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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X|D-[|P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ; 6PRi/@  
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, Bsha)<  
L=fy!R  
An^)K  
k~3\0man  
  class filler [lVfhXc&  
  { !%$,S=_F  
public : n-{d7haOa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !aKu9SR^e  
} ; *$`N5;7'`  
 \m+=|  
8 nL9#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: +H *6:  
/W .G- |:  
fK *l?Hr  
]mz'(t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H=w):kL|  
X Q CE`m  
+6$ -"lf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &[ ],rT  
|"S#uJW  
}fv7WhQ  
7a^D[f0V  
二. 战前分析 QgQclML1|  
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。 vLBuE  
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 W7gY$\1<&  
1P'A*`!K  
uB3VCO.;_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {2m F\A#.  
  /* --------------------------------------------- */ m#i4_F=^b  
vector < int *> vp( 10 ); >)G[ww[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -iY-rzW  
/* --------------------------------------------- */ D _[NzCv<-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s6Dkh}:d  
/* --------------------------------------------- */ RgJbM\`} ?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fR~0Fy Gp  
  /* --------------------------------------------- */ 023uAaI^3r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N)Q.P'`N  
/* --------------------------------------------- */ L N.:>,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [CfZE  
]7>#YKH.  
J\w4N",  
3$q#^UvD  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yw]$/oP`  
1._1, _2是什么? x?lRObHK  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >~]|o   
2._1 = 1是在做什么? " DLIx}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H&%oHyK  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 54JZOtC3~  
5uahfJk  
_9H]:]1QH  
三. 动工 HRrR"b9:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?U[6X| 1  
^Y;,cLXJ  
!g6=/9  
zPybP E8  
template < typename T > rQGInzYp  
class assignment @mv G=:k  
  { qyFeq])  
T value; /kK!xe  
public : o<txm?+N  
assignment( const T & v) : value(v) {} *PV7s  
template < typename T2 > Y?7GFkIP$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]\A=[T^  
} ; !OQ5AF$  
rc<Ix  
?Js4 \X!uJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G 4~@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vy[xu$y  
9W]OtSG  
"4Q_F3?_`  
(n: A` ]  
  class holder SCe$v76p#  
  { 9ZU^([@D  
public : @x}^2FE  
template < typename T > X$1YvYsID  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yocFdI  
  { pjTJZhT2I  
  return assignment < T > (t); !G[%; d  
} <-b9 )>  
} ; $ (xdF  
H lM7^3(&  
/3^XJb$Sa  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *c=vEQn-  
m%[/w wL  
  static holder _1; 1L'Q;?&2H,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t2OBVzK  
dR< d7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {47l1wV]  
而不用手动写一个函数对象。 .zt&HI.F  
%`T}%B  
3h=kn@I  
;L-)$Dy4  
四. 问题分析 FvPWS!H  
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。 Ai[@2AyU  
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。 JrLh=0i9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z#PaQp5F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w|S b`eR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F <6(Hw#>  
G'}N?8s1  
五. 问题1:一致性 Fp@>(M#3  
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?| z_R^C%0k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KN657 |f  
%Gyn.9\  
struct holder D]*|Zmr+}  
  {  dm=?o  
  // uF}dEDB|;  
  template < typename T > "]q xjs^3?  
T &   operator ()( const T & r) const sU*?H`U3d  
  { =fnBE`Uc  
  return (T & )r; Op]*wwI*h  
} >2pxl(i  
} ; =j- ,yxBvJ  
82EvlmD  
这样的话assignment也必须相应改动: P/1YN  
= <Sn&uL  
template < typename Left, typename Right > )~R[aXkvY  
class assignment ]N'% l]_$  
  { c;X,-Q9  
Left l; V-go?b`  
Right r; \a|~#N3?  
