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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LXrk5>9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f qWme:x  
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, l>s@&%;Mg  
s)-bOZi  
sVmqx^-  
TEj"G7]1$A  
  class filler ph!h8@e  
  { >nvK{6xR:  
public : eIlovq/X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} unz~vG1Tn  
} ; <KCyXU*  
D88IU9V&n  
u%"5<ll  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *a{WJbau]  
SXJjagAoML  
_;S~nn  
#a tL2(wJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b^}U^2S%  
%i?v)EW  
@uQ *$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m&(qr5>b  
dShGIH?  
cdSgb3B0  
Up_"qD6  
二. 战前分析 {/aHZ<I&^h  
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。 UL%a^' hR  
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 m$pRA0s2`  
QJjk#*?,|  
@" umY-1f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^7;s4q  
  /* --------------------------------------------- */ ;$4&Qp:#  
vector < int *> vp( 10 ); x1E;dbOZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {[L('MH2|  
/* --------------------------------------------- */ yq^Ma  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HTvUt*U1  
/* --------------------------------------------- */ s2 :Vm\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YV@efPy}n  
  /* --------------------------------------------- */ %yk_(3a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /m 7~-~$V  
/* --------------------------------------------- */ #reW)P>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b >k2@  
b`=g#B|  
G|8>Q3D  
'U0W   
看了之后,我们可以思考一些问题: X|ZAC!J5>  
1._1, _2是什么? 9tVV?Q@)  
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。 8]R{5RGy  
2._1 = 1是在做什么? W}MN-0  
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。 ]6Awd A  
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。 WY!4^<|w"  
<1<xSr  
lCl5#L9  
三. 动工 U/|JAg #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SO[ u4b_"h  
uKvdL "  
J.M&Vj:  
D3P/: 4  
template < typename T > Fkq^2o ]  
class assignment 0(:SEiz6s  
  { C_8_sb Z/  
T value; e t@:-}  
public : 9n;6zVV%`  
assignment( const T & v) : value(v) {} W g6H~x  
template < typename T2 > Ot:}Ncq^\O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VO=Ibu&X  
} ; N2duhI6  
<'SS IMr  
;+6><O!G  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 83gWA>Odh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~T-uk  
Gsb^gd  
1;V_E2?V  
72yJv=G  
  class holder NX.5 u8Pf  
  { cBZEyy&  
public : -GHd]7n  
template < typename T > _6ck@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~ &Ne P  
  { xdM'v{N#m  
  return assignment < T > (t); 6l;2kztGp  
} NlKVl~_ C  
} ; ljOY;WV3  
*vuI'EbM  
<p*k-mfr  
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: ] S[?tn  
/w(g:e  
  static holder _1; ThI}~$Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 09jE7g @X}  
QDJ "X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6uFw+Ya#  
而不用手动写一个函数对象。 tkr&Fs"t+  
vszm9Qf  
NLG\*mQ  
% ym};7'&b  
四. 问题分析 Q [rZ1z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4^bt~{}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Bps%>P~.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P@vUQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 It&CM,=t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D_czUM  
d-+jb<C&  
五. 问题1:一致性 Ue >]uZ|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n{sk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6Jb0MX"AVr  
*?HGi>]\ |  
struct holder O=RS</01!  
  { #YE?&5t  
  // kF~(B]W(  
  template < typename T > 1Ng.Ukb  
T &   operator ()( const T & r) const u*)/e9C  
  { W wPzm?30  
  return (T & )r; 2WFZ6  
} 3rH}/`d4  
} ; L4m Vk  
X%IqZ{ {  
这样的话assignment也必须相应改动: `M6"=)twu  
_Ik?WA_;  
template < typename Left, typename Right > C:t>u..  
class assignment o&E8<e  
  { Mp|Jt  
Left l; VbvP!<8  
Right r; .c+U=bV-  
public : i|1*bZ6'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7:)$oH  
template < typename T2 > 0j-;4>p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q'[yYPDX5x  
} ; bJ.68643  
TSd;L u%hr  
同时,holder的operator=也需要改动: u $T'#p1  
 0c:j wtf  
template < typename T > FU(s jB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [~rBnzb  
  { kKSn^q L*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [hXU$Y>"0  
} |FD-q.AV  
@7B!(Q  
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。 uJHf6Ye  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 & AlX).  
