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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'uBagd>*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5Sh.4A\  
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, !'5t(Zw5  
h.t2;O,b  
eVvDis  
h 0c&}kM  
  class filler fU^6h`t  
  { `mp3ORR;$  
public : Y I?4e7Z+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dN)@/R^E;  
} ; :c/](M  
o0B3G  
u27*-X 5  
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: BpR#3CfW  
)4O* D92  
<#ZDA/G(  
A5q%yt I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C< B1zgX  
|M$ESj4@  
w+Oo-AGNH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {8im{]8_  
J_@`:l0,z  
N*{>8iFo4  
Y'9<fSn5&  
二. 战前分析 7nl  
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。 L=v"5)m2R  
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 -egu5#d>  
VGL!)1b  
l(A>Rw|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @FLa i  
  /* --------------------------------------------- */ ];U}'&  
vector < int *> vp( 10 ); JQO%-=t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 69C>oX  
/* --------------------------------------------- */ -Izc-W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xhk_h2F[  
/* --------------------------------------------- */ nNP{>\x;"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k<.VR"I p  
  /* --------------------------------------------- */ @'lO~i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); no UXRQ  
/* --------------------------------------------- */ 8 aC]" C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qJ5gdID1_  
*<IQ+oat,a  
;Y@"!\t}  
zKf.jpF^  
看了之后,我们可以思考一些问题: D  Kng.P  
1._1, _2是什么? B`;DAsmT  
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。 _ ATIV  
2._1 = 1是在做什么? ?5Ub&{  
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。 c&>==pI]k  
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。 >XomjU[srQ  
V+MhS3VD  
1}DUe. a  
三. 动工 f<K7m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j87IxB?o  
1v"r8=Wt  
\*x=q20  
=2tl149m/z  
template < typename T > uJ_"gPO  
class assignment @;T?R  
  { .=% ,DT"  
T value; (Gp|K6  
public : 6( ~DS9  
assignment( const T & v) : value(v) {} nq3B(  
template < typename T2 > 99mo]1_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @uzzyp r>  
} ; ;=oGg%@aP  
KRN{Ath.  
2Hj;o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?:1)=I<A4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]Yd7  
d*(wU>J '  
%n<.)R  
,Y_[+  
  class holder m<wEw-1.  
  { J6m(\o  
public : )9mUE*[  
template < typename T > %. -nZC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R`F8J}X_  
  { .|Bmg6g*  
  return assignment < T > (t); }y P98N5o  
} /{7we$+,p  
} ; AYLCdCoK.  
 l6uU S  
K-f\nr  
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: q1O}dSPwX  
VN[i;4o:|  
  static holder _1; \y*,N^wu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ukH?O)0O  
*iW$>Yjb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t 9Dr%#  
而不用手动写一个函数对象。 76M`{m  
4t;m^Iv  
i@|.1dWh  
DJ#z0)3<p  
四. 问题分析 TR([u  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TPeBb8v 8D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }^/;8cfLY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `9yR,Xk=l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \ mt> R[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X/!37  
7h3JH  
五. 问题1:一致性 FeM,$&G:  
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?| -$J%.fdPs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;n-IpR#|  
/^>yDG T,0  
struct holder N;BS;W5I  
  { J@I-tS  
  // mK2M1r  
  template < typename T > w}jH,Ew  
T &   operator ()( const T & r) const H%\\-Z$#  
  { I$7TnMug  
  return (T & )r; 6qgII~F'  
} ^-'t`mRl]d  
} ; ->S6S_H/+&  
^M Zdht   
这样的话assignment也必须相应改动: 9+sOSz~ P  
k-M-=VvA  
template < typename Left, typename Right > b[I;6HW  
class assignment $*u{i4b  
  { <Gr775"  
Left l; }nW)+  
Right r; ,UD,)ZPf[  
public : ecI[lB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E*t0ia8  
template < typename T2 > &_!g|-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2\,vq R  
} ; 5E#koy7 $s  
t,8p}2,$  
同时,holder的operator=也需要改动: tR]1c  
# Y*cLN`Y7  
template < typename T > jSj (ZU6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }Pj3O~z  
  { 1jhGshhp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1K;i/  
} |F'k5Lh  
1wqsGad+;  
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。 |5}~n"R5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q&-A}]  
V %cU @  
return l(rhs) = r; ]v^;]0vcr  
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。 U/JeEI%L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @zJhJ'~ Sl  
AjQ^ {P  
template < typename Tp > EPz$`#Sh"  
class constant_t /?; 8F  
  { _S(]/d(c  
  const Tp t; 5[Ryc[  
public :  uT}Jw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} | ZI~#V  
template < typename T > g8{?;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fDdTs@)6  
