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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YNk|+A.<d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]Z/R!y?l"G  
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, "9ue76  
@+:4J_N  
gvGi %gq  
c_Tzyh7l4  
  class filler MUB37  
  { r ^ Y~mq  
public : Ok*Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >T QZk4$  
} ; Hit Ac8  
GkciA{  
+aj^Cs1$  
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: i5VG2S  
06jMj26!  
GQ[pG{ _+  
uOre,AQR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V~[:*WOX  
kZv*rWAm  
9ad6uTc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C.( yd$,  
f1J %]g!  
r6MB"4xd  
V_f`0\[x  
二. 战前分析 R1/q3x  
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。 GG+5/hU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m!:.>y  
-bm,:Iy!  
v8~YR'T0`V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]L8q  
  /* --------------------------------------------- */ ssA7Dx:  
vector < int *> vp( 10 ); xW\,KSK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p-Pz=Cx-  
/* --------------------------------------------- */ rREzM)GA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /BKtw8  
/* --------------------------------------------- */ ]4o?BkL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oq. r\r  
  /* --------------------------------------------- */ ??(Kwtx{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qv uxhzF  
/* --------------------------------------------- */ &[~[~m|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `.8UKSH+  
V^2-_V]8  
\K}aQKB/j  
8YKQIt K  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~#Aa Ldq  
1._1, _2是什么? B2(,~^39  
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。 b2s~%}T  
2._1 = 1是在做什么? s7"i.A  
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。 Z/7dg-$?'0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I="oxf#q  
JGgxAd{L  
B9^R8|V  
三. 动工 jA<T p}$!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n_9x"m$  
lhxdx    
s!de2z  
8lb-}=  
template < typename T > sOz sY7z3Z  
class assignment I7zn>^0}  
  { ) Fx ?%  
T value; 3e 73l  
public : uy9!qk  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3Oiy)f@{TF  
template < typename T2 > 11{y}J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )$_,?*fq:  
} ; )*D'csGc  
W+hV9  
|!}wF}iLc)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !M^\f N1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !DcX8~~@  
+$,dwyI2t  
gt@SuX!@{^  
Q1T@oxV  
  class holder HTR1)b  
  { H#Q;"r3  
public : wDw<KU1UK  
template < typename T > R&Ci/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .[(P  
  { TVeJ6  
  return assignment < T > (t); q% E C  
} K(OaW)j  
} ; $3#%aA!(#  
FUqt)YHi  
^Plc}W7h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Ue!Q."  
v20~^gKo=m  
  static holder _1; u]bz42]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C0(sAF@  
8t[t{"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d.cCbr:  
而不用手动写一个函数对象。  C0<YH "  
enumK\  
|^ iA6)Q  
y\z > /q  
四. 问题分析 A{(T'/~"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 41}/w3Z4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )E-E0Hl>7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YxyG\J\|,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aDveU)]=1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n_P(k-^U*  
a.,i.2  
五. 问题1:一致性 X" \}sl 5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| sOQcx\dK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M=[th  
I.a0[E/,  
struct holder RJPcn)@l  
  { <4f,G]UH_  
  // h. ^o)T  
  template < typename T > >[Rz <yv  
T &   operator ()( const T & r) const VDa|U9N  
  { T V;BNCg  
  return (T & )r; (I~\,[  
} ! TDD^  
} ; H&K3"Ulw  
85hQk+Bu4  
这样的话assignment也必须相应改动: 0x71%=4H^x  
NjP ]My  
template < typename Left, typename Right > :o$@F-$k  
class assignment H"D 5 e  
  { .YC;zn^  
Left l; "mt p0  
Right r; fYn{QS?  
