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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wI.i\ S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2{;&c  
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, f0p+l -iEv  
= ms(dr^n  
Rs_0xh  
f ?8cO#GU  
  class filler 6BM[RL?T  
  { PN9^ sLx=  
public : ?xEQ'(UBQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U |I>CDp  
} ; Y.` {]rC  
A{\#.nC/z  
3sG7G:4  
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: Td#D\d\R  
<!b~7sZkTc  
Ci%u =%(  
0#(K}9T)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L9tjH C]  
}OY]mAv-B  
H.-jBFt}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~RcI+jR)  
1'ne[@i^/  
s X&.8  
0dS}p d">k  
二. 战前分析 .5Y%I;~v  
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。 EvZ;i^.8LS  
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 *9:oTN  
LhM{LUi  
l`lo5:w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KrO oxrDcp  
  /* --------------------------------------------- */ dw %aoe  
vector < int *> vp( 10 ); f[,9WkC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vZV+24YWb  
/* --------------------------------------------- */  .G}E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D|8vS8p  
/* --------------------------------------------- */ m-f"EFmP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A ?"(5da.  
  /* --------------------------------------------- */ _&S?uz m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;>^oe:@  
/* --------------------------------------------- */ iku8T*&uc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _XT],"  
'[#a-8-JY_  
~3}Gu^@  
4d&#NP  
看了之后,我们可以思考一些问题: {FzL@!||  
1._1, _2是什么? Ol,;BZHc\  
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。 36>pa  
2._1 = 1是在做什么? z0J$9hEg89  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p.KX[I  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9hAS#|vK  
mv@cGdxu  
KTn,}7vZ  
三. 动工 =`2nv0%2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CU =}]Y  
P.*J'q 28  
nb(4"|8}  
RZ)sCR  
template < typename T > B5J!&suX  
class assignment QS2J271E}  
  { [?)=3Pp  
T value; Gd0-}4S?  
public : gLv|Hu7  
assignment( const T & v) : value(v) {} `abQlBb*  
template < typename T2 > j]7|5mC78  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [vki^M5i|Z  
} ; ?]%JQ]Gf*  
xsK{nM6g  
.0]4@'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -_=0PW5{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ke-Q>sm2Q  
Q,Tet&in )  
G yZYP\'S+  
x_1JQDE  
  class holder }*Qd]\fy  
  { tq=1C=h  
public : dDH+`;$.  
template < typename T > F\1nc"K/(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  f])?Gw  
  { 1lyJ;6i6L  
  return assignment < T > (t); ^q6H =Dl  
} OJE<2:K  
} ; :PtpIVAosg  
QFoZv+|  
5zJkPki  
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: .d`+#1Ot(  
!mFo:nQ)}  
  static holder _1; f uojf+i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \V@SCA'  
L/(e/Jalg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2&91C[da0  
而不用手动写一个函数对象。 $;un$ko6%  
<B 5^  
8>x.zO_.c>  
&_FNDJ>MCk  
四. 问题分析 `;fh<kv  
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。 PK1j$ &F  
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。 hT6:7 _UD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *ggTTHy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >(z{1'f{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .fcU&t  
}]vj"!?a  
五. 问题1:一致性 -Nmf}`_  
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?| Pg[zRRf<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zO{$kT\r&  
[]Cvma 1\  
struct holder oTtmn, T  
  { .jMm-vox}  
  // UwtOlV:G{  
  template < typename T > "M6a_rZ2W  
T &   operator ()( const T & r) const R#~}ZUk2  
  { pH#&B_S6z=  
  return (T & )r; jIE>t5 fy  
} /Nq!^=  
} ; $oE 4q6b  
dgssX9g37  
这样的话assignment也必须相应改动: !mBsDn(J  
L1BpkB  
template < typename Left, typename Right > &n<jpMB  
class assignment |Ix6D  
  { x$CpUy{6  
Left l; oT 8  
Right r; Td[w<m+p<P  
public : Ga f/0/|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0w\X  
template < typename T2 > DjOFfD\MF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B0=:A  
} ; MSeO#X  
<0P`ct0,i  
同时,holder的operator=也需要改动: A`(p6 H"s  
)$q<"t\#P#  
template < typename T > fLI@;*hL0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;KQ'/nII  
  { 2BH>TmS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VR?7{3  
} <6<uO\B\  
s cR-|GuZ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X1<)B]y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }=A6Jv(j  
zq!2);,  
return l(rhs) = r; :&yRvu  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !Go(8`>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VK`_ Qc#B  
W3UK[_qK  
template < typename Tp > `m<="No  
class constant_t 6AUzS4O  
  { I#eIm3Y?  
