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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^Z#@3 =  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ge^Qar  
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, 3?@?-q2g  
x~EKGoz3  
JD ]OIh  
1Fs-0)s8  
  class filler 0vn[a,W<A  
  { gM#jA8gz  
public : \-c#jo.$8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :@/"abv  
} ; U;p e:  
1M+oTIN  
R]Ek}1~?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: IM=+3W;ak  
%l]Rh/VPn?  
mB`D}g$  
lufeieW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L<=)@7  
(UGol[f<  
'B`#:tX^N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [zQ WyDu  
Tm_8<$ 7  
AWT"Y4Ie  
U<[jT=L  
二. 战前分析 Oc~aW3*A(  
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。 B6MkF"J<  
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 csDQva\  
w12}Rn8  
m2O&2[g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UOt8Q0)}  
  /* --------------------------------------------- */ '_ 0  
vector < int *> vp( 10 ); krjN7&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @1g&Z}L o  
/* --------------------------------------------- */ 4H-j .|e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kYlg4 .~M  
/* --------------------------------------------- */ @1bH}QS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CW-Ae  
  /* --------------------------------------------- */ _*E!gPO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2m"_z  
/* --------------------------------------------- */ \ha-"Aqze3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )7Ixz1I9g  
W5Zqgsy($F  
Xa,\EEmQ  
-zKxf@"  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q'K$L9q  
1._1, _2是什么? Ly>OLI0x_  
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。 ?Ht=[l=  
2._1 = 1是在做什么? )Gb,^NGr  
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。 7@l<? (  
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。 ="'- &  
DP*@dFU"  
O%g\B8 ;  
三. 动工 !Lkm? (_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "Pj}E=!k  
\$pkk6Q3,w  
Hb!6Z EmN%  
8TPN#"  
template < typename T > zCV7%,H~  
class assignment !re1EL  
  { `!i-#~n  
T value; sS9%3i/>  
public : TzKK;(GX  
assignment( const T & v) : value(v) {} wkBL=a  
template < typename T2 > Q7GY3X*kA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N4wA#\-  
} ; =~jA oOC@  
w z=z?AZW  
P1V1as  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,@.EpbB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VLdB_r3lQ  
K9|7dvzC:  
af'@h:  
*aRX \ TnN  
  class holder <n^3uXzD  
  { .~mCXz<x  
public : *7RvHHf  
template < typename T > CT*,<l-D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h}&b+ 1{X  
  { <kbyZXV@K  
  return assignment < T > (t); KOSQQf o  
} ;`UecLb#  
} ; ~pz FZ7n4  
tsv$r$Se  
u|fXP)>.  
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: ]db@RbaH  
5<+KR.W  
  static holder _1; .:9s}%Z r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CDdkoajBa  
-^SA8y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fn+ ?u  
而不用手动写一个函数对象。 v}[dnG  
\#6Fm_b] u  
A-uB\ L  
euQ.ArF  
四. 问题分析 e:-8k_0|  
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。 d,9`<1{9  
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。 8l>CR#%@C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &y\sL"YL!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s'u(B]E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  &`Ck  
s 3r=mp{  
五. 问题1:一致性 4c159wsnQ  
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?| 8)wt$b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s9j7Psd  
PDP[5q r  
struct holder "A[ b rG  
  { >/^#Drwb!i  
  // L1 #Ij#  
  template < typename T > r;m`9,RW  
T &   operator ()( const T & r) const )/|6'L-2  
  { shgAhx  
  return (T & )r; `xz&Scil  
} yL1CZ_  
} ; 2]WE({P  
mT.e>/pa  
这样的话assignment也必须相应改动: ,pt%) c  
8;"*6vHZ  
template < typename Left, typename Right > R_kQPP  
class assignment Q@QFV~  
  { s;1h-Oq (  
Left l; ;[$n=VX`  
Right r; -<f;l _(  
public : Q+$Tt7/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +j[oEI`e  
