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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d5=xOEv; :  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 - Q@d  
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, :$tW9*\KY  
"n e'iJf_(  
G 6, 8Xwk  
MYPcH\K$h  
  class filler \l2 s^7G_  
  { oTfbx+i/G  
public :  KC(Ug4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U .Od  
} ; 5QSmim  
1P[Lz!C  
3a qmK.`H  
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: L C7LO  
&wuV}S 7  
 %aKkk)s  
.'a|St  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mr1}e VM~!  
@Y,F&8a$  
uqUo4z5T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z:v1?v  
,$]q2aL  
N93E;B  
_tk5?9Ykn  
二. 战前分析 oB\Xl)A<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nAg(lNOWN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zoJ;5a.3B  
K;qZc\q  
PWMaB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zEB1Br,  
  /* --------------------------------------------- */ )|{{}w~`  
vector < int *> vp( 10 ); .+Ej%|l%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); duS #&w  
/* --------------------------------------------- */ r+\z0_' w6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i njmP9ed  
/* --------------------------------------------- */ gJ&!w8v.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,_$"6  
  /* --------------------------------------------- */ x/7G0K2\}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6.|~~/  
/* --------------------------------------------- */ LU{Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wB)+og-^1f  
is(!_Iv  
\uk#pL  
p4'"Wk8  
看了之后,我们可以思考一些问题: $<cZ<g5)  
1._1, _2是什么? Fsf22  
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。 ;*2e;m~)?  
2._1 = 1是在做什么? j0~3[dyqU  
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。 kYB <FwwB  
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。 vb- .^l  
#%9]Lq  
'-IT@}  
三. 动工 r?!xL\C\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J,O@T)S@  
m GhJn  
&-fx=gq=  
Jg:-TK/  
template < typename T > 6^|6V  
class assignment :\U3bkv+  
  { sAoM=n}!  
T value; zy[=OX+  
public : GC[{=]}9U  
assignment( const T & v) : value(v) {} .$0Ob<.  
template < typename T2 > |y% ].y)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~TH5>``;gF  
} ; LJwMM  
M0SH-0T;Z  
t^,Qy.L0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 358/t/4 {p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9|?Lz  
0Qp'}_  
,)$KS*f"*z  
38rZ`O*D  
  class holder 5|CiwQg|,p  
  { ZZU8B?)  
public :  <%D"eD  
template < typename T > X`n0b<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b 0b9#9x  
  { qffSq](D.  
  return assignment < T > (t); f_!`~`04  
} L~{Vt~H9"  
} ; &H&P)Px*_  
k |3(dXLG  
Mlw9#H6  
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: <aaDW  
mRH]'d lD7  
  static holder _1; 9JV 3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 em [F|  
ph?0I: eU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5\0.[W{^  
而不用手动写一个函数对象。 =Rx?6%  
J,G9m4Z7  
cXcx_-  
(VaN\+I:T  
四. 问题分析 *ZR@ z80i  
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。 AaYrVf 9!  
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。 YC&jKx.>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8Wx@[!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Om2X>/V%C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _P<lG[V  
KVM@//:{  
五. 问题1:一致性 M`P]cX)x  
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?| %lJiM`a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $xtE+EV.p  
yVI;s|jG  
struct holder tOg 8L2  
  { DRW.NL o  
  // sV^h#g~Zb  
  template < typename T > pLQSG}N  
T &   operator ()( const T & r) const !mxh]x<e  
  { o9LD6$  
  return (T & )r; 1O2h9I$bk  
} F|Dz]ar  
} ; ]jVSsSv  
pOVghllO  
这样的话assignment也必须相应改动: zrU$SWU  
tOM3Gs~o6z  
template < typename Left, typename Right > 4@]xn  
class assignment k,R~oSA'n  
  { z3Y)-  
Left l; @=0r3  
Right r; V2s}<uG  
public : gQh Ccv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} reM  
template < typename T2 > dA)4(0o8fD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rrY{Jf9>  
} ; G#n^@kc*,  
+ %#MrNM'  
同时,holder的operator=也需要改动: \8*,&ak%  
jqGo-C~  
template < typename T > 0"^oTmQN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aT1CpY=T|.  
