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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5^lroC-(x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q*|O9vu'D  
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, |&vQ1o|}  
| _/D-m*  
VXEA.Mko  
9 ! [oJ3  
  class filler vUD,%@k9  
  { ~7aBli=  
public : ~#3h-|]*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UO(B>Abp  
} ; .U|e#t  
V {R<R2h1  
g _fvbVX  
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: No8~~  
PGZ.\i  
kb<Nuw  
u=B_cA}:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9An_zrJ%i  
fRKO> /OT  
GFd~..$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -AwR$<q'  
@ @$=MSN  
~I<yN`5(a  
]Cd 1&  
二. 战前分析 c|q!C0X[  
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。 @7 xb/&N  
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 IxC/X5Mp^q  
}}Ah-QU  
seWYY $$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c`~aiC`l  
  /* --------------------------------------------- */ <4s$$Uw}6%  
vector < int *> vp( 10 ); NQefrof  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5 OR L  
/* --------------------------------------------- */ >o #^r;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9hG)9X4  
/* --------------------------------------------- */ Sqj'2<~W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w$Lpuu n{  
  /* --------------------------------------------- */ o_   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F, {M!dL  
/* --------------------------------------------- */ F. X{(8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M##h<3I  
aH<BqD[#  
"<b~pfCOQk  
F*QZVg+<*X  
看了之后,我们可以思考一些问题: .lrI|BH?z  
1._1, _2是什么? W,Q"?(+]B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %0 (,f  
2._1 = 1是在做什么? hPtSY'_@_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 w :2@@)pr  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Sd?:+\bS;  
:@KU_U)\  
{`fhcEC  
三. 动工 1GB$;0 W),  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sxM0c  
]F5?>du@~  
U085qKyCw  
+T:F :X`  
template < typename T > '9cShe  
class assignment \IY)2C<e  
  { VyK]:n<5Q  
T value; 5sui*WH  
public : 7m0sF<P{g  
assignment( const T & v) : value(v) {} YGrmco?G  
template < typename T2 > I12WOL q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P6w!r>?6N  
} ; wic"a Y<m  
c"R`7P  
eaP,MkK&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bv,u kQ\CH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }8cL+JJU  
m@o/W  
<;\T e4g[  
xvP<~N-  
  class holder yiyyw,iy  
  { [ 9)9>-  
public : \y?Vou/  
template < typename T > /NFv?~</k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W 0^.Dx  
  { A `\2]t$z  
  return assignment < T > (t); J$6tCFD  
} td-2[Sy  
} ; $h1`-=\7  
9d{iq"*R  
%RA8M- d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {>[,i`)  
:9H=D^J  
  static holder _1; 2= FGZa*.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B0I(/ 7  
6wH]W+A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O o9 ePw7  
而不用手动写一个函数对象。 /CX_@%m}e=  
HRO :U%  
vfAR^*7e  
Arh0m. w  
四. 问题分析 ],ioY*4G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @8X)hpHf  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^t4T8ejn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -U;2 b_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uP bvN[~t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ut4cli&cC  
VS0 &[bl  
五. 问题1:一致性 l6ayV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NT?Gl(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1~\YJEsb}d  
Up?w >ly  
struct holder 8Z{&b,Y4L  
  { b%<-(o/  
  // z zL@3/<j  
  template < typename T > +O P8U]~  
T &   operator ()( const T & r) const B-`d7c5  
  { o= VzVg  
  return (T & )r; (xw)pR  
} e"HA.t[A  
} ; @,0W(  
Pe[~kog,TP  
这样的话assignment也必须相应改动: LwIl2u*  
?)<DEu:Y  
template < typename Left, typename Right > ^(7<L<H  
class assignment !4zSE,1  
  { 5X>b(`  
Left l; V+My]9ki  
Right r; t.|b285e  
public : M.|O+K z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K?0f)@\nx  
template < typename T2 > "<6X=|C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {xb8H  
} ; p^PAbCP'|3  
lA}(63j+b  
同时,holder的operator=也需要改动: e]-bB#-A  
LAqmM3{fA  
template < typename T > @Bs7kjuX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F|\^O[#R  
  { x*GGO)r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yT<6b)&*&  
} TZ8:3ti  
^hPREbD+f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "&(.Z(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C}grY5 :  
ST'M<G%4E  
return l(rhs) = r; * S4IMfp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W@<(WI3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SSH))zJ  