  const Tp t; NJqALm!(  
public : (m;P,*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !qrF=a  
template < typename T > 4NR,"l)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const miS+MK"  
  { {J})f>x<xM  
  return t; %>I!mD"X\  
} !P@u4FCs  
} ; QX%m4K/a  
&8"a7$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \(T; @r  
下面就可以修改holder的operator=了 ~ $r^Ur!E\  
}"m@~kg=  
template < typename T > "]c:V4S#`A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P05_\ t  
  { sbK 0OA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ccD+o$7LT  
} DP^{T/G  
 pMt]wyKr  
同时也要修改assignment的operator() ([f6\Pw\ <  
x?CjRvT $  
template < typename T2 > .6O>P2m]a_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Va=0R   
现在代码看起来就很一致了。 ]?``*{Zqy  
qgZ(o@\  
六. 问题2:链式操作 h(/|`   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ] (MXP,R  
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。 7h&xfrSrD  
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。 t ?bq ~!X  
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。 /SMp`Q88  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,6t0w|@-k  
aF'Ik XG d  
template < typename T > g?=B{V  
struct result_1 }d.R=A9L  
  { $,i:#KT`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K:'pK1zy  
} ; FC]? T  
*3"C"4S  
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: 9HTb  
00;=6q]TA  
template < typename T > uU5:,Wy+dg  
struct   ref &<_sXHg<x  
  { iZjvO`@[  
typedef T & reference; ][G<CO`k  
} ; _"WQi}Mm  
template < typename T > `n^jU92  
struct   ref < T &> qk_ s"}sS  
  { bO2$0!=I  
typedef T & reference; k9^P#l@p  
} ; [j93Mp  
?R,^prW{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JC=Bxv  
_|A)ueY  
template < typename T > $~D`-+J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :~T:&;q0  
  { uL-i>!"L!}  
  return l(t) = r(t); =,T~F3pK  
} #v&&GuF  
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。 #G*z{BRQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |;D[Al5AMc  
55$by.rf?  
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 ).ugMuk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PFPfLxna  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1Eg}qU,:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~Zj?%4  
最后的布局是: h+Q ==  
                Add k.lnG5e  
              /   \ mD)Nh  
            Divide   5 8<]> q  
            /   \ a?JU(  
          _1     3 x(S 064  
似乎一切都解决了?不。 B1LnuB%  
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。 8|d[45*q  
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。 ^1Yx'ua'  
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: Szg<;._J  
#Jm_~k  
template < typename Right > k*-+@U"+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hfc^<q4a.  