  { f(O`t}Ed  
  return t; @lau?@$ja  
} hOX$|0i  
} ; 1MV\ ^l_  
[Q/')5b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U?6YY` A8  
下面就可以修改holder的operator=了 oK GFDl]3  
p,=:Ff}~  
template < typename T > "}bk *2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $o"PQ!z  
  { C_[V[k0(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lxRzyx  
} FRicHs n  
fWR]L47n  
同时也要修改assignment的operator() U=C8gVb{Hq  
"Q~6cH[#  
template < typename T2 > xy% lp{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ua['rOnU  
现在代码看起来就很一致了。 dQ8}mH!  
sg(L`P  
六. 问题2:链式操作 H7e/6t<x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #zcp!WE.OI  
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。 <%JRZYZ  
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。 ]]s_ 8u 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。 sX3Vr&r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j~G^J  
vO1P%)  
template < typename T > E5lC'@Dcz  
struct result_1 $a6&OH/  
  { *HmL8c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -#b-@sD  
} ; -;z&">  
_c|>m4+X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7cn"@h rJ  
;<#fZ0(l;  
template < typename T > hGH{Xp[mW  
struct   ref <?P UF,  
  { ^yKP 99(  
typedef T & reference; j=)%~@  
} ; P Z-|W  
template < typename T > %Hu Qc^  
struct   ref < T &> _[V.%k  
  { #](k,% 2  
typedef T & reference; 4];Qpln  
} ; x#e(&OjN7  
Nh41o0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #3$U&|`  
%2<chq  
template < typename T > V9"Kro  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0.nS306  
  { q+32|k>)  
  return l(t) = r(t); ~Xnq(}?ok  
} dCcV$BX,K  
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。 P _t8=d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o><~.T=d&  
_c%]RE  
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  !+IxPn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c?d+>5"VX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4i[3|hv'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +I2P{7  
最后的布局是: pM\)f  
                Add B4&@PX"'>,  
              /   \ r{kV*^\E  
            Divide   5 tqrvcnQr^  
            /   \ T}P| uP  
          _1     3 /'G'GQrr  
似乎一切都解决了?不。 (@M=W.M#  
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。 H(]lqvO  
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。 6(oGU4  
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: h GS";g[?  
y]?%2ud/=  
template < typename Right > [kFX>G4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <l5{!g  
Right & rt) const &P!^k0NJR  
  { ]xf{.z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oCSf$g8q  
} m0F-[k3)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `S<uh9/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (H+'sf^h  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5Zn3s()  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vsoj] R$C  
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。 [_qBp:_j?s  
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? Z|d_G}  
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: }tx~y-QQ  
>S{1=N@Ev=  
template < class Action > kOR%<#:J  
class picker : public Action h=4m2m  
  { .'"+CKD.N  
public : ^F`FB..:y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4ej$)AdW3  
  // all the operator overloaded r7*[k[^[^  
} ; ~srmlBi6  
7z=Ss'O]  
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。 TDY}oGmNn  
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:  fUb5KCZ  
SNff  
template < typename Right > Y!o@"Ct  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2Pi}<pG~  
  { 5jy>)WqK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QsDa b4  
} vD1jxk'fd  
BD=;4SLT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IQScsqM  
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。 Bh2m,=``  
PpU : 4;en  
template < typename T >   struct picker_maker f|6%71  
  { ?ArQ{9c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |=38t8Ge&  
} ; o|alL-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cj5M  
  { ~v,LFIT  
typedef picker < T > result; )OH!<jW  
} ; i>,5b1x~  
RLulz|jC  
下面总的结构就有了: orzdq  
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。 p//">l=Ps  
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。 N4fuV?E`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EN J]  
至此链式操作完美实现。 )CdglPK  
kHz3_B9 [  
hUA3(!0)  
七. 问题3 sd8o&6  
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。 51;(vf  
do=VPqy  
template < typename T1, typename T2 > ]X?+]9Fr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s o~p+]  
  { f^%vIB ~[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %7 J  
} '` [nt25N  
fhfdNmtR)I  
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: fU)hn  
mL6/NSSz  
template < typename T1, typename T2 >  & .(ZO]  
struct result_2 7Zu!s]t  
  { /B1< N}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x:l`e:`y9  
} ; 4eaC18?  
