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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4@;-%H&7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tD$lNh^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 4l8BQz}sb  
GYB+RU}],  
+2C?9:bH  
JmpsQ,,  
  class filler Pgp {$ID  
  { V84*0&qOW  
public : Rb}KZ+o "Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <a le$[  
} ; gBk5wk_j|  
sn{AwF%  
]=F8p2w?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fMf&?`V  
[t0rfl{.  
;pRcVL_4  
zX7q:Pt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )$x_!=@1  
4QJ8Z t  
] q~<=   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C+N F9N  
PKq-@F%X  
RD<75]**{  
@oe\"vz  
二. 战前分析 Z"I/ NGiU  
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。 eUO9 a~<  
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 Z%gx%$  
m|svQ-/j  
H' J|U|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %1:chvS  
  /* --------------------------------------------- */ R UTnc  
vector < int *> vp( 10 ); qI3NkVA'C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z$KV&.=+  
/* --------------------------------------------- */ @\Js8[wS9@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2)/NFZ  
/* --------------------------------------------- */ g\M5:Qm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F#+.>!  
  /* --------------------------------------------- */ X21dX`eMN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 84&XW  
/* --------------------------------------------- */ gH:ArfC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wf>^bFb"$  
7uI#L}y  
x|~zHFm6  
?q91:H   
看了之后,我们可以思考一些问题: vi {uy  
1._1, _2是什么? CV.+P-  
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。 u@.>WHQN  
2._1 = 1是在做什么? J^3H7 ]  
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。 vH?9\3  
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。 O%1/ r*  
q'(z #h,cv  
pvXcLR)L+3  
三. 动工 NyPd5m:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %c6E-4b  
"<l<& qp  
G5'_a$  
]7qiUdxt:  
template < typename T > H}b\`N[nr  
class assignment [>w%CY<Fd  
  { 5 d ;|=K  
T value; z \?UGxu}  
public : t%+$" nP  
assignment( const T & v) : value(v) {} M$&>5n7  
template < typename T2 > #s+X+fe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N\R=cwk  
} ; Rrqg[F+  
u.6P-yh  
u3ds QU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .2X2b<%)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vD=%`G[m  
/)V4k:#b  
fA8ozL T  
WD?Jk9_F  
  class holder 2@MN]Low  
  { Jgi Iq  
public : Zg $Tf  
template < typename T > kX8=cL9G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -i_En^Fi  
  { D<nxr~pQ  
  return assignment < T > (t); S;}qLjT  
} &`@M8-m#F  
} ; /4C`k=>  
eF1.VLI  
3Xdn62[&  
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: R [9w  
exphe+b  
  static holder _1; 7c::Qf[|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QHQj/)J8  
%3,xaVN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s)tpr   
而不用手动写一个函数对象。 $^Ca: duk  
B| Q6!  
rl|Q)A{  
~t9Mh^gij  
四. 问题分析  ? ICDIn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /J;]u3e|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 qeMv Vf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 od,tfLw4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p\+6"28{_~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pF='jj51  
@"8~Y|L93  
五. 问题1:一致性 8_iHVc;<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]<X2AO1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vPsq<l}  
sV'v* 1|  
struct holder |#cAsf_{  
  { 9cOx@c+/  
  // 2f`xHI/@fj  
  template < typename T > >a9l>9fyY  
T &   operator ()( const T & r) const ITn;m  
  { qC.i6IL  
  return (T & )r; 0Bu*g LY  
} NUu;tjt:  
} ; LR\zy8y]  
:A*0]X;  
这样的话assignment也必须相应改动: qT 0_L  
YZ*{^'  
template < typename Left, typename Right > qvTJ>FILT  
class assignment lWlUWhLnP  
  { jZ/+~{<  
Left l; X X&K=<,Ja  
Right r; m >hovikY*  
public : R .UumBM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uWrFunh%  
template < typename T2 > MHNe>C-!q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t 2G1[j!  
} ; u#VweXyU  
pVz pN8!  