public : 1`L.$T,1!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y %bb-|\W  
template < typename T2 > 1~~GF_l?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q"{Dijc%  
} ; 7* Y*_cH5  
a5 ZXrWv  
同时,holder的operator=也需要改动: E8#aE\'t  
`f&::>5tD  
template < typename T > "~ $i#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O9By5j 4  
  { e>e${\ =,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rYdNn0mh k  
} u4xtlGt5  
yBs-bp"-  
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。 ~? aFc)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G[ #R1'  
uk$MQ v*D  
return l(rhs) = r; :ZB.I(v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  {p/Yz#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tR<#CCtRp'  
3>L5TYa  
template < typename Tp > *Us}E7/"'  
class constant_t b?iPQ$NyQ  
  { \rUKP""m  
  const Tp t; t(roj@!x_o  
public : }2RbX,0l9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N]iarYc  
template < typename T > K{DmMi];I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mCg^Y)Q  
  { Qu'#~#L`  
  return t; qCrpc=  
} ai?J  
} ; aL&egM*  
`G: 1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iZnLgkk@  
下面就可以修改holder的operator=了 Pb T2- F_  
qvy*; <w  
template < typename T > ?b(wZ-/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QbHX.:C  
  { ]C"?xy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |gxPuAXa)  
} !})Y9oZc8  
7w9'x Y  
同时也要修改assignment的operator() Wm"#"l4  
,Il) tH  
template < typename T2 > U%@C<o "  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tpA-IL?KQw  
现在代码看起来就很一致了。 /t]1_  
}[!=O+g O  
六. 问题2:链式操作 Yh!k uS#<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T&6>Eb0{  
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。 "eTALRL'o  
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。 ,!^c`_Q\>@  
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。 PPG+~.7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }L|B@fW  
OYWHiXE6]  
template < typename T > .6rbn8h  
struct result_1 {Z <`@\K3  
  { pV8tn!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ( ?(gz#-  
} ; "S'Yn-  
!+Y+P?  
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: g.62XZF@  
7;TMxO=bra  
template < typename T > vmNI$ KZM  
struct   ref JBc*m  
  { T3=h7a %=  
typedef T & reference; Zz:%KUl3  
} ; 0>-}c>  
template < typename T > M/[_~  
struct   ref < T &> K@[Hej6d  
  { Ug0c0z!b  
typedef T & reference; &|'yqzS3  
} ; =6\^F i  
qo \9,<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J1gnR  
8"d??3ZXJ  
template < typename T > ^a /q6{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G"(aoy, co  
  { [P~7kNFOh  
  return l(t) = r(t); znWB.H  
} 3 .j/D^  
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。 ,vMAX?c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B9 ?58v&  
*a8<cf  
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 BaP'y8dVN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <?DI!~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dSTyx#o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y%TY%"<  
最后的布局是: %52x:qGa  
                Add <f.Eog  
              /   \ T]/>c  
            Divide   5 |}YxxeAk  
            /   \ sEfT#$ a^8  
          _1     3 ?A.ah  
似乎一切都解决了?不。 92D~trn  
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。 G[u6X_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。 H13\8Te{  
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: 87S,6Y  
T <k;^iqR  
template < typename Right > X6t9*|C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X+u1p?  
