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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KECElK3uj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3Db3xN  
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, |!H?+Jj:  
C#i UP|7hh  
H^~.mBP n  
-fgC" 2H  
  class filler T;\^#1  
  { C}?0`!Cc%  
public : lFUWV)J\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h(B,d,q"  
} ; TFR( 4W  
z[#Fog  
r]P,9  
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: $ P: O/O=>  
ukuo:P<a  
W~ULc 9  
-6=<#9R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )9=(|Lp  
`@`1pOb  
RGD]8 mw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 td{O}\s7D  
~%#mK:+  
`C_'|d<HA  
b-@\R\T  
二. 战前分析 7S$&S;  
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。 g):]'  
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 OQ4c#V?  
-Dzsa  
f+Dn9t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w7-WUvxl  
  /* --------------------------------------------- */ XD-^w_  
vector < int *> vp( 10 ); ,xths3.K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gJ3c;  
/* --------------------------------------------- */ ~^N]y b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uH\kQ9f  
/* --------------------------------------------- */ ?mRE'#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); },+~F8B  
  /* --------------------------------------------- */ #T~&]|{,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F9XT lA  
/* --------------------------------------------- */ !:fv>FEI9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NvtM3  
Wv K(G3  
fP%Fyg^k  
(A/0@f1#  
看了之后,我们可以思考一些问题: S<6k0b(,_3  
1._1, _2是什么? S{p}ux[}=  
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。 .dq "k  
2._1 = 1是在做什么? N<JHjq  
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。 vz`@x45K  
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。 (E($3t8  
:WXf.+IA  
:#="%  
三. 动工 L>Jd7; =  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rOl6lQW  
u/AT-e r;  
L2-^! '  
QLb MPS  
template < typename T > @qK<T  
class assignment ilEi")b=  
  { b;9n'UX\  
T value; :kw0y  
public : O|v (5 8A  
assignment( const T & v) : value(v) {} J\W-dI  
template < typename T2 > K]N~~*`%`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uhn%lV]  
} ; s` >H  
Q!CO0w  
Ly (P=M>"y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @R:#"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f\ "`7  
l+ T, 2sd  
s3lJu/Xe{  
V,QwN&  
  class holder WOndE=(V  
  { RfbdBsL  
public : z] @W[MHY  
template < typename T > G%w_CMfH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const izt^Wi|  
  { 9NIy#  
  return assignment < T > (t); & 5 <**  
} rFXSO=P?Z  
} ; {-*\w-~G  
W\ULUK  
mf*Nr0L;J  
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: R40W'N 1%q  
wz@FrRP=  
  static holder _1; Y"> 4Qx4W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P"4Mm, C  
]G1R0 Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mC(u2  
而不用手动写一个函数对象。 B 1w0cS%%:  
!Q[}s #g  
SWoEt1w  
irFc}.dI  
四. 问题分析 a%[q |oyR  
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。 {'(ej5,6  
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。 d)*(KhYie@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~PUsgL^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =49o U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !d4HN.a7+u  
T8q[7Zn  
五. 问题1:一致性 :c;_a-69  
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?| a"qR J-@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Nqrvy=  
OLFt;h  
struct holder ??TdrTS  
  { </w 7W3F  
  // y''0PSfb#  
  template < typename T > <lx^aakk!  
T &   operator ()( const T & r) const X\G)81Q.S  
  {  wF;B@  
  return (T & )r; U(A4v0T  
} 9 x [X<  
} ; `V~LV<v5  
^?Vq L\V5  
这样的话assignment也必须相应改动: DB Xm  
M7U:g}  
template < typename Left, typename Right > 1E^{B8cm  
class assignment m3%ef  
  { LY1KQuY  
Left l; ftW{C1,U7  
Right r; 9 d] tjT  
public : T+BIy|O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ![q }BU4  
template < typename T2 > @fDQ^ 4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NV(fN-L  
} ; R8{e&n PE  
b60[({A\s&  
同时,holder的operator=也需要改动: b#}t:yy  
?k w/S4  
template < typename T > bQ=s8'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0Ts!(b]B  
  { s9:%s*$u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l) iv\j  
} %30T{n:  
I W8.  