public : Q S;F+cmTh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :H\&2/j  
template < typename T2 > :~33U)?{T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  f`J|>Vk  
} ; = t-fYV  
PCZ]R  
同时,holder的operator=也需要改动: $?$9y ^\  
pL)xqKj  
template < typename T > @H+~2;B,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ut_mrb+W  
  { nsl*Dm"*F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @'gl~J7  
} :t5uDKZ_j)  
w+Vk3c5uI)  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 EzpwGNfz}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x~Agm_Tu+'  
6RP+4c  
return l(rhs) = r; Mr.JLW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L$}g3{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LU( %K{9  
}$:#+ (17  
template < typename Tp > u<kD}  
class constant_t 9v$qrM`8  
  { >2Ca5C  
  const Tp t; s|gp  
public : |z+9km7,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A6i et~h[  
template < typename T > [Auc*@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *]2R.u  
  { %A2`&:ip  
  return t; x< S\D&  
} AsAFUuI  
} ; n.Vtc-yZU  
u}m.}Mws  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :MBS>owR  
下面就可以修改holder的operator=了 >b43%^yii  
y1u9 B;Fd  
template < typename T > ?@3&dk~ni  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Yw[{beo  
  { "uhV|Lk*7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5H*>  
} h ~fWE  
r w\D>} \  
同时也要修改assignment的operator() /n8 psj  
pg!`SxFD  
template < typename T2 > ]?&H^"=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _NT[ ~M_Q  
现在代码看起来就很一致了。 "Y(^F bs  
ALAL( f`  
六. 问题2:链式操作 zLK\I~rU!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @p6@a6N%  
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。 %yvA   
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。 J&_3VKrN  
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。 6qDfcs  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |lE-&a$xd  
_25d%Ne0  
template < typename T > pI 5_Hg  
struct result_1 hb<k]-'!  
  { :])JaS^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >[8#hSk  
} ; S\b K+  
yl]UUBcQ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #]X2^ND4 7  
e2bLkb3c  
template < typename T > %Zu Ll(  
struct   ref yp?w3|`4;  
  { hv{87`L'K(  
typedef T & reference; 9#fp_G;=  
} ; &M= 3{[  
template < typename T > EIPnm%{1  
struct   ref < T &> c"qPTjY  
  { w49{-Pp[  
typedef T & reference; /4-}k  
} ; \kyM}5G(<0  
Vpw[B.v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P>fKX2eQ-  
Wz5=(<{S  
template < typename T > -_HRqw,Z0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j9>TTgy@  
  { wB 2}uk7  
  return l(t) = r(t); =+4 _j  
} w#<p^CS  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "4RQ`.S R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }>,CUz  
p>&S7M/9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  -tMA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b@!:=_Mr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DU`v J2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k{1b20  
最后的布局是: EP(Eq  
                Add M2L0c?  
              /   \ +nzTxpcP@K  
            Divide   5 !%V*UR9  
            /   \ DiR'p`b~  
          _1     3 <uC<GDO  
似乎一切都解决了?不。 E$R_rX4x  
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。 wcl!S{  
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。 VW~Xbyf  
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: VRB~7\A5<)  
#?Wo <]i  
template < typename Right > 1EuK, :x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EzUPah  
Right & rt) const @ce3%`c_  
  { CZ2iJy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2n(ItA  
} El+Ft.7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 99EX8  
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。 ?jFc@t*\:  
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。 5Fh8*8u6hL  
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。 .5N Zf4:C  
