<Nvy9  
} ; NCnId}BT  
hxVM]e[  
template <> WN +Jf  
class holder < 2 > ==1/N{{R  
  { K9Xd? ]a  
public : DA)v3Nd  
template < typename T > =zeLs0s;  
  struct result_1 1 \*B.  
  { 6 v^  
  typedef T & result; qLi9ym, ]  
} ; 8 QF?W{NK  
template < typename T1, typename T2 > \.P}`Bpa  
  struct result_2 G*i#\   
  { 5jV97x)BGx  
  typedef T2 & result; :IVMTdYf  
} ; Gr$*t,ZW  
template < typename T > nFnF_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `l2<  
  { otf%kG w  
  return (T & )r; ll\^9 4]Q  
} no NF;zT  
template < typename T1, typename T2 > AH'4H."o/9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A}bHfn|  
  { eD{ @0&   
  return (T2 & )r2; |vN@2h(|"  
} 8UT%:DlxQ  
} ; #A9_A%_.h  
<hZ}34?]i2  
M |?p3%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?w37vsN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '$h @  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D4Y!,7WEVt  
CKt|c!3 7  
return l(i, j) = r(i, j); ESxC{ "  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /~l/_Jct@G  
DJYXC,r  
  return ( int & )i; QeeC2  
  return ( int & )j; 7Sz'vyiz  
最后执行i = j; >'-w %H/  
可见,参数被正确的选择了。 6~h1iY_~  
M1 ]6lg[si  
YD46Z~$  
_8b]o~[Z+  
?ey&Un"  
八. 中期总结 MAe<.DHY  
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: `x$}~rP&)!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'CX.qxF1;p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  n22hVw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xcZ%,7  
f'6qJk%J  
Uk *;C  
iCnUnR{  
_d[2_b1  
LlA`QLe  
九. 简化 vN,}aV2nq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 u1) TG "+0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cxD}t'T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Stw+Dm\!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `}9 1S  
  +-*/&|^等 ra%R:xX  
2. 返回引用。 w <#*O:  
  =,各种复合赋值等 ECS<l*i57&  
3. 返回固定类型。 ,/?%y\:J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "T{~,'T  
4. 原样返回。 @ojg`!,  
  operator, h76NR  
5. 返回解引用的类型。 Dl zmAN  
  operator*(单目) Sz|Y$,  
6. 返回地址。 8 5%Pq:E  
  operator&(单目) u1;e*ty  
7. 下表访问返回类型。 X(!AI|6Bt  
  operator[] VX!Y`y^a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~*mOt 7G  
  operator<<和operator>> ci ,o8 [Y  
(Gi+7GMV'  
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。 l|vWeBs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PUE'Rr(Q  
)7I.N]=  
template < typename Left > :!I)r$  
struct value_return JMirz~%ib  
  { pY)j0tdd  
template < typename T > jA-5X?!In  
  struct result_1  hmBnV  
  { \za5:?[xB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?Rt 1CDu  
} ; #FqFH>-*2  
4>$ ;gH  
template < typename T1, typename T2 > ^p"4)6p-W  
  struct result_2 h\=p=M  
  { h/1nm U]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hsHVX[<5`  
} ; 'HQ7 |Je  
} ; }RA3$%3  
foFg((tS  
\3Q:K |  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "#-Nqq  
mmrW`~-  
下面我们来剥离functor中的operator() "[Qb'9/Jc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h;EwkbDQg>  
nE]~E xr  
return l(t) op r(t) x2j /8]'o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (o x4K{  
return op l(t) X(r)Z\  
return op l(t1, t2) *Z]5!$UpC  
return l(t) op mJ8{lXq3!  
return l(t1, t2) op {t844La"  
return l(t)[r(t)] 1Lm].tq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I~p8#<4#b  
Y!Uu173  
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: P Pwxk;  
单目: return f(l(t), r(t)); +  ZR(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t$]&,ucW#  
双目: return f(l(t)); i{ t TUA  
return f(l(t1, t2)); qJ{r!NJJ 8  
下面就是f的实现,以operator/为例 _HWHQF7  
943I:, B  
struct meta_divide L4YVH2`0)  
  { JCw{ ?^F"  
template < typename T1, typename T2 > #<a_: m)@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )(h&Q? Ar  
  { % ~#!NX  
  return t1 / t2; r{K\(UT]!  