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。 g?$e^ls  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I-,Xwj-  
rkP4<E-M  
return l(rhs) = r; q'fPNQg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Kd TE{].d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ][ rTQt m  
e7hO;=?b'  
template < typename Tp > F42TKPN^uu  
class constant_t v?%0~!  
  { Flne=ij6g  
  const Tp t; uJm#{[  
public : &:C{/QnA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3P3:F2S R  
template < typename T > `L+ ~&M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y 2cL2c$BT  
  { u& AQl.u  
  return t; `J]<_0kX}%  
}  Q;Q  
} ; 3[iSF5%V*p  
^,~N7`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {4o\S  
下面就可以修改holder的operator=了 g8rp|MOH  
Kyyih|{  
template < typename T > 3[,wMy"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K]%N-F>r  
  { \kfcv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $]Rl__;  
} oMz/sL'u  
5_PWGaQa  
同时也要修改assignment的operator() nP5d?  
//6^+-he  
template < typename T2 > d~vTD|Et  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +$(71#'y  
现在代码看起来就很一致了。 9PUa?Bc`=  
tru;;.lj8K  
六. 问题2:链式操作 fuQ4rt[i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $dr27tse&<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V> 1D1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y4 dp1<t%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kT>r<`rt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e!.7no  
rL.<Z@ -  
template < typename T > ^l&nB.  
struct result_1 -qs(2^  
  { 8x!+tw7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T-hU+(+hg  
} ; 9*7Hoi4Ji  
M" xZz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: JTSq{NN  
v&k>0lV, ^  
template < typename T > l7!U),x%/U  
struct   ref )PsN_ 42~  
  { XKpL4]{&q4  
typedef T & reference; m]{<Ux  
} ; )RpqZe/h4  
template < typename T > y|FBYcn#F  
struct   ref < T &> v@F|O8t:s  
  { lNq:JVJ#\r  
typedef T & reference; Jslk  
} ; Q x9>,e6+  
E`A<]dAoK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ./7&_9| <  
}<6oFUZ  
template < typename T > T][-'0!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bbE bf !E  
  { D2>hMc  
  return l(t) = r(t); 4.,KEt'H  
} <K=@-4/Bp  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Eqz4{\   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e6tH/`Uln  
N*_/@qM> a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z Y$X|= f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HA$^ *qn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zz7Y/653  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4iYgs-,  
最后的布局是: |@T5$Xg]5  
                Add o(B<!ji~'  
              /   \ J=f:\]@Oy  
            Divide   5 v_?s1+w  
            /   \ {bAWc.  
          _1     3 NB|RZf9M  
似乎一切都解决了?不。 0A) Vtj$  
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。 bLU^1S8Z  
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。 >%PL_<Vbv  
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: [dSDg2]  
UFzM#  
template < typename Right > 7yq7a[Ra  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LUe>)eqw  
Right & rt) const w^:V."}-$  
  { oTplxF1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ``2QOu 1  
} _IQU<Za  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fPh}l  
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。 F20wf1^  
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。 Q:-%3)g<<  
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。 Dz"u8 f  
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。 ? 6yF{!F*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0)6i~MglY  
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: IGh !d?D  
Z@>=&  
template < class Action > 7- *( a  
class picker : public Action I]uOMWZs  
  { (<d&BV-"  
public : 5 WN`8?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} . Ce&9l  
  // all the operator overloaded }skRlC  
} ; m>Yo 9/XpZ  
B9m>H=8a  
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。 1_33;gP  
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: #Lhj0M;a  
i-:8TfI,  
template < typename Right > ? $)x$nS`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tc'{i#%9j  
  { T!^?d5uW#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RpmBP[  
} y(bt56 | z  
hX>VVeIZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gW 6G+  
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。 6oTbn{=UUq  
%h/#^esi  
template < typename T >   struct picker_maker ^\7 x5gO  
  { k *G!.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]2aYi9)  
} ; Z uFV tW@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g "K#&  
  { #Vn>ue+?  