Right & rt) const {qx"/;3V  
  { QGLm4 Wl9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .IKK.G  
} _&dGo(B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aB'<#X$x  
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。 sL\|y38'  
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。 pnqjAT GU  
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。 &rNXn?>b  
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。 Hy `r}+  
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? @EZXPU  
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: ax 3:rl  
Q]|+Y0y}X  
template < class Action > .qVdo+M%F  
class picker : public Action VWMCbg>R  
  { LZoth+:  
public : ,$}Q#q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _aD x('  
  // all the operator overloaded <4O=[Q5S  
} ; mR0@R;,p  
(+^1'?C8  
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。 +m+HC(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: G)e 20Mst  
Z2$-},i  
template < typename Right > .7kVC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~Snw':  
  { RMvlA' c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R 7{ rY  
} d9^=#ot  
+'KM~c?]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7P\sn<  
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。 Cu?$!|V  
RV($G8U  
template < typename T >   struct picker_maker 8bK}& *z<  
  { kh5V&%>?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aSK$#Xeu  
} ; XSxya .1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > keWgbj  
  { ILVbbC`D  
typedef picker < T > result; J`V6zGgW  
} ; u(~s$ENl  
HwGtLeB"  
下面总的结构就有了: xj~6,;83xR  
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。 utTek5/  
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。 ^Gyl:hN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z^b\hR   
至此链式操作完美实现。 C4G)anT  
MUo?ajbqOd  
y~dW=zO  
七. 问题3 Qz<-xe`o8]  
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。 3dM6zOK  
Wu}Co  
template < typename T1, typename T2 > :#LB}=HQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >:xnjEsi$/  
  { ~W#f,mf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y.73I83-j  
} Oh^X^*I$@  
i3GvTg-X  
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: p!691LI  
e Jwr  
template < typename T1, typename T2 > X-duG*~  
struct result_2 z6!X+`&  
  { 2Fh_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;klDt|%3j  
} ; 226s:\d  
\?g%>D:O;  
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? $ -y+97  
这个差事就留给了holder自己。 r" D|1  
    xvkof 'Q)  
M{S7ia"s  
template < int Order > ?1{`~)"  
class holder; ZJ 4"QsF  
template <> )FP|}DCxQ  
class holder < 1 > .$yw;go3  
  { S ~_%  
public : j\vK`.z  
template < typename T > bXW)n<y  
  struct result_1 q5 A+%#  
  { RgO 7> T\  
  typedef T & result; T/K.'92S  
} ; Z^|C~lp;n  
template < typename T1, typename T2 > y(R*Z^c}d,  
  struct result_2 @v'D9 ?  
  { {aL$vgYT1  
  typedef T1 & result; E,|n'  
} ; \XN5))  
template < typename T > ]UI+6}r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N|j. @K  
  { D7. P  
  return (T & )r; vP4Ij  
} vraU&ze\1  
template < typename T1, typename T2 > ;!}SgzSH}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U,M,E@  
  { ob7_dWAG  
  return (T1 & )r1; u s0'7|{q  
} rrWk&;?  
} ; `|w#K28t"  
]*@$%iCPE  
template <> TxvPfU?  
class holder < 2 > ,OCTm%6e  
  { hN53=X:  
public : #[W[ |m  
template < typename T > <`3(i\-X  
  struct result_1 K)+l6Q  
  { Zsogx}i-  
  typedef T & result; ?<?C*W_  
} ; \Sby(l  
template < typename T1, typename T2 > N)*e^Nfb  
  struct result_2 N^]>R :Stu  
  { \#jDQ  
  typedef T2 & result; }?J5!X  
} ; } XU:DE  
template < typename T > E@6r{uZ#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <M?#3&5A  
  { GKhwn&qCKb  
  return (T & )r; s~ZFVi-i  
}  &n.uNe  
template < typename T1, typename T2 > 25n (&NV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rOHW  
  { FTnQqDuT  
  return (T2 & )r2; ]C6[`WF  
} #(+HSZm  
} ; SzlfA%4+GR  
!b->u_  
j4xr1y3^  
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> >。 K}<!{/fi)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z)i1?#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AJ` v  
'#i]SU&*  
return l(i, j) = r(i, j); UxcDDa/j2T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BH0#Q5  
MupW=3.38  
  return ( int & )i; #!Cter2  
  return ( int & )j; Wj j2J8B  
最后执行i = j; QS [B  
可见,参数被正确的选择了。 bjPbl2K  
/1W7<']>xV  
Dyk[u g5  
7vpN 6YP  
q_]   