4f"be  
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? 7qW:^2y  
这个差事就留给了holder自己。 Sk;IAp#X9  
    msY"Y*4  
Vaq=f/  
template < int Order > #M`ijN!Y  
class holder; 3<JZt.|  
template <> "_#%W oo  
class holder < 1 > z=ppNP0  
  { Nb]qY>K  
public : )b!q  
template < typename T > <o?qpW$,>  
  struct result_1 YT:<AJm  
  { qU2>V  
  typedef T & result; C 7+TnJ  
} ; %],.?TS2V  
template < typename T1, typename T2 > 'R=o,=  
  struct result_2 &I!2gf  
  { :hJhEQH(9  
  typedef T1 & result; zo\Xu oZ  
} ; ?LNwr[C0  
template < typename T > o Y.JK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N(1jm F  
  { a-QHm;_S  
  return (T & )r; o@pM??&x  
} Rut6m5>  
template < typename T1, typename T2 > / m?Z!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a~XNRAh  
  { :K8T\  
  return (T1 & )r1; ,Y!T!o} 1  
} ~s5Sk#.z5  
} ; DK)qBxc8  
Q?1 KxD!  
template <> O]2h=M@q.  
class holder < 2 > **s:H'Mw_  
  { ^?J:eB!  
public : 1km=9[;w'  
template < typename T > %0u7pk  
  struct result_1 h/_z QR-  
  { !J2Lp  
  typedef T & result; slQKkx \Dn  
} ; Kw?,A   
template < typename T1, typename T2 > W%h<@@c4,  
  struct result_2 /+IR^WG#C}  
  { n$=n:$`q  
  typedef T2 & result; BC4u,4S  
} ; a[#4Oq/t$  
template < typename T > f%@Y XGf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +[F9Q,bH@b  
  { Hpsg[d)!  
  return (T & )r; ;TW@{re  
} ,2kWj7H%7  
template < typename T1, typename T2 > c"QH-sE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *i$+i  
  { Wq>j;\3b3  
  return (T2 & )r2; mU\$piei  
} BO[A1'>  
} ; uox;PDK  
Y0eu^p)  
}'X}!_9w>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 `$#64UZ>U1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -#Wc@\;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K1+,y1c  
m=}kGzIY4  
return l(i, j) = r(i, j); @wa/p`gj5w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4< H-ol  
[R Ch7FE23  
  return ( int & )i; , 1`eH[  
  return ( int & )j; I}8F3_b,#  
最后执行i = j; u>? VD%  
可见,参数被正确的选择了。 qBwqxxTc  
H+: $ 7;  
5?I]\Tb  
Ic r'l$PE  
QR8F'7S  
八. 中期总结 d5],O48A  
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: h|-r t15  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $u"K1Q 3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hB^"GYZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f'.yM*  
j<gnh  
}3i@5ctQ  
i2!{.*.  