Right & rt) const bJ6C7-w:wa  
  { rxy5Nrue  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hG<[F@d  
} rhaq!s38:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?< yYm;B  
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。 XMP4YWuVc  
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。 -U_,RMw~  
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。 ^PJN$BJx  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 fY78  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E vY^]M_U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %FqQ+0^  
OfA+|xT&  
template < class Action > &~B8~U4%  
class picker : public Action \3K7)o^  
  { \4<|QE  
public : QKVOc,Fp7i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2w+4B4  
  // all the operator overloaded .YB/7-%M[  
} ; Ml?KnSb  
d, ?GW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 cAVdH{$"  
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: b"trg {e  
BKE?o^03  
template < typename Right > rADzJ#CU \  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DC BN89#  
  { )^6Os2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?X\.O-=4X  
} fsnZHL}=n  
Y8lZ]IB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ln , 9v  
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。 v*As:;D_  
ug;\`.nT^  
template < typename T >   struct picker_maker 8)"lCIf  
  { x`IWo:j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GGhk`z  
} ; b<"jmB{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  <|82)hO  
  { ! jDopE0L  
typedef picker < T > result; O%F*i2I:+k  
} ; R@_3?Z!W=  
I=P<RG7j)  
下面总的结构就有了: vMJ(Ll7/  
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。 OpIeo+^X*  
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。 6zNWDUf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VUHf-bKl  
至此链式操作完美实现。 7d|1T'  
$T7 qd  
7 &%#bMnw  
七. 问题3 3kF+wifsz  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lHTr7uF(  
L8 NZU*"  
template < typename T1, typename T2 > El :% \hGy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aXZi2  
  { ocUBSK|K)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zp<#( OIu  
} hy$VG%b;#  
xpwy%uo  
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: ObS#aRq  
V U5</si+  
template < typename T1, typename T2 > a+a6P5kJ  
struct result_2 kDM?`(r  
  { :7dc;WdM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^L7!lzyo  
} ; 8HIX$OX>2  
v.u 5%  
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? qZ@d:u  
这个差事就留给了holder自己。 ! R3P@,j  
    ssoE,6kS  
X{6a  
template < int Order > $4)L~g|  
class holder; X6qgApyE  
template <> UTN[! 0[  
class holder < 1 > ~3f|-%Z  
  { [cl+AV "  
public : Ip)u6We>I  
template < typename T > $% gz, {  
  struct result_1 c813NHW  
  { ~ L>M-D4o  
  typedef T & result; y c 8 h}`  
} ; Ze#DFe$  
template < typename T1, typename T2 > b0@K ~O;g  
  struct result_2 Z 5)v  
  { %f1IV(3Qc  
  typedef T1 & result; D<<q5gG  
} ; O/d]2<V  
template < typename T > DBLM0*B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dn Sb}J  
  { 'd&4MA0X  
  return (T & )r; E'(nJ  
} 6 v~nEw  
template < typename T1, typename T2 > *rHz/& ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b0f6p>~q^  
  { uwZ,l-6T  
  return (T1 & )r1; i ?uX'apk  
} y'>JT/Q5  
} ; #M+_Lk3  
Fa v++z  
template <> V`W']  
class holder < 2 > [^6z>  
  { >7~*j4g  
public : $ Y^0l  
template < typename T > [m 6+I9  
  struct result_1 l(}L-:@A  
  { 8"-=+w.CZ  
  typedef T & result; h{$k%YJ?  
} ; p|mFF0SL  
template < typename T1, typename T2 > DG0I- "s  
  struct result_2 k.o8!aCm  
  { *FZav2]-  
  typedef T2 & result; -qHG*v,  
} ; y@1QVt04  
template < typename T > d!Gy#<H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -38"S;M8  
  { }HmkTk  
  return (T & )r; CmBgay  
} W83PMiN"T-  
template < typename T1, typename T2 > jWi~Q o+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |O oczYf  
  { DLqH*U  
  return (T2 & )r2; Hc8He!X*#  
} bM:4i1Z  
} ; 6DK).|@$r  
