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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z[7j`J|Kk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D~KEjz!bQ  
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, hXvg<Rf  
?5%0zMC  
#$<7  
yK1Z&7>J>  
  class filler ]5!}S-uJq  
  { %T.4Aj  
public : }'?N+MN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ' 9K4A'2[  
} ; s'&/8RR  
=Ws-s f]  
mP1EWh|  
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: }RGp)OFY&  
&&N]u e@>  
y~&R(x~w  
uP'x{Pr)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *3S ./ C}  
ur'a{BI2R  
'>GZB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H#/}FoBiS  
LK "47  
IX!Q X  
XJ3 5Z+M  
二. 战前分析 $1Lm=2;U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  i7qG5U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0?D`|x_  
R:= %gl!  
h\ZnUn_J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1:3I G=  
  /* --------------------------------------------- */ Q%.V\8#|V  
vector < int *> vp( 10 ); Kr$ w"]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CM; r\,o  
/* --------------------------------------------- */ G0Q8"]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {Jv m *   
/* --------------------------------------------- */ BE54^U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `|p3@e  
  /* --------------------------------------------- */ wnf'-dw]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .A: #l?  
/* --------------------------------------------- */ L'1p]Z"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s!\:%N  
)G7")I J/X  
x Z 3b)j2D  
*vx!twu1o  
看了之后,我们可以思考一些问题: +="?[:  
1._1, _2是什么? Q4gsOx P  
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。 +?xW%omy  
2._1 = 1是在做什么?  ~ccwu  
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。 JEF2fro:Z  
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。 oW:p6d  
L-7?:  
)qGw!^8  
三. 动工 e8HGST`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8pc=Oor2Tv  
+w~ <2Kt8  
 pw^$WK  
WU:~T.Su  
template < typename T > ;\N{z6  
class assignment G(LGa2;Zg  
  { ?GdoB7(%  
T value; }i32  
public : Pt/dH+r`%  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5ua`5Hb;  
template < typename T2 > gr\UI!]F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .OLm{  
} ; ar-N4+!@  
%3L4&W _T  
_]SV@q^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |hsg= LX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [.M<h^xrB  
y.$/niQ%  
efj[7K.h  
ZzU3j^  
  class holder d!+8  
  { [P5+}@t  
public : o6JCy\Bx  
template < typename T > 9,7IsT8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ; ^waUJ\Z  
  { y be:u  
  return assignment < T > (t); V%F^6ds$]0  
} 3P{ d~2  
} ; #KC& ct  
MP5 vc5[  
Hw 7   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F iZe4{(p  
9#K,@X5 j  
  static holder _1; w +QXSa_D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^_6.*Mvx  
fi5x0El  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z=VAjJ;i[  
而不用手动写一个函数对象。 @" -[@  
K `|%-k+D  
UY@^KT]  
8lG@8tbW^  
四. 问题分析 #t.)4$  
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。 zZ rUS'8  
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。 clE_a?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {Kn:>l$*7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xign!=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aS ]bTYJ'  
z8HOig?  
五. 问题1:一致性 2g>4fZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y?cdm}:Ou  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eko$c,&jY  
-6wjc rTD  
struct holder &L&6 y()G  
  { nVkPYeeT  
  // J2rw4L  
  template < typename T > 4bV&U=  
T &   operator ()( const T & r) const JmHEYPt0  
  { (/x%zmY;/U  
  return (T & )r; nE_g^  
} u4 ##*m  
} ; U^ bF}4m  
%Vf3r9 z  
这样的话assignment也必须相应改动: Q8] lz}  
ulY8$jB  
template < typename Left, typename Right > /oA=6N#j  
class assignment mmE!!J`B  
  { {0a (R2nB  
Left l; L>4!@L5)  
Right r; du,mbTQib  
public : [sxJ<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,,U8X [A  
template < typename T2 >  58S>B'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {bQi z  
} ; xa7~{ E,  
s L;  
同时,holder的operator=也需要改动: >A'Q9Tia;  
azEN_oUV  
template < typename T > {51<EvyE*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O[9>^y\,  
  { |=R@nn   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dvPK5+0W?  