} Y<p zy8z  
} ; pu/m8  
F=oHl@  
这个工作可以让宏来做: [2GXAvXsT  
T!u'V'Ei2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zW"~YaO%C  
template < typename T1, typename T2 > \ @9OeC O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G 2%  
以后可以直接用 o &BPG@n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OW+e_im}  
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 v}7@CP]nV  
(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。。。) P]pmt1a  
x @1px&^  
`pP9z;/Xq  
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 o"'iX UJ  
%B#hb<7}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z |2E b*  
class unary_op : public Rettype R&6n?g6@/V  
  { N4I^.k<-A  
    Left l; <A#5v\{.;~  
public : G_V.H \w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JQ*D   
 M*d-z  
template < typename T > 2Ryp@c&r^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uew0R;+oa  
      { ;EK(b  
      return FuncType::execute(l(t)); -L@]I$Yo  
    } '"oo;`g7  
>?S\~Y  
    template < typename T1, typename T2 > x Z|&/Ci  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = y?#^  
      { h6g=$8E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |n+ #1_t%  
    } |.1qy,|!X  
} ; jmkRP"ZnA  
C= >B_EO  
q&u$0XmV  
同样还可以申明一个binary_op  qovQ9O  
$ I#7dJ"*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Jn,IDq  
class binary_op : public Rettype %/P=m-K  
  { 0;}Aj8Fle  
    Left l; j._G7z/LJ  
Right r; ;5<P|:^  
public : 0r1g$mKb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -Bj.hx*  
f.@Xjf  
template < typename T > BRe{1i 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5SfE$r  
      { ft{W/ * +_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a]`itjL^  
    } /Z:N8e  
>Cvjs  
    template < typename T1, typename T2 > \ 0D$Mie  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /^J2B8y  
      { ?p(kh^z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [1NaH  
    } i#k-)N _$  
} ; H\ 3M  
_HwpPRVP/  
]22C )<  
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 qc3~cH.@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KZ]r8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .%_)*NUZ  
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。 4&|C}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )B81i! q  
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。。。 d5Qd'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \ [cH/{nt  
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) 26M~<Ic  
下面是修改过的unary_op q&Q/?g>f  
^b=XV&{q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [KMS<4t'  
class unary_op C(s\LI!r  
  { w}d}hI  
Left l; P Q,+hq  
  2sUbiDe-  
public : QeL{Wa-2F  
)Lb72;!?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8\DME  
w$b~x4y%  
template < typename T > 0F^]A"kF  
  struct result_1 aRX  
  { 3x![ 8 x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )6G" *  
} ; P&mtA2  
m*gj|1k  
template < typename T1, typename T2 > E[UO5X  
  struct result_2 u^l*5F%DK  
  { 7gm:ZS   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A';n6ne%i  
} ; ' X}7]y  
@LcT-3u  
template < typename T1, typename T2 > qp\BV#E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [yC"el6PM  
  { /tP7uVL R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  qtzFg#  
} qL3@PSN?|  
Wk}D]o0^@  
template < typename T > 66 N)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~j~  
  { 847 R   
  return OpClass::execute(lt(t)); %[XY67A3I  
} ?I\v0H*  
t=i/xG:5  
} ; qC..\{z  
V}SyD(8~  
iD<6t_8),  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \e|U9;Mf  
好啦,现在才真正完美了。 2A>C+Y[7\  
现在在picker里面就可以这么添加了: y^G>{?Tha  
o!utZmk$  
template < typename Right > .uKx>YB}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7 WP%J-   
  { P_}/#N{C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7b46t2W<  
} y:,9I` aW  
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。 8?1o<8hV  
Mn@$;\:  
oIR.|=Hk{  
U@?6*,b(.  
6JH 56  
十. bind YDFCGA  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 XVF^,Yf  
先来分析一下一段例子 q & b5g !  
f^?uY8<  
;E#\   
int foo( int x, int y) { return x - y;} (z2Z)_6L*L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d=y0yq{L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +zsZNJ(U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w" JGO  
我们来写个简单的。 zKxvN3!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .LObOR 5J7  
对于函数对象类的版本: h@@d{{IqT  
*NlpotW,f  
template < typename Func > &6/%k kv  
struct functor_trait sT`^ljp4  
  { &K *X)DAs  
typedef typename Func::result_type result_type; LN^UC$[tk  
} ; |1l&@#j!2  
对于无参数函数的版本: %`+'v_iu  
ej52AK7  
template < typename Ret > jo_ sAb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E:w:4[neh  
  { g~ !$i`_b  
typedef Ret result_type; vCb]%sd-U  
} ; 6/6Rah!  