同时,holder的operator=也需要改动: tnL."^%A2I  
1g81S_T .  
template < typename T > '^B3pR:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1<ehV VP   
  { zP|*(*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M1gP R  
} X{'wWWZC  
r?afv.@L2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ^#7viZ*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fOJj(0=y  
)BB%4=u@~.  
return l(rhs) = r; Vs|sw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4[xA- \  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EaCZx  
Fu mn9  
template < typename Tp > @92gb$xT  
class constant_t uc\.oG;~q  
  { Hp*gv/0  
  const Tp t; Es~DHX  
public : -7,vtd[h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N[]U%9[=2F  
template < typename T > F*X%N_n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w. vY(s  
  { ,0FwBK  
  return t; 5{HtJ?sKc5  
} 6s&qZ+v-  
} ; { $X X  
!rz)bd3$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *seu&  
下面就可以修改holder的operator=了 GA7u5D"0  
Q{8qm<0g  
template < typename T > SUo^c1)G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +=Yk-nJ  
  { G tG&yeB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8 `o{b"l+  
} z6Fun  
]|;7R^o3|  
同时也要修改assignment的operator() u8xk]:%  
G1p43  
template < typename T2 > Sr-|,\/O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ( -xR7A  
现在代码看起来就很一致了。 17|@f  
)< l\jfx e  
六. 问题2:链式操作 Plb}dID"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DqRLx85d1  
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。 /!:L7@BZ  
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。 $e>/?Ss  
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。 Cv0&prt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9N<*S'Z  
ofVEao  
template < typename T > {WIY8B'c  
struct result_1 $R8>u#K!  
  { l&vm[3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $+0=GN  
} ; (21']x  
e21E_exM0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fm[_@L% x  
!-F^VGD(8  
template < typename T > +SO2M|ru&  
struct   ref h=!M6yap<  
  { MJy;GzJ O  
typedef T & reference; sg+ZQDF{x  
} ; <'yf|N!9G  
template < typename T > f2`P8$U)R  
struct   ref < T &> Gv!BB=ir(  
  { ~?2rGE  
typedef T & reference; @X3 gBGY)  
} ; _{[k[]  
'.=Wk^,Ua  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GU:r vS!  
y;zt_O/  
template < typename T > ,:Rft  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w906aV*s  
  { tZdwy>;  
  return l(t) = r(t); /#:Rd^  
} R.91v4 J  
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。 Y')O>C0~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fui4@  
W`w5jk'0^=  
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 A4~D#V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _!CK   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 | De!ti  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }pbBo2  
最后的布局是: /'R UA  
                Add R;0W+!fE  
              /   \ ZM dM_i?  
            Divide   5 UOn!Y@  
            /   \ 7(yXsVq  
          _1     3 }f<fgY  
似乎一切都解决了?不。 [?Mc4uT{  
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。 C/{nr-V3u  
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。 *p""YEN  
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: `G_(xN7O  
Es.toOH$S  
template < typename Right > 6V.awg,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (eC F>Wh^m  
Right & rt) const 9 Q0#We*  
  { _F}IF9{?G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WF+bN#YJ  
} S^3g]5YX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4R K.Il*d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zAKq7'_=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?)Tz'9l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?l)}E  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^Nd|+}  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dH ^b)G4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 1<XiD 3H;  
kA7~Yu5|  
template < class Action > c%q}"Y0oh  
class picker : public Action ir9Q##f  
  { pb=jvK  
public : <Cf7E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W HlD %u  
  // all the operator overloaded |#DC.Ga!  