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。 SKW;MVC  
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? (qbc;gBy  
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: UC(9Dz  
*.xZfi_|  
template < class Action > i j!*CTG  
class picker : public Action 7G2vYKC'  
  { 38"cbHE3  
public : egbb1+tY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OFQ{9  
  // all the operator overloaded \wFhTJY  
} ; 'cYQ ?;  
ze ?CoDx2  
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。 tbY  SK  
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: (c<f<D|  
xp(mB7;:  
template < typename Right > HI z9s4Y_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $CM4&{B"i  
  { [C2kK *JZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }pt-q[s>  
} AsD1-$  
$=lJG(2%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "`[$&:~  
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。 +*<K"H|,  
1aVgwAI  
template < typename T >   struct picker_maker 0T=jR{j!o  
  { uV!MW=)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W!y)Ho  
} ; 9X.gg$P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C5cFw/',  
  { ')rD?Z9 ^  
typedef picker < T > result; VGfD;8]z  
} ; e`vUK.UoW  
a~6ztEhGm  
下面总的结构就有了: <e[!3,%L  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3JTU^-S<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I>\}}!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V!\n3i?i  
至此链式操作完美实现。 w9'H.L q  
q;KshpfRMD  
^fG`DjA)  
七. 问题3 g:;Ya?5N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !\3 }R25  
o%$<LaQG5  
template < typename T1, typename T2 > =>P_mPP=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  5=*@l  
  { )\(lg*?:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~T;K-9R  
} X4XFu  
<nf=SRZ  
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: 9DmSs=A  
E*h0#m|)  
template < typename T1, typename T2 > P"2Q&M_ /  
struct result_2 .&Y,D-h}7|  
  { p_A5C?&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OCvml 2 vP  
} ; %+D-y+hn  
9t.fij  
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? :jl u  
这个差事就留给了holder自己。 "^18&>^  
    #*[,woNk  
2lX[hFa5  
template < int Order > dE+CIjW5  
class holder; 9UB??049z  
template <> -,[~~  
class holder < 1 > _!| =AIX  
  { u!m,ilAnd  
public : 4V!1/w  
template < typename T > ^ yY{o/6  
  struct result_1 Qfwwh`;  
  { yLV2>kq  
  typedef T & result; zojuH8  
} ; |2WxcW]U.%  
template < typename T1, typename T2 > &@-1 "-H  
  struct result_2 ,<`|-oa  
  { pg5@lC]J  
  typedef T1 & result; bCH*8,Bmh  
} ; &n}8Uw0440  
template < typename T > vcaBL<io  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {yGZc3e1j  
  { ru#T^AI*^  
  return (T & )r; Z $ p^v*y  
} v+|@}9|Z  
template < typename T1, typename T2 > (YaOh^T:|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L3-<Kop  
  { 1v>  
  return (T1 & )r1; WHZe)|n  
} Q=)"om  
} ; e);bF>.~  
1\M"`L/  
template <> =d:R/Z%,  
class holder < 2 >  O6M}W_  
  { ~e,f)?  
public : >DSNKU+j  
template < typename T > qz-#LZFTR  
  struct result_1 &':UlzG  
  { /zChdjz  
  typedef T & result; t;Fbt("]:  
} ; COxZ Q  
template < typename T1, typename T2 > @n5;|`)\  
  struct result_2 +!mNm?H[!  
  { 7I@9v=xV  
  typedef T2 & result; AH"g^ gw~T  
} ; XhJP87A  
template < typename T > @5<]W+jk4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e'}ePvN  
  { D2hAlV)i(  
  return (T & )r; P_:?}h\  
} zsR  wF  
template < typename T1, typename T2 > hX{g]KE>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ==PQ-Ia  
  { V{ 4i$'  
  return (T2 & )r2; 9Bbm7Gd  
} jQH5$  
} ; =B3!jir  
,qBnqi[  
q?e16M  
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> >。 o O{|C&A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )<H 91:.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z=- 8iks|  
[[.&,6  
return l(i, j) = r(i, j); U|y;b+n`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b.w(x*a  
)-TeDIfm  
  return ( int & )i; 3cV+A]i  
  return ( int & )j; gMoyy  