R*psL&N  
return l(rhs) = r; >/F,Z%! &q  
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。 O!\\m0\ e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &mp@;wI6@  
v.I>B3bEg  
template < typename Tp > ,a,coeL  
class constant_t ;GxKPy  
  { /7<l`RSr  
  const Tp t; s5ddGiZnBT  
public : 8U>f/dxLOO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {e8.E<f-  
template < typename T > Z:}d\~`x$%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rm!Iv&{  
  { lGZ^ 8  
  return t; m48m5>  
} K%A:W  
} ; { wx!~K  
aYQIe7J90J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [SJ*ks,]  
下面就可以修改holder的operator=了 >*%mJX/F  
H-o>| C  
template < typename T > n-n{+ Dl!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @(:M?AO9S.  
  { rOu7r4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jn9KQe\3  
} 2!b+}+:  
t)O$W   
同时也要修改assignment的operator() v(/T<^{cuk  
.W<yiB}^  
template < typename T2 > EI*B(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fE;<)tU  
现在代码看起来就很一致了。 aoh"<I%]>4  
?E0j)P/ (  
六. 问题2:链式操作 T8 ,?\7)S9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W"_")V=QBz  
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。 |P si?'4  
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。 I|*w?i*  
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。 1o. O]>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YzqUOMAt"V  
90o G+T4  
template < typename T > tk@ T-;  
struct result_1 mX9amS&B$  
  { /d*0+m8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zU;%s<(p  
} ; W *t+!cU/:  
6\7b E$K  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /*)zQ?N  
82.::J'e  
template < typename T > WleE$ ,  
struct   ref d7.}=E.L  
  { 59;p|  
typedef T & reference; 7cTDbc!E-  
} ; 3xSt -MA  
template < typename T > M<R3JzT  
struct   ref < T &> 1&JPyW  
  { slC 38  
typedef T & reference; 7JvBzD42  
} ; Ib(q9!L  
B|9)4f&\=R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nKI]f`P7  
!7C[\No(  
template < typename T > LO8`qq*rq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o gec6u}  
  { v]UT1d=_T  
  return l(t) = r(t); WrB:)Q(8=  
} OPVF)@"ptM  
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。 TPjElBh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ws1io.  
$T.u Iq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u^HC1r|%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dwd5P7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5bKBVkJ'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |\/`YRg>  
最后的布局是: s!WGs_1@  
                Add ?VUU[h8"v5  
              /   \ HSXv_  
            Divide   5 ?A4zIJ\  
            /   \ t1Ty.F)r  
          _1     3 {)V!wSi  
似乎一切都解决了?不。 +,7nsWV  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2/XrorV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 BK$cN>J  
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: ]ySm|&aU  
/e/%mo  
template < typename Right > >A5*=@7bY?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x*H,eY3  
Right & rt) const 5;WESk  
  { onqifQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O*Gg57a  
} eILdq*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !4.VK-a9V%  
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。 Q y4eDv5  
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。 VQ}N& H)`  
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。 2:5Go  
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。 [ TX1\*W  
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? -!@]z2uU  
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=l@(%O 0_  
Wi U-syNh  
template < class Action > Dj9 v9  
class picker : public Action hs;YMUA"  
  { 1tZ7%0R\g]  