\NSwoP  
K8RloDjk_A  
九. 简化 uV\=EDno  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vu#:D1/BB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <w:fR|O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C<7J5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ! TRiFD  
  +-*/&|^等 % -SP  
2. 返回引用。 ~&q e"0  
  =,各种复合赋值等 I7Eg$J&  
3. 返回固定类型。 M1g|m|H7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '"KK|]vJ  
4. 原样返回。 U{_O=S u  
  operator, >H%8~ Oek  
5. 返回解引用的类型。 c,-< 4e  
  operator*(单目) nh8h?&q|  
6. 返回地址。 ]v#T'<Nl  
  operator&(单目) 6zI?K4o  
7. 下表访问返回类型。 ?IWLl  
  operator[] L NE]#8ue  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {&4qknPd%  
  operator<<和operator>> Z?@07Y[|K  
Q^ F-8  
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。 ilHj%h*z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h FjW.~B  
@Ab<I  
template < typename Left > v>e4a/  
struct value_return +HcH]D;  
  { m[7a~-3:J  
template < typename T > $i2gOz  
  struct result_1 <l6CtK@  
  { >/n/n{{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w5|"cD#8A  
} ; vTP_vsdeG  
)a6i8b3  
template < typename T1, typename T2 > |On6?5((e  
  struct result_2 mPh;  
  { LnL<WI*Pq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H _2hr[  
} ; <zUmcZ  
} ; TRiB|b]8Q#  
+GGj*sD  
\"*l:x-u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dEL>Uly  
Ga h e-%J  
下面我们来剥离functor中的operator() Kfr?sX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N" 8o0>  
aL`pvsnF  
return l(t) op r(t) t3WlVUtq3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L\B+j+~  
return op l(t) ] x Kmz  
return op l(t1, t2) YA|*$$  
return l(t) op EHb:(|UA%8  
return l(t1, t2) op PNG'"7O  
return l(t)[r(t)] 8[Qw8z5-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xv ja  
w_ Ls.K5"  
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: 0$ (}\hMLt  
单目: return f(l(t), r(t)); J'7Oxjlg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m$ JQ[vgh  
双目: return f(l(t)); ?+!KucTF  
return f(l(t1, t2)); `#UTOYx4  
下面就是f的实现,以operator/为例 N,O[pTwj  
[J];  
struct meta_divide vxm`[s|QC  
  { Du{]r[[C  
template < typename T1, typename T2 > N;w1f"V}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8sIGJ|ku   
  { Gmwn:  
  return t1 / t2; `rcjZ^n  
} H;CGLis  
} ; UFl*^j_)]  
);6zV_^!  
这个工作可以让宏来做: 2#&K3v  
(>jME  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a[u8x mH  
template < typename T1, typename T2 > \ 78Gvc~j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qB&*"gf  
以后可以直接用 ^\CQWgY(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s)N1@RBR  
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{6/{bM&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。。。) :{fsfZXXr  
?e@Ff"Y@e  
rd"]$_P8O  
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 I?PKc'b  
JE j+>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J+;.t&5R  
class unary_op : public Rettype F3qi$3HM  
  { !9!N s(vUM  
    Left l; ecF I"g  
public : @M,_mX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 87HVD Di  
15zL,yo  
template < typename T > mrJQB I+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5P! ZJ3C  
      { m}XI?[!s  
      return FuncType::execute(l(t)); XJlun l)(K  
    } Jd%#eD*k9  
kgQEg)A]!x  
    template < typename T1, typename T2 > \<P W_'6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1"'//0 7  
      { $v^F>*I1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D( _a Xy  
    } "qF&%&#r'  
} ; ^fx9R 5E$:  
E`X+fJx  
EfyF]cYL  
同样还可以申明一个binary_op $HH(8NoL  
*s!8BwiE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ x7Vyy5  
class binary_op : public Rettype :4WwCpgz,  
  { Y3-P*  
    Left l; x,>=X` T  
Right r; ="u(o(j"  
public : uwIZzz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sd)D-S  
jeW0;Cz J~  
template < typename T > fer'2(G?W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,:#prT[P"  
      { K.cNx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <1@_MY o  
    } & IDF9B  
tf/ f-S  
    template < typename T1, typename T2 > ML R3 A s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sFGXW  
      { 4Q]+tXes  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "_(o% \"7  
    } kL&^/([9  
} ; v/^2K,[0>  
y/PEm)=Tt  
n3)g{K^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~U^0z|.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }&!rIU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >N*QK6"=|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4];NX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h)YqC$A-s  
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。。。 q<7Nz] Td  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #fFEo)YG  
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) 6IvLr+I  
下面是修改过的unary_op Q0r_+0[7j  
`R; ct4-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c XY!b=9  
class unary_op {o]OxqE@  
  { *m|]c4  
Left l; }R J2\CP  
  G? [#<W@+  
public : JL*-L*|Zcl  
8gx^e./  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3)T5}_  
+ivz  
template < typename T > K_My4>~Il  
  struct result_1 <( MBs$b  
  { ly{ ~X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5[@4($q8  
} ; mMa7Eyaf  
*D\nsJ*g  
template < typename T1, typename T2 > Nl(Aa5:!  