} "x;|li3;  
K)e;*D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {#-I;I:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qfRsp rRI"  
2)_Zz~P^f  
return l(rhs) = r; IP#w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 BZ2frG\0&I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0rnne L  
Z/ Vb_  
template < typename Tp > Me*woCos'  
class constant_t ~"eQPTd  
  { XsOz {?G  
  const Tp t; l1<]pdLTR  
public : dm;C @.ML  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }f/xMp-Y  
template < typename T > FLWQY,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w.AF7.X`1  
  { 6p=OM=R  
  return t; rsr}%J  
} W~EDLLZ  
} ; V:<NQd  
6[\b]I\Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OI@;ffHSW  
下面就可以修改holder的operator=了 {x&"b-  
>gj%q$@  
template < typename T > ymNL`GYN[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ptj,9bf<\  
  { S"}G/lBx.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WUEjWJA-MB  
} E~[v.3`  
M1>2Q[h7  
同时也要修改assignment的operator() Wciw6.@  
2q4dCbJ!  
template < typename T2 > u]<7}R@s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oRp;9   
现在代码看起来就很一致了。 khXp}p!Zm  
.>/Tc  
六. 问题2:链式操作 g8+Ke'=_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,PmQ}1kGW  
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。 `W& :*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k&<cFZU  
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。 be@\5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \J)ffEKIp  
)MV`(/BC*  
template < typename T > 0 It[Pa qG  
struct result_1 cx+li4v  
  { XIS.0]~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '4T]=s~N  
} ; ,_G((oS40  
QTy xx  
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: f@G3,u!]i  
<'Ppu  
template < typename T > :J 7p=sX  
struct   ref kdr?I9kwW  
  { !F^j\  
typedef T & reference; >Rnj6A|Q  
} ; FQ" ;v"  
template < typename T > :o2^?k8k&#  
struct   ref < T &> bVLuv`A/  
  { Xa=M{x  
typedef T & reference; K3CTxU(  
} ; ?zS t  
J)148/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JGLjx"Y  
JA")L0a_  
template < typename T > ?;q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y{Yp N  
  { #3+-vyZm  
  return l(t) = r(t); Z'u:Em  
} )P)Zds@F  
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。 | e&v;48  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =Wgz\uGJ  
2 c%*u {=:  
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 #iZ%CY\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^Z6N&s#6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $<]G#&F   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C>A*L4c]F  
最后的布局是: JQ[~N-  
                Add @P$_2IU"  
              /   \ f^EDiG>b`  
            Divide   5 /d1 B-I  
            /   \ 65@,FDg*i  
          _1     3 kS\A_"bc  
似乎一切都解决了?不。 KRL9dD,&  
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。 >k\lE(  
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。 &*w)/W  
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: 7yp}*b{s  
Gtyy^tz[  
template < typename Right > c~bTK" u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qjtrU#n  
Right & rt) const z }t{bm  
  { F74^HQ*J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uyp|Xh,  
} wM2[i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GadZ!_.f  
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。 xe=/T# %  
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。 Lwy9QZL  
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。 P ~sX S  
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。 xUKn  
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? nc0!ag  
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: C2Pw;iK_t  
jTDaW8@L  
template < class Action > 0Ud.u  
class picker : public Action 2#^@awJ ?  
  { m\Xgvpv rP  
public : ['G@`e*\  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  hxedQvW  
  // all the operator overloaded 9q4%s?)j  
} ; O6P{+xj$  
QoU0>p+ 2  
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。 NI1jJfH|l  
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: + Q $J q  
Kt 0 3F$  
template < typename Right > gbl`_t/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }8zw| (GR,  
  { sfN6ro  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~ .dmfA{  
} 7e`ylnP!  
C5W} o:jE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H J8rb  
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。 {dbPMx  
U6B-{l:W  
template < typename T >   struct picker_maker zx(=ArCRr  
  { 9/@7NNKJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3=)!9;uY  
} ; 8ph*S&H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <z=d5g{n  
  { pow.@  
typedef picker < T > result; @5C!`:f  
} ; k3w(KH @  
5 wT e?  