  { ah/6;,T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UI<PNQvo9  
} n E,gQHw  
6Sb'Otw.  
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。 bj7MzlGFy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]EM)_:tRf  
UiK+c30FU  
return l(rhs) = r; *lerPY3 q  
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。 ^[seK)S=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2Ph7qEBQ22  
a4jnu:e  
template < typename Tp > ~6:LUM  
class constant_t '!fFI1s  
  { /y](mu"!  
  const Tp t; 6PJJ?}P^1  
public : ?St=7a(D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5{ 4"JO3  
template < typename T > $uUb$8 Bu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {"0TO|%x  
  { lNaez3  
  return t; XJJ[F|k~  
} V"7<[u]K|  
} ; < R|)5/9  
7z g)h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iVq#aXN  
下面就可以修改holder的operator=了 {wp Mg  
7/&C;"  
template < typename T > nG},v%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :n+y/6 *  
  { B15O,sL&W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @7Rt4}g  
} AY&9JSu 6  
=MJ-s;raq  
同时也要修改assignment的operator() 8L7Y A)u  
V/(`Ek-  
template < typename T2 > AJ>BF.>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } co<2e#p;  
现在代码看起来就很一致了。 4aalhy<j  
1=/doo{^  
六. 问题2:链式操作 Pe$^Mo.q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6`DwEs?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。 V`g\ja*Y  
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。 =M1a0i|d  
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。 zj9bSDVL(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QDjW!BsX3  
q'%[[<  
template < typename T > .Yu<%  
struct result_1 -[zdX}x.:  
  { c YM CfP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '<?v:pb9  
} ; ]^*_F  
0NCOz(L/  
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: bl" (<TM  
9<t9a f\.>  
template < typename T > 6z9R1&~%  
struct   ref YW?7*go'Z  
  { K2x6R  
typedef T & reference; Gg=aK~q6  
} ; KFTf~!|  
template < typename T > lBlSNDs  
struct   ref < T &> |t4Gz1"q=8  
  { 'w`SBYQ5  
typedef T & reference; ~t{D5#LVHa  
} ; ;g: UE  
l~]hGLviJE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [Krm .)  
P9 {}&z%:  
template < typename T > Vqa5RVnI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U{T[*s  
  { BKE\SWu  
  return l(t) = r(t); ( oQ'4,F  
} N{1.g S  
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。 )myf)"l5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l-<3{!  
22)0zY%\  
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 !Qv5"_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yxaT7Oqh%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <X:Ud&\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E fP>O  
最后的布局是: 9GMH*=3[=  
                Add 1.Haf  
              /   \ t{/:(Nu  
            Divide   5 p!HPp Ef+#  
            /   \ iEiu%T>  
          _1     3 W<\kf4Y  
似乎一切都解决了?不。 r+t ,J|V  
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。 |rr$U  
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。 snXB`U C  
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: 5z1\#" B[  
A#v|@sul  
template < typename Right > q%OcLZ<,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4 t&gW  
Right & rt) const FjD,8^SQW  
  { 0n4g $JK7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x`]Of r'  
} +<pVf%u5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nGq]$h  
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。 Ef2Y l  
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。 y]yine  
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。 {V}t'x`4c  
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。 y=[gQJ6~r  
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? lq:]`l,6@  
