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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T 8 ]*bw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \Jc}Hzug  
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, 1\/vS$bi(  
$ Fc}K+  
pO N#r  
-%>Tjo@B n  
  class filler qSD`S1'2;  
  { ? ][/hL@[  
public : 8 ks\-38n1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !~7lY]_U  
} ; &"A:_5AU  
zd$iD i($  
In:V.'D/>t  
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: 0%HAa|L,,  
L:@COy  
f0%'4t  
YaQ5Z-c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d0%Wz5Np  
4~oRcO8!Y  
kDQE*o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9|@5eN:N  
/&@q*L  
y9@j-m&  
5=9Eb  
二. 战前分析 >OjK0jiPf  
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。 ]JmE(Y1(1  
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 `)w=@9B)"  
HKOSS-`5  
AhjCRYk+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g.8^ )u  
  /* --------------------------------------------- */  =mcQe^M  
vector < int *> vp( 10 ); n >E1\($  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *N{k#d/  
/* --------------------------------------------- */ u!It' ;j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); { Ngut  
/* --------------------------------------------- */ pxyFM@Z](  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ho&f[T(  
  /* --------------------------------------------- */ ?TW?2+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aDLlL?r3  
/* --------------------------------------------- */ j2:9ahW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?wIEXKI  
s6;ZaU  
tdu:imH~  
ehe#"exCB  
看了之后,我们可以思考一些问题: n1R{[\ >1  
1._1, _2是什么? S&cN+r  
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。 5yV>-XT+-  
2._1 = 1是在做什么? mQU t 'j4  
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。 .]<iRf[\[  
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。 Gcxz$.(  
M#8_Qbvfk  
JH2-'  
三. 动工 ]D2 d=\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fv* $=m  
HG5E,^1n  
*|L;&XM&/  
dIQ3snG  
template < typename T > bG.`>   
class assignment K^b'<} $|p  
  { { Rxb_9  
T value; 7fT_]H8  
public : 8r0;054  
assignment( const T & v) : value(v) {} {=3'H?$  
template < typename T2 > !{g>g%2!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H2+Ijn19E  
} ; ?AI`,*^  
brqmi<*9"[  
6HVX4Z#VH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /;}o0 DYeW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {irl}EeyC  
=|^R<#%/  
~Hx>yn94e  
KYg'=({x  
  class holder Kj4L PG  
  { Yfz`or\@=  
public : ^8?px&B y:  
template < typename T > o> 1+m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [ 8WG  
  { ?xQm_ 91X^  
  return assignment < T > (t); 9:E.Iy  
} 4a.8n!sys  
} ; \y7\RV>>3b  
Oo>Uu{{  
Jep/%cT$w  
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: f/,8sGkX;  
qyY/:&E,Z  
  static holder _1; n2'XWbMaL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 criNeKa  
kp)1s>c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [ 4PiQyr  
而不用手动写一个函数对象。 q((%sWp  
!(j<Y0xo:  
=C^4nP-  
P}!pmg6V  
四. 问题分析 /(}YjeS  
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。 NZXCaciG  
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。 g- INhzMu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7Mh!@Rd_V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]0}NF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |B\76Nk  
+' .o  
五. 问题1:一致性 eFQz 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?| H]{`q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Vg"vC  
OeQ~g-n  
struct holder j#H&~f  
  { S09Xe_q  
  // ]4 \6_J&  
  template < typename T > !}"PHby5N  
T &   operator ()( const T & r) const ,!^;<UR:  
  { -e+im(2D=  
  return (T & )r; {]7lh#M  
} 7;sF0oB5e  
} ; ^|cax| >  
EM'#'fBZ>Y  
这样的话assignment也必须相应改动: ;T>.  