public : > J.q3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hkpS}*L9o  
  // all the operator overloaded Z=+Tw!wR>  
} ; i'cGB5-j  
h5)4Z^n  
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。 $)YalZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r+Pfq[z&  
fw&cv9X(IU  
template < typename Right > (Sv=R(_s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *P01 yW0  
  { ~|Nj+A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5)c B\N1u  
} /KTWBcs 7  
(^HU|   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m2a [ E0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Nf5zQ@o_y  
([ jm=[E^  
template < typename T >   struct picker_maker 6:Hd`  
  { l5 T0x=y9!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aCRiW;+'  
} ; ]\1H=g%Ou  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iBPIj;,  
  {  ^:^  
typedef picker < T > result; lyS`X  
} ; q>6RO2,  
+M (\R?@gr  
下面总的结构就有了: f!*b8ND^R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9'Y~! vY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q$W0>bUP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R,/?p  
至此链式操作完美实现。 AShJt xxa  
rOB-2@-  
H]Q Z4(  
七. 问题3 ;or(:Yoc-  
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。 [Zl  
k _hiGg  
template < typename T1, typename T2 > O:RPH{D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 95aa  
  { ]~87v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4CS 9vv)9R  
} w]UYD;f  
CY0|.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: c&3 ]%urL  
"}Ch2K  
template < typename T1, typename T2 > z*l3O~mZ  
struct result_2 ]o_Z3xXUa  
  { 85m[^WGyh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wtetB')yD  
} ; HW"|Hm$Y(  
D.j'n-yw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NM/?jF@j*  
这个差事就留给了holder自己。 4s^5t6  
    wS <d8gw  
s,"<+80%  
template < int Order > "dXRUg"  
class holder; %(Nu"3|$K=  
template <> fr;>`u[;  
class holder < 1 > +e`f|OQ  
  { n(/(F `  
public : c\-5vw||b  
template < typename T > 0V"r$7(}  
  struct result_1 Av^{$9yl  
  { a:Y6yg%1>  
  typedef T & result; Ji :2P*  
} ; IwKhun  
template < typename T1, typename T2 > 1<fS&)^W  
  struct result_2 -f#0$Z/0  
  { 7UejK r  
  typedef T1 & result; {x W? v;  
} ;  >zFe)  
template < typename T > &&xBq?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G6w&C^J*8>  
  { 3DV';  
  return (T & )r; EQSOEf[  
} dD?1te  
template < typename T1, typename T2 > ]U!vZY@\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =zDU!< U  
  { >E|@3g +2  
  return (T1 & )r1; hF s:9  
} WW{5[;LYiB  
} ; K:Wxx "  
mv O!Y  
template <> x9Fga_  
class holder < 2 > "=@b>d6U+  
  { mTz %;+|L  
public : 9W:oo:dK F  
template < typename T > NeAkJG=<  
  struct result_1 B]L5K~d  
  { KtchK pv  
  typedef T & result; 8W#/=Xh?  
} ; n1m[7s.[&  
template < typename T1, typename T2 > hEi]-N\X  
  struct result_2 eqU2>bI f  
  { 'MRvH lCM  
  typedef T2 & result; _ui03veA1  
} ; M$~3`n*^  
template < typename T > FRd!UqMXY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V>ML-s9  
  { k!3X4;F!_  
  return (T & )r; G3'>KMa.  
} [bk2RaX:i  
template < typename T1, typename T2 > u?5 d%]*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {STOWuY  
  { &E0L7?l  
  return (T2 & )r2;  N-`Vb0;N  
} Zu`; S#Y  
} ; 6zh<PETa03  
Hy ^E m  
2+zE|I.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Rt:k4Q   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XI:8_F;Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tvXoF;Yq  
4 AZ~<e\  
return l(i, j) = r(i, j); =+5z;3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~\kJir  
7ksh%eV  
  return ( int & )i; rCfr&>nn  
  return ( int & )j; @ODwO;_R5  
最后执行i = j; _a1 =?  