{&Kck>C'  
template < typename Tp > i?" ~g!A  
class constant_t .$nQD.X  
  { zzlV((8 ~  
  const Tp t; h!l&S2)D`  
public : :l~^un|<2Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "b)Y5[nW  
template < typename T > vsc)EM ]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aH7i$U&  
  { nn'a` N  
  return t; !,8jB(  
} j >f  
} ; [-}LEH1[p  
' lt5|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2JY]$$K7  
下面就可以修改holder的operator=了 ]o}g~Xn  
<Uj~S  
template < typename T > epw*Px  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8 nCw1   
  { ^5j+O.zgN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zJC!MeN  
} F91uuSSL  
iZsZSW \  
同时也要修改assignment的operator() ^e*Tg&  
L9(mY `d>"  
template < typename T2 > cE (P^;7D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9i+OYWUO  
现在代码看起来就很一致了。 ~<[$.8*  
@ol}~&"  
六. 问题2:链式操作 KVQ^-^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }4'5R  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8%C7!l q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S#km`N`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @ \{L%y%a0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ybsQ[9_36  
C(N' +VV_  
template < typename T > aU&p7y4C@  
struct result_1 3$<u3Zi6  
  { ']Q4SB"q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !4"(>Rnw  
} ; QH z3  
X/< zxM  
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: ~SKV%  
.`./MRC  
template < typename T > 7 'T3W c  
struct   ref (i..7B:  
  { c*>8VW>  
typedef T & reference; }STTDq4  
} ; 4oxAC; L  
template < typename T > ^,W;dM2  
struct   ref < T &> n1yIQ8F  
  { Dn x` !  
typedef T & reference; \#)|6w-  
} ; 0v7#vZ  
:#_Ne?\a@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j!1 :+H_L  
hA'i|;|ZYc  
template < typename T > ^/'zU,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g=G>4Ua3  
  { .D X  
  return l(t) = r(t); CGyw '0S  
} a^{"E8j  
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。 YK xkO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R y47Fze  
xxnvz  
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 `!BP.-Zv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "2l$}G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "Zh3,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0^lCZ,uq;  
最后的布局是: 38<Z=#S  
                Add <8J_[ S  
              /   \ CjRU3 (Q  
            Divide   5 N.~zQVO#R  
            /   \ #uRj9|E7  
          _1     3  _'Jz+f.  
似乎一切都解决了?不。 L0lqm0h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ( *&E~ g  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RpmOg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >O;V[H2[  
X }V}%  
template < typename Right > gWK[%.Jnw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;?h+8Z/{  
Right & rt) const 19h@fA[:  
  { #gq!L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?hC,49  
} Lg%3M8-W~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nrEG4X9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9Sey&x  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 gZf8/Tp\z  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s(.H"_ a  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @PL.7FM<v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M)qb6aD0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: W(#u^,$e[  
}Fq~!D Ee  
template < class Action > f (Su  
class picker : public Action Xp67l!{v  
  { >TQNrS^$J  
public : m;4qs#qCg?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n^lr7(!6  
  // all the operator overloaded 3< 'bi}{  
} ; 1m~-q4D)V  
W9D~:>^YP  
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。 BjSd\Ul  
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: {D$5M/$  
|tr^ `Z  
template < typename Right > ;:PxWm|_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Of}dsav   
  { N^Hj%5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jk\z-hd  
} '.B5CQ  
fxQ4kiI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `GUGy.b  
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。 H`bS::JI-  
:<P3fW  
template < typename T >   struct picker_maker 1c\KRK4  
  { C0gY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; agGgj>DDd  
} ; 8=MNzcA }  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PjG^L FX  
  { VPr`[XPXb  
typedef picker < T > result; 11iV{ h  
} ; Y*QoD9<T?;  
_C3O^/<n4V  
下面总的结构就有了: jO0"`|(]s  
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。 PcQ\o>0")  
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。 fW w+'xF!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O=5q<7PM.  