\LM{.g zT  
template < typename Left, typename Right > TSRl@QVy  
class assignment  S^5Qhv  
  { M(Yt9}Z%Y  
Left l; vH"^a/95|  
Right r; x^YsXzu  
public : j>hBNz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <M,=( p{  
template < typename T2 > FeZGPxc~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gJOD+~  
} ; 9*[!ux7h  
bI)%g  
同时,holder的operator=也需要改动: lygv#s-T  
r{Z4ifSl(  
template < typename T > [Lid%2O3ZR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9_%??@^>  
  { ?r.U5}PBI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <x:^w'V_b  
} H+N6VVnO  
wJWofFz  
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。 Gnie|[3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9Om3<der  
6[a;83  
return l(rhs) = r; 90a!_8o  
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。 -9q3]nmT(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XK@Ct eP"  
w.-J2%J   
template < typename Tp > A4TW`g_zm  
class constant_t x0dBg~I  
  { .JWN\\  
  const Tp t; R& HkWe  
public : }Q;^C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  ByjgM`  
template < typename T > iz6+jHu'l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vyruUYFWe  
  { [T2!,D.  
  return t; R9~c: A4G  
} }Y3*X: i7  
} ; JuR x>F4  
di~ [Ivw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AZbFj-^4  
下面就可以修改holder的operator=了 %07vH&<C.  
E qt\It9  
template < typename T > 3s,a%GOk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FOSC#W9E  
  { BvpUcICJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >q1rdq  
} M4L<u,\1s  
/}3I:aJwb  
同时也要修改assignment的operator() \|R\pS}4  
qo:t"x^  
template < typename T2 > T $o;PJc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >u?a#5R:m  
现在代码看起来就很一致了。 U %aDkC+M  
RnUud\T/  
六. 问题2:链式操作 hJ*#t<.<P;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :eR\0cn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 En YEAjX  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^-qz!ib  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F<Z13]|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i dY Xv)R  
+-MieiKv  
template < typename T > ;^so;>F  
struct result_1 8MBvp*  
  { ?l ](RI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xPP]RoPR  
} ; a}kPc}n\  
3q0S}<h al  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -y8> c0u  
U{8x.CJ]  
template < typename T > 7m;<b$  
struct   ref )xYGJq4  
  { 0 TOw4pC  
typedef T & reference; &B} ,xcNO  
} ; '17V7A/t  
template < typename T > Qa,$_ ,E  
struct   ref < T &> jFwJ1W;?-  
  { vk|xYDD  
typedef T & reference; ;% l0Ml>  
} ; _?;74VWA  
fI-f Gx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Eyg F,>.4  
v=?/c-J*  
template < typename T > p w=o}-P{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ryt`yO  
  { uB+ :sX-L  
  return l(t) = r(t); \-{2E  
} NnO%D^P]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L?b;TjLe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .N  Z  
GBGna3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r5PZ=+F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x{$/|_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ffem7eQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [g$IN/o%  
最后的布局是: *4[P$k$7  
                Add {R5_=MG  
              /   \ NsL!AAN[V  
            Divide   5 dp*E#XCr1  
            /   \ 6MelN^\[7  
          _1     3 F|?}r3{aJ  
似乎一切都解决了?不。 9PJnKzQ4  
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。 muIJeQ.C  
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。 Rh{`#dI~=  
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: 5O:4-} hz  
]nm(V  
template < typename Right > lrK?&a9AB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7O'u5 N  
Right & rt) const 9K=K,6 b  
  { /Ca M(^W   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4'H)h'#C  
} C@9K`N[*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "Q;Vy t  
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。 ^AR kjYt  
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。 @{@)gE  
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。 cs)R8vuB)z  
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。 qDjH^f  
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? -hZw.eChQa  
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: ]t_ Wl1*|  
vW5>{  
template < class Action > hj=k[t|g}  
class picker : public Action Fuo.8  
  { '2m"ocaf  
public : Xb1is\JB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YG6Y5j[-X~  
  // all the operator overloaded HK`r9frn  
} ; pzxlh(a9  
,A>cL#Oe  
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。 yUg'^SEbLk  
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: )4jS}  
@Qd5a(5WM  
template < typename Right > s"X0Jx}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X92I==-w  
  { nC#SnyUO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {"\pMY'7  
} X^d}eWP`I  
\d QRQL{LL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qmq#(%Z <W  
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。 BXUd i&'O  
"tmr s_~  
template < typename T >   struct picker_maker JgcMk]|'  
  { c)SQ@B@q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q,R|VI6Co  
} ; M&0U@ r-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [m9=e-KS$Q  
  { 4&H&zST//m  
typedef picker < T > result; |i- S}M  
} ; 1N+ju"2R  
fP{IW`t}]  
下面总的结构就有了: py9`q7F  
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。 >&)|fV&4  
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。 g7Z3GUCGL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hx ojxZwm  
至此链式操作完美实现。 @EUvx  
?nD]p!  
