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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v0"|J3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AU87cqq  
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, ?aOR ^ K  
+ {a  
g+ 2SB5 2D  
RVI],O  
  class filler %(6f  
  { |i|YlWQS  
public : ?#04x70  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .8b 4  
} ; P2`ks[u+i  
DOhXb  
F<V zVEx  
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: }{K)5k@  
@'C)ss=kj  
I=(O,*+PQ  
wTIf#y1=9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JYv&It  
ZmmuP/~2K  
CvbY2_>Nh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ec=4L@V*  
{E6W]Mno  
?ZDx9*f  
sv0kksj  
二. 战前分析 `Z%XA>  
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。 *2:)Rf  
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 5VG@Q%  
M\`6H8aLn  
#:s'&.6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &RROra  
  /* --------------------------------------------- */ >W-e0kkH  
vector < int *> vp( 10 ); D"^ogY#LK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @C z1rKU^l  
/* --------------------------------------------- */ /23v]HEPy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,pLesbI  
/* --------------------------------------------- */ >$R-:>~zN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jDXmre?  
  /* --------------------------------------------- */ _ORW'(:Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tmb0zuJ&C!  
/* --------------------------------------------- */ da I-*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $<ZX};/D  
~gBqkZ# y?  
wV5<sH__  
_I$]L8hC  
看了之后,我们可以思考一些问题: <7 PtC,74  
1._1, _2是什么? A)`M*(~  
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。 l@j!j]nE  
2._1 = 1是在做什么? k?J}-+Bm[|  
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。 D(h|r^5  
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。 .S?,%4v%%  
|?g2k:fzB7  
BwEL\*$g  
三. 动工 W]M[5p]*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N#[/h96F  
JBoo7a1  
IloHU6h'  
!0fK*qIL  
template < typename T > \[D"W{9l  
class assignment Q45rP4mQ  
  { (1Kh9w:^"  
T value; M2oKLRt)L  
public : V).M\  
assignment( const T & v) : value(v) {} .pdgRjlSn  
template < typename T2 > Nm; ka&'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q2fa]*Z5  
} ; MaMs(  
5@v!wms  
<?Lj!JGX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aX~iY ~?_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~?L. n:wu  
i, )kI  
w\@Anwj#L  
^3r2Q?d\  
  class holder $}\. )^[}  
  { l|uN-{ w  
public :  MT&i5!Z  
template < typename T > SQz>e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]I}' [D  
  { S8]g'!  
  return assignment < T > (t); 99ZQlX  
} %*s[s0$c  
} ; \}<nXn!  
]"YG7|EU  
Gm6^BYCk  
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: ,$*IJeKx  
_C*}14 "3  
  static holder _1; ,>~9 2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h,#AY[Q  
,YiBu^E9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;XTP^W!6f  
而不用手动写一个函数对象。 Af -{'  
6~2!ZU  
$Z;0/\r%  
H7\EvIM=  
四. 问题分析 ;ga~ae=Fg  
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。 RWoa'lnu  
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。 C"F(kgL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8<g5.$xyz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2smLv1w@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 : 0%V:B  
U,+=>ns>  
五. 问题1:一致性 CF$^we  
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?| Rq\.RR](  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )fC^h=Qp  
f-23.]`v  
struct holder 4~Z\tP|Q.  