至此链式操作完美实现。 ;#?G2AAv  
hiKyU! )Hv  
207FD  
七. 问题3 fZiwuq !_  
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。 eH ]9"^> o  
at+Nd K  
template < typename T1, typename T2 > 5Q/jI$^h0Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GIv l|  
  { $ ~Ks !8'P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5X73@Aj  
} -#Ys67,4N  
_)S['[  
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: ()Q#@?c~  
%"Ia]0  
template < typename T1, typename T2 > 6z5wFzJv?q  
struct result_2 F};T<#  
  { az1#:Go  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K (,MtY*  
} ; _Ie?{5$ng`  
T'ei>]y]  
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? TD sjNFe3  
这个差事就留给了holder自己。 [XhG7Ly  
    RT. %\)))  
Alk+MwjR  
template < int Order > @u @,Edh  
class holder; j#jwK(:]  
template <> 7?;ZE:  
class holder < 1 > P0/Ctke;  
  { M`&78j  
public : ;4QE.&s`  
template < typename T > Urz9S3#\  
  struct result_1 < V*/1{  
  { Y?6}r;<  
  typedef T & result; dsn(h5,Q'  
} ; ,<BV5~T.|  
template < typename T1, typename T2 > SyI\ulmL  
  struct result_2 QM24cm T  
  { ?PYZW5  
  typedef T1 & result; R; ui 4wg6  
} ; 7~~suQ{F4  
template < typename T > }X6w"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Iqci}G%r  
  { :*ZijN*{)$  
  return (T & )r; Px3I+VP  
} <@$+uZt+  
template < typename T1, typename T2 > u2S8D uJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >K<cc#Aa  
  { H;seT XL  
  return (T1 & )r1; Qv<p$Up6  
} `MHixQ;j  
} ; Q@uWh:  
Ob/i_  
template <> }9 ]7V<  
class holder < 2 > =M6{{lI/  
  { 5@J]#bp0M  
public : ~3Za"q*0s  
template < typename T > HB,?}S#TP  
  struct result_1 TBIr^n>Z<k  
  { -,Js2+QZ#  
  typedef T & result; ~z(0XKq0d  
} ; nsM. `s@V  
template < typename T1, typename T2 > %d%FI"!K  
  struct result_2 P]iJ"d]+X  
  { !"ir}Y%  
  typedef T2 & result; H.;2o(vD  
} ; 9^&B.6!6  
template < typename T > azzG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V|TD+7.`QB  
  { jNI9 .45y  
  return (T & )r; w9StW9 4p  
} +k h Tl:  
template < typename T1, typename T2 > P:WxhO/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9^8_^F  
  { OnH3Ss$  
  return (T2 & )r2; bXeJk]#y  
} ILx4 [m7  
} ; } lXor~_i  
DS9-i2  
Q-B/SX)!/  
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> >。 4:Oq(e_(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OrF.wcg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jZQ{ XMF  
P 'o]#Az  
return l(i, j) = r(i, j); B6j/"x6N15  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oVr:ZwkG3  
w5yX~8UzJ  
  return ( int & )i; 505ejO|  
  return ( int & )j; @r^s70{}  
最后执行i = j; l$ kO%E'  
可见,参数被正确的选择了。 ~xv3R   
#]Lodo9rS\  
|&@`~OBa  
r/@Wn  
i8KoJY"  
八. 中期总结 -GMaK.4 =  
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: mHAfKB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 DZ1.Bm0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )G;H f?M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor As5-@l`@  
E#3tkFF0Z[  
3}8L!2_p  
*7=`]w5k1  
PJ=|g7I  
r,3\32[?  