QMwV6cA  
七. 问题3 |S3wCG  
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。 [V41 Gk  
l/56;f\IA  
template < typename T1, typename T2 > Bx0=D:j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _>G=xKA#e  
  { M>@PRb:Oc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *r iWrG  
} hu:x,;`9H  
FUZ`ST+OL  
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: aY\(R02B  
] {=qdgJ  
template < typename T1, typename T2 > kS)|oU K  
struct result_2 rnXoA, c/  
  { 6v&@Rlg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,ydn]0SS  
} ; i[PksT#p  
1"U.-I@  
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? pYX!l:hk  
这个差事就留给了holder自己。 HLl"=m1/>  
    i [6oqZ  
.'S_9le  
template < int Order > &e5,\TQ  
class holder; P(i E"KH;  
template <> 'UB"z{w%  
class holder < 1 > [<VyH.  
  { g HKA:j`c  
public : Fj1'z5$  
template < typename T > R3E|seR  
  struct result_1 10r9sR  
  { $H1igYc  
  typedef T & result; 1K[y)q  
} ; -7A2@g  
template < typename T1, typename T2 > laaoIL^  
  struct result_2 &u~%5;  
  { -_BjzA|  
  typedef T1 & result; .$ 5*v  
} ; <Sp>uhet1  
template < typename T > Z8WBOf*~e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y(jd$GM|  
  { iU4Z9z!  
  return (T & )r; : W0;U  
} [)nU?l  
template < typename T1, typename T2 > 64f6D"."  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rqhRrG{L|&  
  { P^'}3*8S  
  return (T1 & )r1; !6`&0eY  
} H;RgYu2J  
} ; t&rr;W]  
i&JI"Dd7  
template <> z=DK(b;$z  
class holder < 2 > M.KXDD#O  
  { Ir3|PehB  
public : l#|M.V6G  
template < typename T > C<N7zMwT  
  struct result_1 qEnmms1  
  { . "`f~s\G  
  typedef T & result; LgA> ,.  
} ; #,rP1#?  
template < typename T1, typename T2 > !9EbG  
  struct result_2 4j~WrdI*  
  { 5z"[{ #/  
  typedef T2 & result; }xytV5a^  
} ; y?8V'.f|  
template < typename T > PF: E{_~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WFMQ;  
  { _H$Z }2g<z  
  return (T & )r; bE2{^5iG  
} ,pVq/1  
template < typename T1, typename T2 > KPdlg.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~)]n67Or~  
  { r8[Ywn <u  
  return (T2 & )r2; jx8hh}C  
} @1)C3(=A  
} ; T%1Kh'92  
KPI[{T\`ZM  
Ox+}JB [  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R!7a;J}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pOIfKd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P%Wl`NA P  
t}Kzh`  
return l(i, j) = r(i, j);  h]?[}&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wm/>_  
K${CHKFf  
  return ( int & )i; u %&4[zb  
  return ( int & )j; ~,reS:9RZ  
最后执行i = j; {aWfD XB1  
可见,参数被正确的选择了。 ~Ec@hz]js  
tq5o  
+yIO  
xwu,<M v `  
UJGmaE  
八. 中期总结  `/eh  
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: K<7 Db4H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K@;ls  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `pYL/[5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor > V%3w7  
Y# ?M%I%j  
1A/li%  
+/2:  
&6@e9ff0  
Gm'Ch}E  
九. 简化 9Q*zf@w  
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。 \}NZ] l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R,[+9U|4V  
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: >)S'`e4Gu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?&r >`H E  
  +-*/&|^等 vA, tW,  
2. 返回引用。 "AMsBvzgo  
  =,各种复合赋值等 bL18G(5  
3. 返回固定类型。 &?B\(?*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )J!=X`b  
4. 原样返回。 6Pu5 k;H  
  operator, nv"D  
5. 返回解引用的类型。 ?c# v'c^=h  
  operator*(单目) 4p_@f^v~QH  
6. 返回地址。 )z2hyGX  
  operator&(单目) [bJAh ` I  
7. 下表访问返回类型。 {t&+abY  
  operator[] p&,2@(Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3W}xYYs] ^  
