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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T*{nf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0BrAgv"3a_  
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, %CIRN}  
3%L@=q  
><wYk)0E  
O6"S=o&  
  class filler 6%a:^f]  
  { *bSxobn  
public : <c.8f;1F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gGE&}EoLU  
} ; P$#{a2  
SX]uIkw  
!g7lJ\B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1LVO0lT  
zff<#yK1  
QWI)Y:<K/  
vf;&0j&`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bae\EaS ?  
2(i| n=  
?k$'po*Eq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F[)5A5+:Y  
b6UpE`\z  
9Q>85IiT  
vHXCT?FuG  
二. 战前分析 8/s?Gz  
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。 _b"K,[0o  
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 pD17r}%  
6wq>&P5  
+SNjU"x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %:}o\ _w  
  /* --------------------------------------------- */ VRB!u420  
vector < int *> vp( 10 ); K_ Odu^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v3b+Ddp  
/* --------------------------------------------- */ e!=~f%c<N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <j}A=SDZ)  
/* --------------------------------------------- */ He*c=^8k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]Ns)fr 6  
  /* --------------------------------------------- */ xG WA5[YV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YL&)@h  
/* --------------------------------------------- */ Q!y%N&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2rxz<ck(  
 &4{!5r  
~@$RX: p  
Sjp ]TWj  
看了之后,我们可以思考一些问题: \b*z<Odv  
1._1, _2是什么? "A]#KTP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yJ4ZB/ZQ  
2._1 = 1是在做什么? L*FQ`:lZ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y.$Ae1a=  
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。 8/k"A-m  
gC+?5_=<  
^X;p8uBo  
三. 动工 6aKfcvf &  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nc^DFP  
fS$;~@p  
:i>If:>g  
HCw,bRxm  
template < typename T > h + <Jv   
class assignment ckYT69U  
  { L+8{%\UPd  
T value; *Wf Qi8  
public : `\$EPUM  
assignment( const T & v) : value(v) {} MdDL?ev  
template < typename T2 > \V#fl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oA?EJ~%  
} ; #z+?t  
m5v IS  
;;|.qgxc~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RPdFLC/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :%>)S  
3 sD|R{  
1:!H`*DU&  
m*.+9 6  
  class holder _:]g:F[ #  
  { c2gi 3  
public : %j@@J\G!  
template < typename T > ;0lY_ii  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G#fF("Ndu`  
  { jyB Ys& v  
  return assignment < T > (t); _#qfe  
} ;I?x; lH  
} ; l b;P&V  
E=Vp%08(  
L1Jn@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )|/%]@` N  
g`C\pdX"B  
  static holder _1; <eZ*LK?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [HI$[ :[  
U!(es0rX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~dk97Z8  
而不用手动写一个函数对象。 qw 03]a  
~F8xXW0  
wXtp(YwlH  
Y,Lx6kU  
四. 问题分析 2 w6iqLr?  
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。 &M:o(T  
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。 '&nQ~=3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K^ ALE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S=j pn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v[r 8-0c  
3l"8_zLP  
五. 问题1:一致性 y,/i3^y#_  
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?| ]GO=8$Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l 0U23i  
4fL`.n1^  
struct holder g^^pPV K_  
  { 7pou(U  
  // IdM~' Q>\  
  template < typename T > A$i^/hJs  
T &   operator ()( const T & r) const q[GD K^-g  
  { lQd7p+ 21  
  return (T & )r; fm L8n<1  
} d8iq9AP\o  
} ; 6bPl(.(3  
S9{A}+"K  
这样的话assignment也必须相应改动: jtUqrJFlQ  
qtmKX  
template < typename Left, typename Right > {PR "}x  
class assignment rzs-c ?  
