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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sc zYL?w^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tb-:9*2j-  
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, >~sAa+Oxi  
>)3[CU,  
,1+)qv#|i  
$fwv'  
  class filler 2%Y]M%P  
  { KGsH3{r  
public : T~rPpi&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `'{>2d%\g  
} ; (0T6kD  
q^_PR|  
v} $KlT  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p=65L  
}qf)L .  
.*s1d)\:  
dt(#|8i%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M 8BN'% S  
Ok=RhoZZ  
CN$wlhs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [y}0X^9,E  
;r_YEPlZ  
2 R !1Vl  
l25E!E-'b  
二. 战前分析 =;9*gDfD  
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。 yqm^4)Dp  
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 L/,W  
<4{,u1!t  
;:[!I]E0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2?9SM@nAY  
  /* --------------------------------------------- */ w7?&eF(w(  
vector < int *> vp( 10 ); 9w Pc03a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B%c):`w8]  
/* --------------------------------------------- */ ;L5'3+U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n'yC-;  
/* --------------------------------------------- */ SJRiMR_F~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s^]F4'  
  /* --------------------------------------------- */ WvN!8*XFM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y^#jM  
/* --------------------------------------------- */ Tk hu,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Su0[f/4m.Q  
$\|$ekil4  
 G.3 qg%  
F(-Q]xj,  
看了之后,我们可以思考一些问题: I&oHVFY+  
1._1, _2是什么? 9nFPGIz+  
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。 v(T;Y=&  
2._1 = 1是在做什么? Y7yh0r_  
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。 4Lo8Eue  
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。 {jX h/`  
gF@51K  
d?RKobk  
三. 动工 (=d%Bn$6b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <m"yPi3TY  
n1n1 }  
!4 4)=xW  
c5?;^a[  
template < typename T > #HD$=ECcw  
class assignment x:`]uOp  
  { sglYT!O  
T value; ;IC:]Zu  
public : HB+\2jEE  
assignment( const T & v) : value(v) {} T [ `t?,  
template < typename T2 > Q7X6OFl?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7-"ml\z  
} ; \$o!M1j  
jlV~-}QKb7  
h2 2-v X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0f).F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $= '_$wG 8  
KJ]:0'T  
N#-P}\Q9  
;?>xuC$  
  class holder x[+t  
  { #2thg{5  
public : Vx5ioA]{  
template < typename T > _cqB p7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8}3dwr;-  
  { c7mIwMhl~  
  return assignment < T > (t); n&Q{ [E  
} *Z! #6(G  
} ; Fi+v:L|  
bq/*99``  
*]Nd I  
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: 7]t$t3I`  
x | =  
  static holder _1; Ht UFl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 };[~>Mzl  
DGl_SMJb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TSHsEcfO  
而不用手动写一个函数对象。 e&G!5kz!  
B w1ir  
Om%{fq&  
LXr yv;H  
四. 问题分析 jTbJL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _RT3Fk  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 CQf!<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5Z]zul@+*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3 8>?Z ]V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1ID0'j$  
7mipj]  
五. 问题1:一致性 X\tE#c&K  
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?| v\>!J?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tG(#&54  
byl#8=?  