  operator<<和operator>> #ui7YUR=2  
] e]l08  
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。 fIcra  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X P_ V  
n{r _Xa  
template < typename Left > 0P6< 4  
struct value_return e+>&? x  
  { &fWYQ'\>  
template < typename T > OL)M`eVQ'  
  struct result_1 E[E[Za^Y  
  { RVb}R<yU+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z  )dz  
} ; ZVmgQ7m  
OQZ\/~o 5  
template < typename T1, typename T2 > EL-1o0 2-  
  struct result_2 IEJp!P,E  
  { IOi6' 1l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B|+tK  
} ; } ~#^FFe  
} ; ;R.l?Bg  
2d Px s:8&  
"Crm\UI6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dLI`\e<r&[  
3xz{[5<p  
下面我们来剥离functor中的operator() Ws(#ThA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Q"4-pd  
S[W|=(f9  
return l(t) op r(t) 1ssEJ; #s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r)SwV!b  
return op l(t) /R44x\nhr  
return op l(t1, t2) S  H5G  
return l(t) op gKGM|0u|r  
return l(t1, t2) op A1,- qv1s  
return l(t)[r(t)] #.n%$r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <xeo9'k6&  
y*5bF 0  
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: y~\K~qjd  
单目: return f(l(t), r(t)); )#l,RJ(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @7aSq-(_l*  
双目: return f(l(t)); _ s[v:c  
return f(l(t1, t2)); zn|/h,.  
下面就是f的实现,以operator/为例 @}cZxFQ!C  
`Dco!ih  
struct meta_divide A_WtmG_9  
  { &u/T,jy`  
template < typename T1, typename T2 > zWh[U'6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]o]*&[C  
  { cCH2=v4hU  
  return t1 / t2; W}U-u{Z  
} W+0VrH 0F  
} ; xPi/nWl`|  
uR7\uvibUO  
这个工作可以让宏来做: 2!35Tj"RFE  
$xf{m9 8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,@Izx  
template < typename T1, typename T2 > \ L4'FL?~I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V5{^R+_)Ya  
以后可以直接用 L)o7~M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %CP:rAd`M.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \VX~'pkrd/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &m6x*i-5\f  
?Q)z5i'g#  
eY1$s mh t  
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 HwH Wi  
n8eR?'4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uI I:Y{G  
class unary_op : public Rettype 0#rv.rJ{  
  { # N.(ZP  
    Left l; iPxhDn<B  
public : 3S'juHT e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x`vIY-DS  
*SX'Or,  
template < typename T > kMHupROj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^c{,QS{  
      { '}{J;moB  
      return FuncType::execute(l(t)); N'nqVYTU  
    } -/.Xf<y58  
0} UJP   
    template < typename T1, typename T2 > {<HL}m@kQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6"Km E}  
      { _ s]=g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0NB6S&lI^k  
    } lr[a~ca\  
} ; w$cic  
# Pulbk8  
@]#0jiS  
同样还可以申明一个binary_op vRLkz4z   
i~dW)7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ''Y}Q"  
class binary_op : public Rettype ?5#Ng,8iT  
  { 64^dy V,;  
    Left l; J2`b:%[  
Right r; T7AFL=  
public : /]Fs3uf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *@q+A1P7@  
QM1-w^  
template < typename T > |yi3y `f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nz|;6?LCLY  
      { 6ZBg/_m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 28;D>6c  
    } XB)e;R  
5O Ob(  
    template < typename T1, typename T2 > Hut au^l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rla4XN=mf  
      { ~a[]4\ m;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E/ <[G?  