  { '4SDAa2f  
Left l; a|jZg  
Right r; Ch\__t*v!  
public : " :f]egq -  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S+#|j  
template < typename T2 > |#sOa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (k8}9[3G  
} ; +H28F_ #  
G{I),Y~IF  
同时,holder的operator=也需要改动: 5 5m\, UG7  
p!5'#\^f  
template < typename T > [(gXjt-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BNj_f  
  { XMiu}w!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lB0`|UEb (  
} 0)M8Tm0$  
R8_I ASs  
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。 'y=N_/+s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GGf<9!:  
Le:(;:eL>t  
return l(rhs) = r; N/ f7"~+`  
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。 6]4#8tR1_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /M+Du,  
{0 j_.XZ  
template < typename Tp > [F'|KcE3  
class constant_t 3%hq<  
  { :PtZKt;~X  
  const Tp t; UoPY:(?;i  
public : s*s~yH6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q@7d:v  
template < typename T > Bp3E)l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <N1wET-  
  { B]@25  
  return t; FJ-H ;  
} XbqMWQN*  
} ; ]8}51y8  
o<G#%9j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "VZXi_P  
下面就可以修改holder的operator=了 o8Gygi5  
Dnl<w<}ZU:  
template < typename T > Pc_aEBq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 76wNZv) 9  
  { }f]Y^>-Ux  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _'LZf=V0  
} 5nUJ9sqA  
/("7*W2  
同时也要修改assignment的operator() ;8eKAh  
__2<v?\  
template < typename T2 > ,wwO0,"y7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kQ lU.J>^  
现在代码看起来就很一致了。 fT|A^  
 UXs)$  
六. 问题2:链式操作 xC,x_:R`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bh<;px-  
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。 i=cST8!8N  
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。 n{FjFlX2=  
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。 ocFk#FW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z -!w/Bv@  
Aeb(b+=  
template < typename T > ~/]]H;;^u  
struct result_1 #3QPcoxa  
  { b7Jxv7$e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iN[x *A|h  
} ; oojl"j4  
68Gywk3]=u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BtZ]~S}v  
l2qvYNMw  
template < typename T > N,c!1: b  
struct   ref Aj)Q#Fd[  
  { xwf-kwF8^  
typedef T & reference; y=Kqv^  
} ; t/\   
template < typename T > I70c,4_G  
struct   ref < T &> 6e%@uB}$  
  { 8o$rF7.-  
typedef T & reference; ,|{`(y/v  
} ; /{\ /e"5  
,^1zG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mK[Z#obc=  
RZzHlZ  
template < typename T > n7cy[%yT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ch8a  
  { h 6Z:+  
  return l(t) = r(t); `8ac;b  
} \</!kY*3@t  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kFv*>>X`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zd6ik&S   
P[ 2!D)A  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 yQiY:SH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -GA F>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (-21h0N[V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .9r YBy  
最后的布局是: sD:o 2(G*  
                Add ?vFy3  
              /   \ Lwr's'ao.  
            Divide   5 ^_;'9YD  
            /   \ LE\=Y;%  
          _1     3 ^$K&Met  
似乎一切都解决了?不。 Yv5H41o"  
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。 u4C9ZYN  
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。 U!aM63F3  
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: V4n~Z+k  
#i[:oC6m:  
template < typename Right > H#~gx_^U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uiVN z8H  
Right & rt) const L"qJZU  
  { V4:/LNq_]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Io1j%T#ZT  
} eQuu\/z*H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HIXAA?_eh=  
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。 P:"R;YCvE  
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。 YYv0cV{E  
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。 apo)cR  
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。 !6KX^j-  
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? Y%XF64)6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *siX:?l  
0%ul6LvM  
template < class Action > <RY =y?%z  
class picker : public Action ; oyV8P$  
  { |ia5Mr"t  
public : eV[{c %wN:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @C)s4{V  
  // all the operator overloaded jE\ G_>  
} ; VJ~D.ec  
BNfj0e5b  
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。 V\cbIx(Z^  
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: HwUaaK   
?woL17Gt  
template < typename Right > wa"0`a:`;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^M'(/O1  
  { {821e&r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CS7b3p!I  
} |U%NPw5  
'J,UKK\5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x+X@&S  
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。 r#sg5aS7O|  
jeu'K vhe  
template < typename T >   struct picker_maker q Gk.7wf%  
  { Q@VA@N=w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WH:dcU   
} ; l<v{8:,e#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JQV%W +-@  
  { g3:@90Ba  
typedef picker < T > result; GV0\+A"vD  
} ; |+Y-i4t  
_:r8UVAT.  