下面总的结构就有了: pc=f,  
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。 yLDv/r  
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。 @u.%z# h"1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7a0kat '\  
至此链式操作完美实现。 $4&%<'l3I  
E&wz0d;gf  
Pf4b/w/  
七. 问题3 $N[R99*x8  
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。 .[qm>j,  
H/v|H}d;  
template < typename T1, typename T2 > zFq8xw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hl3%+f  
  { =MsQ=:ZV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %#zqZ|q  
} _T{ "F  
9?IvSv}z  
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: B F,8[|%#  
RAh4#8]  
template < typename T1, typename T2 > $YNWT\FE  
struct result_2 '&OJ hLE  
  {  s_p\ bl.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FVgE^_  
} ; /3!c ;(  
DC-tBbQkk  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'Pm.b}p<  
这个差事就留给了holder自己。 CBVL/pxy  
    #ox &=MY  
RdirEH *H  
template < int Order > 8vK$]e36  
class holder; Y]33:c_;Mo  
template <> ^qro0]"LD  
class holder < 1 > L2j7w006  
  { >p[skN   
public : lO>9Q]S<  
template < typename T > -fA1_ ?7S  
  struct result_1 DMcH, _(  
  { k-zkb2  
  typedef T & result; ]'[(MH"  
} ; CHojF+e  
template < typename T1, typename T2 > C~ r(*nr  
  struct result_2 A.%MrgOOX  
  { ,?k~>,{3  
  typedef T1 & result; 0<n*8t?A-  
} ; z87_/(nu  
template < typename T >  u51%~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `/4 R$E{  
  { DA(ur'D  
  return (T & )r; /p PSo  
} *wd@YMOP  
template < typename T1, typename T2 > xaSg'8-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]((Ix,ggP  
  { _Z>I"m  
  return (T1 & )r1; {j!jm5  
} ?e. Ge0&  
} ; O #  
43HZ)3!me  
template <> &l0-0 T>  
class holder < 2 > FB\lUO)U\c  
  { us0{y7(p  
public : 0&@pD`K e  
template < typename T > l5*sCp*Z  
  struct result_1 6HK dBW$/  
  { =rB=! ;  
  typedef T & result; Jj :Bi&C  
} ; JR_s-&GaM  
template < typename T1, typename T2 > \{RMj"w:  
  struct result_2 R=ipK63  
  { 4L`<xX;:{  
  typedef T2 & result; v[*&@aW0n  
} ; }nO[;2Na  
template < typename T > M#?^uu'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p3L0'rY|+  
  { ;G=:>m~  
  return (T & )r; ^G*zFqa+`  
} 9td[^EB#(h  
template < typename T1, typename T2 > \GFFPCi4 D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j/Dc';,d.(  
  { p[&6hXTd  
  return (T2 & )r2; M;$LB@h  
} TA"4yri=7x  
} ; kR1dk4I4  
K@0/iWm*  
,o{|W9  
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> >。 1yg5d9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l[cBDNlrC;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KBO{ g:"  
/ad]pdF  
return l(i, j) = r(i, j); hHoc>S6^M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +,H6)'#Z  
OfAh? ^R  
  return ( int & )i; d ~`_;.z  
  return ( int & )j; rF*L@HI  
最后执行i = j; D |lm,  
可见,参数被正确的选择了。 S7A[HG;  
)= :gO`"D  
8!!iwmH{  
M.(shIu!+  
5IsRIz[`TK  
八. 中期总结 j&qJK,~  
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: `Qg#`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r{Stsha(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *GMs>" C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V.f'Cw  
}Efz+>F 02  
G9_M~N%a  
&E{i#r)'T  
>.fN@8[  
>@T(^=Q  
九. 简化 uQYBq)p|  
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。 [|NgrU_.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +=qazE<:0  
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: fK'qc L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y unY'xY  
  +-*/&|^等 ?#cX_  
2. 返回引用。 Bv)4YU  
  =,各种复合赋值等 w2mLL?P  
3. 返回固定类型。 '~Z#h  P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FX6 *`  
4. 原样返回。 =q4 QBAW  
  operator, R[/]iK+!&  
5. 返回解引用的类型。 <r1N6(n  
  operator*(单目) Z\)emps  
6. 返回地址。 !:7aXT*D$  
  operator&(单目) VHUOI64*  
7. 下表访问返回类型。 'h:[[D%H`  
  operator[] 4 <&8`Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6$l6>A  
  operator<<和operator>> 2Q/#.lNL  
JuD$CHg;#  
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。 &7gE=E(M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :2\H>^u V  
s)e'}y  
template < typename Left > =u+.o<   
struct value_return N-+`[8@(P<  
  { 6kc/  