可见,参数被正确的选择了。 @)PA9P |  
?T=] ?[  
nv&uhu/q  
Ck;O59A"&-  
S$J}>a#Ry  
八. 中期总结 (uW/t1  
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: IN=pki |.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]@X5'r"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y$xO&\&)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2{;&c  
XndGe=O  
x{4Rm,Dxn  
>dKK [E/[d  
rt">xVl  
Ft%HWGE  
九. 简化 j !^Tw.Ty  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !Ic;;<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S<}2y9F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =B4,H=7Spf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1Vq]4_09g1  
  +-*/&|^等 V.zKjoky@  
2. 返回引用。 }$M 2XF  
  =,各种复合赋值等 ",/3PT  
3. 返回固定类型。 uC\FW6K=m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nk.Y#+1)  
4. 原样返回。 Y `4AML  
  operator, RC 7|@a  
5. 返回解引用的类型。 +5J"G/f  
  operator*(单目) jVP70c  
6. 返回地址。 n]M1'yU  
  operator&(单目) [ZwZGAP  
7. 下表访问返回类型。 Z(Da?6#1  
  operator[] $=dp)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @L^Fz$Sx  
  operator<<和operator>> (<sZ8n=AD  
csn/h$`-@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;>^oe:@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p- 5)J&  
xml@]N*D#E  
template < typename Left > 4d&#NP  
struct value_return qz7:jq3N-{  
  { n}==  
template < typename T > 2 qRX A  
  struct result_1 /lAB  
  { xe^*\6Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1-Fg_G}|6  
} ; 1/&j'B  
H>r-|*n  
template < typename T1, typename T2 > ArEpH"}@  
  struct result_2 R*y[/Aw  
  { /;0>*ft4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "tark'  
} ; )k1,oUx  
} ; G225Nz;Y*  
DG-vTr  
c>R(Fs|6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iF0a  
'2tEKVb  
下面我们来剥离functor中的operator() I Q L~I13  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >(CoXSV5  
n96gDH*  
return l(t) op r(t) )eEvyU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C{Ug ?hVP  
return op l(t) 5{a( +'  
return op l(t1, t2) 9c^EoYpy-  
return l(t) op (0Qq rNs  
return l(t1, t2) op tb{{oxa,k  
return l(t)[r(t)] PPPwDsJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hN53=X:  
w'0M>2   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0q>lW &J  
单目: return f(l(t), r(t)); nc~d*K\!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LPn }QzH  
双目: return f(l(t)); DG\YZV4  
return f(l(t1, t2)); PoJyWC  
下面就是f的实现,以operator/为例 +I n"OR%  
h /QP=Zd  
struct meta_divide f ti|3c  
  { ;QQ7vo  
template < typename T1, typename T2 > m#$za7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  {Yk20Zn  
  { &] 6T^.  
  return t1 / t2; kA;Tr4EA6  
} `_A?a_[*  
} ; ~ p.W*skD  
$-?5Q~  
这个工作可以让宏来做: . b`P!  
@!/fvP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #ljg2:I+  
template < typename T1, typename T2 > \ Mgs|*u-5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eJGos!>*  
以后可以直接用 Ju7C?)x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h&M RQno  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W7=_u+0d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fsc~$^.~\  
+ 4g%?5'  
nvK7*-  
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 ZV]e-  
-,A5^>}%,Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s|j<b#<xQ  
class unary_op : public Rettype j$8|ym^OX  
  { $`5lvy^  
    Left l; EKd3$(^   
public : #G  +  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k?/vy9  
#O9*$eMw  
template < typename T > Ym.l@(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /1W7<']>xV  
      { |] !o*7"4  
      return FuncType::execute(l(t)); $#7J\=GZ+  
    } k g,ys4  
Q P=[ Vw  
    template < typename T1, typename T2 > {p e7]P?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mo#0q&ZQ  
      { :DMHezaU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \l]pe|0EW  
    } $EQT"ZX>%i  
} ; (' Ko#3b  
XiRT|%j  
g| ._n  
同样还可以申明一个binary_op zyZok*s  
xQ#Akd=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uZo`IKJ  
class binary_op : public Rettype >'ksXA4b  
  { XewXTd #x  
    Left l; (~G5t(+  
Right r; 1<W4>~,wj  
public : jom} _  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P /c Q1  
>[|GC/C  
template < typename T > L}}=yh6r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i'W_;Y}  
      { Y ]~ HAv '  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %tzN@  
    } $u; >hk  
K0 O-WJ  
    template < typename T1, typename T2 > I|g@W_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #~H%[ sa  
      { 7P/?wv9+n*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p^KlH=1n.6  
    } 0" U5oP[  
} ; ,DQGv_  
gp~yt0AU  
MAE7A"l a  
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 cBz!U 8(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cWN d<=Jp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E-UB -"6  
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。 2BoFyL*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IajD;V  
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。。。 4Qa@`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ur'9bl{5  
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) = n+q_.A  
下面是修改过的unary_op ?,ZELpg n  
|d,F-9iw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &`9j)3^J.  