下面总的结构就有了: j3Od7bBS]  
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。 f%]@e9dD  
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。 WqeWjI.2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /Q1 b%C  
至此链式操作完美实现。 16iTE-J_  
UPhO =G  
dn(!wC]  
七. 问题3 kR<sSLEb  
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。 f 2WVg;Z  
aTvyz r1  
template < typename T1, typename T2 > C'JI%HnQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TO6F  
  { U,W OP7z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N[_T3(  
} '12m4quO  
JHxcHh  
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: E`)e ;^  
)s!A\a`vEd  
template < typename T1, typename T2 > [k7( t|Q{  
struct result_2 J67 thTGFq  
  { F*k =JL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3H#,qug$  
} ; La ?A@SD  
YWIA(p8Qkk  
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? iJ{axa &  
这个差事就留给了holder自己。 ]Jswxw  
    (HAdr5  
ygz2bHpD~  
template < int Order > ~VsN\!G  
class holder; w7 MRuAJ4  
template <> v}DNeIh~  
class holder < 1 > vPnS`&  
  { @K"$M>n$Z  
public : OX;bA^+}P  
template < typename T > If&))$7u  
  struct result_1 rmjuNy=(  
  { 1I2n dt  
  typedef T & result; C6e5*S  
} ; hC$e8t60  
template < typename T1, typename T2 > Es[3Ppz  
  struct result_2 lMgguu~qg  
  { CEj_{uf|  
  typedef T1 & result; Te+#  
} ; =c6d $  
template < typename T > ^tTM 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }9ulHiR  
  { ) 8xbc&M  
  return (T & )r; c]*yo  
} R~=c1bpdq  
template < typename T1, typename T2 > z(A60b}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =d;a1AO{&  
  { {L$$"r,  
  return (T1 & )r1; dw6ysOR@  
} zTue(Kr  
} ; nk!uO^  
6PsT])*>DE  
template <> xhALJfv  
class holder < 2 > 5YrzOqg=  
  { \(??Ytc<B  
public : *L<EGFP  
template < typename T > 61_PSScSY  
  struct result_1 Ja1`S+  
  { `@y~JNf!  
  typedef T & result; TFHYB9vV  
} ; @kSfF[4H  
template < typename T1, typename T2 > .nY}_&  
  struct result_2 K-'uE)  
  { 4l0>['K&{  
  typedef T2 & result; W(62.3d~}?  
} ; -']Idn6  
template < typename T > 3ko h!q+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5B%KiE&p  
  { xZ'C(~t  
  return (T & )r; 3=wcA/"!  
} [Vbd su9  
template < typename T1, typename T2 > @Ov}X]ELi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7b~uU@L`  
  { m2m ;|rr  
  return (T2 & )r2; ,tXI*R  
} -medD G  
} ; $\m:}\%p  
h8WM4 PK  
X!V#:2JY  
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> >。 GYtgw9 "Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )-I/ej^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]R~hzo  
{JdXn  
return l(i, j) = r(i, j); gR/?MJ(v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 26}3  
q"269W:  
  return ( int & )i; w!`e!}  
  return ( int & )j; `j {q  
最后执行i = j; eSZ':p  
可见,参数被正确的选择了。 zn/>t-Bc  
,]t_9B QK  
T Q![  
e6*,MnqBh  
|Fx *,91  
八. 中期总结 xm=Gt$>.o  
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: sw9ri}oc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6lpJ+A57#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $J4)z&%dr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [kkhVi5;A  
3ylSO73R  
;pL!cG@  
%V1jM  
N~b0b;e  
{.U:Ce  
九. 简化 <0Y<9+g!  
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。 p! k~uf U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M4|ION  
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: k^d^Todq.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qQf NT.  