} ; 8L]gQ g  
<7vIh0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ",MK'\E  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  aX>4Tw  
?)A]q' O  
template < typename Right > x:f|3"\s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O vyB<r  
  { wc<2Uc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]7#^])>  
} .fio<mqi  
n4ds;N3Hd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X";QA":  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ir?Uw:/f  
}vXA`)Ns  
template < typename T >   struct picker_maker O4 +SD  
  { yDCooX0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ROJ'-Vde9  
} ; C$N4   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [oQ`HX1g  
  { ;a!h.8UJPI  
typedef picker < T > result; jyY^iQ.2  
} ; IQ(]66c ,  
(5f5P84x  
下面总的结构就有了: #Qtg\X  
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。 '_TJ"lOZ  
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。 >)AE |j`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /tId#/Y  
至此链式操作完美实现。 Ev$-P X  
;[WSf{k  
|1_$! p  
七. 问题3 w*&n(zJF>  
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。 'T&=$9g7  
? e9XVQ*  
template < typename T1, typename T2 > P+*rWJ8gQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y]z)jqX<  
  { c~^]jqid]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aIzp\$NWVK  
} [#STR=_f  
,p[\fT($]  
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: g6[/F-3Qlf  
9a"Y,1  
template < typename T1, typename T2 > )$gsU@H -  
struct result_2 +(I`@5  
  { giPhW>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a0V8L+v(  
} ; DWm;&RPJ  
< tu[cA>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? '?vgp  
这个差事就留给了holder自己。 T>%uRK$  
    /VhE<}OtH  
;EE&~&*w  
template < int Order > :oon}_MdRd  
class holder; Up /eV}C  
template <> q/rHHuY}  
class holder < 1 > #o;CmB  
  { 8 ACY uN\  
public : HdY3DdC%q  
template < typename T > 07T;IV3#C5  
  struct result_1 uDy>xJ|  
  { 9d,]_l.sB  
  typedef T & result; ~kSnXJv  
} ; V(' 'p{  
template < typename T1, typename T2 > ig.6[5a\  
  struct result_2 pb/{ss+  
  { ZVL- o<6  
  typedef T1 & result; 0w'y#U)&8  
} ; xu_XX#9?b  
template < typename T > },n,P&M\`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ard3yNQt  
  { U!;aM*67  
  return (T & )r; =7J|KoKK  
} :C|>y4U&(s  
template < typename T1, typename T2 >  f>wW}-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S}v{^vR  
  { l_YdIUl  
  return (T1 & )r1; ?*z( 1!  
} z2s|.M]&-D  
} ; <mo^Y k3  
H(%] Os  
template <> _ \v@9Q\  
class holder < 2 > y-)+I<M  
  { a' >$88tl  
public : +EiUAs~H  
template < typename T > ~*cY&  9  
  struct result_1 ]UCk_zWsn1  
  { ik1L  
  typedef T & result; R.2KYhp ,  
} ; rmg";(I  
template < typename T1, typename T2 > k^dCX+  
  struct result_2 ?{.b9`  
  { 8x^H<y=O  
  typedef T2 & result; mtWx ?x  
} ; v_@#hf3  
template < typename T > 3R:7bex  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QqFfR#  
  { xV n]m9i  
  return (T & )r; Cs1%g  
} Nz>E#.++  
template < typename T1, typename T2 > iM\ Z J6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y9H *S*n  
  { ev;5 ?9\E  
  return (T2 & )r2; "-j@GCme  
} I 3zitI;  
} ; ,QHx*~9  
9a~BAH,j  
6ImV5^l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &;@b&p+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X!M fJ^)q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xv5Ev@T  
&PQ{e8w  
return l(i, j) = r(i, j); e/HX,sf_g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZAo)_za&mH  
EhP&L?EL  
  return ( int & )i; Bn#HJ17/#  
  return ( int & )j; ]N(zom_0d  
最后执行i = j; Dpp52UnT E  
可见,参数被正确的选择了。 Ng;b!S  
d$?n6|4  
,f /IG.  