  { qvab >U`  
  // \ (X~Z  
  template < typename T > Z-/ E$j  
T &   operator ()( const T & r) const 43(+3$VM7  
  { N}^\$sVu_  
  return (T & )r; G,$jU9 f  
} C"YM"9JSJ  
} ; .IG(Y!cB  
mk0rAN  
这样的话assignment也必须相应改动: N 2x\O~7  
-ff*,b$Q/  
template < typename Left, typename Right > #PFf`7b,z  
class assignment U`:$1*(`  
  { ?p}m[9@  
Left l; mT)iN`$Y@  
Right r; C$?dkmIt  
public : fwOvlD&e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ] ^.#d  
template < typename T2 > jLZ~9FXF2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \a}%/_M\  
} ; ffSecoX  
Rr:,'cXGi  
同时,holder的operator=也需要改动: //AS44^IS  
#5'9T:8  
template < typename T > )TP7gLv=b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =m1B1St2  
  { a|66[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9?]4s-~  
} n32BHOVE  
L.erP* w  
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。 'GNT'y_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [S*bN!t  
^S[Mg6J  
return l(rhs) = r; PiM@iS  
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。 r0hu?3u1?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xy[R9_V  
#,$d!l @  
template < typename Tp > jtN2%w;  
class constant_t RELLQpz3  
  { -x7b6o>$  
  const Tp t; [['un\~r~  
public : s_VP(Fe@K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uZg Kex;c  
template < typename T > =cg0o_q8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1'Kn:I  
  { A<AZs~f  
  return t; Cg-khRgLS  
} friNo^v&  
} ; ci|6SaY*  
y<.1+TG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @@_f''f$  
下面就可以修改holder的operator=了 @Vc*JEW  
H}X3nl\]  
template < typename T > {bl^O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rFdovfb   
  { R~;<}!Gtx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nKufVe  
} p)Z$q2L  
g)2}`}  
同时也要修改assignment的operator() =3l%ZL/  
"M1[@xog  
template < typename T2 > @/XA*9]l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 91e&-acA  
现在代码看起来就很一致了。 3fM~R+p  
AEhh 6v  
六. 问题2:链式操作 > STWt>s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L)J0T Sh  
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。 E_7N^htv  
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。 PJS\> N&u  
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。 =K}5 fe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IIs'm!"Y>  
ti3T ?_  
template < typename T > Pf-k"7y  
struct result_1 X.bNU  
  { fD]}&xc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $_% a=0  
} ; Hj$JXo[U  
 WOG=Uy$  
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: 3<CCC+47  
s9@/(_  
template < typename T > t|%wVj?_  
struct   ref f9F@G&&Ugg  
  { +A3@{ 2  
typedef T & reference; CsJw;]dYI  
} ; x{j|Tf3,G  
template < typename T > J9zSBsp_  
struct   ref < T &> % sbDH  
  { p,Qr9p3y  
typedef T & reference; 6/Q'o5>NL:  
} ; 6ix8P;;}#  
fOtL6/?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8:|F'{<<b  
AK} wSXF  
template < typename T > I!|_C~I`2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .B+R+2uY3  
  { :B6hYx  
  return l(t) = r(t); (Xi?Y/  
} w =^QIr%  
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。 2X!O '  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {'NdN+_C  
B#N(PvtE  
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 D ]:sR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R6r'[- B2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cq(dj^/~m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xk8+m>   
最后的布局是: esIE i!d  
                Add mw-0n  
              /   \ ` <cB 6  
            Divide   5 x$tx!%,)/S  
            /   \ FO&U{(Q  
          _1     3 K?8{ y  
似乎一切都解决了?不。 rzsb(  
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。 [kM)K'-  
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。 vT#zc)j  
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: Ep>3%{V  
s{4|eYR  
template < typename Right > # y%Q{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %O#)=M~  
Right & rt) const YIvJN  
  { oJA%t-&%R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PbvRh~n  
} iC10|0%{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7Ps I'1v  
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。 4Z12Z@A#7  
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-w=4_W  
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。 .DiH)  
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。 4C\>JGZvq  
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? ^mz&L|h  
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: mEyJ o|  
a{v1[i\  
template < class Action > Ne!F  p  
class picker : public Action s<Px au+A  