template < typename T > #f 4"  
  struct result_1 k/|j e~$  
  { 3cp"UU}.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j1LL[+G-"_  
} ; " * Qwaq_  
v8< MAq  
template < typename T1, typename T2 > ZV=)`E`I|  
  struct result_2 QCI-YJ&o  
  { qZ:--,9+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~ 3HI;  
} ; z [qO5z~I  
} ; }k-rOi'jL  
SLiQHWw*J  
b,7@)sZ*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9=-!~ _'1-  
u}[Z=V  
下面我们来剥离functor中的operator() zg3q\ ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KLc<c1BZ  
P]pVYX# m  
return l(t) op r(t) r|bvpZV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n,Z B-"dW  
return op l(t) 4eOQP  
return op l(t1, t2) k?Bc^7l:  
return l(t) op Dyx3N5?C  
return l(t1, t2) op ON$^_l/c  
return l(t)[r(t)] &f\ng{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L%7?o:  
|VC/ (A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b ~Qd9 Nf  
单目: return f(l(t), r(t)); U =()T}b>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &UWSf  
双目: return f(l(t)); ^c9~~m16+  
return f(l(t1, t2)); *d,u)l :S  
下面就是f的实现,以operator/为例 k($N_XlE  
TT(d CHft  
struct meta_divide "~f=7  
  { 'WUevPmt  
template < typename T1, typename T2 > @nJ#kd[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e3L<;MAt  
  { _~M*XJ] `  
  return t1 / t2; <*Kj7o{Qn  
} #eqy!QdePf  
} ; k^pf)*p  
=9oN#4mWK  
这个工作可以让宏来做: s -Mzl?o  
?hu$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %h ?c  
template < typename T1, typename T2 > \ !J}Bv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Xeg g2.Kk  
以后可以直接用 ;UU+:~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ak?XE4-N  
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 /lQGFLZL  
(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。。。) ~PT( /L  
#du!tx ( _  
(aX5VB**  
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 w*})ZYIUT  
H1,;Xrm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aF:_1. LC  
class unary_op : public Rettype p5!=Ur&A c  
  { pP&TFy#G+'  
    Left l; r lalr+Rf  
public : HNA/LJl[VU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,qgph^C  
89>U Koc?  
template < typename T > RNyw`>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +_8*;k@F'  
      { r@3VN~  
      return FuncType::execute(l(t)); =<.8  
    } D]9I-|  
Xi'y-cV ^  
    template < typename T1, typename T2 > +h6c Aqm]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )g9&fGYf  
      { R4<}kA,.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F6gboo)SD  
    } Q0f7gY1-%  
} ; ZJ} V>Bu-  
+2kJuoj:  
/?%zNkcxu  
同样还可以申明一个binary_op pJ6Z/3]  
P9/5M4]tt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /q4<ZS#  
class binary_op : public Rettype R=IZFwr  
  { ;Cdrjx  
    Left l; slV+2b  
Right r; n"dC]&G'  
public : ^D(N_va<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,C88%k  
3,8>\yf`  
template < typename T > 5MH\Gq e7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^+zF;Q'  
      {  _2VL%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Si#b"ls'  
    } (~P b,Q  
|?CR|xqT  
    template < typename T1, typename T2 > zg!;g`Z@S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TOo0rcl  
      { \4q% n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (yv&&Jc  
    } O_#Ag K<A  
} ; LL+ROX^M  
>A#wvQl7   
}g:y!p k  
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 nz:I\yA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `<Xq@\H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #`5{?2gS9  
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。 lzz rzx^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n$Z@7r  
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。。。 #pbPaRJL(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vgSs]g  
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) @Iz vObK  
下面是修改过的unary_op %EYh5 W  
P SDzs\s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CUgXpU*  
class unary_op G\S\Qe{P~  
  { ngoo4}  
Left l; O1pBr=+j+{  
  u+eA>{  
public : 7a Fvj  
zhbp"yju7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 WsPBzi"T  
$d M: 5y  
template < typename T > [vkz<sL"  
  struct result_1 M7 &u_Cn?  