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: Sp 7u_Pq{  
/Jh1rck  
template < class Action > $T"h";M)s  
class picker : public Action Ap11b|v  
  { 7n\ThfH{  
public : \:]DFZ=!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6yE'/VB<  
  // all the operator overloaded ;$vLq&(}  
} ; tRLE,(S,-  
xU@1!%l@  
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。 _,DO~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: gzVtxDh  
S4L-/<s[*  
template < typename Right > DW1@<X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <(fdHQD!7>  
  { ki\B!<uv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TG1P=g5h  
} Ba/RO36&c  
,%A)"doaG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bRWIDPh  
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。 8V6=i'GK  
A[RHw<  
template < typename T >   struct picker_maker GHv{   
  { Vd,'  s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7e1dEgn  
} ; @'*eC}\E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'z)hG#{I  
  { LyGUvi  
typedef picker < T > result; :%N*{uy  
} ; wz|DT3"Xs  
z(+&wa  
下面总的结构就有了: 8s<^]sFP  
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。 Ks#A<! ;=  
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。 zm3-C%:Bw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \,2gTi,=  
至此链式操作完美实现。 w"{bp  
& B}Lo  
E_~x==cb  
七. 问题3 Yg/}ghF\  
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。 q7|:^#{av  
J5;5-:N  
template < typename T1, typename T2 > xZX`%f-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$r^  
  { VKy5=2&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ba8 6 N  
} ;>DHD*3X  
 }<=3W5+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W]_g4,T>  
)Nbc/nB$  
template < typename T1, typename T2 > _mXs4  
struct result_2 %4,xx'`  
  { lK*jhW?3:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fmFzW*,E  
} ; <|a=hHPi:  
\^9pW 2v  
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? Dzr e'  
这个差事就留给了holder自己。 !n eo\  
    UgR :qjI  
_5b0wdB  
template < int Order > 6a*83G,k  
class holder; RwW$O@0  
template <> ?mMW*ico  
class holder < 1 > :s"2Da3B  
  { W"Z#Fs{n8  
public : r?pZ72 q  
template < typename T > 1SUzzlRx  
  struct result_1 HMV)U{  
  { :N2E}hxk  
  typedef T & result; W .U+.hR  
} ; je,c7ZFO  
template < typename T1, typename T2 > l xe`u}[  
  struct result_2 TiyUr [  
  { m2(E>raV6  
  typedef T1 & result; DVh)w}v  
} ; <4c%Q)  
template < typename T > pA.._8(t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oSY7IIf%L  
  { -(9O6)Rs$  
  return (T & )r; X'x3esw w  
} v5T`K=qC  
template < typename T1, typename T2 > \,R!S/R#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %G[/H.7s-  
  { F;P5D<  
  return (T1 & )r1; hU" F;4p  
} o\4CoeG  
} ; BxdX WO  
zJY']8ah  
template <> w>[T&0-N  
class holder < 2 > > H BJk:  
  { s]Gd-j  
public : .*Vkua  
template < typename T > j0x5@1`6G  
  struct result_1 ZVL gK}s  
  { @}DFp`~5|  
  typedef T & result; WL U}  
} ; PO o%^'(  
template < typename T1, typename T2 > E]1##6Ae  
  struct result_2 99u/fkL  
  {   WK==j1  
  typedef T2 & result; &yU>2=/T  
} ; IP ,.+:i  
template < typename T > <7'&1= %r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X?/Lz;,&  
  { xQU"A2{}>  
  return (T & )r; jXp. qK\"  
} c<4F4k7  
template < typename T1, typename T2 >  ?Vc0)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VI_+v[Hk/  
  { j (ygQ4T  
  return (T2 & )r2; b7Oj<! Wo`  
} "|t!7hC  
} ; Od{jt7<j#  
SkHYXe"]  
{x {H$f  
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> >。 *5D3vB*S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xE1'&!4O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZzcPiTSO  
n@ [  
return l(i, j) = r(i, j); AnMV <  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dZ]Rqr _!  