八. 中期总结 blfE9Oy  
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: X`3vSCn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4-+ozC{  
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 GD8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <duBwkiG  
s"=F^#  
~1=.?Ho  
wyrI8UY  
H6ky)kF&  
{yHB2=nI  
九. 简化 " _:iK]  
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。 5u;Rr 1D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r~$}G-g  
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: %\}dbYS '  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n|70x5Z?}J  
  +-*/&|^等 oLrkOn/aY  
2. 返回引用。 ? G$Om  
  =,各种复合赋值等 UF&0 & `@  
3. 返回固定类型。 (dzH3_U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k^H0b\hYY  
4. 原样返回。 :3KO6/+  
  operator, 4Qa@`  
5. 返回解引用的类型。 `z9)YH  
  operator*(单目) VHXI@UT*  
6. 返回地址。 CfPXn0I  
  operator&(单目) )KSisEL  
7. 下表访问返回类型。 { 1+Cw?1d  
  operator[] i\t753<Ys  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8weSrm  
  operator<<和operator>> c3=-Mq9Q  
_1I K$gb[  
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。 't +"k8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r5t;'eCe a  
=nJ{$%L\x,  
template < typename Left > {eEBrJJeB  
struct value_return Ct4LkmD  
  { J'o DOn.M  
template < typename T > R<"2%oY  
  struct result_1 %lN2n,AK  
  { 5\okU"{d7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {DU"]c/S  
} ; ~|h lE z  
lK0s=4c{  
template < typename T1, typename T2 > e|yX QTlvL  
  struct result_2 }*NF&PD5RU  
  { djW cbC=g_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _}D%iJg#  
} ; M&r2:Whk  
} ; +#4]o }6G  
ny)]GvxI  
?]^zD k@~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 98GlhogWt  
*.oKI@  
下面我们来剥离functor中的operator() {;*}WPYb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +IrZ ;&oy  
wxE?3%.j\  
return l(t) op r(t) PY?8 [A+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6JhMkB^h  
return op l(t) L7]]ZAH!1  
return op l(t1, t2) r$ =qQ7^#  
return l(t) op yG\UW&P  
return l(t1, t2) op /%!~x[BeJ>  
return l(t)[r(t)] \@K~L4>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tmO`|tn&  
3+ =I;nj  
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: /;Yy@oc  
单目: return f(l(t), r(t)); b0rX QMu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NgVR,G|1  
双目: return f(l(t)); v8m`jxII64  
return f(l(t1, t2)); iCP~O  
下面就是f的实现,以operator/为例 }$&xTW_  
G(/DtY]  
struct meta_divide T/l1qcf`wT  
  { v*z(@<Y  
template < typename T1, typename T2 > K*Ks"Vx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [}-3PpF  
  { )6-9)pH@)  
  return t1 / t2;  Q=#I9-  
} ?qmp_2:WU  
} ; L%t@,O#,  
[|RjHGf  
这个工作可以让宏来做: (RE2I  
Qs9OC9X1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O("Uq../3  
template < typename T1, typename T2 > \ Xgat-cy'DA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I[d]!YI}F  
以后可以直接用 NmpnJu|8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  &;c>O  
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 vWjnI*6T#  
(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。。。) ^zr^ N?a  
tU@zhGb  
-tLO.JK<  
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 C&<~f#lB  
eSfnB_@x2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4w93}t.z  
class unary_op : public Rettype s{}]D{bc  
  { skg|>R,kE  
    Left l; fCw*$:O  
public : *[}^[J x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FX}Gt=  
@'6"7g  
template < typename T > = QO g 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .; Q:p*  
      { w@-M{?R  
      return FuncType::execute(l(t)); eiVC"0-c}  
    } A8r^)QJP{  
%aRT>_6"  
    template < typename T1, typename T2 > @N@F,~[RR2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HD>q(cK_|8  
      { UL$}{2N,_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r6Aneg7  
    } 0RFRbi@n(  
} ; a_~=#]a  
3SttHu0X  
};L ^w :  
同样还可以申明一个binary_op V)ig)(CT  
^D%Za'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WJH\~<{mP  
class binary_op : public Rettype c2nKPEX&5  
  { W-Hoyn>?2  
    Left l; SRIA*M.B}  
Right r; "qz3u`[o  
public : ZBT1Y.qA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8.AR.o  
i:]*P  
template < typename T > fxaJZz$o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rhc-q|Lz8  
      { pKiZ)3U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t]jFo  
    } nn/?fIZN4  
% 2$/JZ  
    template < typename T1, typename T2 > }o4N<%/+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g[RI.&?  