struct holder hnM?wn  
  { 1b:3'E.#w  
  // vA rM.Bu>b  
  template < typename T > Hi$J@xU  
T &   operator ()( const T & r) const T/DKT1P-  
  { A`Vz5WB  
  return (T & )r; :kUZNw'Bi  
} \F;V69'  
} ; XUT,)dL  
tMxa:h;/x  
这样的话assignment也必须相应改动: vT)(#0>z  
R=g~od[N_  
template < typename Left, typename Right > hj@< wU  
class assignment gs)wQgJ[  
  { !|hxr#q=4  
Left l; t\ J5np  
Right r; M>+FIb(  
public : &kKopJH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6 /^$SWd2  
template < typename T2 > ',L>UIXw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0 e 1W&  
} ; 8?ldD  
Mg? ^5`*  
同时,holder的operator=也需要改动: cn&\q.!fh  
 ]~g6#@l  
template < typename T > !Z978Aub3&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >e y.7YG  
  { } %_h|N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RIBj9kd  
} *I)o Dq3  
(uV ~1  
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。 Jh2eo+/%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W]kh?+SZ  
FB {4& ;  
return l(rhs) = r; ".jY3<bQg  
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。 r`5[6)+P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2P9gS[Ub  
qdoJIP{  
template < typename Tp > d;` bX+K  
class constant_t InDISl]  
  { =Nn&$h l  
  const Tp t; IXYSZ)z  
public : .#zmX\a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f\O)+Vc  
template < typename T > Ag1*.t|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o@TxDG  
  { B{'x2I#,  
  return t; LB}y,-vX>  
} '<" eG!O  
} ; xQV5-VoFC  
23XSQHVx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8s6~l.v  
下面就可以修改holder的operator=了 r8\"'4B1  
`9QvokD  
template < typename T > ad^7t<a}<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \a]JH\T)Q  
  { bl. y4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `p`)D 6  
} ~e,k71  
d&K2\n  
同时也要修改assignment的operator() )SG+9!AbMZ  
l]Ozy@ Ib  
template < typename T2 > =KfV;.&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m1DzU q;  
现在代码看起来就很一致了。 :A%|'HxH3  
G0p|44_~t  
六. 问题2:链式操作 |0 #J=am  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [ iE%P^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !~5;Jb>s[/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 HMsTm}d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1 FTxbw@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -QR&]U+  
=Q985)Y&  
template < typename T > 49b#$Xq  
struct result_1 H\]ZtSw8-  
  { *B"p:F7J|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $]:yc n9l  
} ; e(7F| G*  
p%) 1(R8qM  
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: AF5.)Y@.  
GKf,1kns  
template < typename T > RRh0G>*  
struct   ref WE""be8  
  { Xq`|'6]/  
typedef T & reference; k.nq,  
} ; u,i~,M  
template < typename T > ud]O'@G<  
struct   ref < T &> FHpS?htRy  
  { P,y*H_@k  
typedef T & reference; UJ-IK|P.#  
} ; ]i'hCa $$  
g:0-` ,[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ab ?   
L&3Ak}sh  
template < typename T > ?f!w:z p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (. ~#bl  
  { bdh6ii  
  return l(t) = r(t); #rSm;'%,  
}  QDCu  
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。 0M^7#),  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _[ml<HW]  
A[QUFk(  
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  pv<$ o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cVjs-Xf7D%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FncK#hZ.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *?'nA{a)E  
最后的布局是: A&%vog]O  
                Add dh r)ra]  
              /   \ < GoUth.#  
            Divide   5 5Vo8z8]t`  
            /   \ bt3v`q+V  
          _1     3 k}T#-Gb  
似乎一切都解决了?不。 1} 1.5[4d  
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。 :o$k(X7a  
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。 eSvS<\p  
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: b77Iw%x7  
&NbhQY`k  
template < typename Right > |F)BKo D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  ismx evD  
Right & rt) const E^kB|; Ki  
  { 0 XV8 B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,PH;j_  
} OwXw9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &AR@5M u  
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。 S<do.{|p[  
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。 1<y(8C6  
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。 'Fi\Qk'D@  
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。 jWHv9XtW  
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? C3EQz r`  
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: ktlI(#\%  
N y_d  
template < class Action > JJ\|FZ N  
class picker : public Action e UMOV]h  
  { -4du`dg  
public : \;&WF1d`ac  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W Z'UVUi8  
  // all the operator overloaded \\Ps*HN  
} ; #R2wt7vE  
aLZza"W  
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。 zN2CI6  
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: ~qFuS933  
gaFOm9y.e  
template < typename Right > ?N*m2rv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E= 3Ui  
  { -/ 5" Py  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); | Q0Wv8/  
} qffVF|7  
fmqHWu*wG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CK4C:`YG  
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。 TmI~P+5w  
\F`%vZrKR  
template < typename T >   struct picker_maker VK>ZH^-  
  { QD6<sw@]P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~z;G$jd  
} ; Zb> UY8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'ii5pxeNI  
  { S\$=b_.  
typedef picker < T > result; x-0O3IIE  
} ; tzH~[n,  
nPlg5&E  
下面总的结构就有了: 05o +VF;z  
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。 ^FO&GM2a  
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。 Er@'X0n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b;kgP`%%  
至此链式操作完美实现。 BO5\rRa0  
bH 6i1c8  
4KSZ;fV6/  
七. 问题3 ;UU`kk  
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。 jtS-nQ|  
F3)w('h9c  
template < typename T1, typename T2 > p./9^S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ngmHiI W  
  { ,3+#?H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HLYog+?  