W`M6J}oG  
  return ( int & )i; ,mKObMu  
  return ( int & )j; "3}<8 c  
最后执行i = j; B!;+_%P76  
可见,参数被正确的选择了。 -V5w]F'  
68e[:wf  
]Blf9h7  
F*` t"7Lm  
&| !B!eOY  
八. 中期总结 ? ?[g}>  
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: 1nI^-aQ3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3^wC<ZXcD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BzN@gQo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {C")#m-0  
r N5tI.iC  
C:i|-te  
@i LIU}+  
+,5-qm)Gh>  
% frfSGf.#  
九. 简化 HB iBv-=,  
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。 ho.(v;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a#[-*ou`  
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: 3FNT|QF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |=K_F3aJ  
  +-*/&|^等 "2{%JFE  
2. 返回引用。 I ~$1Lu`~  
  =,各种复合赋值等 4W;S=#1  
3. 返回固定类型。 (Rd$VYuf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gzdG6"  
4. 原样返回。 obo&1Uv,/  
  operator, wC CV2tk  
5. 返回解引用的类型。 u0 y 1  
  operator*(单目) 2@khSWV  
6. 返回地址。 4kl Ao$  
  operator&(单目) i9A~<  
7. 下表访问返回类型。 [4Q"#[V&9  
  operator[] :O-1rD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +L%IG  
  operator<<和operator>> }]6f+  
f p[,C1U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z|N3G E(.@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rHz||jjU  
M 2q"dz   
template < typename Left > %,UPJn  
struct value_return Vf $Dnu@}z  
  { T .n4TmF  
template < typename T > 1^G{tlA-  
  struct result_1 ,[!LCXp  
  { DjLL|jF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  L,LNv  
} ; ig!7BxM)<h  
)rtomp:X  
template < typename T1, typename T2 > o:p *_>&  
  struct result_2 szmmu*F,U:  
  { GJA`l8`SQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cg{AMeW  
} ; Log|%P\  
} ; S\#17.=  
bC6oqF'#  
l"+J c1\X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SA"8!soY3  
J'T=q/  
下面我们来剥离functor中的operator() ;zH HIdQ>-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _NZ@4+aW  
(k?7:h  
return l(t) op r(t) oBQm05x"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZH 6\><My  
return op l(t) l.+yn91%>  
return op l(t1, t2) 3V<&|  
return l(t) op >I"V],d!6  
return l(t1, t2) op )> a B  
return l(t)[r(t)] 5&!c7$K0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {XCf-{a]~  
9KuD(EJS  
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: quxdG>8  
单目: return f(l(t), r(t)); t18$x "\4k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `3_lI~=eH  
双目: return f(l(t)); CH#k(sy  
return f(l(t1, t2)); f 2YLk  
下面就是f的实现,以operator/为例 bBc-^  
c1XX~8  
struct meta_divide f!_ ctp  
  { SU.ythU2,c  
template < typename T1, typename T2 > 7^6uG6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K9Hqq7"%  
  { /j2H A^GT  
  return t1 / t2; #q\x$   
} na+d;h*~y  
} ; 9i q""  
#]Y>KX2HG  
这个工作可以让宏来做: r' Z3  
/RnTQ4   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #FxPj-3(ix  
template < typename T1, typename T2 > \ jM)C4ii.-$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yV_wDeAz  
以后可以直接用 A!i q->+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LW)H"6v  
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 9ooY?J  
(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。。。) IH *s8tPc  
@R|'X  
KzU lTl0  
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 muON> ^MbC  
GEUg]nw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %/%UX{8R  
class unary_op : public Rettype 0E`1HP"b  
  { V9NTs8LKc  
    Left l; ),}AI/j;zY  
public :  t+uE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ne}+E  
oXsL9,  
template < typename T > E0n6$5Uc?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b \7iY&.C|  
      { $FTO  
      return FuncType::execute(l(t)); 0#o/^Ah  
    } k(VB+k"3  
,5 j"ruZ  
    template < typename T1, typename T2 > Q,T"ZdQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O`1!  
      { w4,Ag{t>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o`S ?  
    } 7r# ymQ  
} ; k44Q):ncY7  
5*%#o  
"UFs~S|e  
同样还可以申明一个binary_op ] y{WD=T  
OPJ: XbG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y$K!7Kq  
class binary_op : public Rettype -_OS%ARa  
  { & WOiik  
    Left l; Elj_,z  
Right r; {y=W6uP  
public : >4` dy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K6JVg$  
]  ]U<UJ  
template < typename T > Z4K+ /<I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C BYX]  
      { PQmq5N6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $lA V6I.  
    } rf:XRJ <4  
VXBY8;+Yp  
    template < typename T1, typename T2 > 38ES($  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eDI= nSo  
      { 8LkP)]4^sO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IA zZ1#/3  
    } +gd2|`#  
} ; ^>x|z.  
qVqRf.-\  
u|#>32kV  
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 4LcX<B U9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RprKm'b8x`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /'2O.d0}.  