      { y;w x?1)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t7 n(Qkrv  
    } a7zcIwk '{  
} ; tz4 ]qOH8  
(wIzat  
>(uZtYM\j  
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 voP7"Dl[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F'jWV5"*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {;toI  
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。 5pr"d@.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m(RXJORI  
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。。。 FuI73  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D]w!2k%V  
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) f` =CpO*  
下面是修改过的unary_op *.L81er5~  
(py]LBZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I2nF-JzD2a  
class unary_op $o$ maA0  
  { ~U;rw&'H  
Left l; ?\C"YG69T  
  "Rn 3lj0  
public : .>Ljnk  
wP[t0/dl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PV|uPuz  
T,| 1g6  
template < typename T > 6-?66g mT  
  struct result_1 )Ke*JJaq  
  { \ [a%('}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 626Z5Afg  
} ; vAyFmdJ^  
!\&;h  
template < typename T1, typename T2 > V(Ub!n:j  
  struct result_2 | WvUq  
  { %Gt .m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )M)7"PC  
} ; u_ABt?'  
#1>X58I^  
template < typename T1, typename T2 > 3B1cb[2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @}u9Rn*d;  
  { 4;2< ^[M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7Hm3;P.  
} zbq@pj)Qu  
Yo[;W vu  
template < typename T > foQ#a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &197P7&o  
  { Dk?\)lD`  
  return OpClass::execute(lt(t)); s`0QA!G{-  
} V0)fZS@tf  
*4V=z#  
} ; H,b5C_D29  
OoWyPdC+P  
wXsmn1w9  
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 0}b tXh  
好啦,现在才真正完美了。 9(@\&>)  
现在在picker里面就可以这么添加了: z<yU-m2h  
je!-J8{  
template < typename Right > 7D<#(CE{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3+XOZh8  
  { Z?\2F%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xXM{pd  
} M%@!cW  
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。 0(S"{Ov  
JYTP 2  
\_lod kf  
bFW=ylF9  
hRCed4qA  
十. bind vMS |$L  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 :53)N v  
先来分析一下一段例子 <N%7|t*eT  
~m$Y$,uH  
[<6S%s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9T1ZL5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f`[R7Q5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v-PXZ'7~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :$n=$C -wp  
我们来写个简单的。 (JM5`XwM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Pqn@ST  
对于函数对象类的版本: uH(f$A  
svq<)hAf<  
template < typename Func > ](s'L8 (x  
struct functor_trait `I3r3WyA  
  { R.yC(r  
typedef typename Func::result_type result_type; 4 XAQVq5  
} ; >Vwc3d  
对于无参数函数的版本: [DF,^4g  
*#C+iAF|)'  
template < typename Ret > tfGHea)M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aL&n[   
  { 8/=L2fNN[  
typedef Ret result_type; lQe%Yh >rl  
} ; SF>c\eTtx  
对于单参数函数的版本: yp({>{u7  
MZT23 [+  
template < typename Ret, typename V1 > IkGfnXJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lw< c2 C  
  { K~| 4[\  
typedef Ret result_type; 6 BCf:mqP  
} ; BBtzs^C|  
对于双参数函数的版本: iT%} $Lu~  
<OIIoB?t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6x%h6<#xh*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~V\D|W9  
  { t({W [JL  
typedef Ret result_type; `pGa~!vl  
} ; (aH'h1,G  
等等。。。 C,v(:ZE$J7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pP*a  
T-U}QM_e  
template < typename Func > ]3X@_NYj  
struct func_return Y\$ySvZ0  
  { >kW@~WDMu  
template < typename T > EV*IoE$W]=  
  struct result_1 :{q < {^c  
  { YJJB.hR+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]zWon~  
} ; V{:A3C41  
4*Hgv:0?kI  
template < typename T1, typename T2 > _s .G  
  struct result_2 "O%gFye  
  { q)^Jj ?W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +O*/"]h  
} ; qa0 yg8,<  
} ; fvdU`*|n)  
Jc|6&  
e-"nB]n^/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t3&LO~Ye  