  struct result_2 |g7E*1Ie  
  { ,2]6cP(6qQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZLO _5#<  
} ; *EDzj&  
~=c#Ff =Z  
template < typename T1, typename T2 > N/y.=]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xxedezNko  
  { L=VuEF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D9Q%*DLd$_  
} r_ o2d8  
5:AAqMa  
template < typename T > aoCyYnZD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t=U[ ;?  
  { AU >d1S.  
  return OpClass::execute(lt(t)); gsAcn  
} O,DA{> *m  
6bU/IVP  
} ; )"q2DjfX*  
:1A Ound  
v[~ U*#i  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wlkS+$<  
好啦,现在才真正完美了。 m2 OP=z@)  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ot/Y?=j~  
7$w:~VZ  
template < typename Right > ukZL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TeG'cKz  
  { v_Jp 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MenI>gd?  
} 6)H70VPJ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .kBAUkL:  
8^HMK$  
P+]39p{  
#%x4^A9 q  
6C   
十. bind 3L#KHTM  
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。 [.0R"|$sy+  
先来分析一下一段例子 8rw;Yo<k  
 Kp!P/Q{  
*WOA",gZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !WrUr]0IP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ) I@gy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AU)Qk$c  
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。 &;,w})  
我们来写个简单的。 O/Da8#S<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <iL+/^#  
对于函数对象类的版本: gBrIqM i5  
ZL-@2ZU{1  
template < typename Func > dp+wwNe  
struct functor_trait B_:K.]DK`  
  { D3MuP p-v  
typedef typename Func::result_type result_type; ww[STg  
} ; ~C[R%%Gu  
对于无参数函数的版本: qA*QFQ'-  
uD<*g(R  
template < typename Ret > [=XsI]B\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K34y3i_  
  { F!.@1Fi1  
typedef Ret result_type; om@` NW  
} ; -V<i4X<|,+  
对于单参数函数的版本: %*LdacjZ  
:y]l`Mo -  
template < typename Ret, typename V1 > _{-GR-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T0Y=g n  
  { U4Qc$&j>  
typedef Ret result_type; sHAzg^n}r  
} ; "< [D1E\  
对于双参数函数的版本: Tqm9><!r  
Ma_! 1Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^@jOS{f l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Oq|pd7fcgm  
  { rMLCt Gi  
typedef Ret result_type; Kx#G_N@  
} ; nfl6`)oW  
等等。。。 Is-Kz}4L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -6Cxz./#yS  
_:=w6jCk  
template < typename Func > E7y<iaA{~  
struct func_return TN` pai0  
  { jtl7t59R  
template < typename T > lHZf'P_Wx  
  struct result_1 $] w&`F-  
  { 6nxf <1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rqu;;VI[  
} ; =@B9I<GKf  
()XL}~I{!A  
template < typename T1, typename T2 > ou@Dd4  
  struct result_2  ~)WE  
  { <r9J+xh*p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3/4xP|  
} ; {5_*tV<I  
} ; 5P+3D{  
V .$<  
>WG$!o+R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !*EHr09N7  
# |2w^Kn  
template < typename Func, typename aPicker > +-HaYB|p  
class binder_1 1\_4# @')  
  { !MQo= k  
Func fn; R1A!ob  
aPicker pk; Y#C=ku  
public : Z'!jZF~4p  
]Kil/Y  
template < typename T > H6*F?a`)I  
  struct result_1 ;J2=6np  
  { ^'[Rb!Q8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `P"-9Ue=  
} ; @;Yb6&I;  
dht1I`i"B  
template < typename T1, typename T2 > T4._S:~  
  struct result_2 BL,YJM(y  
  { )%WS(S>8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fb[<YX"  
} ; tNfku  