}  .7GTL  
.J?cV;:`  
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: o03Y w)*  
fXo$1!  
template < typename T1, typename T2 > pi?$h"y7Q  
struct result_2 CEQs}bz  
  { JU>F&g/|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yRd[ $p  
} ; \0)v5u  
1}=@';cK*  
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? <c; U 0! m  
这个差事就留给了holder自己。 ,> %=,x  
    VD.wO%9?)  
f2*e&+LjTP  
template < int Order > WdtZ{H  
class holder; nF"NXYa  
template <> qcVmt1"  
class holder < 1 > ;RR\ Hwix  
  { $p(  
public : K9\r2w'T'  
template < typename T > >`E (K X  
  struct result_1 &9j*Y  
  { eDkJ+5b  
  typedef T & result; :{ 8,O-  
} ; ~<.%sVwE  
template < typename T1, typename T2 > J?R\qEq%  
  struct result_2 |3]#SqX  
  { oy[>`qyz  
  typedef T1 & result; AHB_[i'>7  
} ; z^,P2kqK_  
template < typename T > %fJ~ 3mu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _P}wO8  
  { >;^t)6  
  return (T & )r; /#Fz K  
} K=K]R01/o  
template < typename T1, typename T2 > 4tA`,}ywPq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P 7`RAz  
  { #MyF 1E  
  return (T1 & )r1; 8wH1x .  
} bJ!(co6t  
} ; c3aBPig\D  
rbw~Ml0  
template <> 3[*x'"Q;H  
class holder < 2 > %(}%#-X  
  { )B$Uo,1  
public : r"4&.&6  
template < typename T > e'dx Y(  
  struct result_1 ]H-5    
  { (F+]h]KSi  
  typedef T & result; q9gk:Jt  
} ; ;;>G}pG  
template < typename T1, typename T2 > <^n@q f}  
  struct result_2 V*,6_ -^l  
  { *KYh_i  
  typedef T2 & result; uY;7&Lw y1  
} ; )u?^w  
template < typename T > cgV5{|P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P[K42 mm  
  { y F;KyY{  
  return (T & )r; =WEWs4V5A  
} TQL_K8k@_  
template < typename T1, typename T2 > `p#u9M>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q=u [j|0mc  
  { eW\C@>Ke  
  return (T2 & )r2; bbG!Fg=qQ?  
} bMGU9~CeJ  
} ; iezY+`x4  
U6IvN@ g  
[M#I Nm}  
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> >。 ` st^i$A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %) /Bl.{}<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 70F(`;  
? 4v"y@v  
return l(i, j) = r(i, j); k=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FIN0~ 8  
t~V?p'a0ys  
  return ( int & )i; u`gY/]y!  
  return ( int & )j; Uqd2{fji=#  
最后执行i = j; ~Q2,~9Dkc  
可见,参数被正确的选择了。 wDt9Lf O  
LTZ~Id-)P  
j&l2n2z  
@$7l  
{C'9?4&  
八. 中期总结 7<zI'^l  
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: Ksb55cp`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 - (VX+XHW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]L;X Aj?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4"et4Y7  
9Itj@ps  
5e >qBw8t  
1#V&'A  
oV;I8;#\J  
rrrn8b6  
九. 简化 Y;1J` oT  
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。 Clmz}F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tD+K4 ^  
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: 28,g'k!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ' p!\[* e  
  +-*/&|^等 A)HV#T`N  
2. 返回引用。 ;@/vKA3l.  