  { '/trM%<  
public : X`JWYb4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "7mY s)=  
  // all the operator overloaded RB`Emp&T  
} ; GVP"~I~/:  
(n_lu= E70  
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。 $O9Nprf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: EnnT)qos  
YBqu7&  
template < typename Right > uLX5khQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l=,\ h&  
  { 2oyTS*2u_&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kv{uf$X*ve  
} Y&!M#7/'J3  
,7&`V=C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ *P$4c  
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。 %{ WZ  
V3DXoRE-8i  
template < typename T >   struct picker_maker Ir'(GB  
  { D/uGL t~D(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v10p]=HmO  
} ; _H@Y%"ZHJ6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5N<f\W,  
  { 78zjC6}`  
typedef picker < T > result; `@1y|j:m  
} ; " uf*?m3  
dfl| 6R  
下面总的结构就有了: S<HR6Xw  
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。 o=@ 0Bd8  
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。 *5?a% p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RZ 4xR  
至此链式操作完美实现。 u>SGa @R)  
exT O#*o  
y=7WnQc  
七. 问题3 XJ,P8nx  
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。 Vz[E)(QX-`  
8s(?zK\  
template < typename T1, typename T2 > R1OC7q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` ]%\Y>(a}  
  {  O_^O1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b~dm+5W7  
} mC OJ1}  
uTgBnv(Y*  
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: _yk} [x0>  
M0VC-\W7f  
template < typename T1, typename T2 > xEdCGwgp#  
struct result_2 `7_=2C  
  { DID&fj9m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; swNJ\m  
} ; pie<jZt  
*qdf?' R  
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? hd{Vz{;W  
这个差事就留给了holder自己。 ?|!167/O  
    ] AkHNgW  
e[_W( v  
template < int Order > , Fo7E  
class holder; C/V{&/5w  
template <> =Lx*TbsFYt  
class holder < 1 > ]+A>*0#"  
  { .I\)1kjX  
public : Xb +)@Y4h  
template < typename T > b[p<kMTir  
  struct result_1 ;ELQIHnD"  
  { *I,3,zO  
  typedef T & result; 8&snLOU -Q  
} ; E/ %S0  
template < typename T1, typename T2 > tk3%0XZH  
  struct result_2 y\0<f `v6  
  { w20E]4"  
  typedef T1 & result; `.>5H\w0e  
} ; Fq3[/'M^  
template < typename T > wUkLe-n,dE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3?|gBiX  
  { gEC*JbA.3  
  return (T & )r; F%QZe*m[  
} p_h)|*W{  
template < typename T1, typename T2 > +9Z RCmV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R7aS{8nn  
  { "j|}-a  
  return (T1 & )r1; C {.{>M  
} K|*Cka{  
} ; Y#'mALC2  
lsmzy_gV7  
template <> R:=C  
class holder < 2 >  FkJa+ZA  
  { Kp,}7%hDw!  
public : #k? Rl  
template < typename T > _Y F~DU  
  struct result_1 ,Nl]rmI  
  { z{T2! w~[  
  typedef T & result; 0_JbE  
} ; 7s:`]V%  
template < typename T1, typename T2 > }gi>Z  
  struct result_2 !M:m(6E1  
  { *]G&pmMs  
  typedef T2 & result; !1<x@%  
} ; <()xO(  
template < typename T > $s2Ty1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const etF?,^)h=g  
  { \ZrLh,6f.  
  return (T & )r; ,Ie~zZE&  
} *8k`m)h26  
template < typename T1, typename T2 > f M 8kS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BcV;EEi  
  { Yh/-6wg  
  return (T2 & )r2; 4f,D3e%T|  
} ]e+IaZ[Wo  
} ; oiAU}iK:  
QrDrd A  
_@D}2  
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> >。 $IUP;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  I 0ycLx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wP3PI.g-g  
@~6A9Fr  
return l(i, j) = r(i, j); 5xW)nEV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N>i1TM2  
aM'0O![d  
  return ( int & )i; ^EU& 6M2  
  return ( int & )j; 6suB!XF;  
最后执行i = j; Z5~dU{XsT  
可见,参数被正确的选择了。 gOw|s1`2,  
~D@pk>I  
)CS 7>Vx  
AEkgm^t.{  
&*g5kh{  
八. 中期总结 S8j;oJ2 d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: u&l2s&i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fX G+88:2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M%4o0k]E,s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [;dWFG"f  
W.p->,N  
GV)#>PL  
e 1{t qNJ  
bj` cYL%  
]!H*oP8a*  
九. 简化 Jl3l\I'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !7J;h{3Uw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z91gAy^z<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +Cx~4zEq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sw*k(i  
  +-*/&|^等 a AYO(;3  
2. 返回引用。 (omdmT%D  
  =,各种复合赋值等 r5[om$|*  
3. 返回固定类型。 "%ag^v9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L.(T"`-i  
4. 原样返回。 ^8)&~q*  
  operator, U0u@[9!  