template < typename T2 > ga0'zo9K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ph,- sR  
} ; nH[+n `{o  
 ux-CpI  
同时,holder的operator=也需要改动: ~<9{#uM  
B'weok  
template < typename T > %f ju G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z#Nl@NO&  
  { F n|gVR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .EP6oKA  
} Vpp&|n9^  
Y+-xvx :  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6Bt=^~d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m{%t?w$Au  
;4#D,zlO^  
return l(rhs) = r; LE=k  
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。 |m G7XL,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0ejdKdYN  
0$P/jt  
template < typename Tp > buMq F-j  
class constant_t Q^_/By@  
  { #exss=as/  
  const Tp t; 7Z,/g|s}z  
public : 1np^(['ih  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F%/ h*  
template < typename T > m7qqY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }5 9U}@xC  
  { lmCZ8 j(FF  
  return t; Ufid%T'  
} { T]?o~W  
} ; O#kq^C}  
=VP=|g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2+"r~#K*  
下面就可以修改holder的operator=了 4)1;0,tlG  
/^7iZ|>:M:  
template < typename T > Y}STF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cO#oH2}  
  { *r,b=8|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); % _M2N.n  
} wts:65~  
%$ceJ`%1e  
同时也要修改assignment的operator() ^ 4hO8  
p@Q5b}xCG_  
template < typename T2 > @gfDp<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RW7(r/C  
现在代码看起来就很一致了。 K k[`dR;  
@y|_d  
六. 问题2:链式操作 sz95i|@/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /SR^C$h'I  
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。 9w4sSj`  
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。 I9y.e++/  
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。 <vc`^Q&4B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3I=kr  
XhW %,/<  
template < typename T > Ob<W/-%5tH  
struct result_1 W{"XJt_  
  { )g1a'G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _}Ps(_5D  
} ; oQ2KW..q  
<:;^'x>!  
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: hfM;/  
mDMt5(.   
template < typename T > h{iEZ#  
struct   ref g /+oZU  
  { WE!vSZ3R  
typedef T & reference; Ca>&  
} ; vK'?:}~  
template < typename T > LXfCmc9|Z  
struct   ref < T &> 5\4g>5PD  
  { =hH.zrI6e  
typedef T & reference; !.X.tc  
} ; )@g;j>  
2XSHZ|;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {I1~-8  
:14i?4F d  
template < typename T > -=}3j&,\R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i6PM<X,{;  
  { '/%zi,0  
  return l(t) = r(t); UVu DQ  
} V6a``i]  
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。 Q5+_u/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X]*QUV]i  
|;vi*u  
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 Sfjje4R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '\DSTr:N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HeN~c<NuB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v90T{1+M|4  
最后的布局是: &<x@1,  
                Add Ukphd$3J=  
              /   \ qN| fEO>  
            Divide   5 pxINw>\Qv  
            /   \ 30cd| S?  
          _1     3 &XLD S=j  
似乎一切都解决了?不。 ?w&SW{ I  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /X8 <C=}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7,$z;Lr0S  
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: 2&(sa0*y  
' P"g\;Ij  
template < typename Right > [IBQvL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yubSj*  
Right & rt) const %:C ]7gQ  
  { r64u31.)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ! T9]/H?  
} E@)\Lc~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C*70;: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。 dKhA$f~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 C*6S@4k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5_o$<\I\  
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。 ./-JbW  
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? }ynT2a#LU'  
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: E8}+k o  
b!>\2DlyJ  
template < class Action > .w? .ib(  
class picker : public Action s4= "kT]  
  { 0Fr1Ku!  