最后执行i = j; 'Wx\"]:  
可见,参数被正确的选择了。 5VoOJ_hq  
SevfxR  
g 'd*TBnk  
+Y.uZJ6+  
J*^,l`C/  
八. 中期总结 cLN[o8 ZU  
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: ]HZa:aPY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '<{oYXZW3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .SRuyioF&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Le#E! sU  
vV&AG1_Mv  
h[[/p {z  
h~=\/vF  
n+RUPZ  
{Vt^Xc  
九. 简化 >? A `C!i  
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。 w# gU1yu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6qHvq A,  
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: "0!eb3n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |({UV-`  
  +-*/&|^等 b;~EJ  
2. 返回引用。 sg9x?Bx9  
  =,各种复合赋值等 h Vt+%tmNy  
3. 返回固定类型。 .SKNIct M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]y)R C-N  
4. 原样返回。 ]<o.aMdV  
  operator, r-\T}e2Gz  
5. 返回解引用的类型。 # ZYid t  
  operator*(单目) dg'CHxU  
6. 返回地址。 %gne%9nn  
  operator&(单目) E=tx.h4xG~  
7. 下表访问返回类型。 \ 3js}  
  operator[] wr;|\<c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8n."5,P  
  operator<<和operator>> Ep,0Z*j  
5LhJ8$W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 x" :Bw;~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9B?t3:  
sgb+@&}9n  
template < typename Left > I W] 841  
struct value_return ~gLEhtW  
  { w'zO(6 `  
template < typename T > Fh!!T%5>C  
  struct result_1 \aJ-q?=  
  { bTy' 5"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3Mh,NQB  
} ;  <*6y`X  
MTFVnoZMQ_  
template < typename T1, typename T2 > ~XT a=  
  struct result_2 p *W ZY=Q  
  { @qr3v>3X<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E't G5,/m  
} ; &Ow?Hd0  
} ; ^1FZ`2u;  
;P0Y6v3  
? /|@ #&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zy+QA>d|  
g]PLW3  
下面我们来剥离functor中的operator() fE7a]R EK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WNlSve)]ie  
lh(+X-}D  
return l(t) op r(t) J^+$L"K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T~ q'y~9o  
return op l(t) >-@{vyoOy  
return op l(t1, t2) % OfDTs  
return l(t) op b]qfcV  
return l(t1, t2) op />2$ XwP  
return l(t)[r(t)] N mjBJ_G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^D> MDj6  
5z(>4d!  
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: @2Y]p.$q  
单目: return f(l(t), r(t)); ZX5A%`<M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9{^B Tc  
双目: return f(l(t)); :7PSZc:xE  
return f(l(t1, t2)); XL&eJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ka9v2tE\  
+Tc(z{;  
struct meta_divide <"|<)BGeI  
  { {msB+n~WZ  
template < typename T1, typename T2 > "a`0w9Mm}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?[4khQt  
  { =iN_Ug+  
  return t1 / t2; vJj j+:  
} [\%t<aa  
} ; #O974f8  
<~8f0+"  
这个工作可以让宏来做: PG~m-W+  
{arjW3~M:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o-i.'L)X  
template < typename T1, typename T2 > \ %?G.lej,x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s8I77._s  
以后可以直接用 YrcC"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =z /mI y<  
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 yar IR|  
(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。。。) _2n/vF;I+_  
cZK?kz_Y  
n,'AFb4AF  
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 $6?KH7lA  
m4.V$U,H]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /s0VyUV=  
class unary_op : public Rettype 89e.\EH  
  { ;\&bvGj8V  
    Left l; f'yd {ihFp  
public : laL4ez  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Y?08/V  
C5z  
template < typename T > I$qtfGr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const McI4oD~"  
      { ['YRY B  
      return FuncType::execute(l(t)); qmeEUch`  
    } u H;^>`DT  
$gtT5{"PN(  
    template < typename T1, typename T2 > CvSG!l.6f<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RKZk/ly  
      { gR6T]v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yaGVY*M0  
    } .BTT*vL-  
} ; LZbHK.G=  
"'dC>7*<  
>t<R6f_Q0  