  +-*/&|^等 7`7M4  
2. 返回引用。  rPr]f;  
  =,各种复合赋值等 p/eaO{6 6  
3. 返回固定类型。 ZG+FX:v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P@bPdw!JA  
4. 原样返回。 3{qB<*!p"G  
  operator, hKg +A  
5. 返回解引用的类型。 IPn!iv)  
  operator*(单目) W2%@}IDm  
6. 返回地址。  +mft  
  operator&(单目) q`8 5-  
7. 下表访问返回类型。 x44V 9-o  
  operator[] Xn~\Vb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r(>812^\  
  operator<<和operator>> xxg/vaQt=s  
!Mgo~h"]#  
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。 EXbZ9 o*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Txl|F\nK`  
;Y8>?  
template < typename Left > R@uA4Al  
struct value_return \)6AzCq  
  { [CI0N I6F  
template < typename T > h=6D=6c  
  struct result_1 c om4@NK  
  { s;l"'6:_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; & E6V'*<93  
} ; mcidA%  
o&M.9V?~~  
template < typename T1, typename T2 > uF[*@N  
  struct result_2 Xe:rPxZf~  
  { V$FZVG/@#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NB44GP1-@  
} ; +BO kHXk1  
} ; T#6g5Jnsp  
Kwm_Y5`A  
X. Ur`X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LN.*gG l  
EUh_`R  
下面我们来剥离functor中的operator() x|AND]^Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .nNZ dta&=  
$y.0h(  
return l(t) op r(t) #Muh|P]%\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3(t3r::&  
return op l(t) J"S(GL  
return op l(t1, t2) g'w"U9tjO  
return l(t) op "1XTgCu\  
return l(t1, t2) op )/[L)-~y~  
return l(t)[r(t)] XM"Qs.E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j[mII5e7g  
|c2sJyj*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x)Zm5&"Gg  
单目: return f(l(t), r(t)); p{v*/<.;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zl'/Mx g  
双目: return f(l(t)); h-O;5.m-P  
return f(l(t1, t2)); @vib54G  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?7lW@U0  
oa=TlBk<  
struct meta_divide *_J{_7pwe  
  { >z/.8!#Q  
template < typename T1, typename T2 > !%t2Z QJq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EbX!;z  
  { j+dQI_']x  
  return t1 / t2; ;; {K##^l  
} N(yd<M w  
} ; vf#d  
Sp?e!`|8  
这个工作可以让宏来做: /:{4,aX2  
RL\?i~'KH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `:EhYj.   
template < typename T1, typename T2 > \ TF!v,cX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X<$DNRN  
以后可以直接用 mN.[bz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~:0w%  
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 oP4+:r)LKD  
(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。。。) <]DUJuF-M  
j_h:_D4  
_Yp~Oj  
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 ^A=tk!C  
^Z\"d#A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .p o,.}  
class unary_op : public Rettype &Ruq8n<  
  { Ndb7>"W  
    Left l; qP&:9eL  
public : B/;'D7i|S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %I!2dXNFRF  
[dz3k@ >0  
template < typename T > Rrl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZQ*Us*9I  
      { ;PMh>ZE`  
      return FuncType::execute(l(t)); D*PEIsV  
    } m__pQu:  
l1O"hd'~s  
    template < typename T1, typename T2 > Z^'\()3t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F&7|`o3  
      { -r3 s{HO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u3,O)[qV  
    } Uey'c1  
} ; ]e7?l/N[  
e3p:lu  
Ok\X%avq  
同样还可以申明一个binary_op Q[q`)~|  
u,d5/`E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `]@=Hx(  
class binary_op : public Rettype 6@8z3JW.A  
  { Ar,n=obG  
    Left l; ,p(&G_  
Right r; lQ!OD& 6  
public : %.$7-+:7A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cL03V?} ~  
k 9z9{  
template < typename T > XQfmD;U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v*dw'i  
      { t#t[cgI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <m1v+cnqo  
    } Qr7v^H~E4.  
p nI=  
    template < typename T1, typename T2 > *W^ZXhrZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K5XW&|tY!  
