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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p;n)YY$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e<^tY0rR&  
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, Ze$:-7Czl  
7l Aa6"Y68  
P|.KMtG  
nm'm*sU\  
  class filler @D"1}CW  
  { sI`i  
public : #k=!>%+E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f|VP_o<  
} ; CRWO R pP  
:;" 3k64  
,`|KN w5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d*3R0Q|#{  
cf@#a@7m9  
qRB7I:m-Wi  
7k3":2 :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B0Z~L){i  
V!KtF  
v *:m|wl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TF^]^XS'  
wCvD4C.WH  
t9pPG{1  
zMrZ[AU  
二. 战前分析 Zt` ,DM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fWm;cDM H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 dm$:xE":  
<R{\pz2w  
/gFyow1W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &P ;6P4x  
  /* --------------------------------------------- */ sCb?TyN'n  
vector < int *> vp( 10 ); "<O?KO 3K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #8/Z)-G  
/* --------------------------------------------- */ 6!Isz1.re  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N7#GK]n%/}  
/* --------------------------------------------- */ g dC=SFb b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "Pys3=h  
  /* --------------------------------------------- */ "Ln\ZYB]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w\t{'  
/* --------------------------------------------- */ &2\.6rb.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y6j TT%  
2N,*S   
0\Oeo8<7)~  
\+Cp<Hv+  
看了之后,我们可以思考一些问题: xD lC]loi7  
1._1, _2是什么? :,VyOmf  
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。 3YT _GW{  
2._1 = 1是在做什么? 'ZDa*9nkF  
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。 <I|ryPU9{X  
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。 x@k9]6/zs  
*pWswcV/  
E_yh9lk  
三. 动工 &FanD   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sU}e78mh  
\R#XSW,  
v^E5'M[A  
|]]fcJOBP  
template < typename T > pI^n("|  
class assignment WD)[Ac[  
  { Ql V:8:H$  
T value; er<~dqZ}]  
public : (Pu*[STTT  
assignment( const T & v) : value(v) {} G/`_$ c  
template < typename T2 > tIvtiN6[|l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7PvuKAv?k  
} ; [wOO)FjT  
O>>8%=5Q  
yi%B5KF~Al  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QWP_8$Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &`%C'KZ  
7v:;`6Jb  
PHOW,8)dZh  
WMC6 dD_6e  
  class holder 4v?S` w:6  
  { {l1;&y?  
public : hmi15VW  
template < typename T > ``\H'^{B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7:;V[/  
  { ~p 1y+  
  return assignment < T > (t); JEd/j zR(  
} v]1rH$  
} ; 6RtpB\hq  
~\_E%NR yA  
:dj@i6  
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: bVrvb`0  
d8K^`k+x  
  static holder _1;  )Ob{]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l%:_#1?isf  
l{3utQH-=z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Lh\[@#1f  
而不用手动写一个函数对象。 WgL! @g  
NdZ: 7  
r9U1O@c  
9PBmBP ~  
四. 问题分析 a|>MueJ  
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。 AuCVpDH  
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。 aqN.5'2\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5Tu.2.)N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :`|,a (  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *5NffiA}-  
_96&P7  
五. 问题1:一致性 JSL 3.J  
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?| &0"`\~lA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +(<f(]bG  
TvP# /qGgG  
struct holder )2A4vU-IR.  
  { oa4}GNH  
  // | jkmh6  
  template < typename T > nk{1z\D{  
T &   operator ()( const T & r) const *!Dzst-J3  
  { ubQ(O uM"  
  return (T & )r; ;CrA  
} A4^+p0@  
} ; 3m^BYr*y^  
'ZDclz9}  
这样的话assignment也必须相应改动: _`\INZe-G  
C+mU_g>  
template < typename Left, typename Right > f0F$*"#G  
class assignment F, "x~C  
  { )eFK@goGeb  
Left l; eOb`uyi  
Right r; s6$3[9Vh&9  
public : Y:a(y*y<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^#4s/mdVO  
template < typename T2 > x0d+cSw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'tbb"MEi4  
} ; 76m[o  
YJy*OS_&  
同时,holder的operator=也需要改动: HT&0i,`  
zxh"@j$?  