    } 8=!M0i  
} ; ?=]`X=g 6  
k[l+~5ix  
h94SLj]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^A^,/3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `~hAXnQK=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8x jJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BYEqTwhT&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w0Fi~:b  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8u$Kr q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PXcpROg56  
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) Sq&*K9:z  
下面是修改过的unary_op H(ht{.sjI  
)EYsqj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Yg;s'F>#q  
class unary_op j=)Cyg3_%  
  { z0Vd(QL  
Left l; ,9q=2V[GP  
  h'<}N  
public : F_!6C-z  
n37C"qJ/i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +(5H$O{h  
owTW_V  
template < typename T > ?#xNz=V  
  struct result_1 cI4%z eR  
  { _=jc%@]1y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hi>Ii2T  
} ; . ({aPtSt!  
l^ni"X  
template < typename T1, typename T2 > |EaGKC(   
  struct result_2 `LnLd;Z  
  { h)q:nlKUW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PG9won5_  
} ; !%NxSJ  
PGMu6$  
template < typename T1, typename T2 > C8cB Lsa[J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Q;5A;sr2  
  { ?L#C'Lz2+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cD8.rRyD  
} Q{!lLka  
 M}}9  
template < typename T > 3O<<XXar  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qFW- ~T  
  { ^aDos9SyV  
  return OpClass::execute(lt(t)); gLQWL}0O  
} !h7`W*::  
Ly\$?3 h  
} ; RMDs~  
m?xzx^xs/  
!,Wd$U K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mwCNfwb:  
好啦,现在才真正完美了。 -B$oq8)n*  
现在在picker里面就可以这么添加了: US'X9=b_  
kR6rf_-[  
template < typename Right > 88h-.\%Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %,MCnu&Z  
  { 4pkc9\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F&;g< SD  
} dW<.  
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。 oo3ZYA  
x2/|i? ZO  
LLg ']9  
TclZdk]%T  
g8mVjM\B;  
十. bind [+gX6  
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。 P$2J`b[H$  
先来分析一下一段例子 e}f!zA  
eg) =^b  
}_0?S0<#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9M~EH?>+[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S D] d/|y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IoJkM-^H&)  
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。 ~.AUy%$_g+  
我们来写个简单的。 1[J&^@t[h6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -hL8z$}  
对于函数对象类的版本: 5|x FY/%  
z]Z>+|  
template < typename Func > 5wRDH1z@{  
struct functor_trait >9F,=63A  
  { DyG3|5s1R  
typedef typename Func::result_type result_type; 8;p6~&).C~  
} ; 17H_>a\`  
对于无参数函数的版本: 1 @E<5rp o  
1;SW% \M  
template < typename Ret > *f.eyg#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6*kY7  
  { Mc~(S$FU$  
typedef Ret result_type;  nq8mzI  
} ; "Z }'u2%\m  
对于单参数函数的版本: l+ bP48  
Hy|$7]1  
template < typename Ret, typename V1 > %S$`cp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~y_TT5+ 3  
  { +uKlg#wqc  
typedef Ret result_type; :74^?  
} ; ( E&}SI~  
对于双参数函数的版本: '\l(.N  
k  5xzC&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bU=!~W5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -'&MT :L  
  { +kH*BhSj  
typedef Ret result_type; ;QW6Tgt11  
} ; v(FO8*5DZ  
等等。。。 Dq*>+1eW2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~!,'z  
:De}5BMy  
template < typename Func > Z5[ t/  
struct func_return hBz~FB];&  
  { 9/{+,RpC  
template < typename T > ai`fP{WlX  
  struct result_1 -#Yg B5  
  { 9O?.0L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /^DDU!=(<  
} ; {]] nQ  
qeBfE  
template < typename T1, typename T2 > @?3u|m |Z  
  struct result_2 (# eB %  
  { so8isDC'9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \UGs_5OT  
} ; "xa<Q%hk  
} ; j?+FS`a!  