?j4,^K3  
)oxP.K8q)U  
八. 中期总结 sei!9+bZr  
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: / =Uv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "$:y03V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /?dQUu ^z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RY/ Z~]  
A Fm*60C  
BE2\?q-  
y1"^S  
0&rH 9  
VGDEP!)-8  
九. 简化 z5*O@_r+.b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D16;6K'{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e~ 78'UH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: n%ArA])_&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !{~7)iq  
  +-*/&|^等 l& ^B   
2. 返回引用。 @n;YF5  
  =,各种复合赋值等 1d@^,7MF-  
3. 返回固定类型。 J>|:T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %k;FxUKi  
4. 原样返回。 yY g&'3  
  operator, ]MA)=' ~  
5. 返回解引用的类型。 bQN4ozSi  
  operator*(单目) by y1MgQd  
6. 返回地址。 sImxa`kb  
  operator&(单目) _467~5JkU  
7. 下表访问返回类型。 A[$wxdc  
  operator[] C^42=?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /h.3<HI."*  
  operator<<和operator>> VX>t!JP p  
Z%n.:I<%ZV  
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>x'3WYR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oJp_c  
mlw BATi  
template < typename Left > $XU$?_O  
struct value_return xo_k"'f+  
  { +U/"F|M  
template < typename T > Lp]C![\>U  
  struct result_1 (uK), *6B  
  { BiLreZ~"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3^-)gK  
} ; {)[g  
Umwg iw  
template < typename T1, typename T2 > vls> 6h  
  struct result_2 [c!vsh]^  
  {  iIEIGQx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~ V- o{IA  
} ; }]GK@nn7  
} ; 5sCk y)N  
"u]Fl+c  
8}0y)aJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wG[l9)lz  
F5Q. Vh  
下面我们来剥离functor中的operator() +4p ;4/=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PaeafL65=  
Pk]9.e1_  
return l(t) op r(t) Ay6rUN1ef  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?# c@Ag %  
return op l(t) qmyZbo|8&  
return op l(t1, t2) 9a Ps_|C  
return l(t) op }N9a!,{P=b  
return l(t1, t2) op ]~M {@h!<  
return l(t)[r(t)] 257;@;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iR5soIR  
E|uXi)!.x  
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: hgr ,v"  
单目: return f(l(t), r(t)); 8=Y|B5   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qq%_ksQ  
双目: return f(l(t)); ^[z\KmUqt  
return f(l(t1, t2)); )3\rp$]1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZU@jtqq  
~9;mZi1-  
struct meta_divide *7V{yK$O|  
  { {Om3fSk:  
template < typename T1, typename T2 > ^g){)rz|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p;Ok.cXVp  
  { E :g ArQ  
  return t1 / t2; ;RZa<2  
} ^a5~FI:  
} ; 4GejT(U  
4i&!V9@:  
这个工作可以让宏来做: pR7G/]U$A  
ct/THq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z$K%@q,10+  
template < typename T1, typename T2 > \ "Ksd9,J\b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ! m5\w>  
以后可以直接用 `CouP-g.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .z7f_KX^  
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 pnb$lpxt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H$iMP.AK  
\/%Q PE8  
u}0t`w:  
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 xW )8mv?4n  
`fVA. %  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (P] ^5D  
class unary_op : public Rettype V"p*Jd"w  
  { B>L^XGq  
    Left l; Z{)|w=  
public : #!j&L6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sJYX[  
jo:p*Q "F  
template < typename T > 1@@]h!>k:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~;a* Oxt  
      { )p](*Z^  
      return FuncType::execute(l(t)); GDe$p;#"9g  
    } >%A=b}VS  
$k=rd#3  
    template < typename T1, typename T2 > Du4?n8 o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Y>'v%  
      { fkG"72 95A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L7="!I  
    } !aoO,P#j  
} ; aq**w?l  
TK1M mL  
KDzIarC  
同样还可以申明一个binary_op 7cSvAX0Z.  
:P'5_YSi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IiU|@f~k  
class binary_op : public Rettype $S=OmdgR  
  { cv&hT.1  
    Left l; TQfY%GKg(  
Right r; "K]4j]yU  
public : @}}1xP4Sr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^U1 +D^AJ  
yrb%g~ELGn  
template < typename T > @g?z>n n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3c"{Wu-}  
      { S+ x [1#r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7k3\_BHyb\  
    } ";%1sK  
$x<-PN  
    template < typename T1, typename T2 > {GY$J<5=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RAa1KOxZX  
      { -#hl& ^u$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d@~)Wlje  
    } #-8/|_*  
} ; +%^xz 1m  
EkPSG&6RZ  
R``qQ;cc  
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 wjs7K|PK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }\*|b@)]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B!lw>rUMQ  
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。 >m46tfoM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4cL=f  
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。。。 JaTW/~ TU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S|i //I%_  
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) JD .z}2+  
下面是修改过的unary_op kSrzIq<xre  
@:8|tJu8b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^B>6 !  