public : [bQj,PZ&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b3qc_  
  // all the operator overloaded rnm03 '{  
} ; Wa"(m*hW  
;GHvPQc_  
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。 "E=j|q  
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: Pt< s* (  
V_^@  
template < typename Right > ~[PKcEX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m>&HuHf  
  { 6)gd^{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q!,zq  
} |BU+:+  
^(x^6d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <I*x0BM=  
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。 Q}AE.Ef@<  
uZ6d35MJ  
template < typename T >   struct picker_maker /'DwfX  
  { V~{ _3YY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2h^WYpCm  
} ; e&I t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rJfqA@  
  { -0HkTY  
typedef picker < T > result; u V6g[J  
} ; ,5k-.Md>2*  
I0= NaZ7  
下面总的结构就有了: "i)Yvh[y  
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。 ffDc 6*.Q  
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。 mXWTm%'[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I=DLPgzO9  
至此链式操作完美实现。 |PVt}*0"  
ztM<J+  
 :S %lv  
七. 问题3 @!tVr3;N$  
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。 9L eNe}9v  
#TJk-1XM*q  
template < typename T1, typename T2 > \&xl{64  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J QKdW  
  { g9h(sLSF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 25{ uz  
} **_&i!dtL  
}2>"<)  
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: qB6dFl\ (  
<|6%9@  
template < typename T1, typename T2 > P.WYTst=  
struct result_2 M++0zhS  
  { y&T&1o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (g8*d^u#PO  
} ; |KCOfVh?|.  
JHV)ZOO  
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? &M&{yc*%  
这个差事就留给了holder自己。 CX/(o]  
    j} HFs0<L  
&wH:aD  
template < int Order > |lQ;ALH!  
class holder; {kB `>VS  
template <> G&{HTYP  
class holder < 1 > |  FM }  
  { %B2XznZ:  
public : C"<s/h  
template < typename T > - Xupq/[,  
  struct result_1 Rhgj&4  
  { h,t|V}Wb  
  typedef T & result; .=R lOK  
} ; !F4;_A`X  
template < typename T1, typename T2 > JMV50 y  
  struct result_2 3 pWM~(#>-  
  { H ZJL/=;  
  typedef T1 & result; =C7 khE  
} ; pgc3jP!  
template < typename T > &K%aw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SOh-,c\C  
  { h^|5|l  
  return (T & )r; z5cYyx r>  
} &k>aP0k"  
template < typename T1, typename T2 > `$;+g ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w_-+o^  
  { 1TJ0D_,  
  return (T1 & )r1; s&PM,BFf  
} |w&~g9   
} ; uGtV}-t:  
H?rg5TI0  
template <> L&2u[ml  
class holder < 2 > fjz) Gp  
  { <lwuTow  
public : %IZ)3x3l  
template < typename T > l[h'6+o  
  struct result_1 .-I|DVHe  
  { pK_?}~  
  typedef T & result; 9(1rh9`=  
} ; #*$p-I=  
template < typename T1, typename T2 >  !rL<5L  
  struct result_2 kEN#u  
  { %CH6lY=lI  
  typedef T2 & result; $^%N U  
} ; 0%C^8%(x  
template < typename T > C 0C0GqN,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H'g?llh1J  
  { 4cgIEw[6  
  return (T & )r; 0irr7Y  
} =]>%t]  
template < typename T1, typename T2 > 4*H"Z(HP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >%%=0!,yX  
  { X T>('qy  
  return (T2 & )r2; *> 3Qd7  
} o+?@5zw -&  
} ; J1F{v)T '?  
NP t(MFK \  
dSK 0h(8  
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> >。 u=K2Q4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~UMOT!4}3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t8J/\f=  
RVM&4#E  
return l(i, j) = r(i, j); PXYE;*d(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }0/a\  
F 1W+o?B  
  return ( int & )i; )c<6Sfp^B  
  return ( int & )j; aq>?vti1D  
最后执行i = j; M@7Xp)S"  
可见,参数被正确的选择了。 {[#(w75R{  
h[Tk; h  
] f 7#N  
 -;c  
6SEltm(  
八. 中期总结 yY=<'{!  
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: c[(Pg%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w9&#~k]5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RI.2F*|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bH9Le  
6].:.b\qQc  
XAic9SNu;  
R{}qK r  
{w 5Z7s0  
$[CA&Y.  