九. 简化 R )4,f~@"  
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。 >Q'*~S@v3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |#{ i7>2U  
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: *VH Wvj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H!6+x*P0  
  +-*/&|^等 4e?bkC  
2. 返回引用。 H DD)AM&p  
  =,各种复合赋值等 &EYoviFp  
3. 返回固定类型。 >j7]gi(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t3g+>U_m  
4. 原样返回。 w ~"%&SNN  
  operator, E^gN]Z"O  
5. 返回解引用的类型。 ?bu=QV@  
  operator*(单目) p5py3k  
6. 返回地址。 u\M xQIo'u  
  operator&(单目) '@ p464  
7. 下表访问返回类型。 :xTm- L  
  operator[] (74y2U6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V2xvuDHI  
  operator<<和operator>> ?S9vYaA$  
a@Zolz_Z  
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。 e2BC2K0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f`*VNB`  
WgG$ r  
template < typename Left > )#1!%aQ  
struct value_return I;1)a4Xc4R  
  { 2ga8 G4dU  
template < typename T > SkC.A ?  
  struct result_1 b#"&]s-  
  { S>p0{:zM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v,8Q9<=O  
} ; AC 2kG  
I}f7|hYX  
template < typename T1, typename T2 > f& \ Bs8la  
  struct result_2 $pKegK;'z  
  { xX9snSGz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r&Qa;-4Pl  
} ; #d<|_  
} ; |H]0pbC)w  
1G67#L)USq  
#0Uz1[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o2hk!#5[4  
Ycx}FYTY  
下面我们来剥离functor中的operator() xt IF)M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #_`q bIOAj  
eMdf [eS  
return l(t) op r(t) hSXJDT2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jf0i$  
return op l(t) |:Maa6(W  
return op l(t1, t2) 0*9xau{(  
return l(t) op ho B[L}<c  
return l(t1, t2) op ()w;~$J  
return l(t)[r(t)] @HSK[[?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;<;~;od*/  
'\+"3!$  
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: fL d2{jI,  
单目: return f(l(t), r(t)); .p*?g;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GD'Z"rhI  
双目: return f(l(t)); F|R7hqf  
return f(l(t1, t2)); <2]D3,.g.  
下面就是f的实现,以operator/为例 RHpjJZUV  
R*FDg;t4  
struct meta_divide C"mWO Y2]  
  { lN8l71N^  
template < typename T1, typename T2 > 1 ?Zw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kM1N4N7  
  { $+ N~Fa  
  return t1 / t2; `W" ;4A  
} O9o]4;  
} ;  UBj&T^j  
#d*gWwnx"  
这个工作可以让宏来做: vceD/N8  
u<N`;s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q,%Fvcmx+e  
template < typename T1, typename T2 > \ LH=^3Gw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WHOX<YJs  
以后可以直接用 7jQVm{{.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .pdcwd9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #$W0%7  
(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。。。) l 9g  
ZZHzC+O#^  
Iz'Et'w8!  
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 sKsMF:|OT  
@iXBy:@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CY{!BV'  
class unary_op : public Rettype 8O(L;&h  
  { tLN^k;w  
    Left l; U <q`f-  
public : &Td)2Wt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c3ru4o*K  
Ycq )$7p  
template < typename T > 98O]tL+k/u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GCiG50Z=  
      { u*W! !(P/  
      return FuncType::execute(l(t)); zJl;| E".  
    } 3A[<LnKR^E  
N{&Lo}6F  
    template < typename T1, typename T2 > x4g/ok  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vu91" 4Fa  
      { [hpkE lE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =<m!% /I  
    } NWPT89@l  
} ; /{jt]8/;7  
yzT1Zg_ER  
2kDv (".  
同样还可以申明一个binary_op -K(d]-yv  
Zlh 2qq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C& XPn;f  
class binary_op : public Rettype _j3rs97@|  
  { QRrAyRf[  
    Left l; %8%|6^,  
Right r; %#~wFW|]x  
public : CDXN%~0h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T0"nzukd  
>3B {sn}  
template < typename T > 7CSz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :@"o.8p   
      { Hm!"%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rPyjr(I"_  
    } iM;Btv[|  
GYiL}itD=3  
    template < typename T1, typename T2 > 3!/J!X3L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lk@+iHf  
      { frW\!r{LT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5}Ge  
    } ^ <`SUBI  
} ; vV$^`WY4  
TOKt{`2}  
$'_Q@ZBq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xgj'um  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T+zhj++  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TbT/ 5W3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8-7Ml3G*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EW vhT]<0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 He5y;5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &a e!lB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 77sG;8HE  
下面是修改过的unary_op vO&X<5?Qc  
kONn7Itbu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7][fciZN  
class unary_op 6^V( C;5!  