  { cg$@x\fJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |ahleu  
} ; [#>ji+%=  
LuQ4TT  
template < typename T1, typename T2 > 1>OfJc(K  
  struct result_2 [H5TtsQ[  
  { TN}YRXtW+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t>QAM6[  
} ; +2!J3{[J  
zXQ o pQ1  
template < typename T1, typename T2 > ">]v'h(s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V`$Jan  
  { <>`+" O}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OJ ng  
} pmd=3,D'u  
6/@"K HHVe  
template < typename T > uBI?nv,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A-e#&pJ  
  { 2mAXBqdm  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8munw  
} AK\X{>$a!  
jZu">Eh,  
} ; YHN@?}T()  
a<l(zJptG  
qt5CoxeJ  
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 O7|0t\)  
好啦,现在才真正完美了。 j?D=Ij"o  
现在在picker里面就可以这么添加了: [$)C(1zY  
[@Y<:6  
template < typename Right > deSrs:.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m`!C|?hu  
  { bj4cW\b(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _y&m4Vuu  
} %;kr%%t%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )NJD+yQ%  
z5-vx`  
R,CFU l7Q  
jPg8>Z&D  
EzOO6  
十. bind 2@ vSe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -M}#-qwf  
先来分析一下一段例子 [{e[3b*M|  
rmmN2+H  
,:UoE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z-;<R$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <@xp. Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Tct8NG  
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 L2(M6m  
我们来写个简单的。 7ET^,6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p ASNiH698  
对于函数对象类的版本: ,<*n>W4|  
Qi`Lj5;\F  
template < typename Func > #4"(M9kf  
struct functor_trait  $6w[h7  
  { ~TwjcI*/  
typedef typename Func::result_type result_type; tjc3;9  
} ; P]:r'^Yn  
对于无参数函数的版本: 44 ,:@  
mxsmW  
template < typename Ret > 'F3Xb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {aP5Mem  
  { DK 4 8  
typedef Ret result_type; l<qK' P4  
} ; ~F?s\kp6  
对于单参数函数的版本: cmF&1o3_  
o %sBU  
template < typename Ret, typename V1 > q y73  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 57IAH$n8o  
  { YG ,  
typedef Ret result_type; 3 RG*:9  
} ; :5hKE(3Q  
对于双参数函数的版本: '&,$"QXwE  
MIvAugUOl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,R/HT@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r4/G&m[V  
  { p x1y#Q  
typedef Ret result_type; 0FmYM@Wc  
} ; 3Z#k9c_b  
等等。。。 9 lE[oAC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lR[[]Yn  
hI*gw3V  
template < typename Func > @~% R%Vu  
struct func_return 9,\b$?9  
  { |D<J9+  
template < typename T > 5BnO-[3  
  struct result_1 ]b!o(5m  
  { B}_*0D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0A\OZ^P8  
} ; yi*)g0M  
wJM})O%SQ  
template < typename T1, typename T2 > TUoEk  
  struct result_2 8px@sXI*`  
  { ,>lOmyh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j\& `  
} ; *4#)or  
} ; ,.[T]37  
$Kgw6  
S~L$sqt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rC.z772y%  
{/`iZzPg  
template < typename Func, typename aPicker > I$!rNfrs  
class binder_1 @NlE2s6a  
  { `Yn:fL7S  
Func fn; m` ^o<V&  
aPicker pk; (UWWULV  
public : 8&?Kg>M  
| Qo`K%8  
template < typename T > :N$^x /{  
  struct result_1 vgY ) L  
  { <uZ r.X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vw VeHjR  
} ; @\0U`*]^)  
0 `%eP5  
template < typename T1, typename T2 >  SyFw  
  struct result_2 y J*`OU#  
  { 21'I-j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tE3#Uq  