kXv -B-wOj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4z?6[Cg<  
%p@A8'b  
template < typename T > !!dNp5h`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;nSaZ$`5  
  { T3!l{vG \O  
  return fn(pk(t)); "l2_7ZXsPT  
} x@(91f  
template < typename T1, typename T2 > _^dWJ0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LWf+H 4iZ}  
  { yD5T'np<4  
  return fn(pk(t1, t2)); En-eG37 l  
} =DvnfT<  
} ; sj Yg  
3E:wyf)i"  
A+NLo[swwu  
一目了然不是么? D",ZrwyJ  
最后实现bind J'Gn M?M  
3|g'1X}  
b8Y1.y"#  
template < typename Func, typename aPicker > nA5v+d-<T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (9@6M 8A  
  { 1%EIP -z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vpTS>!i  
} d;H1B/  
# 1I<qK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NCl$vc;,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 19&!#z  
Dy0cA| E  
十一. phoenix cAA J7?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V=\&eS4^"  
+X"TiA7{j  
for_each(v.begin(), v.end(), 6e/2X<O  
( ~@MIG  
do_ [Gysx  
[ BX2&tQSp  
  cout << _1 <<   " , " ;sCX_`t0E  
] 03AYW)"}M  
.while_( -- _1), yz,ak+wp  
cout << var( " \n " ) 1&U'pp|T  
) rJ KX4,M  
); DJT)7l{  
phEM1",4T  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nD!C9G#oS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 86.!s Q8b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D("['`{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FHqa|4Ie  
'+Ts IJh  
C&K%Q3V  
template < typename Cond, typename Actor > *cq#>rN  
class do_while ayHI(4!$j  
  { |]Pigi7y-  
Cond cd; Fu!:8Wp!(  
Actor act; dV.)+X7<  
public : [}}oHm3&  
template < typename T > \D>'  
  struct result_1 V=QvwQlZ  
  { @N1ta-D#  
  typedef int result_type; j+PW9>Uh  
} ; `:?padZG  
fh:=ja?bM3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X NnsMl  
**dGK_^T0  
template < typename T > Nbuaw[[iz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9&<-k  
  { 0XvMaQXQF  
  do 5rfGMk <  
    { JrYpZ.Nh  
  act(t); $ bD 3  
  } ;x| 4Tm  
  while (cd(t));  Js'COO  
  return   0 ; l?Bv9k.^?  
} 3eFD[c%mN  
} ; ir3iW*5k  
Jel%1'Dc^  
Pg|q{fc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m -7^$  
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。 VS1gg4tCv  
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。 x !]ZVl]  
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。 hRtnO|Z6  
下面就是产生这个functor的类: L'z;*N3D  
6EP5n  
qA Jgz7=c  
template < typename Actor > =DG aK0n  
class do_while_actor ]'DtuT?Z  
  { 6aXsRhQ~  
Actor act; ,R3D  
public : ,t(y~Z wJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rQ@,Y"  
|o|0qG@g  
template < typename Cond > ,r:. 3.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ([`-*Hy  
} ; W5EB+b49KM  
,`S"nq  
b;Q cBGwKT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (:vY:-\ bO  
最后,是那个do_ w9H%u0V?  
3Akb|r  
'?wv::t  
class do_while_invoker 2gg5:9  
  { -QI1>7sl  
public : nke[}Hqf  
template < typename Actor > }eULcgRG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /XtxgO\T.  
  { xAon:58m{  
  return do_while_actor < Actor > (act); *`=V"nXw$|  
} lf[ (  
} do_; NrhU70y  
#0hX)7(j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w!8h4U. ;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \7jcZ~FBX%  
最后来说说怎么处理break和continue X];a(7+2  
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。 rq T@i(i  
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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