  =,各种复合赋值等 iu+rg(*%  
3. 返回固定类型。 D8=a+!l-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PS/00F/Ak  
4. 原样返回。 FQBAt0  
  operator, ~+&Z4CYb  
5. 返回解引用的类型。 n_ S)9C'=  
  operator*(单目) pP*`b<|  
6. 返回地址。 %0lJ(hm  
  operator&(单目) yL"pzD`[H  
7. 下表访问返回类型。 9V?:!%J  
  operator[] ,K8(D<{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =P`l+k3  
  operator<<和operator>> yr q){W  
+<7a$/L?4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lQt* LWd[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;hkzL_' E)  
p77  
template < typename Left > q/3 )yG6s  
struct value_return - %`iLu  
  { *:,y`!F=y  
template < typename T > 8+8P{_  
  struct result_1 q:3HU<  
  { ,7^,\ ,-m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -3|i5,f  
} ; }^Ky)**  
9RnXp&w  
template < typename T1, typename T2 > 0 ChdFf7  
  struct result_2 Ir$:e*E>  
  { 822jZ sb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !--A"  
} ; r=:o$e  
} ; "dFuQB  
]7 2wv#-  
hC2_Yr>N%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RrRE$g  
)"H r3  
下面我们来剥离functor中的operator() }NF7"tOL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UO8./%'  
[ |dQZ  
return l(t) op r(t) .Eg[[K_iD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "V:E BR  
return op l(t) O_[]+5.TX  
return op l(t1, t2) $ v~I n  
return l(t) op {on+ ;,  
return l(t1, t2) op PXDwTuyc  
return l(t)[r(t)] +HfZs"x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ehr,+GX  
5 $:  q  
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: Z >F5rkJ  
单目: return f(l(t), r(t)); Fy-|E>@]D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); . J.| S4D  
双目: return f(l(t)); Y]9C8c)  
return f(l(t1, t2)); 50Y^##]&  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?%wM8?  
p<AzpkU,A  
struct meta_divide Vv~:^6il  
  { `ILO]+`5  
template < typename T1, typename T2 > "&N1$$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q\{$&0McF  
  { a!*K)x,"<  
  return t1 / t2; i~;Yrc%AEX  
} <|c[ #f  
} ; r^$WX@ t&  
$ZfoJR]%  
这个工作可以让宏来做: RMO6kbfP  
%N0cp@Vz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0Lki (  
template < typename T1, typename T2 > \ Wz-7oP%;I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B4ky%gF4  
以后可以直接用 8jm\/?k|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M,/{53  
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 q?2kD"%$  
(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。。。) @Yy']!Ju  
H/BU2sa  
b8TwV_&|X  
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 5$Aiez~tBq  
r-IG.ym3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z\r|5Z  
class unary_op : public Rettype *u?N{LkqS  
  { [I4&E >  
    Left l; UJ1Ecob  
public : m9m]q&hx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $][$ e  
QP0[  
template < typename T > n 2m!a0;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oCR-KR>{Q  
      { Sn ~|<Vf  
      return FuncType::execute(l(t)); /;\{zA$uC=  
    } T!pjv8y@R  
q'4qSu  
    template < typename T1, typename T2 > Nw|m"VLb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4> $weu^  
      { M}*#{UV2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ss c3uo0  
    } 2$%E:J+2:$  
} ; @N,I}_9-  
okv`v ({  
Fu6~8uDV{{  
同样还可以申明一个binary_op 268H!'!\  
sPUn"7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cri.kr9Y  
class binary_op : public Rettype Vs~!\<?  
  {  f]JLFg7  
    Left l; ! fSM6Vo  
Right r; Bq)aA)gF  
public : d:1TSJff%/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KWB;*P C^  
#I|jFn9  
template < typename T > b+3QqbJ[F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I]OVzM  
      { {9yW8&m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z2wgfP`  
    } A3=$I&!%  
=(U&?1R4  
    template < typename T1, typename T2 > c<J/I_!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WG?;Z  
      { GVt}\e~"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S|HnmkV66  
    } ?Pw(  
} ; -yH8bm'0"  
0nV|(M0lu?  
