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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xOM_R2Md  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'Q`C[*c  
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, 0s!N@ ,T  
ux&:Rw\  
) MBS  
"VQ|E d  
  class filler MHNe>C-!q  
  { t 2G1[j!  
public : u#VweXyU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8GW ut=D  
} ; SW=aHM  
*2#FRA#q  
P#F_>GB  
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: q]+)c2M  
i;avwP<0  
<O bHf`Q  
M1gP R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X{'wWWZC  
&%}6q]e  
X?kPi&ru  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <THUsY`3P&  
xiJz`KD&  
V^ Y*xZ  
Pzptr%{  
二. 战前分析 ,0.|P`|w  
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。 iBS0rT_  
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 1>yha j(K  
j aD!  
-Y2&A$cM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v0u\xX[H;  
  /* --------------------------------------------- */ Y8t Nwh  
vector < int *> vp( 10 ); h^v9|~ZJ'7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hOl=W |)v  
/* --------------------------------------------- */ !4L#$VG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?.~]mvOR  
/* --------------------------------------------- */ bWUS9WT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sxt`0oE  
  /* --------------------------------------------- */ Gzj3Ka  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &R0OeRToUb  
/* --------------------------------------------- */ ;h~?ko  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \ bC}&Iz6  
Kj=;>u  
8`DO[Z  
T[m ~6  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q{8qm<0g  
1._1, _2是什么? SUo^c1)G  
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。 +=Yk-nJ  
2._1 = 1是在做什么? <gR`)YF7  
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。 :(+]b  
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。 C*$|#.l  
s7vPI   
q?1yE@th  
三. 动工 |o|gP8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yIlV[_  
F1E. \l  
*|@+rbjVC  
2h5tBEOX.s  
template < typename T > \!m!ibr  
class assignment ,v|CombIc.  
  { v)%[  
T value; [Yn;G7cK  
public : N*HH,m&  
assignment( const T & v) : value(v) {} u1wg C#  
template < typename T2 > kz$(V(k<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8>2&h  
} ; ws. ?cCTpt  
"h QV9 [2\  
z( *]'Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l#p }{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KQ-,W8Q5  
p|b+I"M  
vT&j{2U7XW  
]DGGcUk7  
  class holder ~@[(U!G  
  { R&]c"cO L8  
public : 5FZ47m ~{Z  
template < typename T > ;gdi=>S_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S!u6dz^[$X  
  {  dD:  
  return assignment < T > (t); 9/FG,9  
} keqr%:E8  
} ; :EYu 4Y  
56"#Syj  
#_on{I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |X,$?ZDap  
zoJ_=- *s  
  static holder _1; Wk7L:uK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 };i&a%I|  
2%`^(\y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D!c1;IHZ  
而不用手动写一个函数对象。 u,:CJ[3  
j l}!T[5  
2O$95 M  
q;CayN'I  
四. 问题分析 w9/nVu  
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。 =U=e?AOG2  
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。 [0h* &  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xi;/^)r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U? {'n#n 5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _{[k[]  
MV% :ES?  
五. 问题1:一致性 M ' a&  
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=e |a5`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y;zt_O/  
,:Rft  
struct holder }DJ|9D^yf  
  { 0m]~J_   
  // hTlnw[I  
  template < typename T > %~][?Y ><  
T &   operator ()( const T & r) const 3Gc ,I:\  
  { MF f05\aDu  
  return (T & )r; 3Ne9% "  
} x:!C(Ep)  
} ; .jvSAV5B  
3'?h;`v\Lo  
这样的话assignment也必须相应改动: omXBnzT  
>{phyByI  
template < typename Left, typename Right > 6T R8D\  
class assignment 83{x"G3>  
  { pe\Txg6  
Left l; IyrZez  
Right r; #]5&mKi  
public : y%{*uH}SL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~AEqfIx*^&  
template < typename T2 > L4\SB O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ipx@pNW;"  
} ; cmwzKu%  
34X(J-1\|i  
同时,holder的operator=也需要改动: 3g?MEM~  
H arFo  
template < typename T > 3X88x-3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DQ}_9?3  
  { +O;OSZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X{0ax.  