G kG#+C0L  
a7F_{Mm  
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> >。 1IS1P)4_0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bu_@A^ys  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e!gNd>b {  
v {uq  
return l(i, j) = r(i, j); 5p S$rf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =N{?ll6x7g  
&ZkJ,-  
  return ( int & )i; i$@xb_  
  return ( int & )j; JehanF[  
最后执行i = j; UI U:^g0  
可见,参数被正确的选择了。 Qj_)^3`e  
V;"2=)X  
jQ%1lQ#R)  
V4ePYud;^  
F+Qnf'at1  
八. 中期总结 )j~{P  
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: rOt{bh6r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y$n+\K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (@xC-*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xy 4k;+  
8Nyz{T[  
.d^8?vo  
\ moLQ  
gWa0x-  
MZ-;'w&Z  
九. 简化 IE996   
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。 ]1d)jWG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o4EY2  
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: (_@5V_U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dbj?l;'1  
  +-*/&|^等 |^UQVNJ  
2. 返回引用。 /4 pYhJ8S  
  =,各种复合赋值等 H,w8+vZ4\  
3. 返回固定类型。 JvW7h(u7g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #xu1 eX0<  
4. 原样返回。 B F gxa#De  
  operator, Zn r4^i&(  
5. 返回解引用的类型。 3MHpP5C  
  operator*(单目) {Hl(t$3V`  
6. 返回地址。 9v*y&V9/  
  operator&(单目) l:e C+[_;>  
7. 下表访问返回类型。 mkyYs[  
  operator[] _[-MyUs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /ZabY  
  operator<<和operator>> R--s u:  
l9eTghLi  
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。 Aqf91 [c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hf9i%,J  
fcF|m5  
template < typename Left > @^YXE,  
struct value_return ">1wPq&  
  { %gFIu.c  
template < typename T > SWI\;:k  
  struct result_1 %u&Vt"6m=  
  { 2(3Q#3V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,z#D[5  
} ; 86-Rm  
ZZ^A&%E(a  
template < typename T1, typename T2 > af>i  
  struct result_2 lN5PKsGl  
  { vW*Mf}=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $+4 4US  
} ; @aUNyyVP  
} ; ETL7|C"  
{{P 3Z[  
zFO0l).  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !] uB4  
CUpRtE8@[_  
下面我们来剥离functor中的operator() b~>@x{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2RNee@!JJP  
C/N;4  
return l(t) op r(t) Y&=DjKoVh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (&Q!5{$W  
return op l(t) K*Ba;"Ugeg  
return op l(t1, t2) 2@Nd02v|  
return l(t) op _)Txg2?=  
return l(t1, t2) op jsgDJ}  
return l(t)[r(t)] 0H +nVR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LNk :PD0m  
Hc\@{17   
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: @]~.-(IMh  
单目: return f(l(t), r(t));  8(K:2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !0zcS7&P  
双目: return f(l(t)); ZyNgG9JL]  
return f(l(t1, t2)); r]\[G6mE%  
下面就是f的实现,以operator/为例 0#Ug3_dfr  
o ?05bv  
struct meta_divide UJL'4 t/  
  { pd:YR;  
template < typename T1, typename T2 > 7#UJ444b~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sxF2ku4A  
  { Zi}h\R a  
  return t1 / t2; qrw*?6mSQ  
} 5X];?(VTsb  
} ; K-Pcew^?  
[Pp#r&4H  
这个工作可以让宏来做: {GCp5  
Q-R?y+| x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rf+}J_  
template < typename T1, typename T2 > \ tuwlsBV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p</t##]3ks  
以后可以直接用 pl,XS6mB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  n9&fH  
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 4,QA {v  
(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。。。) P;gd!Yl<-  
jc:=Pe!E  
qu $FpOJ  
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 @zw&-b:qI  
jYAm}_?No  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,s}&|+ '"  
class unary_op : public Rettype o%lxEd r  
  { DU*qhW`X  
    Left l; IR2Qc6+{  
public : 2'W# x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h 1 "#  
w-km qh  
template < typename T > YT[=o}jS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z{#3-O<a+n  
      { +[ir7?Y.  