class unary_op L.(k8eX  
  { 6&cU*Io@  
Left l; \^D`Hvg  
  AUd}) UR  
public : =^{+h>#s@  
{M5IJt"{4b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dzap]RpB  
^8*.r+7p  
template < typename T > P^r8JhDJ  
  struct result_1 q1j[eru  
  { "5FeP;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 37DvI&  
} ; SJmri]4K  
Si(?+bda0c  
template < typename T1, typename T2 > }r[BME  
  struct result_2 [\y>Gv%  
  { TW$^]u~v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G{9y`;  
} ; {0~ p"%*  
# jyAq$I0  
template < typename T1, typename T2 > 6C=.8eP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nfEk,(:  
  { xae7#d0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T/nRc_I+^B  
} 6{ Eh={:b  
9lwg`UWl,  
template < typename T > mD:!"h/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '>8N'*  
  { D[_2:8  
  return OpClass::execute(lt(t)); mv_-|N~  
} 4i\n1RW  
Yp$lc^)c>  
} ; S45jY=)z  
]](hwj  
]H*=Z:riu  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )ALcmC?!#  
好啦,现在才真正完美了。 ?UzHQr  
现在在picker里面就可以这么添加了: O@VmV>m  
Ki2_Nh>tM  
template < typename Right > j yE+?4w;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]v@,>!Wn  
  { CEiG jo^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f3O'lc3  
} }OZfsYPz}T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #N:o)I  
0n%`Xb0q  
x :s-\>RcA  
3zkq'lZ  
d4U_Wu&  
十. bind -#@;-2w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZzY6M"eUXD  
先来分析一下一段例子 uQ}kq7gd  
!{+(oDN  
&^"m6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y\\&~g42R2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DBRTZES  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4 0eNgm^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J5-^@JYK  
我们来写个简单的。 Mh\c+1MFs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O-RiDYej  
对于函数对象类的版本: lEJTd3dMi  
3UEh%Ho  
template < typename Func > eL*Edl|#  
struct functor_trait QCMF_;aNI  
  { >dO^pDSs  
typedef typename Func::result_type result_type; *Zln\Sx  
} ; z]pH'c39  
对于无参数函数的版本: MC3{LVNK  
q QQ~ [JL  
template < typename Ret > i=+ "[h^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k&*=:y}  
  { 0< !BzG  
typedef Ret result_type; fa)G$Q  
} ; 3:r;(IaX  
对于单参数函数的版本: dCBJV  
JyV"jL   
template < typename Ret, typename V1 > 1]"b.[P>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rTcH~s D`  
  { 4r %NtXAa  
typedef Ret result_type; d]<tFx>CQW  
} ; p ^Ruf?>  
对于双参数函数的版本: )Fbkt(1  
!.!Ervi!N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q[ IaA"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *ZRQ4i[+  
  {   ~*RNJ  
typedef Ret result_type; K.k=\N  
} ; +g*Ko@]m>  
等等。。。 ey:3F%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \;~>AL*  
-LF^u;s8&S  
template < typename Func > Q%6*S!~  
struct func_return 0YKG`W  
  { d)LifsD)  
template < typename T > ~FJd{$2x`  
  struct result_1 u(P D+Gz  
  { N. uw2Y%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [b`k\~N4r  
} ; yZ K j>P1  
3a =KgOvp  
template < typename T1, typename T2 > ^z_~e@U  
  struct result_2 FQ_4a}UOjX  
  { ke/QFN-`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9G&l{7=  
} ; 0h* AtZv_  
} ; <~]s+"oVc  
m}k rG  
*9G;n!t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SJL?(S*  
C{4[7  
template < typename Func, typename aPicker > WVKzh  
class binder_1 Pr" 2d\  
  { B?k75G  
Func fn; \ ^_3Yw  
aPicker pk; YS &3+Tp  
public : 74>.E^ /x  
 'y1=Z  
template < typename T > f>dWl$/_s  
  struct result_1 (@]{=q<  
  { ~G"5!,J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rc @p!Xi  
} ; rZ<@MV|d  
rB-&'#3%  
template < typename T1, typename T2 > ~ujY+ {  
  struct result_2 wPOQy ~:  
  { %ZZ\Xj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =MA$xz3  
} ; P@)z Nik[  
zbrDDkZ1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0} uH  
Y*0mC"n}  
template < typename T >  ,_HVPE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %kUIIH V}  
  { }k$2r3  
  return fn(pk(t)); =*fOej>G  
} V|Smk;G  
template < typename T1, typename T2 > oJEind>8O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JS} iNS'X  
  { D >$9(  
  return fn(pk(t1, t2)); jCkYzQUPz  
} aVEg%8  
} ; ;BsyN[bF  
w!7Hl9BW  
ZJ1 %  
一目了然不是么? ry0P\wY}  
最后实现bind !IF#L0z  
pxjb^GZ0  
7xqTTN6h  
template < typename Func, typename aPicker > a%cCR=s=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MqRpG5 .  