} se<i5JsSV  
=fKhXd  
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。 Hv[d<ylO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7V9%)%=h|  
nu\  
return l(rhs) = r; w JapGc!   
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\|C,Ep m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XV74F l  
s[0prm5.  
template < typename Tp > G;PbTsW  
class constant_t I}*]m%'-Y  
  { Ma`   
  const Tp t; aHBByH  
public : mp&Le YYn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K $Mx}m7l  
template < typename T > 3Eb nZb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [(D}%+2   
  { %f_)<NP9=  
  return t; !~Hafn-1  
} (hhdbf  
} ; 5@w'_#!)  
BxSk%$J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xm<5S;E5U4  
下面就可以修改holder的operator=了 "-0pz\a  
jw`&Np2Q  
template < typename T > pl jV|.?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]ro1{wm!WU  
  { *eJhd w*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); afxj[;p!  
} zxk??0] /  
j6&zRFX  
同时也要修改assignment的operator() G/LXUhuif  
hO+O0=$}wN  
template < typename T2 > Q9Y9{T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MFc=B`/X  
现在代码看起来就很一致了。 !7O=<  
yS:IRI.  
六. 问题2:链式操作 pO-s@"j]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oW yN:Qh  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b6LC$"t0  
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。 tj"v0u?zW  
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。 H#1*'e>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ux%\Y.PPI  
aIzp\$NWVK  
template < typename T > [#STR=_f  
struct result_1 zVc7q7E  
  { g9FVb7In_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ov~S2?E8  
} ; 5CH-:|(;=  
S`GXiwk  
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: [B2>*UPl  
Hnd9T(UB  
template < typename T > )|{1&F1  
struct   ref JR? )SGB  
  { i(&6ys5  
typedef T & reference; ^|F Vc48{  
} ; s60:0>  
template < typename T > NE=#5?6%g7  
struct   ref < T &> |mQtjo  
  { q[y,J  
typedef T & reference; rHC+nou  
} ; j &0fC!k  
S2At$47v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sob $j  
'1kj:Np  
template < typename T > Zgy2Pot  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .qb_/#Bas  
  { e~>p.l  
  return l(t) = r(t); |`)V^e_  
} ,#'o)O#  
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。 xnhDW7m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }(g+:]p-  
i)ES;b4  
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 HYI1 o/}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 764}yV>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +>i<sk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }]39 iK`w  
最后的布局是: v8'`gY  
                Add  'QekQ];  
              /   \ FSYjp{z5  
            Divide   5 @]ptY*   
            /   \ %<ptkZK#  
          _1     3 =-Q  
似乎一切都解决了?不。 %)6 :eIS  
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。 zfr(dQ  
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。 ?%za:{  
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: r"u(!~R  
4|@FO}rK[l  
template < typename Right > 0LHiOav  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RESGI}u  
Right & rt) const "13 :VTs[5  
  { s:jL/%+COZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O275AxaN  
} YnO1Lf@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `~aLSpB65  
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。  CK!pH{n+  
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]j?Z.  
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。 jK C qH$  
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。 a9@l8{)RX  
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? ".Deu|>  
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: K3r>nGLBo  
dn)tP6qc/  
template < class Action > J\dhi{0  
class picker : public Action k+Ma_H`  
  { [[66[;  
public : t6L^ #\'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [@. jL0>  
  // all the operator overloaded .k:&&sAz  
} ; |Qt`p@W  
O'& \-j 1  
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),P8  
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: YI),q.3X~  
l&^[cR  
template < typename Right >  _7j/[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4Utx 9^  
  { #;*ai\6>vD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4Tzu"y  
} ry'^1~,  
&A5[C{x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *(SBl}f4l  
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。 A$"$`)P!  
ZV<y=F*~f  
template < typename T >   struct picker_maker Ff#N|L'9_  
  { fN*4(yw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ubCJZ"!  