typedef picker < T > result; azR;*j8Q'  
} ; QKUBh-QFK  
6 h0U  
下面总的结构就有了: O$<%z[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OW63^wA`s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iSZctsqE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OUIUgej  
至此链式操作完美实现。 m! '1$G  
%X0NHta ~@  
l~Ie#vak  
七. 问题3 1{hoO<CJ  
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。 90y9~.v  
+LI*!(T|lm  
template < typename T1, typename T2 > :cmI"Bo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wEHAkc)Q  
  { UgD'Bi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ['}^;Y?*o  
} qUoMg%Z%l  
V&4:nIS>z  
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: Ddm76LS  
~f]r>jQM  
template < typename T1, typename T2 > syC"eH3{  
struct result_2 2 l[A=Z  
  { iw~V_y4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VM2@{V/=~  
} ; VhH]n yi7D  
aaf_3UH.B  
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? $cJN9|$6  
这个差事就留给了holder自己。 avxn}*:X.  
    $)TF,-#x  
ExOB P  
template < int Order > ]"7DV3_  
class holder; yhkQFB%gv  
template <> _/sf@R  
class holder < 1 > CSX$Pk*  
  { O"J.k&C<,  
public : H/@M  
template < typename T > ,@'){V  
  struct result_1 LD~uI  
  { x@ s`;qz  
  typedef T & result; n6!Ihip$  
} ; \xO2WD  
template < typename T1, typename T2 > X!+Mgh6  
  struct result_2 5%Fn^u:  
  { SX?$H~A  
  typedef T1 & result; ^;k _  
} ; l5y#i7q  
template < typename T > _#YHc[Wz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q5\LdI2  
  { :oj) eS[Y  
  return (T & )r; L(1,W<kYg  
} kX ,FQG>  
template < typename T1, typename T2 > CN$A-sjZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Z=|$*9  
  { i!d7,>l+Q~  
  return (T1 & )r1; 7 NB"oU^h%  
} NKUI! [  
} ; $vGEY7,  
iq^L~RW5e  
template <> !^w\$cw&  
class holder < 2 > :{xN33@6\X  
  { MMA@J  
public : J2 rLsNC]0  
template < typename T > =<'iLQb1  
  struct result_1 Kf?{GNE7  
  { F;Xq:e8  
  typedef T & result; xXU/m|  
} ; +|"n4iZ!)  
template < typename T1, typename T2 > DN 8pJa  
  struct result_2 &!YH"{b  
  { qnfRN'  
  typedef T2 & result; A%m `LKV~@  
} ; ma-Y'  
template < typename T > pTX'5   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZesD(  
  { >'|xQjLl  
  return (T & )r; RBD7mpd  
} >3 .ep},  
template < typename T1, typename T2 > K!: ,l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z Hs  
  { 3D09P5$W  
  return (T2 & )r2; -L'K  
} ~Yz/t  
} ; NdSxWrD`m  
'5,,XhP  
{kRC!}  
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> >。 1707  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 645C]l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $}UJs <-F  
ihBl",l&Hq  
return l(i, j) = r(i, j); 3F'dT[;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x>9EVa)  
F. oP!r  
  return ( int & )i; L{0OMyUA  
  return ( int & )j; S5 nw  
最后执行i = j; A-wxf91+:  
可见,参数被正确的选择了。 OI}HvgV^!  