  { =uNc\a(  
Left l; 3+d^Bpp4  
  n 3&h1-  
public : O-)[!8r  
wb(S7OsMO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QRKP;aYt  
E<u(Yw6=  
template < typename T > E'D16Rhp  
  struct result_1 ^c(r4#}$"  
  { Pi |Z\j)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; htL1aQ.  
} ; )4s7,R  
9I [:#,zdf  
template < typename T1, typename T2 > 50Gu~No6  
  struct result_2 !\d~9H%`B  
  { ^>!&]@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *S}CiwW>/  
} ; )m8Gbkj<  
ar,v/l>d4N  
template < typename T1, typename T2 > SFtcO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (G} }h  
  { gg^iYTpt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N}NKQ]=  
} a?GXVQ  
&Z!y>k%6  
template < typename T > yih|6sd$F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~}d\sQF .  
  { n{L^W5B  
  return OpClass::execute(lt(t)); v@SHR0  
} .bP8Z =  
e&:%Rr]x  
} ; L'`Au/%S}  
LJb=9tp~  
d*04[5`  
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 $|&<cenMT  
好啦,现在才真正完美了。 O/ItN5B ;  
现在在picker里面就可以这么添加了: \n WbGS(  
7BwR ].  
template < typename Right > O gQ8yKfDB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i%<NKE;v7m  
  { 0QPY+6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <A|z   
} bo<.pK$  
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。 IgwHC0W  
!s/qqq:g  
D4y!l~_,%M  
+HWFoK  
FNOsw\Bo  
十. bind 5bXpj86mY  
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。 P2`F" Qsq  
先来分析一下一段例子 (;05=DsO  
WoB'B|%  
H<q|je}e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I9aiAD0s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0m.`$nlV-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <*^|Aj|#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kb"Fw:0  
我们来写个简单的。 q27q/q8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `EvO^L   
对于函数对象类的版本: LD NdHG6  
eAI|zk6  
template < typename Func > M;3q.0MU  
struct functor_trait pp1Kor  
  { sUmpf4/  
typedef typename Func::result_type result_type; ,?qJAV~>  
} ; 0[<' ygu  
对于无参数函数的版本: cV@^<  
rr(kFQ"  
template < typename Ret > n{~&^Nby*I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {jR3D!hK  
  { j r .{M  
typedef Ret result_type; d_&pxy? >  
} ; o+ {i26%  
对于单参数函数的版本: %`$:/3P$U  
zd- *UF i  
template < typename Ret, typename V1 > qB K68B)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2G5|J{4w  
  { =N\$$3m?  
typedef Ret result_type; KVEc:<|x  
} ; _99 +Vjy  
对于双参数函数的版本: h:C:opa-=  
|x&4vHXR0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bfdfw +  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _7;G$\^&.  