      return FuncType::execute(l(t)); n3U| d+  
    } O<>+l*bk  
l&W:t9o  
    template < typename T1, typename T2 > o^d|/;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VpbJe@*D  
      { x=W s)&H_Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0?I  
    } Z5wQhhH  
} ; ?0z/i^I  
zh?B-"O=5  
2.{<C.BK{  
同样还可以申明一个binary_op $j(4FyH\  
l_2l/ff9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rniL+/-uU  
class binary_op : public Rettype / )[\+Nc  
  { }p)a 7xn}  
    Left l; Ew{N 2  
Right r; hD,^mru  
public : w+\RSqz/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -biw{  
<0l:B ;3  
template < typename T > L5&,sJz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h"2^` )!u  
      { Tn3C0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kY4h-oZ  
    } EjEXev<]  
n|QA\,=  
    template < typename T1, typename T2 > C<^S$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .'-t>(}v  
      { 4l/~::y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r|3u]rt  
    } 'P&r^V\~(/  
} ; geqx":gpx9  
>M m.MNU  
pFo,@M  
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 +$^ [ r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zFwO(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k5)IBO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ')fIa2dO/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d;r,?/C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cZt5;"xgr]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;:)u rI?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^M1O)   
下面是修改过的unary_op .e S* F  
"KY]2v.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K<u~[^R  
class unary_op bXHtw} n  
  { =G rg  
Left l; 6HVGqx  
  D6FG$SV  
public : #Pq6q.UB  
m{6 *ae  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,=}+.ax  
-dUXd<=ue  
template < typename T > V Z60   
  struct result_1 Pv8AWQQJ  
  { E{}eYU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [rhK2fr:i  
} ; >PygUY d  
8O^z{Yh7  
template < typename T1, typename T2 > a'\fS7aE0l  
  struct result_2 j 2Jew  
  { `+WQ^dP@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <UJ5n) }"\  
} ; @,q<][q  
2FTJxSC  
template < typename T1, typename T2 > SjU0X b)[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RYX=;n  
  { &R}2/Mt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7:S)J~s*O  
} t*!Q9GC_  
bd.t|A  
template < typename T > e&="5.ik  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Iq\ZX%q  
  { lem\P_V)  
  return OpClass::execute(lt(t)); y8O<_VOO}"  
} :U#4H;kk~j  
EXbhyg  
} ; 80O[pf*?  
& Pzr)W(  
*ps")?tlC  
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 9xUAfU  
好啦,现在才真正完美了。 T$9tO{  
现在在picker里面就可以这么添加了: :mz6*0qW  
vC!}%sxVw_  
template < typename Right > C+c;UzbD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `Jon^&^;|  
  { "zBYhZr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Yf,U2A\  
} /=ro$@  
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。 ZZ{:f+=?$  
#+Cu&l  
L(eLxw e%  
elm]e2)F  
FQCz_ z  
十. bind Q>emyij  
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。 a-7T   
先来分析一下一段例子 RI jz7ZG  
k9?fE  
Zo|# ,AdE>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8!{F6DG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zb=H\#T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s@vHU4  
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。 z>X<Di&x)  
我们来写个简单的。 ns,qj} #  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zDO`w0N  
对于函数对象类的版本: H[&X${ap  
U(cV#@Y  
template < typename Func > A296 f(  
struct functor_trait fB3W} dr  
  { 1zUo.Tg0  
typedef typename Func::result_type result_type; c31k%/.  
} ; &}G2;O}3  
对于无参数函数的版本: 4:p+C-gs  
CPCjY|w7   
template < typename Ret > J2W:Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t)Mi,ljY[  
  { @] ` _+\y  
typedef Ret result_type; Td !7Rx _  
} ; nT.2HQ((Xg  
对于单参数函数的版本: .Bu?=+O~  
G 'sEbw'[  
template < typename Ret, typename V1 > z\fmwI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ah\yw  
  { nDvj*lZF  
typedef Ret result_type; tGcp48R-:+  
} ; l |c#  
对于双参数函数的版本: ,dM}B-  
O%.c%)4Xo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G92Ya^`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ? L A>5  
  { s6|Ev IVM  
typedef Ret result_type; h`0'27\C  
} ; hqA6%Y^k  
等等。。。 `is."]%f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z+>FKAF  
+p:#$R)MW  
template < typename Func > I'M,p<B  
struct func_return ppjS|l*`  
  { %4/>7 aB]Y  
template < typename T > %B&y^mZv*\  
  struct result_1 j~d<n_   
  { A3VXh^y+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H]7MNY  
} ; tp-PE?  