s=~7m.m  
MJ"Mn^:/  
"A1yqK  
U}wq~fD  
八. 中期总结 Okg8Ve2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y 6Qb_X:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 , sJfMY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Sw( H]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q|<?$.FN"8  
VaI P  
` dUiz5o'  
z57papo  
[pWDhY  
l/UG+7  
九. 简化 e(\S,@VN2  
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。 qf=[*ZY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pVa|o&,  
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: .z>." `  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WAa1H60VkS  
  +-*/&|^等 w@ylRq  
2. 返回引用。 kJeOlO[  
  =,各种复合赋值等 U1|4vd9  
3. 返回固定类型。 c^WBB$v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IIn\{*|mW  
4. 原样返回。 x15tQb+  
  operator, r~2@#gTbl  
5. 返回解引用的类型。 =+=|{l?F  
  operator*(单目) RH4n0 =2  
6. 返回地址。 "l,EcZRjTz  
  operator&(单目) Lm{ o=v  
7. 下表访问返回类型。 99>yaW  
  operator[] coVT+we  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r= | |sZs  
  operator<<和operator>> rtF6Lg  
<r`Jn49  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >~>[}d;glw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jTgh+j]AP  
RR[TW;  
template < typename Left > bNU^tL3QZ  
struct value_return ,UZE;lXJ'Q  
  { KJC9^BAr  
template < typename T > hPpXB:(-0  
  struct result_1 ;k%sKVP  
  { HPdwx V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y8S6ZtA}2  
} ; q<uLBaL_]r  
=pOY+S|  
template < typename T1, typename T2 > *K.7Zf0  
  struct result_2 [f(^vlK  
  { ~wg^>!E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p2vUt  
} ; sx^? Iw,N'  
} ; ;H r@0f  
OjEA;;qq  
@VS5Mg8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E d/O\v@  
_NnO mwK7  
下面我们来剥离functor中的operator() H 7F~+ Q-}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o5 XUDDi  
Ru aJ9O  
return l(t) op r(t) ?8}jJw2H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p% %Y^=z  
return op l(t) Qu\l$/  
return op l(t1, t2) 5o ^=~  
return l(t) op [:S F(*}  
return l(t1, t2) op oP75|p  
return l(t)[r(t)] jt r=8OiL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h1o+7  
h#ot)m|I  
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: E+Mdl*  
单目: return f(l(t), r(t)); I_*>EA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {o<p{q  
双目: return f(l(t)); u.Yb#?  
return f(l(t1, t2)); X*"O'XCA  
下面就是f的实现,以operator/为例 bd*(]S9d  
O~OWRJ@p  
struct meta_divide A3pQ?d[  
  { \bSHBTK  
template < typename T1, typename T2 > IE f^.Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HKw:fGt/o^  
  { ]qHO{b4k  
  return t1 / t2; deY<+!  
} 2A ,36,  
} ;  "<h#Z(  
N|vJrye  
这个工作可以让宏来做: X}Z%@tL  
FRk_xxe"K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *{s[$}uQ  
template < typename T1, typename T2 > \ X6 '&X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J vsB^F.4  
以后可以直接用 I|;#VejX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 94@!.11  
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 yuX 0Y{:I  
(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。。。)  Vp^sER  
H,~In2Z  
5&@U T  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +0 |0X {v  
2Hwf:S'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a8aqcDs>O  
class unary_op : public Rettype #8OqX*/  
  { 4O^1gw  
    Left l; r=aQ S5  
public : ^D[;JV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k>hZ  
k8V0-.UL}  
template < typename T > Wh_c<E}&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I GtH<0Du  
      { n_meJm.  
      return FuncType::execute(l(t)); BZshTP[`  
    } x&Rp m<4  
 N&.p\T&t  
    template < typename T1, typename T2 > TaT&x_v^~a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nCB3d[/B  
      { * ?fBmq[j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @R{&>Q:.  
    } cEu98nP  
} ; cfS]C_6d  
nHjwT5Q+Q  
7S Zs/wWh%  
同样还可以申明一个binary_op z\ pT+9&  
Y%@'a~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \YS\* 'F  
class binary_op : public Rettype @CDRbXoFk  
  { #JucOWxjY  
    Left l; =^vUb  
Right r; @7'gr>_E  
public : B=|sLs`I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'WCTjTob/  
GXVGU-br  
template < typename T > >.4Sx~VH2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kzXW<V9  
      { +ETw:i9!?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C\D4C]/8  
    } 0fU>L^P_?  