  { KFx4"f%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .}C pX  
} yal T6  
Qt` }$]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P`0}( '"U  
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。 @uXF(KDX  
Yv\>\?865  
十一. phoenix 1?\G6T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: { HHc} 8  
jt=%oa  
for_each(v.begin(), v.end(), X|++K;rtfE  
( c"~ +Y2]tL  
do_ 0CX2dk"UB^  
[ K 0R<a~  
  cout << _1 <<   " , " ?hHVawt  
] {oOzXc6o  
.while_( -- _1), hV_bm@f/y  
cout << var( " \n " ) Fu].%`*xJ  
) ):-\TVz~  
); 06X4mu{  
R <}UT  
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: x%@n$4wk7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3@7IY4>o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <2^XKaS`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z$C}V/Ey  
CEzwI _  
iEjUo, Y[  
template < typename Cond, typename Actor > F|nJ3:v  
class do_while <2{g[le  
  { ROb2g|YXG  
Cond cd; kyR=U`OW  
Actor act; Mwm9{1{  
public : P3Ocfpf Bp  
template < typename T > ^26vP7  
  struct result_1 6_}& WjU'  
  { 4C m+xAXG  
  typedef int result_type; Vh=10Et  
} ; cc37(=o KL  
{-a8^IK,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,%Sf,h?"^  
 vf}.)  
template < typename T > =r=?N\7I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NFsj ~6F#  
  { ;l4 epN  
  do rs`"Kz`(  
    { O7,)#{  
  act(t); B bP&-c  
  } <9Sg,ix't  
  while (cd(t)); \?EnTu.  
  return   0 ; qGivRDR$  
} 3;v%78[&P  
} ; dK.k,7R  
AXN%b2  
m6+4}=Cn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B\*"rSP\  
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。 ebv"`0K$  
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。 KF!?; q0J  
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。 *UxN~?N|  
下面就是产生这个functor的类: {zhajY7  
d x52[W  
+t[i68,%  
template < typename Actor > <gfkbDP2  
class do_while_actor Lfr>y_i;F  
  { Ynxzkm S  
Actor act; O> .gcLA  
public : Z2@_F7cXt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D0 5JQ*  
;cpQ[+$nKp  
template < typename Cond > 7j,u&%om  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;Gnk8lIsb  
} ; NLnfCY-h  
(?y (0%q  
lE|Hp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >n(Ga9E  
最后,是那个do_ xQU$E|I  
n.L/Xp@gc  
@T 5dPmn  
class do_while_invoker HdR%n  
  { /U@T#S  
public : #I &#x59  
template < typename Actor > i (qPD_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const caH!(V}6  
  { Aq3.%,X2H  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6v1F. u  
} QY7Thnp1  
} do_; lX)ZQY:=:  
nGoQwKIW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <0sT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lnk(l2~U  
最后来说说怎么处理break和continue 3{/[gX9  
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。 ))NiX^)8^  
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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