sHi *\  
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 A/+bwCDP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _]~= Kjp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 98^o9i  
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。 (hv>vfY@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g<"k\qs7  
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。。。 e$+/;MRq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qqR8E&Y{  
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) S0uEz;cE  
下面是修改过的unary_op !p#+I=  
ddiBjp2.!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 07:N)y,  
class unary_op aur4Ky> :  
  { V=LJ_T"z0  
Left l; #0wH.\79  
  %Yi^{ZrM  
public : pg;y\}  
x!@P|c1nKC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y']D_\y  
= rLL5<  
template < typename T > 6rD Oa~<B  
  struct result_1 @<W^/D1#L  
  { /K2=GLl;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !<P|:Oo*Dl  
} ; gE~]^B{  
@|c fFT W  
template < typename T1, typename T2 > KL}o%wfLy  
  struct result_2 Q1yj+)_  
  { ]sf1+3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aHvsgp]  
} ; 3.^Tm+ C  
' 3MCb  
template < typename T1, typename T2 > ILQB%0!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D+"-(k  
  { >TqMb8e_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JO `KNI  
} ZXR#t?D  
;[~:Y[N  
template < typename T > ZLRAiL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g)@d(EYY  
  { UZ"jQJQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); h *JzJ0X  
} :J{| /"==  
E 3a^)S{  
} ; n)'5h &#  
:Vyr8+]  
kA1C&  
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 +"Ui @^  
好啦,现在才真正完美了。 :jc ?T  
现在在picker里面就可以这么添加了: +9[/> JM  
,GH;jw)P  
template < typename Right > >){"x(4`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /QeJ#EHn  
  { l1h;ng6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g[d.lJ=Q-N  
} I|#1u7X%]  
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。 \~#$$Q-qtU  
Y,%d_yR[  
-!kfwJg8N(  
=h<LlI^v  
4CT _MAj  
十. bind > (.V(]{3y  
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。 _FJ,, /~  
先来分析一下一段例子 Zss `##  
!7KSNwGu  
GkT:7`|C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~fDMzOd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _ `RCY^t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4R~f   
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。 *<[Nvk^  
我们来写个简单的。 >O:31Uk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }95;qyQ$  
对于函数对象类的版本: E_[)z%&n2  
*61+Fzr  
template < typename Func > q*^F"D:?k  
struct functor_trait 4%3R}-'mh  
  { S-8wL%r  
typedef typename Func::result_type result_type; JF vVRGWB  
} ; RKY~[IQ,  
对于无参数函数的版本: 9EE},D  
P9\!JH!  
template < typename Ret > .K n)sD1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D]s8w  
  { x'.OLXx>  
typedef Ret result_type; *r&q;ER  
} ; 5yHarC  
对于单参数函数的版本: l^@!,Z  
0(Hhb#WDh\  
template < typename Ret, typename V1 > _7O;ED+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I\BcG(hlJ  
  { NiCH$+c\  
typedef Ret result_type; 7I,/uv?  