template < typename T > = `^jz}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LWI~m2  
  { @FTi*$Ix  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cNVdGY%&  
} "Wm~\)t(  
2 zy^(%a  
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。 :QVGY^c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y!L jy [/  
? Z=v&d[o)  
return l(rhs) = r; VC.?]'OqD  
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。 qEAF!iB]L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5-OvPTY`M  
HZ}*o%O  
template < typename Tp > gY9"!IVe+  
class constant_t l;.BlHyu  
  { B4}XK =)  
  const Tp t; q :bKT#\  
public : c&++[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (yP55PC O$  
template < typename T > 3\{Sf /#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,B2 -'O  
  { zgqw*)C~  
  return t; P5>CSWy%  
} TI>yi ^}  
} ; V|AE~R^  
1 XG-O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {UcIt LjY  
下面就可以修改holder的operator=了 k@L~h{`Mc\  
Al|7Y/  
template < typename T > ca =e_sg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z7q2+;L  
  { (5> ibe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sYXS#;|M  
} e@OA>  
lQ/XJw  
同时也要修改assignment的operator() 'T[zh#v>S  
kgz{m;R  
template < typename T2 > G)&'8W F5o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qx)k1QY  
现在代码看起来就很一致了。 GcnY= %L?  
ZkW@|v  
六. 问题2:链式操作 ju]]|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &wN 2l-  
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。 #E9['JnZ  
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。 ' l|_$3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yr>bL"!CA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y9;Mey*oW  
?_aR-[XRg  
template < typename T > spJ(1F{|V  
struct result_1 4*x!B![]y  
  { PAHlj,n)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sh ;uKzQ  
} ; 3ZlI$r(  
>K :"[?  
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: "NU".q  
?N*0 S'dY  
template < typename T > QCR-lxO1  
struct   ref +,Az\aT/%  
  { $]kg_l)  
typedef T & reference; [.X%:H+  
} ; FE}!bKh  
template < typename T > ` l2q G#  
struct   ref < T &> n5.>;N.*  
  { PQ}%}S7:  
typedef T & reference; |l xy< C4V  
} ; |a{]P=<q  
`fZD%o3l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2HXKz7da  
9Yyg}l:  
template < typename T > Nb~dw;t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zXZ'nJ5OGG  
  { [+g@@\X4  
  return l(t) = r(t); wkD:i2E7  
} (0W}e(D8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 jJZsBOW[8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8%<`$`FyU  
8/"|VE DOr  
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 V=&,^qZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: abeSkWUL(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DYlvxF`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T-C#xmY(  
最后的布局是: toqzS!&.v  
                Add .dT;T%3fO  
              /   \ xGfD z*t  
            Divide   5 87KrSZ  
            /   \ c^O#O  
          _1     3 z,FTsR$x  
似乎一切都解决了?不。 *O> aqu  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1~DD9z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1G%PXrEj8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l&*)r;9  
\bm6/fhA:  
template < typename Right > tvT8UW'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c%@~%IGF  
Right & rt) const {|Ki^8h/p  
  { &_d/ciq1f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  }m%?&c  
} :z.Y$]F@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 drKjLo[y  
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。 M J,ZXJXs  
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。 xs!g{~V{  
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。 1Xr"h:U_X  
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。 u\R`IZ&O  
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? lhoq3A  
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: d-;9L56{P  
.l+~)$  
template < class Action > d:hL )x  
class picker : public Action sD8 m<   
  { NOr <,  
public : }{xN`pZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <;cE/W}}  
  // all the operator overloaded 8A^jD(|  
} ; /;&+ < }  
8a`+h#  
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。 !I5~))E  
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: RP,:[}mPl  
H [Lt%:r  
template < typename Right > ouVjZF@kS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ; ,=h59`  
  { F|?'9s*;6G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :e]9T3Q  
} wB>S\~i  
<*"pra{3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OR\DTLIl  
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。 pEVgJ/>  
#[a"%byTR  
template < typename T >   struct picker_maker ) wY!/&  
  { g&+Y{*Gp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qC1U&b#MVx  
} ; H5rPq_R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P:(EU s}0  
  { .L7Yf+yFg  
typedef picker < T > result; /^LH  
} ; *)bd1B#  
:%#r.p"6x  
下面总的结构就有了: 8.CKH4h  
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。 zD2.Q%`IM  
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。 9G#8 %[W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _t|G@D{   
至此链式操作完美实现。 hA*Z'.[  
LMFK3Gd[  
/e|[SITe  
七. 问题3 5'X74`  
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。 hB?,7-  
}2ql?K  
template < typename T1, typename T2 > Y  .  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l*K I  
  { f4'El2>-86  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v._Egk0  
} "[*S?QO(L  
& =73D1A  
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: QSHJmk 6L  
&_9YLXtMi;  
template < typename T1, typename T2 > VyecTU"W  
struct result_2 >-5td=:Z  
  { @sw9A93A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;Y'8:ncDn  
} ; #%? FM>  
(;0$i?3\  
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? .4Qb5I2#  
这个差事就留给了holder自己。 EqD^/(,L2  
    j?:`-\w5  
4llD6&%  
template < int Order > Aq V09 $  
class holder; sULIrYRA  
template <> ;OOj[%.  