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。 ) /vhclkb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8F(h*e_?  
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。。。 C;+(Zp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uP3_FX: e  
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) ^)!F9h+  
下面是修改过的unary_op \`<cH#  
.{KjEg 6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eK_*2=;XRW  
class unary_op #t8{R~y"gv  
  { n%^ LPD  
Left l; Gc]~w D$  
  U6ZR->:  
public : mbRq JT>@  
gF=jf2{YX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D%mXA70  
W1Lr_z6  
template < typename T > tY${M^^<J  
  struct result_1 vr^~yEr  
  { qLL,F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [H\:pP8t  
} ; AmPMY:1i"  
0kQPJWF  
template < typename T1, typename T2 > jxa D&4Fs8  
  struct result_2 >KLtY|o)  
  { =h6 sPJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b !@Sn/  
} ; qW:)!z3\  
G|w=ez  
template < typename T1, typename T2 > keW~ NM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PP~rn fE  
  { 0_P}z3(M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); anw}w !@U  
} c3*t_!@oC  
SKuIF*"! S  
template < typename T > r"2V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \I-#1M  
  { iI@jZVk  
  return OpClass::execute(lt(t)); G&xo1K]  
} L9Z;:``p  
RgorkZlVM  
} ; l\AMl \  
/&& 2u7*  
1aVa0q<  
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 R3)57OyV  
好啦,现在才真正完美了。 \l"&A  
现在在picker里面就可以这么添加了: %<?0apO  
s](aNe2j  
template < typename Right > _zt1 9%Wg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const - K%,^6  
  { k%wn0Erd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )VCzn~uf  
} P1b'%  
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。 pL1Q7&&c0  
6iEhsL&K  
h mx= 35  
9][(Iu]h7  
qmTb-~  
十. bind YSJy`  
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。 F/m^?{==~*  
先来分析一下一段例子 -LDCBc"  
*#%9Rp2|  
PkE5|d*,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I)q,kP@yY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _LAS~x7,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HkV1sT  
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。 IX: 25CEI2  
我们来写个简单的。 2)#K+O3c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ms($9Lv/  
对于函数对象类的版本: ~^u16z,  
Wk:hFHs3  
template < typename Func > ^JI o? R  
struct functor_trait i,V;xB2  
  { nJRS.xs  
typedef typename Func::result_type result_type; mS#zraJn5  
} ; ,*4p?|A  
对于无参数函数的版本: kyAXRwzI  
O3N0YGhJ  
template < typename Ret > I$Qs;- (  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5qg2Zc~  
  { 4`Q3v4fOF  
typedef Ret result_type; ;fw1  
} ; ky 8ep  
对于单参数函数的版本: BR'I+lQ  
,BFE=:ZIK  
template < typename Ret, typename V1 > "fg](Cp[z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cJM:  
  { $M_x!f'{>  
typedef Ret result_type; RH}A  
} ; =X?\MVWB  
对于双参数函数的版本: mcz+ P |  
f:g,_|JD$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d=,%= @  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1h*)@  
  { 9ukg}_Hx  
typedef Ret result_type; D+ ~_TA  
} ; 1 )}=bhT  
等等。。。 ^8 ' sib  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J--m[X  
Ggh.dZI4  
template < typename Func > MYBx&]!\  
struct func_return yCJFo  
  { r]W  
template < typename T > Oz|K8p  
  struct result_1 zkTp`>9R  
  { |Iu npZV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ngb(F84H?  