同样还可以申明一个binary_op qpH-P8V   
(Jr;:[4XC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bL#TR;*]  
class binary_op : public Rettype fOfz^W  
  { Fi=8B&j  
    Left l; jM@I"JZ b  
Right r; 2"K~:Tm#w  
public : !g:G{b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?\$/#zak  
}Nc!8'@  
template < typename T > .Zz7LG{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^[NmNi*  
      { "_}D{ws1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WC&Ltw8  
    } e ^& 8x  
g}j>;T  
    template < typename T1, typename T2 > DL Q`<aU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y]Nab0R&  
      { ] ]-0RJ=S?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^/YAokj  
    } x%7x^]$  
} ; m1Z8SM+  
HpC4$JMm  
qUg4-Z4  
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 !|QeYGnq6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3&2q\]Y,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nvs7s0@Fqe  
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。 cO+`8`kv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WU@,1.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。。。 s*WfRY*=V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q &o=4  
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) daNIP1Qn  
下面是修改过的unary_op {vlh ,0~  
&y?B&4|hM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ) O^08]Y g  
class unary_op 1mM52q.R4  
  { C#0Wo  
Left l; $ wB  
  =h!m/f^x  
public : o%5Ao?z~  
X y<KvFy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (8R M|&  
M 4?3l  
template < typename T > (*gpa:Sc  
  struct result_1 )HE yTHLtJ  
  { \H(,'w7H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  S_6;e|  
} ; y~[So ,G  
uIwyan-  
template < typename T1, typename T2 > ~?r6Ax-R  
  struct result_2 P.7B]&T6  
  { LlqhZetS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n]!H,Q1,T  
} ; >6 q@Tr  
"$Q Gifb  
template < typename T1, typename T2 > D bJ(N h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v~3q4P  
  { yhmW-#+^e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ".4^?d_^VF  
} +`FY  
uy~j$lrn  
template < typename T > )M~5F,)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |/$#G0X;H  
  { =t2epIr 5  
  return OpClass::execute(lt(t)); @P?*<b{  
} = '[@UVH(Z  
40XI\yE_?  
} ; ^ z;pP  
 |QdS;  
2~ a4ib  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zZ63 P  
好啦,现在才真正完美了。 (%1*<6ka  
现在在picker里面就可以这么添加了: c 9@*  
QPn c "!  
template < typename Right > *KAuyJr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (WC<XKf  
  { aUV>O`|_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M=%p$\x  
} "$_ypgRrSR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w&H7S{  
)XFMlSx)  
<Bwu N,}  
+7w>ujeeJA  
tH(Z9\L7  
十. bind O?_'6T  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qyto`n7  
先来分析一下一段例子 FB""^IC?W  
|d$aIS O`  
#,sJd^uI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :L,]<n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 We|*s2!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^H'#*b0u  
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。  2B#WWb  
我们来写个简单的。 +e\u4k{3V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lc^%:#@  
对于函数对象类的版本: lU?"\m  
0)Z7U$  
template < typename Func > +_<# 8v  
struct functor_trait q:( K^  
  { @0G} Q  
typedef typename Func::result_type result_type; 1{*x+GC^/  
} ; u[% #/  
对于无参数函数的版本: pP .   
<NUZPX29  
template < typename Ret > 5g=" #  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `JC!uc  
  { $8s&=OW  
typedef Ret result_type; -Bc.<pFqp  
} ; rpvm].4  
对于单参数函数的版本: g$+3IVq&  
lm+wjhkN  
template < typename Ret, typename V1 > GRNH!:e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 87-oR}/r  
  { QRRZMdEGs[  
typedef Ret result_type; _*+M'3&=  
} ; ?VJ Fp^Ra  
对于双参数函数的版本: S +He  
3TJNlS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F$caKWzny5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =Vi+wH{xM  
  { @+xQj.jNC  
typedef Ret result_type; yVW)DQ 4?  