class holder < 1 > +`;+RDKY*  
  { 0A#*4ap  
public : & u$(NbK  
template < typename T > U~uwm/h  
  struct result_1 { p1lae  
  { v:r D3=M-  
  typedef T & result; 6OL41g'  
} ; lSH ZV Fd  
template < typename T1, typename T2 > XkPv*%Er8  
  struct result_2 EKZA5J7kn  
  { )v%l0_z{  
  typedef T1 & result; K;oV"KRK  
} ; 2E$^_YT C  
template < typename T > >=if8t!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2E^"r jLm  
  { )]%e  
  return (T & )r; 9wL!D3e {Q  
} q*\NRq  
template < typename T1, typename T2 > :KEq<fEI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SQ}S4r  
  { 5;W\2yj  
  return (T1 & )r1; sYGR-:K  
} HSNOL  
} ; 8y$5oD6g9  
m</]D WJ  
template <> }>2t&+v+  
class holder < 2 > gaQ[3g  
  { w{PUj  
public : L-#e?Y}$J  
template < typename T > (O$}(Tn  
  struct result_1 D=$4/D:;  
  { }@d>,1DU  
  typedef T & result; pe|X@o  
} ; 'gCJ[ce  
template < typename T1, typename T2 > }FrEF\}]_7  
  struct result_2 '%R<"  
  { ~gP7s_ qr{  
  typedef T2 & result; qQ^d9EK'?~  
} ; swt tp`  
template < typename T > ]k[x9,IU\y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E W`W~h[  
  { jDR')ascn  
  return (T & )r; FJ{=2]x|  
} jz*0`9&_  
template < typename T1, typename T2 > Nepi|{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BU`ckK\(  
  { )X/*($SuA  
  return (T2 & )r2; vX ?aB!nkw  
} _=pWG^a  
} ;  KyTuF   
iHPUmTus--  
Z a! gbt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `%e|$pK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;AKwx|I$g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hb+X}7c$  
E Zi&]  
return l(i, j) = r(i, j); G~"z_ (  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u$C\E<G^  
PSPTL3_~  
  return ( int & )i; @Tm`d ?^  
  return ( int & )j; }3Qc 24`  
最后执行i = j; @K\o4\  
可见,参数被正确的选择了。 sm0fAL  
E>E*ZZuhj  
P$g^vS+  
(~JwLe@a  
rvwa!YY}  
八. 中期总结 W RF.[R"  
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: 0LdJZP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F>*{e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +~N!9eMc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =~&VdPZ  
)>V?+L5M  
;+a2\j+  
msiu8E  
!}_b|  
xYPxg!  