} ; k#=leu"I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tv=FFfQ  
  { E?q'|f  
typedef picker < T > result; 1'U%7#;E  
} ; -ZoOX"N}  
_]r)6RT  
下面总的结构就有了: M"$RtS|h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "RJk7]p`*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @ H`QLm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rgZ rE;*;  
至此链式操作完美实现。 |xgCV@  
8H`l"  
j&G~;(DY  
七. 问题3 )J6b:W  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fi4/@tV?$L  
% /4_|@<'  
template < typename T1, typename T2 > J%[N-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -qCJwz30  
  { }9Dv\"t5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $Q$d\Yvi  
} B?YfOSF=5  
&lfF!   
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: a3 _0F@I  
k#r7&Y  
template < typename T1, typename T2 > 1]3bx N  
struct result_2  { e  
  { 4a\+o]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]jY)M<:J4  
} ; n]{}C.C=  
|b;M5w?  
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? 6C51:XQO  
这个差事就留给了holder自己。 oD}FJvV  
    WT {Cjn  
Joo)GIB  
template < int Order > <C`eZ}Qqv  
class holder; r|F,\fF  
template <> <@j  
class holder < 1 > Uus)2R7  
  { np>!lF:  
public : KeOBbe  
template < typename T > K$vRk5U  
  struct result_1 +bd{W]={  
  { MGC0^voe  
  typedef T & result; -bu. *=  
} ; #<>E+r+  
template < typename T1, typename T2 > i@j ?<  
  struct result_2 E|uXi)!.x  
  { v;qL? _:=c  
  typedef T1 & result; vHe.+XY  
} ; F"#*8P  
template < typename T > WIl S^?5I<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J& SuUh<  
  { Q)X\VQcgj  
  return (T & )r; &J@ZF<Ib  
} yWk:u 5  
template < typename T1, typename T2 > CKt~#$ I%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h?tV>x/Fu  
  { W",jZ"7  
  return (T1 & )r1; vgZPDf|  
} daJ-H  
} ; so&3A&4cL  
(qONeLf%  
template <> J; Xz'0  
class holder < 2 > :*%\i' $!/  
  { e/D\7Pf  
public : I,?LZ_pK  
template < typename T > pG=zGx4  
  struct result_1 s"F,=]HQ!G  
  { oqo8{hrdHk  
  typedef T & result; JJOs L!@  
} ; 2-2LmxLG  
template < typename T1, typename T2 > 3lgy X/?o  
  struct result_2 h4xdE 0  
  { 62'0)Cy^  
  typedef T2 & result; J@{ Bv%  
} ; (8F?yBu  
template < typename T > s_?* R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,qh  
  { [~JN n  
  return (T & )r; >Nqkz?67  
} @,$HqJ  
template < typename T1, typename T2 > @].aFhH`)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |8+rUFkU8  
  { L| qY  
  return (T2 & )r2; ArKrsI#H-  
} zMg^2{0L  
} ; OU=IV;V{  
Dp'af4+%$  
uV\#J{'*  
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> >。 TU6EE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B|w}z1.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <"9Z7" >  
P9~kN|  
return l(i, j) = r(i, j); n8C {Okr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .SFwjriZ  
R dzIb-  
  return ( int & )i; V:npcKpu  
  return ( int & )j; iKO~#9OF  
最后执行i = j; [qo* ,CRz  
可见,参数被正确的选择了。 Qd=/e pkm  
8[XNFFUZs  
cZi&L p  
,peFNpi  
t*$@QO  
八. 中期总结 DvKMb-*S  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: s @9#hjv2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SxyFFt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RR9s%>^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oOvbel`;  
\8H"lcj:  
oOw"k*,h:S  
^ `9OA`2  
v7RDoO]I  
c73ZEd+j  
九. 简化 AS398L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #6nA^K}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IEj`:]d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Z r*ytbt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FL}8h/  
  +-*/&|^等 @bE?WXY  
2. 返回引用。 H$HhB8z3  
  =,各种复合赋值等 w}0PtzOe  
3. 返回固定类型。 Z!6G (zz:>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~Y$1OA8  
4. 原样返回。 Q0A1N[  
  operator, ^B>6 !  