5. 返回解引用的类型。 D+rDgrv  
  operator*(单目) GSV,  
6. 返回地址。 #Q6wv/"Ub  
  operator&(单目) uR)itmc?  
7. 下表访问返回类型。 'xZxX3  
  operator[] #l~ d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XRs/gUT  
  operator<<和operator>> Jf`;F :  
M4M 4*o  
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。 (d993~|h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tZ>>aiI3  
u]E%R&  
template < typename Left > ;~z>GJox  
struct value_return 8s8q`_.)(  
  { uW;Uq=UN  
template < typename T > =B1t ?( "  
  struct result_1 h0n0Dc{4  
  { k_V1x0sZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,Z_nV+l_  
} ; vJ GxD\h  
v Xio1hu  
template < typename T1, typename T2 > [k-7Kq  
  struct result_2 8q7KqYu  
  { cv:nlq)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3D\.S j%  
} ; ^'QcP5Fv  
} ; oD{V_/pdx  
A#1aO  
0x# 6L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $$ _ uQf  
^1,]?F^  
下面我们来剥离functor中的operator() \+GXUnkj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )2YU|  
\Qk:\aLR  
return l(t) op r(t) y(.WK8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0x^$q? \A  
return op l(t) T<zonx1  
return op l(t1, t2) 7u5B/M!  
return l(t) op 9][Mw[k>  
return l(t1, t2) op b{s E#m%r  
return l(t)[r(t)] 1:YDN.*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s>~&: GUwR  
9[T#uh!DC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: JPQ02&e  
单目: return f(l(t), r(t)); Xki/5roCQ|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (/"T=`3t  
双目: return f(l(t)); .[cT3l/t  
return f(l(t1, t2)); UMhM8m!=o  
下面就是f的实现,以operator/为例 &[*<>  
08k1 w,6W  
struct meta_divide O-T/H-J`  
  { u.hnQsM  
template < typename T1, typename T2 > =5Q;quKu^5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (!X:[Ah*$  
  { u6r-{[W}  
  return t1 / t2; xDADJ>u2K  
} W\~ZmA.  
} ; "r"]NyM  
T>f-b3dk  
这个工作可以让宏来做: )STt3.  
"6KOql3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Cc Ni8Wg_  
template < typename T1, typename T2 > \ sef!hS06  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 't)j  
以后可以直接用 fE7WLV2I>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8-?n<h%8E  
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 dJ24J+9}]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。。。) k}T~N.0  
jHz]  
gP1$#KgU  
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 s vo^#V~h'  
;prp6(c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v?LJ_>hw*T  
class unary_op : public Rettype =?*V3e3{  
  { 3J,/bgL5  
    Left l; *c3 o&-ke9  
public : 9oq(5BG,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cQ+, F2  
:He:Bdk  
template < typename T > p$9N}}/c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~o # NOfYi  
      { ?,%N?  
      return FuncType::execute(l(t)); HYg _{  
    } xD1wHp!+  
Y(A?ib~K  
    template < typename T1, typename T2 > |g;XC^!%=o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sJM}p5V  
      { ~{NDtB)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UT{N ly8u  
    } pwZ &2&|  
} ; `HJwwKd  
A1'IK.  
'M'LJ.,"/  
同样还可以申明一个binary_op I" j7  
A,=l9hE'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wK\SeX  
class binary_op : public Rettype 3QR-8  
  { 3K0J6/mc  
    Left l; 5N|77AAxK  
Right r; ]B7t9l  
public : F H%yyT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _%L3?PpF"  
1^W Aps  
template < typename T > Bkz   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JGdBpj:  
      { 9a4RW}S<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;zJ_apZ:{  
    } %vThbP#mR|  
ix/uV)]k`  
    template < typename T1, typename T2 > ftH 0aI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CNN?8/u!@  
      { <kM%z{p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]D]K_`!K  
    } eb8_guZ  
} ; Q@j:b]Y9  
q{5Vq_s\  
 OB^  
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(w0<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x p$0J<2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^IId =V=2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 . LS.Z 4@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D0]9 -h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E nUo B<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p_nrua?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #]'V#[;~  
下面是修改过的unary_op [a Z)*L ;  
M1>a,va8Zq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D2mB4  
class unary_op @6tx5D?  