九. 简化 z`4c 4h]I  
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。 SrFx_n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |d[5l^6  
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: dN< , %}R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sf$o(^P9\A  
  +-*/&|^等 #AShbl jm+  
2. 返回引用。 \Wr,<Y  
  =,各种复合赋值等 }9^@5!qX  
3. 返回固定类型。 {{\ce;hN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cMaOM}mS  
4. 原样返回。 7\Co`J>p2  
  operator, ,[* ;UR  
5. 返回解引用的类型。 *$S#o#5  
  operator*(单目) ^*0'\/N&  
6. 返回地址。 <`)iA-Df;9  
  operator&(单目) L_Q S0_1  
7. 下表访问返回类型。 -\4zwIH  
  operator[] `PgdJrE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &n:{x}Uc  
  operator<<和operator>> 3@_Elu  
zyFUl%  
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。 L0L2Ns  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M/pMs 6  
0mTr-`s  
template < typename Left > xR?V,uV'$&  
struct value_return Od##U6e`  
  { %Ds+GM-  
template < typename T > Ab2Q \+,  
  struct result_1 `:p1&OS  
  { KnGTcoXg_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tlQC6Fb#  
} ; ?2 f_aY ;  
'1Y\[T*  
template < typename T1, typename T2 > ^AL2H'  
  struct result_2 X:|8vS+0gU  
  { }gv8au<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W3GNA""O  
} ; VL\t>n  
} ; q9]IIv  
/&^W#U$4  
V kjuyK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K\u_Ji]k  
y t5H oy  
下面我们来剥离functor中的operator() -DjJ",h( $  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mV)+qXC  
pr&=n;_ n  
return l(t) op r(t) /<{:I \<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e2cP *J  
return op l(t) 6;iJ*2f5V  
return op l(t1, t2) `XKVr  
return l(t) op x#*QfE/E(@  
return l(t1, t2) op iOCqE 5d3  
return l(t)[r(t)] ]PR#W_&q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vUesV%9hq  
_las;S'oa  
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: H43MoC  
单目: return f(l(t), r(t)); }Wh6zT)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k XrlSaIc  
双目: return f(l(t)); KOh A)  
return f(l(t1, t2)); fuMJdAuY7d  
下面就是f的实现,以operator/为例 Pw[g  
!)pdamdA  
struct meta_divide O9"/ kmB  
  { k~.&j"K  
template < typename T1, typename T2 > [{ ~TcT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t9cl"F=  
  { Hy_;nN+e  
  return t1 / t2; 4vWkT8HQ  
} =d)-Fd2li  
} ; @t*t+Vqw  
j Ux z  
这个工作可以让宏来做: +>\id~c(  
wW>fVP r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @~ETj26U'  
template < typename T1, typename T2 > \ y[?-@7i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qfoD  
以后可以直接用 {d<;BLA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5d\q-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 !?!C'-ps  
(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。。。) )B$;Vs] @i  
= ieag7!  
~j9O$s~)  
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 =] C]=  
O"G >wv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rXfy!rD_P_  
class unary_op : public Rettype p-SJ6Gg 9  
  { ]#2Y e7+  
    Left l; $F'>yop2b  
public : DA&?e~L&H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Np+&t}  
RQB 4s^t  
template < typename T > 36.N>G,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JW.=T)  
      { 9f+>ix,ek*  
      return FuncType::execute(l(t)); C3NdE_E  
    } \ZU1J b1c  
umi5Wb<  
    template < typename T1, typename T2 > \QE)m<GUe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^= 0m-/  
      { ]X Z-o>+ ,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %zk$}}ti.  
    }  rl2&^N  
} ; :GpDg  
UMl#D >:C<  
NKb1LbnZ*y  
同样还可以申明一个binary_op xg_D f,  
qMt++*Ls  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R:Q0=PzDi#  
class binary_op : public Rettype L2Pujk  
  { uvP2Wgt  
    Left l; YjOs}TD lx  
Right r; mE%$HZ}  
public : _j?e~w&0b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _WXtB#  
l>*"mh  
template < typename T > 2owEw*5jl/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o]:3H8  
      { Ig]iT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kVK/9dy-F  
    } OCZaQ33  
Suk  
    template < typename T1, typename T2 > Sf5X3,Uw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Iv2j">3)  
      { W"^wnGa@a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a<}#HfC;'  
    } ]0hrRA`  
} ; Mj[f~  
JR CrZW}  
EI!6MC)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Um#Wu]i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PxH72hBS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D?XM,l+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 J Ro?s~Ih  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B#/Q'V  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;4N;D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >h0-;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -46C!6a  
下面是修改过的unary_op J+d1&Tw&  
ok|qyN+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V,rq0xW  
class unary_op 3gd&i  
  { oy<WsbnS  
Left l; 8JmFi  
  rV08ad  
public : M%jPH  
Y"A/^]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UfS%71l.$  
p+)YTzzc  
template < typename T > #9K-7je;j  
  struct result_1 ME'|saP  
  { _6 ay-u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RV@*c4KvO+  
} ; lz1 wO5%h  
5^^XQ?"  