5. 返回解引用的类型。 L.(k8eX  
  operator*(单目) Z$gY}Bz  
6. 返回地址。 \^D`Hvg  
  operator&(单目) AUd}) UR  
7. 下表访问返回类型。 =^{+h>#s@  
  operator[] {M5IJt"{4b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dzap]RpB  
  operator<<和operator>> ^8*.r+7p  
uhLW/?q.  
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。 g [K8G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EJsb{$u  
NiF*h~ q  
template < typename Left > n ~)%ou  
struct value_return iWEYSi\)n  
  { `W=JX2I  
template < typename T > eAEVpC2  
  struct result_1 UbXz`i  
  { xC]/i(+bA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aeIR}'H|  
} ; x3 <Lx^;  
G#>nOB  
template < typename T1, typename T2 > ME"/%59r  
  struct result_2 F ry5v?22  
  { KA7nncg;,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?xega-l  
} ; !cZIoz  
} ; Uk#1PcPd  
`3Y+:!q  
N_U D7P1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7(-<x@e  
K>U &jH  
下面我们来剥离functor中的operator() (G Y`O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /nNHI34  
%1<|.Dmd  
return l(t) op r(t) +Y+kx"8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H3b`)k sFr  
return op l(t) "7d_$.Z  
return op l(t1, t2) K} @q+  
return l(t) op {1 mD(+pJ{  
return l(t1, t2) op n%}0hVu  
return l(t)[r(t)] 7>TG ]&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uFgw eOJ  
ofV{SeD67  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )deuB5kz  
单目: return f(l(t), r(t)); )Lq FZ~B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4?cg6WJ'6  
双目: return f(l(t)); f sMF46  
return f(l(t1, t2)); wrWWXOZ 4  
下面就是f的实现,以operator/为例 : s35{K  
/T0|<r!c  
struct meta_divide 5 X rn]  
  { DuaOi1Gw  
template < typename T1, typename T2 > ,k4 (b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BC3I{Y |  
  { d*(1t\  
  return t1 / t2; 00ho*p!E'  
} @W8RAS~  
} ; 6[i-Tl  
Ogb !YF#e  
这个工作可以让宏来做: >8c9-dTmf  
4f+Ke*^[RA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xE:p)B-]  
template < typename T1, typename T2 > \ "xKJ?8   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zB4gnVhus|  
以后可以直接用 juM?y'A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &j$k58mX  
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 o{/D:B  
(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。。。) y_w4ei  
Wh7$')@  
dPS}\&1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 a"}?{  
w%htY.-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {ES3nCL(8  
class unary_op : public Rettype N:0mjHG  
  { 7yKadM~)  
    Left l; i;cqK&P;]  
public : :Q 89j4,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v6FYlKU@8  
<X:7$v6T|  
template < typename T > '_2~8w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >qOhzbAH{<  
      { z7}@8F  
      return FuncType::execute(l(t)); /W%{b:  
    } %@LVoP!@!  
3.Y/ZWON  
    template < typename T1, typename T2 > 0HE@L_$;2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Al! P=h  
      { 1L3L!@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mwBOhEefNJ  
    } `.@N9+Aj  
} ; Y?Xs Z  
X\_ku?]v  
Av{1~%hU  
同样还可以申明一个binary_op +<I>]J2  
yPW?%7 h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I~Ziq10  
class binary_op : public Rettype mN, Od?q[  
  { ~%'M[3Rb  
    Left l; +~ HL"Vv  
Right r; dQt]r  
public : 8uNq353  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z@dHXj )  
hC,EO&  
template < typename T > i0hF9M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xGN&RjPk\  
      { X ZfT;!wF&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zUWu5JI  
    } 8|gwH2 st~  
@hp@*$#& 9  
    template < typename T1, typename T2 > E` BL3+kQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7D<M\l8G  
      { W EZ)7H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |GLa `2q|  
    } y<MXd,eE  
} ; yqZKn=1:  
 RCKb5p9  
n"* 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 A\YP}sG1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uN2Ck  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ahm*_E2E  
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。 d=`hFwD9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ngE5$}UM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qh{hpX)\D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Pi`}-GUe,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +9M#-:qB  
下面是修改过的unary_op XI@;;>D1=U  
NLRgL'+F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v="i0lL_  
class unary_op N"Q-xK  
  { It&$R`k  
Left l; mGb,oj7l  
  (V 5_q,2  
public : D}OvD |<-  
<7-3j{065  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4@- 'p  
0@k)C z[0;  
template < typename T > :@mb.' %*!  