九. 简化 J\`^:tcG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 H'Qo\L4H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z6s5M{mE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \ aKd5@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?S`>>^  
  +-*/&|^等 iD_T P  
2. 返回引用。 S`g;Y '  
  =,各种复合赋值等 <|F-Dd  
3. 返回固定类型。  kq/u,16@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @6MAX"  
4. 原样返回。 W kkxU.xXE  
  operator, mb1IQ &  
5. 返回解引用的类型。 xy^1US ,L1  
  operator*(单目) vOT*iax0  
6. 返回地址。 X0i3_RVa  
  operator&(单目) h}Ygb-uZ  
7. 下表访问返回类型。 mnQ'X-q3iO  
  operator[] 4M`Xrfwm'[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `iYc<N`  
  operator<<和operator>> :t$A8+A+0  
{8CWWfHCD  
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。 &=w|vB)(p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z^`]7i  
avNLV  
template < typename Left > PdE>@0X?M  
struct value_return 7'j9rmTXs  
  { !#}>Hv^N  
template < typename T > ;93KG4a  
  struct result_1 ww,Z )m  
  { lo:~aJ8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q"}s>]k3_  
} ; L3c*LL  
d6b.zP  
template < typename T1, typename T2 > uQp_':\k  
  struct result_2 n<R \w''x  
  { lX;mhJj!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MUwVG>b8J~  
} ; /$`;r2LG  
} ; h}6_ybmZ  
tgN92Q.i6T  
#5{sglC"|F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j%xBo:  
Bw-s6MS  
下面我们来剥离functor中的operator() H@W0gK(cS;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V5s& hZZYa  
*{[d%B<lp  
return l(t) op r(t) b(&] >z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xrI}3T  
return op l(t) -Bv 12ymLG  
return op l(t1, t2) bXvbddu)}  
return l(t) op ,}7_[b)&V  
return l(t1, t2) op 1uM/2sX  
return l(t)[r(t)] ua#K>su r.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `]>on`n?  
R}k69-1vL  
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: pt})JMm  
单目: return f(l(t), r(t)); ,y.3Fe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F6&P~H  
双目: return f(l(t)); p7[(z  
return f(l(t1, t2)); (j N]OE^  
下面就是f的实现,以operator/为例 Wem?{kx0  
[=~!w_  
struct meta_divide iS-K ~qa  
  { /0\QL+^!  
template < typename T1, typename T2 > HD00J]y_   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4*8&[b  
  { dq1TRFu  
  return t1 / t2; hAAUecx  
} U.Hdbmix  
} ; fI}c 71b`  
%!wq:~B1  
这个工作可以让宏来做: &;U|7l~vl  
.zwVCW,u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K+> V|zKuk  
template < typename T1, typename T2 > \ B1,?{Ur  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 32y[  
以后可以直接用 Zd XKI{b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ` ,-STIh)  
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 x!+Z{x   
(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。。。) }200g_^  
#M:B3C!ouY  
1^sbT[%R  
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 6o(lObfo  
 8bGD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k+txb?  
class unary_op : public Rettype *-7fa0<  
  { UzJ!Y/5  
    Left l; AS q`)Rz  
public : /&6Q)   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !PI0oh  
kPedX  
template < typename T > `axQd%:AC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @7X\tV.Z  
      { K*:Im #Q  
      return FuncType::execute(l(t)); *vD/(&pQ1:  
    } E6Q91Wz9f  
QRiF!D)Nk  
    template < typename T1, typename T2 > 5iv@@1c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `.`FgaJ |  
      { 4K'|DO|dH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZmP1C`>  
    } o{g@Nk'f  
} ; VLx T"]f  
iz(m3k:w  
 %|bN@@  
同样还可以申明一个binary_op 7_7xL(F/  
pKYLAt+^>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BArJ"t*/z  
class binary_op : public Rettype wRj~Qv~E  
  { *Ji9%IA  
    Left l; Sy:K:Z|[U  
Right r; 9<w=),R`8  
public : `U!(cDY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )2toL5Q  
J]\s*,C&  
template < typename T > flPZlL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DbQBVy  
      { c%b\CP\)W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x@Sra@  
    } Q>V?w gZ  
VAt>ji7c  
    template < typename T1, typename T2 > TftOYY.hQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i(z+a6^@|  
      { iPz1eUj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R'r|E_  
    } R rxRa[{Z  
} ; ^|r`"gOJ3  
7Z VVR*n|  
[(!Q-8  
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 Zr5'TZ`$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O${r^6Hh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PXR0Yn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {.cB>L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >*Sv0#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )'w]YIv9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ljZw(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0:HC;J  
下面是修改过的unary_op <kROH0+  
D . 77WjwQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F6~b#Jz&i  
class unary_op F61 +n!%8  
  { >[ @{$\?x:  
Left l; ,,XS;X?  