class unary_op m b%C}8D  
  { F&=I7i  
Left l; O&`U5w  
  R%>jJ[4\[  
public : oM6j>&$b  
E]?)FH<oP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vuYO\u+ud  
JB&G~7Q85  
template < typename T > R[x7QlA;  
  struct result_1 PT3>E5`Nu  
  { OENzG~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8';m)Jc  
} ; &Fw[YGJayz  
!\QeBd+  
template < typename T1, typename T2 > IikG /8lP  
  struct result_2 u3U4UK  
  { Z:K+I+:t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *i@sUM?K  
} ; z)}3**3'y  
ov8 ByJc  
template < typename T1, typename T2 > >xT^RYS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]JH64~a  
  { b)N[[sOt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vzpt(_><  
} A?8\Y{FQ  
wW>zgTG  
template < typename T > Dd;Nz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #e' }.4cr  
  { 5` Te \H  
  return OpClass::execute(lt(t)); <N\v)Ug`  
} R\o<7g-|  
| N0Z-|  
} ; S*j6OwZ  
C<KrMRWh^  
|D, +P  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^Wxad?@  
好啦,现在才真正完美了。 fP.F`V_Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ml\4xp,  
mM`wITy  
template < typename Right > (Qa/EkE^*w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nX$XL=6mJ&  
  { Fx-8M!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PaV-F_2  
} EEGy!bff  
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。 >3z5ww  
TMY d47  
.e_cgad :  
%Gt .m  
)M)7"PC  
十. bind V<Z[ nq  
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。  -_`>j~  
先来分析一下一段例子 L!=QR8?@E  
>JiltF7H0  
zN  [2YJ$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rETRTp0HT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^tXJj:wtS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 27;ci:5  
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。 OE}*2P/M>  
我们来写个简单的。 AhZ8 0!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Q#{o^{Y~  
对于函数对象类的版本: i&VsW7  
V0)fZS@tf  
template < typename Func > Th=eNL]  
struct functor_trait 3YVi" k?2  
  { j ?MAED  
typedef typename Func::result_type result_type; mauI42  
} ; ?Wz8[u  
对于无参数函数的版本: eut-U/3:#  
fl\ly `_  
template < typename Ret > s0PrbL%_`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u,&^&0K,  
  { WL'P)lI5  
typedef Ret result_type; ?mwD*LN3o  
} ; at)~]dG  
对于单参数函数的版本: 5-M&5f.   
[ i]Ub0Dh7  
template < typename Ret, typename V1 > p`l0?^r c"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E2m8UBS  
  { ~J P=T  
typedef Ret result_type; $C `;fA  
} ; (;q;E\Ej q  
对于双参数函数的版本: >/8yGBD  
<kCU@SK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2o'Wy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ry'= ke  
  { )BwjZMJ.N  
typedef Ret result_type; /AW=5Ck-#  
} ; $g sxO!G  
等等。。。 v#!%GEg1r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :3I@(k\PY  
$f zaPD4.  