$d]3ek/  
template < typename T1, typename T2 > brk>oM;t  
  struct result_2 h#ogL-UU  
  { u dhj$:t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tCFXb6Cz  
} ; iB  =R  
} ; =}6yMR!4R<  
nwOT%@nw  
Z Sj[GI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |2#)lGA  
gZI88Q  
template < typename Func, typename aPicker > o& g0 1t  
class binder_1 %jgB;Y  
  { 0=3Av8  
Func fn; 1Y2]jz4  
aPicker pk; 7q2G/_  
public : {s8v0~  
}IM*Vsk  
template < typename T > &Ff#E?Y4|  
  struct result_1 ,P&.qg i=(  
  { |~'PEY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ifgh yh<d  
} ; #bz#&vt$  
z+RA  
template < typename T1, typename T2 > +HGPn0As  
  struct result_2 3 ZZ"mlk*  
  { eI%{/>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D"x;/I  
} ; C5q n(tv  
\e89 >m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nH6Ny  
Y[=X b  
template < typename T > ZtS>'W8l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E}7@?o7u}  
  { cym<uh-Wg^  
  return fn(pk(t)); U3R;'80 f  
} M0+xl+c+  
template < typename T1, typename T2 > us/}_r74N*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P2U^%_~  
  { %25GplMT  
  return fn(pk(t1, t2)); `\}Ck1o  
} Rm i4ZPb.  
} ; 8dgi"/[3  
s7"NK"  
Pdq}~um3{  
一目了然不是么? | z 1  
最后实现bind zWN<"[agc  
[&Yrnkgr  
oGtz*AP%  
template < typename Func, typename aPicker > 8>\tD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =tkO^  
  { aR- ?t14  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O,a1?_m8  
} ]~YY#I":  
LqZsH0C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |Ok@:Au  
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。 @%aU)YDwi  
8)Z)pCN  
十一. phoenix 4l2/eh]Hc(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hDn?R}^l{  
5_H`6-q  
for_each(v.begin(), v.end(), 4p}?QR>tZ  
( zs=[C+Z\  
do_ iE6?Px9]  
[ !_yWe  
  cout << _1 <<   " , " IBT 1If3  
] %0y_WIjz  
.while_( -- _1), H.Q648A"PF  
cout << var( " \n " ) 3Fu5,H EJ  
) MWl2;qi  
); rf ?\s/#OY  
^MXW,xqb  
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: sB~|V <  
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 <n;9IU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |ee A>z"I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GJ9'i-\*\  
N6>ert1  
]jB`"to*}  
template < typename Cond, typename Actor > at )m*  
class do_while 'PS_|zI  
  { 3Fgl zJ  
Cond cd; +{r~-Rn3  
Actor act; !*\ J4bJe  
public : )` ^/Dj;  
template < typename T > Hz >_tA"^T  
  struct result_1 ,SF>$ .  
  { L!c.1Rf_  
  typedef int result_type; /S #Z.T~~  
} ; M669G;w(K  
\dHdL\f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a !yBEpMo  
Xt%y>'.  
template < typename T > N0V`xrS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _qf$dGqc  
  { U&'Xs z  
  do 8=-/0y9,  
    { s}93nv*ez  
  act(t); KlGmO;k  
  } sDZ<X A  
  while (cd(t)); ] :.  
  return   0 ; CxV$_J  
} 0-~F%:x  
} ; <ht^Ck  
9}|t`V"  
KLpFW}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). peZ'sZ6  
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。 r]B`\XWz  
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。 xFj<KvV[  
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。 sHPK8Wsg  
下面就是产生这个functor的类: }08Sv=XM  
vWZ?*0^  
hbSXa'  
template < typename Actor > aE2Yl  
class do_while_actor QR\2 %}9b  
  { ,KaO8^PB  
Actor act; P_F0lO  
public : AkEt=vI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,CP&o  
~93#L_V_O  
template < typename Cond > Y?4N%c_;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +EvY-mwfQ  
} ; wqF_hs(O  
+(m*??TAV  
.F]"%RK[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *lBX/O`=  
最后,是那个do_ X_(n  
3a?dNwM@  
mc|8t0+1`  
class do_while_invoker iHk/#a  
  { ZJOO*S  
public : F @uOXNz)  
template < typename Actor > uC5W1LyI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *d}{7UMy#  
  { ,F?O} ijk  
  return do_while_actor < Actor > (act); roNs~]6  
} K[[ 5H  
} do_; '=(@3ggA:  
I6Oc`S!L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `e }6/~R`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 c{\x< AwO  
最后来说说怎么处理break和continue g]PC6xr38  
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。 im@c||  
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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