template < typename T1, typename T2 > 8\:NMP8W\  
  struct result_2 p<M\U"5Ye  
  { Y>'|oygHA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cM&{+el  
} ; E[Cb|E  
|4'Y/re  
template < typename T1, typename T2 > y+7w,m2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~NW32 O)/  
  { 3}e%[AKh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^o7;c[E`  
} M)SEn/T-  
8#vc(04(  
template < typename T > / X1 x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _a1x\,R|DB  
  { )"pF R4  
  return OpClass::execute(lt(t)); D 9M:^  
} s6>ZREf#J  
=:~R=/ZXk  
} ; KEWTBBg  
>,td(= :  
hdrm!aBd  
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 hP15qKy  
好啦,现在才真正完美了。 W*2U="t  
现在在picker里面就可以这么添加了: |P%Jw,}]9  
}sxYxn~  
template < typename Right > thhwN A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s_mS^`P7  
  { yj\Nkh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c"[cNZo  
} :Y[LN  
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。 <i,U )Tt^C  
)= =Jfn y  
#'y#"cmQ.  
4ecP*g  
<)3u6Vky9  
十. bind lv04g} W  
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。 soQ1X@"0  
先来分析一下一段例子 >rf'-X4n  
|j,"Pl}il^  
=uS9JU^E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ga`3 (  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pej|!oX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4T ~}  
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。 62zYRs\Y)X  
我们来写个简单的。 1u:< 25  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "yS _s  
对于函数对象类的版本: P}4QQw  
.4E&/w+  
template < typename Func > .nVa[B |.  
struct functor_trait BBev<  
  { T \_ ]^]>  
typedef typename Func::result_type result_type; 7Ve1]) u  
} ; U[ 0=L`0e  
对于无参数函数的版本: va0{>Dc+  
jEZMUqGY!  
template < typename Ret > Rd#WMo2Xd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ojan Bg   
  { Ys\Wj%6A  
typedef Ret result_type; H*r)Z 90  
} ; 4GX-ma,  
对于单参数函数的版本:  B\o Mn  
H["`Mn7j2  
template < typename Ret, typename V1 > MB~=f[cUnd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  A|<jX}  
  { C@'h<[v`1v  
typedef Ret result_type; N u<_}  
} ; $adbCY \  
对于双参数函数的版本: {y_98N  
)!P)U(*v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > : qd`zG3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JPoN&BTCj  
  { 5?]hd*8   
typedef Ret result_type; T9Nb`sbV]  
} ; K/|Z$4S  
等等。。。 x$6^R q>2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vzim<;i  
u=`L )  
template < typename Func > \nPEyw,U  
struct func_return ~Vr.J}]J  
  { )p<ExMIxd  
template < typename T > ~?K~L~f5  
  struct result_1 -;^j:L{   
  { )-a'{W/t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &E.^jR~*  
} ; ewctkI$,5  
+JjW_Rl?=V  
template < typename T1, typename T2 > n[lJLm^(_C  
  struct result_2 ^\4h<M  
  { {y=j?lD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iO|se:LY<  
} ; i OW#>66d  
} ; Ab{ K<:l  
W04@!_) <  
ahJ`$U4n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n>BkTaI  
MkfBu W;)  
template < typename Func, typename aPicker > zh8nc%X{  
class binder_1 Vex{.Vh,"  
  { Cv6'`",Yzm  
Func fn; _V7s#_p  
aPicker pk; x!5'`A!W%  
public : )48QBz?  