      { \M._x"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [ >\|QS|  
    } 5dE=M};v  
} ; #qDm)zCM  
gM=:80  
CAs:>s '8  
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 {Y Y,{H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $YcB=l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /}L2LMIm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P#XV_2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4:N*C7 P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v}V[sIs}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 324XoMO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 73Jm  
下面是修改过的unary_op "2sk1  
"UNFB3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ox-eB  
class unary_op N 1Ag .  
  { MsP6C)dz  
Left l; ]- `wXi"  
  +>vKI8g*RH  
public : NId.TaXh  
?&~q^t?u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lNa+NtQu  
tB,(12@W  
template < typename T > [p`5$\e  
  struct result_1 ` K {k0_{  
  { TSsZzsdr2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zN|k*}j1J  
} ; 5Q"w{ n  
'EAskA] *  
template < typename T1, typename T2 > Kmx^\vDs  
  struct result_2 Hy[: _E  
  { M %!;5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D5?8`U m=  
} ; n%J=!z3  
BrwC9:  
template < typename T1, typename T2 > k_0@,b 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !#O [RS  
  { P%(9`A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IyyBW2  
} p,$N-22a  
{.{Wl,|7  
template < typename T > |9c~kTjK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #H>{>0q  
  { PKSfu++Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); c8JW]A`9b)  
} Q,xL8i M,  
crP2jF!  
} ; d"#Zp&#  
j"69uj` R  
`<X-3)>;G  
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 !sm/BsmL7T  
好啦,现在才真正完美了。 $Xu3s~:S  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ytlzn%  
3$k#bC  
template < typename Right > e;6K xvX~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SE]5cJ'>  
  { Wx GD*%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &HM-UC|  
} qM(}|fMbN  
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。 k*hl"oL"X  
lZcNio  
UPfO;Z`hJ  
s.}K?)mH  
\7/yWd{N$  
十. bind U+)p'%f;  
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。 RQx8Du<  
先来分析一下一段例子 %7)=k}4  
p?rlx#M  
YNU}R/u6^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7R2O[=Szq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,94<j,"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +JU , ^A#X  
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。 i U$ ~H  
我们来写个简单的。 tUJRNEg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S13cQ?4  
对于函数对象类的版本: GrL{q;IO  
^QRg9s,T<  
template < typename Func > |:=o\eu&  
struct functor_trait /8h=6"  
  { H0Pxw P>q  
typedef typename Func::result_type result_type; Bvn3:+(47  
} ; neDXzMxF  
对于无参数函数的版本: kW g.-$pp  
(8JU!lin  
template < typename Ret > 5G* cAlU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > } p'ZMj&  
  { ;hX(/T  
typedef Ret result_type; vjGQ!xF  
} ; 0Z9DewwP  
对于单参数函数的版本:  Z.6dL  
hi0HEm\  
template < typename Ret, typename V1 > 8vY-bm,e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dw bR,K  
  { Q6@<7E]y  
typedef Ret result_type; ^"/^)Lb!@M  
} ; &N|$G8\CY  
对于双参数函数的版本: Iry$z^  
9B: 3Ha=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DZ8|20b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > []>'Dw_r  
  { kz"uTJK  
typedef Ret result_type; 9Yx(u 2PQ  
} ; 'x!\pE-  
等等。。。 afEa@et'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fGo4&( U  
g>@JGzMLP  
template < typename Func > 1sQIfX#2f  
struct func_return ~7P)$[  
  { W7i|uTM  
template < typename T > t;&XIG~  
  struct result_1 Wy}I"q[~So  
  { <\aeC2~M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =Ph8&l7~sp  
} ; ut{T:kT  
j9+$hu#a  
template < typename T1, typename T2 > >gk_klLh  
  struct result_2 Lx^ eaP5  
  { /U~|B.z@6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \*xB<mq  
} ; /d8o*m'bu!  
} ; y>^^.  