  { LX&O"YY  
typedef Ret result_type; yil5 aUA  
} ; ;g+fY 6  
等等。。。 (vi^ t{k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XUR#|  
*KiY+_8>  
template < typename Func > >j ].`T  
struct func_return s?1Aj<  
  { hv>Xr=RE  
template < typename T > ^{0*?,-x  
  struct result_1 jpR]V86G  
  { x30|0EHYl[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A0;{$/  
} ; fU%Ys9:wU  
};"_Ku4#-  
template < typename T1, typename T2 > QZ7W:%r(4  
  struct result_2 Xa ;wx3]t  
  { "7Kw]8mRR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?5lO1(  
} ; \SwqBw  
} ; YKayaI\*  
?*kB>U9e  
Er$&}9G+-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !nsr( 7X2  
32anmVnf  
template < typename Func, typename aPicker > Q;=4']hYU  
class binder_1 [9~EH8  
  { 7TypzgXNe  
Func fn; H|j]uLZ  
aPicker pk; [4B (rra  
public : vfhoN]v  
$/JXI?K  
template < typename T > P@5-3]m=  
  struct result_1 r]QeP{  
  { jY/(kA]}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0v1~#KCm  
} ; +9t{ovF?L  
YbWz!.WPe  
template < typename T1, typename T2 > `-b{|a J  
  struct result_2 aYpc\jJ  
  { C9k"QPE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \7xc*v [  
} ; yEJ3O^(F  
NL-PQ%lUA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "la0@/n  
7OXRR)]V  
template < typename T > Iw#[K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <bhJ>  
  { PV=sqLM~  
  return fn(pk(t)); &n83>Q  
} ,1<6=vL  
template < typename T1, typename T2 > OzRo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w+!V,lU"^  
  { :l Z\=2D  
  return fn(pk(t1, t2)); 8/,s 8u  
} } MP_  
} ; \fUVWXv  
B"*PBJuOA  
ga;t`5+d  
一目了然不是么? k!+v*+R+V  
最后实现bind 7pep\  
}PDtx:T-  
AtAu$"ue  
template < typename Func, typename aPicker > $}YN`:{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]:?hU^H]<  
  { ?=kH}'igq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7Ot&]M  
} ?G&J_L=@Y  
[,~;n@jz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J]48th0,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t0:~BYXu  
L/bvM?B^  
十一. phoenix Z%3)w.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L!ms{0rJ  
* "?,.  
for_each(v.begin(), v.end(), OMYbCy^  
( NW21{}=4  
do_ m,w^,)  
[ }>YEtA  
  cout << _1 <<   " , " ^QHgc_oDm  
] pMUUF5  
.while_( -- _1), 6BXZGE  
cout << var( " \n " ) pm=s  
) UK@hnQU8`  
); EW]8k@&g  
=3 ;! 5P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~_-+Q=3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor iZ ;562Mo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ({C|(v9 C7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iE{VmHp=  
|*]<*qnZt  
p8&rl|z|  
template < typename Cond, typename Actor > 1x+w|h  
class do_while O#vIn}  
  { 0? KvR``Aj  
Cond cd; "Q tkNy%E  
Actor act; `<R^ZL,  
public : -b  )~  
template < typename T > }Q,BI*}*  
  struct result_1 s cd}{Y  
  { SvQj'5~<  
  typedef int result_type; ^Ri ; vM  
} ; A_J!VXq  
Nlm3RxSn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o1 &Oug  
c&SSf_0O*  
template < typename T > Y#U0g|UDn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W[73q>'  
  { 7Uh/Gl  
  do D;DI8.4`N  
    { h>|IA@;|f  
  act(t); P>*`<$FR  
  } `DP4u\6_  
  while (cd(t)); {E1^Wn1M  
  return   0 ; dJ{'b '#  
} _ukBp*u  
} ; ~c>]kL(,  
C7 9~@%T  
>?$qKu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {=y~O  
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。 :C#(yp  
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。 K7 tSSX<N  
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。 RUV:   
下面就是产生这个functor的类: F @Wb<+0  
S%Z2J)H"  
z }P1+Pm  
template < typename Actor > `u;4Z2Lr0  
class do_while_actor dJmr!bN\;  
  { Z&J.8A]L  
Actor act; Gii1|pLZ1  
public : x.U:v20`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E. Arq6  
glNXamo  
template < typename Cond > { %af  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;J?zD9  
} ; .+`Z:{:BC&  
>=L<3W1  
a0B,[i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -[5yp 2F-{  
最后,是那个do_  'v&f  
7{u1ynt   
xJE26i  
class do_while_invoker ~5_>$7L>  
  { /p[lOg  
public : Sh o] ~)XX  
template < typename Actor > t1]sv VX,w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?Ns aZ  
  { PZCOJK  
  return do_while_actor < Actor > (act); T_4y;mf!@O  
} rqi|8gKY  
} do_; 9$N~OZ;-*x  
|z.Z='`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OQby=}A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zVtNT@1K>u  
最后来说说怎么处理break和continue tc)4$"9)  
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。 VrZ6m  
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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