TJK[ev};S  
template < typename T > *Q ?tl\E  
  struct result_1 #49kjv@  
  { g?z/2zKR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3G}x;Cp\D  
} ; 1g8_Xe4  
*U&0<{|T  
template < typename T1, typename T2 > :~Wrf8 UQ  
  struct result_2 L^@'q6*}  
  { oX30VfT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5z7U1:  
} ; \LR~r%(rM  
&"&Z #llb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QdF5Cwf4  
Q(wx nm  
template < typename T > pwL ;A3$|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < $J>9k  
  { 49GkPy#]L=  
  return fn(pk(t)); .F   
} "{@A5A  
template < typename T1, typename T2 > RP[{4 Q8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const le/,R@]B9  
  { ,(qRc(Ho  
  return fn(pk(t1, t2)); 9g'LkP  
} ?XrQ53  
} ; ;oW6 NJ  
{< )1q ;  
a, k'Vk{  
一目了然不是么? 6Ypc`  
最后实现bind 2@'oe7E  
v$7QIl_/7  
Mm.<r-b  
template < typename Func, typename aPicker > _aGOb;h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WA)yfo0A  
  { l?Udn0F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vK|E>nL  
} 8@i7pBl@  
$WyD^|~SF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qu?R8+"KS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %7zuQ \w  
_}lZ,L(w  
十一. phoenix {C=NUK%?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ] o*#t  
BLfTsNzmt  
for_each(v.begin(), v.end(), *scVJ  
( C7lH]`W|/  
do_ '\Giv!>  
[ {> eXR?s/  
  cout << _1 <<   " , " mn, =i  
] }zkHJxZgE  
.while_( -- _1), Jj!vh{  
cout << var( " \n " ) I4/8 _)b^  
) IHam4$~-  
); QdT}wkX  
z>58dA@f  
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: N60rgSzI  
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 @e(o129  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +giyX7BPJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {@6= Q 6L  
G`SUxhCk  
0h#l JS*  
template < typename Cond, typename Actor > _ky,;9G]  
class do_while 5]KW^sL  
  { |^:cG4e  
Cond cd; Gw>^[dmt!  
Actor act; FQu8 vwV6>  
public : )Xk0VDNp$/  
template < typename T > 7C,&*Ax,9  
  struct result_1 6IBgt!=,  
  { Yw4n-0g  
  typedef int result_type; $7O}S.x  
} ; t[ubn+  
tNO-e|~'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HJLu'KY }  
M2PAy! J  
template < typename T > `NCwK6/i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const od IV:(  
  { f sJ9bQm/  
  do U{7w#>V .  
    { ~HTmO;HNf"  
  act(t); 10)jsA  
  } Bp_$.!Qy  
  while (cd(t)); tjIl-IQ  
  return   0 ; a|%J=k>>  
} \w/yF4,3<w  
} ; `IP/d  
+ln9c  
^V?<K.F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^8 zR  
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。 rf $QxJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (U&tt]|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Li!Vx1p;u.  
下面就是产生这个functor的类: )m`<H>[Eb=  
Rn}l6kbM  
gp5_Z-me  
template < typename Actor > *,e:]!*  
class do_while_actor ]JCvyz H  
  { -=%@L&y1  
Actor act; QqFR\6  
public : (\\eo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r[2ILe  
{_7 i8c<s=  
template < typename Cond > ?3nR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CnpV:>V=  
} ; -8; 7Sp1  
GGNvu )"  
BzkooJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  3L< wQ(  
最后,是那个do_ 7op`s5i  
dYT%  
>pU$wq|i  
class do_while_invoker lpQSup  
  { =y [M\m  
public : G0/4JSH  
template < typename Actor > T ? $:'XJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5]NqRI^0  
  { uD}2<$PP  
  return do_while_actor < Actor > (act); c9HrMgW  
} <oR a3Gi(%  
} do_; k[bD\'  
@JtM5qB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J#w J4!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }T; P~aG  
最后来说说怎么处理break和continue Tu$f?  
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。 WlB  
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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