} ; nR4y`oP+  
:{NC-%4o0  
template < typename T1, typename T2 > f84:hXo6  
  struct result_2 ,uzN4_7u  
  { *. 3N=EO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \#68;)+=  
} ; Ku&!?m@C  
} ; %/>xO3"T  
X2tk[Kr  
|uW:r17  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L< zD<M  
+A~\tK{  
template < typename Func, typename aPicker > 5Z4- Z  
class binder_1 "Jjs"7  
  { zEZLKWm9-  
Func fn; 0!z@2[Pe66  
aPicker pk; 0Ok,oW {  
public : {0! ~C=P  
bYz&P`o}  
template < typename T > =A Vg Iv  
  struct result_1 :V2bS  
  { 6t/`:OZC:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SI:U0gUc  
} ; .^$YfTabq  
JQ :Ri  
template < typename T1, typename T2 > E;21?`x5  
  struct result_2 #,{+3Y&5-+  
  { >NB?& |  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %4 \OPw&  
} ; 9WJz~SP+vR  
E~<`/s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IrMl:+t\  
RE.r4uOJg  
template < typename T > z} '!eCl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @"T"7c?Cv  
  { i(? ,6)9  
  return fn(pk(t)); {cpEaOyOM  
} aA-  
template < typename T1, typename T2 > #_mi `7!B#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )otb>w5  
  { DO7W}WU  
  return fn(pk(t1, t2)); ~OePp a\  
} u*  
} ; azjEq$<M  
y2O4I'/5<  
(Qgde6  
一目了然不是么? l{w#H|]  
最后实现bind smG>sEp2  
_2btfY1U  
LQnkcV  
template < typename Func, typename aPicker > 10#oG{ 9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VL' fP2  
  { R:p62c;Tv0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '03->7V  
} %p&k5:4<"#  
 Av0y?oGH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~j#~ \Ir  
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。 V|)>{Xdn  
VL9-NfeqR  
十一. phoenix Y^%T}yTtq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bVmA tm[  
~.%K/=wK@  
for_each(v.begin(), v.end(), `V[!@b:  
( D@EO=08<b  
do_ ,Ma.V\T[  
[ Y32O-I!9u  
  cout << _1 <<   " , " 4/ X/>Y1  
] ^$%Z! uz  
.while_( -- _1), )Qm[[pnj  
cout << var( " \n " ) "uLjIIl  
) +!f=jg06  
); ]a2W e`  
C@N1ljXJT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Q4t(@0e}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8 i&_Jgmr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y-ux7F{=z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +.RKi !  
] 4+s$rG  
PL{Q!QJK'  
template < typename Cond, typename Actor > BQ^H? jo  
class do_while JO14KY*%  
  { b]E|*  
Cond cd; ?)'~~ @NkH  
Actor act; 39 {{7(hh  
public : B7\k< Nit0  
template < typename T > OdMO=Hy6d  
  struct result_1 ?Z\Yu'  
  { (><zsLs&  
  typedef int result_type; gBu1QviU  
} ; z9W`FBg  
(BX83)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~f|Z%&l|  
!h&g7do]Z  
template < typename T > 1exl0]-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M>jtFP <S  
  { 3Q/#T1@  
  do B*!WrB :s  
    { 4YZS"K'E  
  act(t); zb6ju]2  
  } O7']  
  while (cd(t)); @{h?+ d  
  return   0 ; %7Kooq(i  
} xr0haN\p"  
} ; $o@R^sJ  
+Taa!hfys  
,? E&V_5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9>/wUQs!]  
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。 iE0ab,OF  
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。 \3Oij^l 0  
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。 @|ye qy_:  
下面就是产生这个functor的类: 2?Ye*-  
ry};m_BY  
g%[n4  
template < typename Actor > /8@m<CW2Y  
class do_while_actor J H.K.C(  
  { zr76_~B1u  
Actor act; SFH-^ly&D  
public : DaNW~rd{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wo5ZxM  
]IJRnVp%  
template < typename Cond > 4 ;Qlu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A5#y?Aq  
} ; v"+k~:t*  
XwM611  
}~Q"s2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h72UwJ2rw  
最后,是那个do_ 4VN aq<8  
l? #xAZx&_  
a )*6gf<5  
class do_while_invoker 3*DXE9gA9  
  { ^GN8V-X4y  
public : QbYc[8-[  
template < typename Actor > /Tz85 [%6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `n!viW|tB  
  { '%v#v3'  
  return do_while_actor < Actor > (act);  Gt9wR  
} ^SEdA=!  
} do_; WUAJjds  
fbZibcQ%k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OH<?DcfeL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T0j2a &Pv  
最后来说说怎么处理break和continue 3L-^<'~-k;  
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。 yh;Y,;4  
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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