  struct result_1 cyL"?vR*<  
  { R^4JM,v9x`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }N dknut,  
} ; xj\! Sn2  
Tc$Jvy-G4A  
template < typename T1, typename T2 > @p~f*b4H?  
  struct result_2 R1)v;^B|)  
  { :+06M@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [f 4Nq \i  
} ; `saDeur#X  
s|FfBG  
template < typename T1, typename T2 > bLuAe EA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WKek^TW4HE  
  { >UlAae44  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $}+t|`*q8]  
} RDGefxv  
p,0J $L  
template < typename T > Z7)la |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xvU@,bzz  
  { A0JlQE&U  
  return OpClass::execute(lt(t)); EbXWCD  
} t*KgCk1  
G*`Y~SJp  
} ; a*/%EP3  
2"~|k_  
4;_aFn  
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 vf^`'  
好啦,现在才真正完美了。 xO3-I@  
现在在picker里面就可以这么添加了: f_'#wc6  
$^~dqmE2,  
template < typename Right > _!_%Afz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const apmZ&Ab  
  { [ 'aSPA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LlbRr.wL  
} ]fiAV|'^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A43 mX !g\  
@ (4$<><  
P~xP@? I%  
#u]'3en  
zw ,( kv  
十. bind ,.6)y1!  
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。 4Kl{^2  
先来分析一下一段例子 EUGN`t-M  
2d:IYCl4q  
V d`}F0WD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]&+,`1_q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iC(&U YL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;cpQ[+$nKp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1>)q 5D  
我们来写个简单的。 6Z ,GD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NLnfCY-h  
对于函数对象类的版本: ^t0Yh%V7  
pXPLTGY<R+  
template < typename Func > SobOUly5{  
struct functor_trait ;;f&aujSHD  
  { +0DPhc  
typedef typename Func::result_type result_type; /u&{=nU  
} ; tMbracm  
对于无参数函数的版本: K."%PdC  
 iup "P  
template < typename Ret > CQ;.}=j ,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |g)/6jG<-  
  { ;nx? 4f+6h  
typedef Ret result_type; M?[~_0_J  
} ; FV~ENpncP  
对于单参数函数的版本: x%]5Q/|Ur  
vHmsS\\~9  
template < typename Ret, typename V1 > nGoQwKIW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K3*8-Be  
  { )y#~eYn  
typedef Ret result_type; ;:Kd?Tz$  
} ; A,fPl R  
对于双参数函数的版本: Gq)E,Ln&d  
veq.48E]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <h"07.y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P,RdY M06  
  { hf('4^  
typedef Ret result_type; V(#z{!  
} ; P70]Ju  
等等。。。 .S{>?2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oj$^87KX  
A(2!.Y 2?*  
template < typename Func > S W; %2  
struct func_return L!qXt(`  
  { q{RH/. l  
template < typename T > $C.;GUEQ  
  struct result_1 6R=dg2tKT  
  { g#}a?kTM@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +!6dsnr8  
} ; =}pPr]Cc  
RX\l4H5;  
template < typename T1, typename T2 > 8n'"RaLQ8  
  struct result_2 d&G#3}kOb%  
  { \g;o9}@3~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }<=4A\LZ  
} ; ,Nk{AiiN  
} ; 5&Vp(A[m[  
\+3P<?hD#  
=k0qj_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y(U+s\X  
QA"mWw-Ds  
template < typename Func, typename aPicker > azKiXr#_(  
class binder_1 j-}WA"  
  { 77?D ~N[  
Func fn; 7#pu(:T$  
aPicker pk; e6y,)W"WW2  
public : ba`V`0p-(  
rdBF+YN9/?  
template < typename T > N*$L#L$*  
  struct result_1 [$iKx6\  
  { "tX=^4   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BXj]]S2  
} ; {37v.4d;  
~k[mowz0  
template < typename T1, typename T2 > 40i]I@:JK  
  struct result_2 D *Hy 2eZ.  