} ; huu v`$~y  
对于双参数函数的版本: *7ggw[~  
:a 5#yh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G9/5KW}-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /-.i=o]b  
  { &@c?5Ie5  
typedef Ret result_type; vtv^l 3  
} ; KVvzVQ1  
等等。。。 h27awO Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F%8W*Y699  
TH`zp]0  
template < typename Func > _ 2WG6y;  
struct func_return |7K[+aK  
  { qNLG-m,n<  
template < typename T > ~1NK@=7T  
  struct result_1 2 f" =f^rf  
  { }w#Ek=,s#o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p;GT[Ds^  
} ; d"1DE  
4@qKML  
template < typename T1, typename T2 > .)7r /1o  
  struct result_2 ?9_RI(a.}  
  { ># q2KXh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `+4>NT6cu9  
} ; ,<^7~d{{3m  
} ; UogkQ& B  
c\n&Z'vK  
V>{G$(v$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bc/'LI.%  
M<A*{@4$w&  
template < typename Func, typename aPicker > X_7cwPY  
class binder_1 Ag>E%N  
  { A?DgeSm  
Func fn; &nc 0stuL  
aPicker pk; cmzu @zq  
public : 6O`s&T,t  
ii.L]#3y  
template < typename T > W;Rx(o>  
  struct result_1 =5UT'3p>  
  { ^ lUV^%f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WMo   
} ; 'THcO*<  
92@/8,[  
template < typename T1, typename T2 > ;{n@hM*O  
  struct result_2 e b])=  
  { .H M1c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y: ~A-_  
} ; l1_Tr2A}7/  
UN~dzA~V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X>[x7t:  
ZfpV=DU  
template < typename T > i/&?e+i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !besMZ  
  { K+0&~XU  
  return fn(pk(t)); _f~(g1sE  
} $`2rtF  
template < typename T1, typename T2 > %uuh+@/&yz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )JO#Z(  
  { ArFsr  
  return fn(pk(t1, t2)); Kk}|[\fW  
} m3apeIEi[  
} ; }~?B>vZS  
u,zA^%   
x>>#<hOz[  
一目了然不是么? 'IorjR@ 40  
最后实现bind FS3MR9  
W\'njN  
X{n7)kgL  
template < typename Func, typename aPicker > DcNQ2Zz?%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %idn7STJ}  
  { 1]yOC)u"i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >-2eZ(n)"  
} dQ6n[$Q@N  
m;=wQYFr{I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Mp*S+Plp  
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。 Wc}opp  
DFgr,~  
十一. phoenix uHBEpqC%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZP@or2No%  
Q9(J$_:  
for_each(v.begin(), v.end(), *]ROUk@K=  
( bv.DW,l%'  
do_ Q?f%]uGFQ  
[ }(g`l)OX  
  cout << _1 <<   " , " 1g_(xwUp+  
] 6sRe. ct<  
.while_( -- _1), yI&{8DCCw  
cout << var( " \n " ) [}7j0&  
) O*hd@2hd  
); xvZNshkpAX  
qf/1a CQiP  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +Za ew679  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~R;9a"nr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AML8.wJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jlmP1b9  
HT]v S}s  
L53qQej<  
template < typename Cond, typename Actor > Q^^.@FU"x  
class do_while \5+?wpH  
  { k,EI+lCX  
Cond cd; {U$qxC]M  
Actor act; v&6=(k{E@R  
public : -mSiZ  
template < typename T >  R^%uEP  
  struct result_1 *cjH]MQ0Ak  
  { e ~X<+3<  
  typedef int result_type; {K{&__Nk  
} ; +%Vbz7+!  
;z6Gk&?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z*Y4t?+  
kmJ {(y)w  
template < typename T > PGT*4r21  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @W\y#5"B  
  { #n=b*.  
  do kzA%.bP|  
    { U'pm5Mc\q  
  act(t); Zk#^H*jgx  
  } tEz6B}  
  while (cd(t)); P;&rh U^[  
  return   0 ; <Tq&Va_w  
} jzuOs,:R  
} ; /PP\L](  
2gn*B$a  
n-h2SQl!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Nhh2P4gH  
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。 ^y@ RfM=A  
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。 ~<M/<%o2*  
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。 ];bl;BP  
下面就是产生这个functor的类: Z[.+Wd\)-9  
oB9t&yM  
d^"dL" Q6m  
template < typename Actor > #!Iez vWf  
class do_while_actor _Qy3A T~  
  { )ca^%(25!z  
Actor act; @w1@|"6vF  
public : | v? pS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DRldRm/  
j8@ Eqh  
template < typename Cond > RU>Hr5ebo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p_!;N^y.  
} ; O<3i6   
PZ/gD  
%G%##wv:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *7"R[!9  
最后,是那个do_ > ,L'A;c}  
Oeo:V"  
H].G%,2'  
class do_while_invoker UcCkn7}  
  { 8^fkY'x  
public : 9N9dQ}[:g  
template < typename Actor > 0phO1h]2S)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  } z4=3 '  
  { Q AJX7  
  return do_while_actor < Actor > (act); B;M{v5s~]  
} 39;Z+s";  
} do_; =*q|568  
lVywc:X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4\HB rd#P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h&7]Bp  
最后来说说怎么处理break和continue [3a-1,  
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。 o0-7#2  
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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