  { JH5])i0  
Left l; 6x7=0}'  
  u}h'v&"e,  
public : tvH)I px  
\G"/Myi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g ` {0I[  
ZuhT \l  
template < typename T > tO0+~Wm  
  struct result_1 }hf*Jw  
  { =0-qBodbl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H9Z3.F(2  
} ; KWYG\#S0]  
^49moC-  
template < typename T1, typename T2 > 8]L.E  
  struct result_2 Lr~K3nb  
  { ?t"PawBWE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3HiW1*5W  
} ; lt]U?VZ   
QRjt.Ry|  
template < typename T1, typename T2 > INT2i8oU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zJy{Ry[Sb  
  { %)e+w+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *~"`&rM(  
} !K2[S J  
-,tYfQ;:  
template < typename T > ]aR4U`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SM<kE<q#  
  { 9%wppNT/  
  return OpClass::execute(lt(t)); q8lK6p\:W  
} S .jjB  
@W,Y_8:  
} ; IY:O?M  
;0 *^98K  
!RD,:\5V  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D^~g q`/)  
好啦,现在才真正完美了。  {MtB!x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^`7t@G$ D  
t<7WM'2<y  
template < typename Right > 7 AiCQWf9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +NY4j-O  
  { ]3,0 8JW=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )X/Faje  
} *X #e  
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。 ^m=%Ctu#  
>KPJ74R  
,W-0qN&%/  
X3nhqQTZ  
SMFW]I2T/  
十. bind 5HN<*u%z  
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 [g}vwS  
先来分析一下一段例子 Uu+C<j&-  
M&FuXG%  
|gz ,Ip{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SDwSlwf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bij?q\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C] w< &o  
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。 6~S0t1/t?  
我们来写个简单的。 ihWz/qx&q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  R'/wOE2  
对于函数对象类的版本: %},gE[N!J  
o;mIu#u  
template < typename Func > &>{>k<z  
struct functor_trait sdWl5 "  
  { Anv8)J!9u  
typedef typename Func::result_type result_type; bEKLameKv  
} ; ^j %UZ  
对于无参数函数的版本: nS4S[|w"  
obq}#  
template < typename Ret > M<unQ1+wh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +a-@ !J~:  
  { xW =$j|  
typedef Ret result_type; Ol[gck|~  
} ; 6hK"k  
对于单参数函数的版本: DeA'D|  
HqBPY[;s  
template < typename Ret, typename V1 > >G2-kL_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PuaosMn(9  
  { CE,O m^  
typedef Ret result_type; @U{M"1zZe  
} ; 8 36m5/kH[  
对于双参数函数的版本: _vH!0@QFU  
hH}/v0_jb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e9_+$Oo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6sl<Z=E#  
  { VWy:U#;+8  
typedef Ret result_type; lg >AWTW[  
} ; j*4S]!  
等等。。。 `uA&w}(G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Nh9!lBm*]  
]ECZU   
template < typename Func > }!V<"d,!  