  { xhTiOt6l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > 3SZD  
} ; yKb+bm&5:'  
NpLO_-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YEiQ`sYKG  
Lbwc2Q,.-  
template < typename T > TDY2 M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]hHL[hoFC  
  { -RK R. ,  
  return fn(pk(t)); pf@H;QS`  
} =bgu2#%Z  
template < typename T1, typename T2 > c8<qn+=%?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 81jVjf?`  
  { fC<pCdsg  
  return fn(pk(t1, t2)); I/vQP+w O  
} 9o<5Z=  
} ; Rv=rO|&]  
7,BULs\g  
[!'fE #"a  
一目了然不是么? ymo].  
最后实现bind )Bo]+\2  
:41Ch^\E  
zxhE9 [`*e  
template < typename Func, typename aPicker > /Y_)dz^@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /UP1*L  
  { 2}<_l 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QoBM2Q YO  
} o-7,P RmKN  
\YMe&[C:o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _GF{Duxh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aEvW<jHh  
^0T DaZDLp  
十一. phoenix *{fL t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *MD\YFXR  
M9ACaf@  
for_each(v.begin(), v.end(), (5\VOCT>4%  
( F!*tE&Se+  
do_ -RKqbfmi=  
[ U_.9H _G  
  cout << _1 <<   " , " o4F?Rx,L  
] G W@g  
.while_( -- _1), ,SB5"  
cout << var( " \n " ) bZf}m=C!  
) 7%)KB4(\_  
); @{LD_>R  
NR9=V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sn-P&"q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ms/!8X$Mz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 al@Hr*'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2Sb68hJIE  
cD JeYduK  
`c.P`@KA  
template < typename Cond, typename Actor > ;t\oM7J|  
class do_while Je &O  
  { #C#*yE  
Cond cd; h*B7UzCg  
Actor act; {"WfA  
public : hRaX!QcG3  
template < typename T > D\0q lCAs  
  struct result_1 zbgH}6b  
  { Mv_-JE9#>o  
  typedef int result_type; ~/l5ys  
} ; Y DWV=/  
P,W(9&KM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YQN@;  
)Rc  
template < typename T > ~pWV[oUD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :N#8|;J1Fl  
  { ["N_t:9I  
  do kR/Etm5_  
    { 3;Y 9<  
  act(t); @|6#]&v`  
  } $az9Fmta  
  while (cd(t)); G:4'')T  
  return   0 ; @wPyXl  
} |y.^F3PE  
} ; U-:"Wx%G  
wY xk[)&Y  
* &O4b3R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M.u1SB0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *|({(aZ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zJH:`~GxE  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i#K Y'"P  
下面就是产生这个functor的类: *6/OLAkyF  
x%`tWE|  
)z!#8s  
template < typename Actor > b"pN;v  
class do_while_actor /C6$B)w_*{  
  { 3 4:Y_*  
Actor act; g+%Pg@[  
public : M~l\rg8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0WQd#l  
7 0Wy]8<P  
template < typename Cond > ?%ei+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TH>7XK<90M  
} ; KmpKyc[  
zT+ "Z(oz,  
<[A;i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OICH:(t_  
最后,是那个do_ MmH(dp+  
Y$0K}`{  
[oG Sy5bB  
class do_while_invoker "?S> }G\  
  { Rc(E';uc  
public : :V~ AjV  
template < typename Actor > W(o#2;{ ln  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bltZQI|  
  { 9S/X,|i  
  return do_while_actor < Actor > (act); x \b+B  
} siz:YRur  
} do_; (sp{.bU  
;7U"wI_~c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Nn{/_QG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Fd/Ra]@\Y  
最后来说说怎么处理break和continue Rja>N)MzBf  
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=w yp  
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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