IHl q27O  
^OR0Vp>L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N@q}eGe  
}SN( ^3N  
template < typename Func, typename aPicker > sHP -@  
class binder_1 eU?hin@X  
  { !'7fOP-J]  
Func fn; #%0V`BS7n  
aPicker pk; ~C.*Vc?|  
public : BM%wZ: s  
h+f>#O+:  
template < typename T > 0B NLTRv  
  struct result_1 xt{'Be&Ya+  
  { _'u]{X\k{J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E$e7(D  
} ; ~4S$+*'8  
rz?Cn X.t  
template < typename T1, typename T2 > *Gbhk8}V'  
  struct result_2 |?`5~f  
  { ;?-AFd\i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o`?rj!\  
} ; {f!/:bM  
?9b9{c'an  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  +]db-  
}I"C4'(a  
template < typename T > I5$P9UE+^9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m o0\t#jA  
  { -EjXVn! vQ  
  return fn(pk(t)); `2~>$Tr  
} .J"N}  
template < typename T1, typename T2 > 3dShznlf_*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fV(3RG  
  { Lpchla$  
  return fn(pk(t1, t2)); pJpapA2l*6  
} jcH@*c=%e  
} ; nR!e(  
( ?V`|[+u  
FqKJids-  
一目了然不是么? ;t`  ?|  
最后实现bind EP;/[O  
!QUY (  
j =_rUc'Me  
template < typename Func, typename aPicker > K~x,so  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~}/Dl#9R!  
  { l^B.iB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E_HB[ 9  
} Qy,^'fSN  
B~Q-V&@o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f0Q6sVZHa  
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。 15$xa_w}L  
;|N:F G  
十一. phoenix Tt[zSlIMx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BG{f)2F\  
'm%{Rz>j  
for_each(v.begin(), v.end(), R;& >PFmq  
( 8#I>`z^F  
do_ T:|/ux3  
[ A]1Nm3@  
  cout << _1 <<   " , " prBLNZp  
] J3Mb]X)_}  
.while_( -- _1), e5 =d Ev  
cout << var( " \n " ) 9N ]Xa  
) 7*'/E#M  
); MfTLa)Rz  
#c!:&9oU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Nz{dnV{&x;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor rCyb3,W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OI R5QH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QaX.Av  
lG*Rw-?a  
0MQ= Rt  
template < typename Cond, typename Actor > od;-D~  
class do_while JuRoeq.  
  { l/$GF|`U  
Cond cd; _Fb}zPU!  
Actor act; JFq wC=-  
public : <?jd NM  
template < typename T > 93-Y(Xx)bY  
  struct result_1 ~m%[d. }e  
  { >&L|oq7$  
  typedef int result_type; Iw1Y?Qia  
} ; x^eu[olN  
l}{{7~C`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BT_]=\zi  
]]xKc5CT  
template < typename T > Ku;fZN[g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^-;S&=  
  { E(qYCafC  
  do iP/v "g"g  
    { U%{GLO   
  act(t); wI#8|,]"z  
  } 7AG|'s['=  
  while (cd(t)); ,RP-)j"Wff  
  return   0 ; gfk)`>E  
} wAMg"ImJ  
} ; (su,= Z  
" T(hcI   
>nSsbhAe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SNEhP5!  
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。 c0Ug5Vr  
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。 ia6 jiW x  
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。 ,,3lH-C  
下面就是产生这个functor的类: :WhJDx`j  
iT@` dEZ .  
>WLPE6E  
template < typename Actor > r)(5,*v  
class do_while_actor P -m_],  
  { dQut8>0&  
Actor act; !U`&a=k  
public : {N(qS'N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +vc+9E.?9  
570Xk\R@M  
template < typename Cond > DF%d/a{]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3)OZf{D[  
} ; #86N !&x  
%cNN<x8  
VA/2$5Wu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7KT*p&xm  
最后,是那个do_ On C)f  
Da^q9,|  
+a#&W}K  
class do_while_invoker ;i{B,!#  
  { ,CE/o7.FG  
public : >Wg= Tuef  
template < typename Actor > Y#U.9>h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9t! d.}  
  { ?y>N&\pt2  
  return do_while_actor < Actor > (act); g/?Vl2W  
} G  hM  
} do_; #h!+b  
c '|*{%<e2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |jsI-?%8J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 verI~M$v{  
最后来说说怎么处理break和continue kuY^o,u-1e  
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。 YMGy-]!o  
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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