struct func_return !d .>r 7w  
  { dY<#a,eS  
template < typename T > ; ZV^e  
  struct result_1 5R`6zhf  
  { ;/ KF3 %  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gc3 U/ jM  
} ; K)&XQ`&  
8$UZL  
template < typename T1, typename T2 > vw] D{OBv*  
  struct result_2 tQ JH'YV  
  { Y&f[2+?2NK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/Jj]X#r  
} ; jA4v?(AO}#  
} ; $L8s/1up  
K)UOx#xe1  
"!6~*!]c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y0O<]2yVx  
 _np>({  
template < typename Func, typename aPicker > 8;\tP29  
class binder_1 -^Km}9g  
  { , )pt_"-XA  
Func fn; G>S1Ld'MV  
aPicker pk; _8pkejg  
public : s*/ G- lY  
36WzFq#  
template < typename T > '3UIriY6  
  struct result_1 s k6|_  
  { ,tF" 4|#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^%$W S,  
} ; soQzIx  
n;^k   
template < typename T1, typename T2 > 7WfirRM  
  struct result_2 9Q7cUoxY  
  { `[` *@O(y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; | ,l=v`/  
} ; sFM>gG  
n[:AV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q0uO49sg  
pD_eo6xX  
template < typename T > m\Fb ,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5YG@[ic  
  { <T.#A8c  
  return fn(pk(t)); C\ 2 >7  
} LOUKUReE  
template < typename T1, typename T2 > $17 v,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4U a~*58  
  { B0XBI0w^Y  
  return fn(pk(t1, t2)); (VI* c!N  
} }%ZG> LG5J  
} ; p C2c(4  
lyH X#]  
)tI2?YIR  
一目了然不是么? 3g#=sd!0O@  
最后实现bind '"fU2M<.  
aU]O$Pg{  
0CVsDVA  
template < typename Func, typename aPicker > \%?8jQ'tX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7- 3N  
  { ocA'goI-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ))69a  
} nh&J3b}B!  
-k[tFBl w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [F V=@NI  
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。 ':2*+  
U>B5LU9&  
十一. phoenix uZ`d&CEh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xBE RCO^  
UFIAgNKl  
for_each(v.begin(), v.end(), D7_Hu'y<o  
( Jn@Mbl  
do_ cwWSNm|  
[ 5) n:<U*  
  cout << _1 <<   " , " W "\tkh2  
] vz #wP  
.while_( -- _1), }!yD^:[ 5  
cout << var( " \n " ) 0O['-x  
) )3`  
); <.7I8B7  
#nf%ojh  
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: B[/['sD  
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 LY88;*:S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e<O;pM:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Fb{`a[&  
<j1d~XU}  
jQ_|z@OV  
template < typename Cond, typename Actor > leb^,1/D6  
class do_while ),y!<\oQ  
  { RqN_vk\  
Cond cd; y5AXL5  
Actor act; ]dGr1 ncu  
public : rMXOwkE  
template < typename T > )(?UA$"  
  struct result_1 |<$<L`xoe  
  { pT ocqJ22  
  typedef int result_type; f?>-yMR|  
} ; 5fj  
LE0J ;|1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JW%/^'  
mS w?2ba  
template < typename T > vzohq1r5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lEyG9Xvi  
  { y[^k*,= 9  
  do O'!r]0Q  
    { DQ n`@  
  act(t); !}L~@[v,uL  
  } ].k+Nzf_  
  while (cd(t)); <>T&ab@dE(  
  return   0 ; [ n0##/  
} >TlW]st  
} ; %eutfM-?6  
,{uW8L  
OZ>)sL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U=&^H!LVY  
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。 ?2?S[\@`0U  
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。 ##EB; Y  
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。 ~|r'2V*  
下面就是产生这个functor的类: O:5Rp_?^  
[w&#+h-q  
RVgPH<1X@e  
template < typename Actor > Ss#@=:"P  
class do_while_actor #K :-Bys5v  
  { bVa+kYE  
Actor act; s FQ4O- SM  
public : n*vTVt)dJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W.#}q K" q  
()QOZ+x_!  
template < typename Cond > ,]PyDq6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QQg8+{>  
} ; ~ Ho{p Oq  
_KB{J7bs<a  
| ((1V^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y*VQ]aJ  
最后,是那个do_ AW,v  
*#&k+{a^2  
> 63)z I  
class do_while_invoker \)OZUch  
  { a|DsHZ^6^  
public : Usa+b A  
template < typename Actor > n S_Ta  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zg -]sp]  
  { kz ZDtI)  
  return do_while_actor < Actor > (act); lLb:f6N  
} ?z2jk  
} do_; ~Cjz29|gp  
tigT@!`$Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,HFs.9#&B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T>}0) s  
最后来说说怎么处理break和continue S~KS9E~\  
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。 A_!QrM  
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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