blv6  
    template < typename T1, typename T2 > f}eVfAf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5GkM7Zu!{j  
      { -wRzMT19MG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d*HAKXd&:j  
    } JH#+E04#  
} ; k<H&4Z)d9  
^)~M,rW8c  
8<!9mgh  
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 UUq9UV-h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yr'`~[oSCy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {o`5&EoM  
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。 S:s^si2/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pE N`&'4  
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。。。 H(s^le:!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o+&sodt|`  
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) etVE8N'  
下面是修改过的unary_op e>.xXg6Zn  
5H5Kt9DoW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]3'd/v@fT  
class unary_op M(f'qFY=K  
  { QNFrkel  
Left l; VuW19-G  
  ~Y[1Me  
public : [:qX3"B  
jo~vOu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U"]i.J1  
[-ecKPx  
template < typename T > ]\lw^.%  
  struct result_1 o ++Hdvai  
  { $@Fj_ N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,e,{6Sg6gl  
} ; :e;fs.C  
I<U 1V<g  
template < typename T1, typename T2 > ?}>tfDu'  
  struct result_2 4r*6fJ*bJ  
  { cS"6%:hQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZHJzh\?  
} ; aXagiz\;  
Wwz{98,K  
template < typename T1, typename T2 > (x@"Dp=MZW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =[&Jxy>Y  
  { </QSMs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .9ne'Ta  
} *#_jTwQe  
( 9l|^w["  
template < typename T > K]l) z* I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const plq\D.C  
  { 14R))Dz"  
  return OpClass::execute(lt(t)); r[~$  
} .B*)A.   
zl5S)/A  
} ; 3^Y-P8.zdB  
$B2@mC([S  
ITV}f#  
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 hGeRM4zVZZ  
好啦,现在才真正完美了。 eu =2a>  
现在在picker里面就可以这么添加了: K2QD&!4/T2  
By9/tB  
template < typename Right > `*a,8M%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i]v!o$7  
  { .uP$M(?j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o&zV8DE_v  
} jX%Q  
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。 .+<K-'&=  
tj3p71%  
BG"6jQh  
EA\~m*k  
79v&6Io  
十. bind K5$ y  
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。 !FO)||'[  
先来分析一下一段例子 VWi-)  
~>n<b1}W  
y[cAU:P?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >7 |37a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kL-+V)Kl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -Da_#_F  
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。 Sv ,_G'  
我们来写个简单的。 *sTQ9 Kr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]:;gk&P  
对于函数对象类的版本: ":Q^/;D}U  
<bH>\@p7}  
template < typename Func > Z& %61jGK  
struct functor_trait waC%o%fD  
  { VYBl0!t  
typedef typename Func::result_type result_type; cmTZ))m  
} ; epnDvz\   
对于无参数函数的版本: O  tr@jgw  
]WG\+1x9  
template < typename Ret > <Wd$6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }\W3a_,v)  
  { 7>nA;F 8_  
typedef Ret result_type; !q X 7   
} ; "elh~K  
对于单参数函数的版本: t`?FSV  
Q7C'O @  
template < typename Ret, typename V1 > &Wba2fD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D|xSO~M5  
  { pnD#RvmW2e  
typedef Ret result_type; .f}I$ "2  
} ; 'BC-'Ot  
对于双参数函数的版本: Y9WH%  
iG ;6e~p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x~W&a*WNT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ()r DM@  
  { | 8AH_Fk  
typedef Ret result_type; AA66^/t  
} ; p7*\]HyE)  
等等。。。 &"BKue~q@p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R1nctA:  
8wBns)wy@  
template < typename Func > |^1eL I  
struct func_return jkbz8.K  
  { 6jn<YR E-  
template < typename T > +RbCa c  
  struct result_1 aU3&=aN+  
  { M1^pW 63  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u^ T2  
} ; 7(jt:V6V  
a}wB7B;,g  
template < typename T1, typename T2 > K46\Rm_:B;  
  struct result_2 g$< @!  