对于单参数函数的版本: *b"CPg/\  
;'HF'Z  
template < typename Ret, typename V1 > XsUUJuCG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /.P9MSz0G  
  { 2xn<E>]  
typedef Ret result_type; Pz@/|&]  
} ; `(DJs-xD  
对于双参数函数的版本: MCU9O  
Q0~j$Jc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^.vmF>$+I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6>,# 6{?jl  
  { C),7- ?  
typedef Ret result_type; /K|:9Q$K6  
} ; FZXyfZw!|  
等等。。。 OJ/SYZ.r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {155b0  
.GCR!V  
template < typename Func > ?4G(N=/&  
struct func_return JMlV@t7y<  
  { n3ZAF'  
template < typename T > cJ/]+|PQ  
  struct result_1 `*yAiv>  
  { .X'< D*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }fA;7GW+9  
} ; ?z=\Ye5x  
U =cWmH  
template < typename T1, typename T2 > P^[/Qi}j  
  struct result_2  AmcC:5  
  { Q\9K2=4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c!Dc8=nE0m  
} ; ~HmxEk9  
} ; O>V(cmqE`  
-@M3Dwsi3  
3.vgukkk5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GaBTj_3  
VT=K"`EpQ  
template < typename Func, typename aPicker > mxJXL":|  
class binder_1 G{b:i8}l  
  { )~ z Z'^  
Func fn; 7pet Hi  
aPicker pk; 4o5i ."l  
public : } ` T8A  
vM`~)rO@!  
template < typename T > |RhM| i  
  struct result_1 B:9.e?t  
  { f=`33m5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G{RTH_p  
} ; Mw^ *yW  
M35Ax],:^  
template < typename T1, typename T2 > Bo r7]#  
  struct result_2 y3IWfiz>/d  
  { wsnK3tM7-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3KcaT5(&  
} ; gyu6YD8L  
!/hsJ9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2P9J' L  
8S  U%  
template < typename T > )q3"t2-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &q>zR6jne  
  { |LmSWy*7  
  return fn(pk(t)); ^8K/xo-  
} H+l,)Se  
template < typename T1, typename T2 > B?6QMC;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iiNSDc  
  { `.^ |]|u  
  return fn(pk(t1, t2)); u) *Kws  
} WRpyr  
} ; eVt1d2.O  
?CY1]d  
n29(!10Px  
一目了然不是么? ddDS=OfH  
最后实现bind q;A;H)?g  
CMl~=[foW  
'M/ ([|@  
template < typename Func, typename aPicker > K+),?Q ?.p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {gU&%j  
  { ;dQAV\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #H5=a6E+q  
} -]XP2}#d  
pbn\9C/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y=H@6$2EQ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >n$ !<  
&mkpJF/  
十一. phoenix N.hzKq][  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W3JF5*  
.zC*Z&e,.[  
for_each(v.begin(), v.end(), *<9$D  
( <z)E (J\  
do_ \:&@;!a  
[ ]J@/p:S>  
  cout << _1 <<   " , " P!<[U!<hH  
] ,rO[mNk9@  
.while_( -- _1), Z[ZDQ o1  
cout << var( " \n " ) k4y}&?$B  
) rK|*hcy  
); va,~w(G  
'HaD~pa  
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: 4JO@BV>t  
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 +jV_Wz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $f-hUOuyo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: li/aN  
^^}Hs-{T  
VKrShI  
template < typename Cond, typename Actor > -[]';f4]M  
class do_while 3!#/k+,C  
  { EW(J5/mn  
Cond cd; 12( wj6Q  
Actor act; i_l+:/+G+  
public : ]~jN^"o_B  
template < typename T > )bD nbO$s_  
  struct result_1 r@$ w*%  
  { ~F[L4y!sL  
  typedef int result_type; ][:rLs  
} ; ZkWL_ H)  
b^Cfhy^RTq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OhwF )p=  
<avQR9'&  
template < typename T > 5H !y46z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tr.hmGU  
  { 5D' bJ6PO  
  do '`l K'5;  
    { m<@z}%v-  
  act(t); =`t^~.5  
  } ]QrR1Rg  
  while (cd(t)); #`ejU&!6  
  return   0 ; :zp`6l  
} JN[0L:  
} ; .v])S}K  
_\zQ"y|G  
{fz$Z!8-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `W5-.Tv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 h;M3yTM-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 oU+F3b}5p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jw>h k  
下面就是产生这个functor的类: jk7 0u[\  
S/gm.?$V  
nhH;?D3  
template < typename Actor > ]U_ec*a  
class do_while_actor ^T079=$5  
  { \}dyS8  
Actor act; ZYMw}]#((E  
public : _vl}*/=Hc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <kc# thL  
yyP-=Lhmo=  
template < typename Cond > iRw&49  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @;)PSp*j  
} ; ;y1Q6eN  
vg\/DbI'  
`_qK&&s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wAF,H8 -DK  
最后,是那个do_ jRQ+2@n{E  
mTf<  
9M-K]0S(  
class do_while_invoker QLo(i  
  { \N6\v5vh  
public : 5Ec/(-F  
template < typename Actor > 0(\+-<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?I W_O~Js  
  { pJ^NA2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6X_\Ve  
} PHr a+NY#A  
} do_; AEg(m<t  
SvuTc!$?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 63&^BW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HlB]38  
最后来说说怎么处理break和continue MXZ>"G  
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。 uA~slS Z  
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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