5*,f Fib  
template < typename Func, typename aPicker > xT+zU}z  
class binder_1 >o7n+Rb:  
  { \l]DQaOEe  
Func fn; 3< 2}V  
aPicker pk; {ZI)nQ{  
public :  wv\w;'  
4'!c*@Y  
template < typename T > L>SjllY  
  struct result_1 gT#&"aP5S  
  { lna}@]oR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \4-"L>  
} ; `O[};3O&  
_U |>b>  
template < typename T1, typename T2 > }l],.J\BGX  
  struct result_2 7:)n$,31FW  
  { Od5JG .]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jN6uT &{T  
} ; pJt,9e6  
5 ({t4dm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 06N}k<10O  
/iJ4{p   
template < typename T > [N#, K02mk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7zSLAHW  
  { QUQu^p  
  return fn(pk(t)); fv9V7  
} f,:9N5Z  
template < typename T1, typename T2 > ),ma_{$N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~nG(5:A5g/  
  { D IzH`|Y  
  return fn(pk(t1, t2)); 8F&=a,ps[  
} -Ty*aov  
} ; I^8"{J.Q)[  
HLZ;8/|48m  
P%(O|  
一目了然不是么? Bb}fj28  
最后实现bind &qr;IL7'  
B3 5E8/  
%+K<<iyR|  
template < typename Func, typename aPicker > 86mp=6@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R5 9S@MsuD  
  { 5yiK+-iTs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !Y\D?rKZ  
} ~ y;6W0x  
4y'OMRy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2g>SHS@1>  
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。 ZObhF#Y9  
3 "Q=Vl"  
十一. phoenix _Gjk;|Sx<I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4@ML3d/  
`/ q|@B7  
for_each(v.begin(), v.end(), ##V5-ZG{:  
( x\s|n{  
do_ !cAyTl(_  
[ HOE_S!N  
  cout << _1 <<   " , " isZAoYVu  
] 24)(5!:"  
.while_( -- _1), (Xq)py9  
cout << var( " \n " ) Q'YH>oGh^  
) JA'h4AXk  
); $d)ca9  
pk3<|  
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: V %YiAr>  
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 Eg2[k.{P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .Jrqm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SOi*SwQ8  
`9uB~LY^i  
mysetv&5  
template < typename Cond, typename Actor > x-AZ %)N9  
class do_while 'iGzkf}j  
  { n;$5Cq!v=  
Cond cd; CFqJ/ ''  
Actor act; u#V5?i  
public : vt;{9\Y  
template < typename T > Zuw?58RE\  
  struct result_1 )d$glI+  
  { 5K<5kHpvJ{  
  typedef int result_type; Sk:ws&D1u  
} ; N\#MwLm  
lmxr oHE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g|<]B$yN#  
f"9q^  
template < typename T > ;IVDr:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E 2"q3_,,  
  { E7CH^]x  
  do &/uu)v  
    { /qx0TDB  
  act(t); \L(*]:EP  
  } n< ud> JIb  
  while (cd(t)); %_(H{y_!  
  return   0 ; md q;R*`  
} +> WM[o^I  
} ; Q<KvBgmT  
<IC~ GqXv  
VH(S=G5Yb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LNa$ X5`  
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。 .9"Y_/0   
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。 ]6{*^4kX  
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。 B?)@u|0  
下面就是产生这个functor的类: 7\9>a  
`8I&7c  
+q)5dYRzV  
template < typename Actor > Q^q1 ns;r  
class do_while_actor ?APe R,"V  
  { )DeA} e ?F  
Actor act; _^ 'I  
public : ]_8qn'7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v $7EvFS  
Cz W:L&t  
template < typename Cond > `d[1`P1i[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jU3Z*Z)zN  
} ; /MF! GM  
:Pg}Zz<  
q~5 9F@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s-RQMK}H  
最后,是那个do_ oh KCdT~  
Hw|AA?,0-  
Hsihytdj  
class do_while_invoker #!$GH_  
  { H{AMZyV0/d  
public : sU!6hk  
template < typename Actor > d~?X/sJ t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ` iJhG^w9M  
  { sz9G3artK&  
  return do_while_actor < Actor > (act); <d<mvXbw_@  
} 1t Jg#/?  
} do_; d @*GUmJ  
O4g+D#Lu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _kdL'x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $Y9jrR'w  
最后来说说怎么处理break和continue Hi yc#-4  
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。 ;=9 >MS}  
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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