  _pJX1_vD  
public : fO0- N>W'P  
+Z )`inw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C CC4(v  
y+l<vJu  
template < typename T > ST#PMb'izn  
  struct result_1 ZjE~W>pkQ  
  { qmQFHC_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lax9 "xI  
} ; 7eTA`@v5A  
;.L!%$0i#  
template < typename T1, typename T2 > `Uu^I   
  struct result_2 69N1 mP  
  { )0'Y et}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >h|UCJ1 `  
} ; fQ^h{n  
imC&pPBB/G  
template < typename T1, typename T2 > :m)c[q8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UzXDi#Ky  
  { $4ka +nfU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \%Pma8&d  
} :p,c%"8  
t!NrB X  
template < typename T > (q055y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k&n\ =tKN  
  { 4U_rB9K$  
  return OpClass::execute(lt(t)); o-~-F+mj#  
} gGF$M `  
^.nwc#  
} ; |L*6x S[  
9 Wxq)  
ytg7p5{!i  
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 =B1`R%t  
好啦,现在才真正完美了。 $[WN[J  
现在在picker里面就可以这么添加了: 44z=m MR<  
SZNFE  
template < typename Right > 4KN0i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A;K{&x  
  { ':5U&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tW'qO:y+  
} IO?~b XP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,"4X&>_f  
bfcD5:q  
PGC07U:B  
<!$j9)~x  
0]f?Dx/8  
十. bind :DF`A(  
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。 ;Of?fe5:  
先来分析一下一段例子 Q&\ZC?y4  
Tom}sFl][  
GA({ri  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0b!fWS?,k0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \Qe'?LRu{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ={e#lC  
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。 $u/8Rp  
我们来写个简单的。 W+fkWq7`Xx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zW|$x<M^  
对于函数对象类的版本: LA(f]Xmc  
"a2H8x  
template < typename Func > _p3WE9T  
struct functor_trait cx,u2~43A&  
  { ,i1fv "  
typedef typename Func::result_type result_type; 9 ayH:;  
} ; O% j,:t'"  
对于无参数函数的版本: }[YcilU_  
Cf8R2(-4  
template < typename Ret > lk5_s@V l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $\=6."R5<  
  { w+:+r/!g  
typedef Ret result_type; #)Id J]  
} ; f?oI'5R41  
对于单参数函数的版本: L>|A6S#y8/  
fh/)di  
template < typename Ret, typename V1 > wFH(.E0@Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XmE_F  
  { nJnO/~|  
typedef Ret result_type; kr &:;  
} ; 5cv, >{~5  
对于双参数函数的版本: ePFC$kMn  
qCv}+d)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |wl")|b%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |2+c DR  
  { i1kh@s~8UC  
typedef Ret result_type; (5CX*)R  
} ; J{v6DYhi  
等等。。。 JJ= ~o@|c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7ipY*DT8  
5wVi{P5+  
template < typename Func > _ ;v _L  
struct func_return [NR0] #h  
  { WoN]eO  
template < typename T > cfF-e93T  
  struct result_1 o F,R@f  
  { l%3Q=c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G!fE'B  
} ; s`dkEaS  
w^vK7Z 1$  
template < typename T1, typename T2 > 0o\=0bH&s  
  struct result_2 *8(t y%5F0  
  { a-o hS=W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2gNBPd)I  
} ; tF)k6*+  
} ; ^!{ oAzy9  
t2U]CI%  
*PA1iNdKS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c9F[pfi(  
bC>yIjCTn  
template < typename Func, typename aPicker > ~S~x@&yR  
class binder_1 mSqk[ Ig\  
  { TbSt {TX  
Func fn; ff2.| 20  
aPicker pk; kgib$t_7  
public : aF_ZV bS  
#6#BSZ E  
template < typename T > #gr+%=S'6C  
  struct result_1 m/"=5*pA  
  { &dHm!b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'FvhzGn9Q  
} ; 1]zyME  
7Ohu$5\  
template < typename T1, typename T2 > L< nkI  
  struct result_2 ]f+D& qZ B  
  { 2v; 7ohK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "!4>gg3r  
} ; ?F_;~  
/R+]}Lt~%*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f1,$<Y|qU  
_yXeX  
template < typename T > ;Bc<u[G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \$0 x8B   
  { /A`zy  
  return fn(pk(t)); QK/+*hr;  
} #+5mpDh  
template < typename T1, typename T2 > )}g4Rvr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `cTsS  
  { A0 w `o  
  return fn(pk(t1, t2)); (2a "W`  
} bm]dz;ljh  
} ; qCFXaj   
"Z1&z-   
>ehWjL`8  
一目了然不是么? }sN9QgE  
最后实现bind %0M^  
fgz'C?  