  { R}0c O^V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %spR7J\"/  
} ; /XXW4_>  
} ; th]9@7UE,  
xkX, l{6  
htjJ0>&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |h#mv~cF  
cv^^NgQ  
template < typename Func, typename aPicker > `:8&m  
class binder_1 W>"i0p  
  { RGiA>Z:W  
Func fn; n_aKciF  
aPicker pk; A81kb  
public : xTe?*  
p~r +2(J  
template < typename T > pd|c7D!6U,  
  struct result_1 X 6>Pq  
  { <_NF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <'/+E4m  
} ; f[.]JC+,  
UZ<!(g.  
template < typename T1, typename T2 > _uRgKoiy  
  struct result_2 W4Eo1 E  
  { 'Ct+0X:D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k\EMO\je  
} ; jtZ@`io  
4 0Du*5M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?-(E$ll  
T-27E$0  
template < typename T > W nVX)o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )]/!:I4e  
  { K$rH{dUM  
  return fn(pk(t)); [E=t{&t  
} #Z fg  
template < typename T1, typename T2 > tnp]wZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rtY0?  
  { n&@\[,B  
  return fn(pk(t1, t2)); Qd@`jwjS  
} L%<1cE))  
} ; j88H3bi0  
7)[4|I  
iX4/;2B=,  
一目了然不是么? 9m<>G3Jr  
最后实现bind )2\6 Fy0S  
hG3b7!^#g  
*iYs,4  
template < typename Func, typename aPicker > &359tG0@P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nkv zv  
  { byd[pnI$H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GXsHc,  
} Ij#?r2Z%  
lT*Hj.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %GAEZH,2sG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n2$*Z6.G  
S9mj/GpL3  
十一. phoenix e\/Lcng  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6tP^_9njy  
iA=9Lel  
for_each(v.begin(), v.end(), J7S  
( +f|u5c  
do_ +`\C_i-  
[ 8on2 BC2  
  cout << _1 <<   " , " p7 |~x@q+  
] :U?Kwv8s  
.while_( -- _1), Q~uj:A]n<  
cout << var( " \n " ) G:f]z;Xdp  
) H]YPMG<  
); ]{dg"J  
"Sl";.   
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: 3 bGpK9M~  
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 2c}>} A4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MA"DP7e?v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M7En%sBp  
I,.>tC  
w${=]h*2  
template < typename Cond, typename Actor > 3<?#*z4]_  
class do_while I lvjS^j  
  { <0pBu7a  
Cond cd; O7:JG[tR*  
Actor act; Haiuf)a  
public : #m|AQr|  
template < typename T > *YYm;J'  
  struct result_1 Q-(twh  
  { p ^T0(\1  
  typedef int result_type; $--W,ov5j  
} ; 4R@3jGXb8q  
`2 Vc*R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }7k+tJ<   
Fn$EP:>  
template < typename T > a+IU<O-J?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #O qfyY!  
  { G[)QGZ}8b  
  do HLa|yc B%  
    { ,M5J~Ga  
  act(t); T+RfMEdr  
  } KZJ;O7'`  
  while (cd(t)); Kp8!^os  
  return   0 ; ;E(%s=i  
} <Sb W QbN  
} ; $D\SueZ  
G5?Dt-;I  
pzHN:9r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U!TFFkX[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]xb R:CYJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (?D47^F &  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b$H{|[  
下面就是产生这个functor的类: 1]m]b4]  
K6{{\r  
o%5^dX&[  
template < typename Actor > 2t*@P"e!  
class do_while_actor "\U$aaF  
  { o"J}@nF  
Actor act; O8r9&Nv  
public : w SBDJvI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v 4DF #O  
ZWxq<& Cg  
template < typename Cond > rhsSV3iM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z@=#ry  
} ; CFkM}`v0  
:6./yj(  
d7qHUx'=z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N)WAzH  
最后,是那个do_ xm6cn\e  
8$BZbj%?hx  
ZV$qv=X  
class do_while_invoker /T!S)FD\/v  
  { O-@*xwD  
public : e>=P'  
template < typename Actor > M9[Fx= qY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |ffM6W1:  
  { inBBU[Sl  
  return do_while_actor < Actor > (act); D}r,t_]Eb  
} bT2b)nf  
} do_; 2r^|  
hqmKUlo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]2+7?QL,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U5[xW  
最后来说说怎么处理break和continue HE,# pj(D  
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。 TG~:Cmc  
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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