} ; ;;2s{{(R  
等等。。。 Z$q}y 79^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /rquI y^  
~ >6(@~6  
template < typename Func > 6(eyUgnb  
struct func_return <h^vl-L>  
  { ?&[`=ZVn  
template < typename T > a^,Xm(Wb}  
  struct result_1 ,i'>+Ix<  
  { f\ Qi()  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Er{yQIi0L  
} ; OH&&d=~  
1vX97n<}  
template < typename T1, typename T2 > Y M5;mPR  
  struct result_2 qLcs)&}/A  
  { F&ux9zP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -ohqw+D  
} ; <FP&1Eg!|  
} ; IF<jq\M  
-?j'<g0  
tFG&~tNc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >1W)J3  
,}J(&  
template < typename Func, typename aPicker > q>,i `*  
class binder_1 1B2>8 N  
  { ;XANIT V  
Func fn; Nl0*"}`I_  
aPicker pk; }e1f kjWk  
public : h]I ^%7  
$~_TE\F1  
template < typename T > :X+7}!Wlo  
  struct result_1 &)1+WrU  
  { KZ&{Ya  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Ln)v   
} ; %?K'eg kp  
<5=^s%H  
template < typename T1, typename T2 > *!vwW T  
  struct result_2 li(g?|AD  
  { iOw'NxmY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GP1b/n3F1  
} ; }DoNp[`  
L\o-zNY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iXI > >9  
a:C ly9  
template < typename T > :GK]"sNC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \#L}KW  
  { (r.[b  
  return fn(pk(t)); bIR7g(PJ.b  
} Rkgpa/te"  
template < typename T1, typename T2 > FK<1SOE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r"c<15g2'  
  { =5J}CPKbZI  
  return fn(pk(t1, t2)); EP,lT.u3  
}  `i;f  
} ; <8~bb- U$  
M/T ll]\|  
 BVU>M*k  
一目了然不是么? DYx3 NDX7  
最后实现bind 8a)lrIg  
mSr(PIH{\  
PCtf&U  
template < typename Func, typename aPicker > " 5,'K~hz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^Yul|0*J  
  { zr2oU '+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yC pU1 73V  
} wX[g\,?}'  
bu$YW'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o-c.D=~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "=@X>jUc  
O!#r2Y"?K1  
十一. phoenix '| WY 2>/(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,#m:U5#h  
{W,&jC  
for_each(v.begin(), v.end(), kIrb;bZ+l  
( ].w~FUa  
do_ },+ &y^  
[ o!bV;]  
  cout << _1 <<   " , " j"1#n? 0  
] k^K>*mcJ  
.while_( -- _1), jnho *,X  
cout << var( " \n " ) R.^ Y'TLyc  
) dg-nv]7  
); b@`h]]~:  
`|(S]xPHM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^Y,nv,gYn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W"$sN8K>)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +VT/ c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C%H{"  
)B)e cJJ_  
X;'H@GU0  
template < typename Cond, typename Actor > db#svj*  
class do_while RzhAX I=  
  { wNl{,aH@  
Cond cd; -c4g;;%  
Actor act; mBN+c9n/  
public : =S#9\W&6Q  
template < typename T > 9?]69O  
  struct result_1 Y].,}}9k  
  { 8}C_/qeM  
  typedef int result_type; , Ox$W  
} ; Q,v/]bXd  
eI%9.Cx#I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @S9^~W3G3  
3n_N^q}  
template < typename T > 7bSj[kuN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sBm)D=Kll  
  { LT[g +zGB  
  do c]}F$[>oN'  
    { ?&Ug"$v  
  act(t); XSHK7vpMf  
  } N(s5YX7<hd  
  while (cd(t)); V$0mcwH  
  return   0 ; .7BJq?K.  
} q<[m(]:  
} ; _59f.FsVR  
#K&XY6cTj  
)[wB:kG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0#Ae<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /Vdu|k=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 hU'h78bt(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?mwa6]  
下面就是产生这个functor的类: Y#[xX2z9  
D,\hRQ  
cXw8#M!  
template < typename Actor > Lo,uH`qU  
class do_while_actor {^":^N)  
  { {'cm;V+  
Actor act; g>E.Snj}  
public : k@Qd:I;;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &ea6YQ  
Dr K@y8  
template < typename Cond > n{$! ]^>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %-fQ[@5  
} ; swKqsN.  
7?ICXhu9  
UMUG~P&@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TrPw*4h 9s  
最后,是那个do_ WeZ?L|&%w0  
2Q=I`H _  
`l2h65\  
class do_while_invoker 18,;2Sr44  
  { b|pp}il  
public : O@HL%ha  
template < typename Actor > QpCTHpZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (}m2}  
  { (&MtK1;;  
  return do_while_actor < Actor > (act); i0n u5kD+d  
} ?t)Mt]("  
} do_; a(IUAh*mO  
~^bf1W[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BdrYc^?JL]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (<2!^v0.M  
最后来说说怎么处理break和continue y!8m7a  
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。 J4%"38l  
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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