4bhm1Q  
*r?g&Vw$m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4NQS'*%D  
ZdlZ,vK^.  
template < typename Func, typename aPicker > ! 0fpD'f!n  
class binder_1 cA`R~o"  
  { R5r )01  
Func fn; >UE_FC*u  
aPicker pk; `;*Wt9  
public : x7t<F4  
@GBS-iT3  
template < typename T > C "<l}  
  struct result_1 }7g\1l\  
  { P@lExF*D1:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >72j,0=e  
} ; zr\I1v]?1#  
l\ts!p4f$  
template < typename T1, typename T2 > hp%|n:.G  
  struct result_2 ]"q)X{G(+  
  { Q68&CO(rE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W~POS'1  
} ; 1V+a;-?  
v~?d7p {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z\oq b) a  
"7JO~T+v  
template < typename T >  |UZ#2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p;"pTGoW i  
  { lHV bn7  
  return fn(pk(t)); <o3e0JCq  
} it ,i^32|  
template < typename T1, typename T2 > -F/"W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GW ?.b_6*  
  { *["9;_KD  
  return fn(pk(t1, t2)); YnNB#x8|  
} { e<J}-/?  
} ; (%oZgvM  
,`^B!U3m   
8,a&i:C  
一目了然不是么? 9<.FwV >  
最后实现bind XGFU *g`kq  
d~D<;7M XJ  
z/.x*A=  
template < typename Func, typename aPicker > =mn)].Wg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @8HTC|_vX  
  { 5MQD:K2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !\}Dxt  
} =IkQ;L&  
54JZEc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lV?rC z  
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。 )xiic3F  
H\Y.l,^  
十一. phoenix )p~\lM}?d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VSx[{yn  
1U;je,)  
for_each(v.begin(), v.end(), |[>`3p"&  
( |n \HxU3  
do_ (8?t0}#t  
[ H2BD5  
  cout << _1 <<   " , " X)e6Y{vO  
] N0O8to}V  
.while_( -- _1), glH&v8  
cout << var( " \n " ) 6^H64jM  
) 2IFri|;-eb  
); ^' lx5+-  
e#:.JbJ:D  
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: uH^/\  
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 .</d$FM JE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c+f~>AaI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #|v\UJ:Pf/  
L}h?nWm8  
~%qHJ4C  
template < typename Cond, typename Actor > _ "&b%!  
class do_while y"#o9"&>&  
  { >)R7*^m{'  
Cond cd; IiHl"2+/  
Actor act; beRpA;  
public : B[Fx2r`0  
template < typename T > R(74Px,/  
  struct result_1 >)=FS.?]  
  { :@y!5[88!  
  typedef int result_type; "diF$Lj  
} ; Pp7}|/  
I5mnV<QA^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >2x[ub%$L  
Gw:8-bxS  
template < typename T > WNrgqyM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XpJT/&4  
  { btkD<1{g  
  do E y1mlW  
    { 1&ukKy,[  
  act(t); g>12!2}  
  } #(j'?|2o%  
  while (cd(t)); - K0>^2hh  
  return   0 ; /csj(8^w  
} iBVV5 f  
} ; T6=,A }t-  
6{B$_Usg  
|a%&7-;   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )[|TxXz d  
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。 kl4FVZof  
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。 @] uvpI!h  
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。 gXZC%S  
下面就是产生这个functor的类: dT4?8:  
W=|sy-N{2  
*IG} /O.VT  
template < typename Actor > X!ZUR^  
class do_while_actor %D< =6suW  
  { $bIVD  
Actor act; }xcA`w3u2?  
public : yw `w6Z3K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X`/8fag  
[G>8N5@*  
template < typename Cond > {'C PLJ{R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nsIx5UA_n  
} ; "_WOt Jr  
=+% QfuK  
S@* lI2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :V*c9,>ZO  
最后,是那个do_ wa-#C,R\_#  
sgu#`@o  
HJ?p,V q5_  
class do_while_invoker -f@~{rK.L  
  { &\#If:  
public : I(y:Td  
template < typename Actor > 4/vQ/>c2j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .;&c<c|  
  { FpN>T  
  return do_while_actor < Actor > (act); 89e<,f`h  
} -L%tiz`_  
} do_; 3qwi)nm  
\CNv,HUm3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %$}aWzQxll  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A:Pp;9wl  
最后来说说怎么处理break和continue #\3(rzQVO  
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。 8;K'77h  
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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