} ; ^`>,~$Q  
/f_w@TR\{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3lzjY.]Pgv  
CY~]lQ  
template < typename T > xl [3*K   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $SAq/VHI1]  
  { ;8\w$SPP  
  return fn(pk(t)); _b8&$\>  
} \6o%gpUkD  
template < typename T1, typename T2 > B1)gudP`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " &2Kvsz  
  { "D#+:ix8G|  
  return fn(pk(t1, t2)); 0Oy.&C T  
} |Iei!jm  
} ; &?N1-?BjM  
hG~4i:p <  
d-/{@   
一目了然不是么? 3cfJ(%'X  
最后实现bind 4/UY*Us&  
YaiogA  
u^.7zL+  
template < typename Func, typename aPicker > w#|uR^~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }ie  O  
  { ROcI.tL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j}9][Fm1*  
} {l$DNnS  
/)RyRS8c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ILi{5L  
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。 ,z<J`n  
E4;vC ?K{  
十一. phoenix 8~*<s5H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  I/YBL  
8@;|x2=y  
for_each(v.begin(), v.end(), k1Z"Qmz  
( f_A'.oq+  
do_ +tOmKY  
[ j9Qd 45  
  cout << _1 <<   " , " `pr$l  
] 7#/->Y  
.while_( -- _1), a#3+PB #  
cout << var( " \n " ) Ws;S=|9,7~  
) (gW#T\Eln  
); wW2b?b{*Z  
"&h{+DHS  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: co!o+jP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor s<3cvF<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 - Q3jK)1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ogD 8qrZ6J  
bO8>w9MF  
yM* CA,(c  
template < typename Cond, typename Actor > G<1)N T\u  
class do_while r~f*aD  
  { /QuuBtp  
Cond cd; &CP0T:h  
Actor act; NTq#'O) f  
public : 2@7f^be  
template < typename T > O7<--  
  struct result_1 FPAy.cljJ  
  { `FS)i7-o6  
  typedef int result_type; ?\ Fo|__  
} ; yFt$L'#  
)?_x$GKY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J)R2O{z  
_(A9k{  
template < typename T > 2;8I0BH*'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [l~Gwaul>  
  { GJTKqr|1O  
  do (]c M ;  
    { VtM:~|v  
  act(t); )|52B;yZx  
  } 87&BF)]  
  while (cd(t)); Y dgDMd-1  
  return   0 ; NT(gXEZ  
} S  ^5EG;[  
} ; Ug}dw a  
Sr$&]R]^  
D,$!.5OA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k@}?!V*l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Evjvaa^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6Bv!t2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lI,lR  
下面就是产生这个functor的类: Q4~/Tl;  
[Eq7!_ 3  
|A .U~P):  
template < typename Actor > {TmrWFo  
class do_while_actor XSfl'Fll D  
  { zY11.!2  
Actor act; ~Qg:_ @@\  
public : |ZJ<J)y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wl^7.IR  
m!'moumL;  
template < typename Cond > *U<l$gajq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $!?tJ@{  
} ; 2il)@&^  
%R|_o<(#MJ  
.8.4!6~@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HACY  
最后,是那个do_ Re[x$rw  
So6ZNh9  
b\Wlpb=QZ  
class do_while_invoker J&hzr t  
  { a9f!f %9  
public : AiF'*!1  
template < typename Actor > ,Wbr; zb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'R-Ly^:Qd  
  { UrC>n  
  return do_while_actor < Actor > (act); N}|<P[LW  
} g$^:2MT"aQ  
} do_; 1')_^]  
/m"#uC!\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pxGDzU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yuef84~  
最后来说说怎么处理break和continue E%.w6-  
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。 i(Xz3L#(  
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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