template < typename Func > ^_f+15]D  
struct func_return "T|PS 6R~  
  { ]bK=FIK2  
template < typename T > }nL7T'$>  
  struct result_1 07[_.i.l  
  { /bi}'H+#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FAj)OTI2S  
} ; Dp':oJC  
eN^qG 42  
template < typename T1, typename T2 > fP. 6HF_p_  
  struct result_2 >Vwc3d  
  { ]]*7\ :cb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oomT)gO 6*  
} ; ~FN9 [aJF+  
} ; h"/< ?3{  
o:_Xv.HRZo  
 m5r7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #':fkIYe'  
, T8>}U(  
template < typename Func, typename aPicker > hBBUw0"  
class binder_1 E/%9jDTQ  
  { ;ShJi  
Func fn; 9T*v9d  
aPicker pk; [m|YWT=  
public : LyAn&h}  
/!3@]xz*  
template < typename T > mD^ jd+  
  struct result_1 `pGa~!vl  
  { <y?r!l=Am  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :(M(>4t  
} ; /,g,Ch<d  
D F*:_B )  
template < typename T1, typename T2 > ~NpA".PB  
  struct result_2 `#;e)1  
  { rV T{90,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1f":HnLRM  
} ; # ?/<  
d%V*|0c)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W7 #9jo  
CD~z=vlK-  
template < typename T > AMyIAZnYq)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .P7"e5g e  
  { pUV/ Ul]  
  return fn(pk(t)); YLiSbLz1  
} Lcg)UcB-#  
template < typename T1, typename T2 > FXi{87F2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &i$ldR  
  { Vv.|br`;}  
  return fn(pk(t1, t2)); x6e}( &p*  
} v33dxZ'  
} ; xT+zU}z  
hKT  
4Dw@r{  
一目了然不是么? U8LtG/  
最后实现bind woD>!r>)  
^]W<X"H+Z  
S|]X'f  
template < typename Func, typename aPicker > 9.a3&*tV[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3G`aHTWk  
  { @jsDq Ln  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4:dH]  
} LYaZ1*  
~1W x =  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2IKnhBSV3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [g:$K5\64  
$0lD>yu  
十一. phoenix FMClSeO7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5 ({t4dm  
r?Wk<>%>  
for_each(v.begin(), v.end(), 1>E<8&2[L  
( 37|&?||  
do_ k|lcc^[0  
[ }5}.lJ:  
  cout << _1 <<   " , " D-4f >  
] b{]z w pf  
.while_( -- _1), H=Y{rq@  
cout << var( " \n " ) Qg[/%$x.  
) fDvl/|62{  
); & '}/f5s|  
7[5.> h  
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: Y! gCMLL  
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 0^RXGN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gm[z[~X@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D~$r\ ]av  
C@L$~iG  
P)MDPI+~  
template < typename Cond, typename Actor > elFtBnL'  
class do_while ;o 0&`b?  
  { 6Qy@UfB  
Cond cd; kAC&S!n  
Actor act; lo,$-bJ,<,  
public : m/y2WlcRx  
template < typename T > NwG= <U*  
  struct result_1 6w(6}m.L^  
  { 9)gC6 IiW  
  typedef int result_type; UM6(s@$  
} ; Hr]h J c  
Q&eQQ6b^Ih  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }XSfst5-H  
~;&m*2 |V  
template < typename T > L>a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oms. e  
  { _cJ2\`M  
  do ykX/9y+-s  
    { 70;Jl).\{  
  act(t); p n.T~"%  
  } qASqscO  
  while (cd(t));  uJ5Eka  
  return   0 ; yA.4G_|I  
} D6G oa(!9d  
} ; p-zXp K"  
3MY(<TGX  
[h34d5'w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n>^Y$yy}!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -:Ia^{YN  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 kLn i{IYN7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Wr3mQU  
下面就是产生这个functor的类: @g$Gti  
}= 6'MjF]  
|*'cF-lp6v  
template < typename Actor > d_)o  
class do_while_actor # P?6@\  
  { (h5'9r  
Actor act; k25WucQ  
public : R&Jm +3N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2GWMlI  
3`B6w$z>(  
template < typename Cond > #z2rzM@/:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "(3BvMA&!9  
} ; k-HCeZ  
nIoPC[%_  
*mBJ? { !  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Kny%QBoiw  
最后,是那个do_ H):-! ?:  
hMz&JJ&B  
;{]8>`im&4  
class do_while_invoker m]1!-`(*  
  { fPOEVmj<  
public : 2k+= kt  
template < typename Actor > 2DUr7r M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C#ZhsWS!b  
  { 3y/1!A3  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'xsbm^n6a&  
} *$JB`=Q  
} do_; |GuKU!  
j=FMYd8$y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A"0wvk)UcY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Uld_X\;Q4  
最后来说说怎么处理break和continue I'xC+nL@  
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。 .|U4N/XN%q  
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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