uvc{RP  
template < typename Func, typename aPicker > <38@b ]+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7ump:|  
  { #j ~FA3O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jH#^O ;A  
} R5~vmT5W  
;ZW}47:BS6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >[3,qP]E  
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。 88L bO(q\d  
OgpH{"  
十一. phoenix .}u(&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =D:R'0YH  
7&S|y]$~  
for_each(v.begin(), v.end(), )-:f;#xJ  
( g5YsV p  
do_ _WkcJe`  
[ 7Mb t*[n  
  cout << _1 <<   " , " # ;KG6IE  
] Nb, H8;  
.while_( -- _1), &_x/Dzu!z  
cout << var( " \n " ) _nCs$ U  
) j`&i4K:  
); ^Ypx|-Vu!  
C36.UZoc  
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: aGkVC*T  
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 1H@rNam&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )jZ=/ xG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lM]),}   
'C8=d(mR=m  
,(Hmk(,  
template < typename Cond, typename Actor > !`Yi{}1_  
class do_while 9Q5P7}%p  
  { Nk~dfY<s  
Cond cd; vpw&"?T  
Actor act; "+ JwS  
public : $}c@S0%P"  
template < typename T > UE;) mZ=l|  
  struct result_1 sNpBTG@{l  
  { P!&CH4+  
  typedef int result_type; .F$AmVTN  
} ; uM6!RR!~  
j24  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} KO;61y:  
wg~`Md  
template < typename T > gBS#Z.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SX<mj  
  { aC6b})^  
  do YxqQg  
    { 9@a;1Wr/f  
  act(t); 2%yJo7f$[  
  } U@AfRUF&  
  while (cd(t)); w+(wvNmNEK  
  return   0 ; NjyIwo0  
} <;Z3 5 {  
} ; (#"s!!b  
m8A_P:MQq  
aw~EK0yU   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qxr&_r  
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。 /'_ RI  
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*.%M>r  
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。 #\["y%;W  
下面就是产生这个functor的类: UN4) >\Y  
G&H"8REm  
QYb?;Z  
template < typename Actor > e%Xf*64  
class do_while_actor T1di$8  
  { oVsazYJ|?  
Actor act; w1G.^  
public : d iLl>z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lH>XIEj  
nEEGO~e  
template < typename Cond > RUtS_Z&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XFe7qt;%  
} ; pREY AZh  
{4q:4 i  
?7ZlX?D[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y-{BY5E.  
最后,是那个do_ zQ+t@;g1  
.O.R  
q,&T$Tw  
class do_while_invoker Y--8v#t  
  { kw}1CXD  
public : 4^^rOi0  
template < typename Actor > [ LDzR7vnf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -ix1<e  
  { itgO#(g$Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); sZDJ+  
} .u?$h0u5  
} do_; Y/(-mcR  
1 *CWHs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  nGd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I@M^Wu]wW  
最后来说说怎么处理break和continue mcG$V0D <{  
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。 ]*U')  
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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