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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dpn&)?f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b= ec?n #7  
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, w@$o  
*rFbehfH  
)%@WoBRj  
A8Z?[,Mq!  
  class filler kR~4O$riG  
  { mF:s-+  
public : ABe^]HlH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lGHu@(n<  
} ; {ugKv?e ;  
*9{Wn7pck/  
%TTL^@1!b  
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: {*Wwu f.  
{2*l :'  
iXS-EB/  
hsVJ&-#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sq8Q *  
B';> Hk  
=?*"V-l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ihq@|s8  
a;owG/\p  
.,K?\WZ  
vyOC2c8  
二. 战前分析 ne24QZ~}  
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。 Qufv@.'AY  
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 wOkJ:k   
l=?y=2+  
{UC<I.5X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RT A=|q  
  /* --------------------------------------------- */ z,x"vK(  
vector < int *> vp( 10 ); OQ&D?2r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0uJzff!|  
/* --------------------------------------------- */ DCzPm/#b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lJY=*KB(6  
/* --------------------------------------------- */ )MW}!U9G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }' 0Xz9/ l  
  /* --------------------------------------------- */ }vA nP]!A5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [qMO7enu#  
/* --------------------------------------------- */ =y]b|"s~2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R9-JjG2v  
eh/OCzWH  
-R \ @W q@  
k3.p@8@:  
看了之后,我们可以思考一些问题: T9<nD"=:  
1._1, _2是什么? ?BvI/H5d  
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。 j!o3g;j  
2._1 = 1是在做什么? "LIii1]k  
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。 0THAI  
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。 ~#km0<r?  
:.<TWBoV  
eo52X &I  
三. 动工 TY[d%rMm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0HuRFl  
n:."ZBtY*  
zXU{p\;)\  
3U.qN0]  
template < typename T > "t&k{\$\  
class assignment 17]31  
  { qFChZ+3>  
T value; % j{pz  
public : EI+/%.,  
assignment( const T & v) : value(v) {} :k/U7 2  
template < typename T2 > ftuQ"Ds  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T`{MQ:s  
} ; b!~%a  
;C3?Ic  
g*.(! !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m_I$"ge  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vK7,O%!S  
lBZ*G  
nGgc~E$j  
A1}+j-D7!y  
  class holder Hf!4(\yN  
  { ER0#$yFpM  
public : J15T!_AW<  
template < typename T > PR6uw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "UnSZ[;t  
  { .ehvhMuG|  
  return assignment < T > (t); <FT\u{9$  
} #$C]0]|  
} ; -gGK(PIf  
!TZ/PqcE  
)stWr r&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: B2WX#/lgd  
oySM?ZE  
  static holder _1; ;rAW3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BQ0PV  
BXw,Rz }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )qXe`3 d5  
而不用手动写一个函数对象。 -"K:ve(K  
U)]natB  
A@AGu#W  
A"VXs1>_^  
四. 问题分析 k 0Yixa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 F+S#m3X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Q&Ahr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e`1s[ ^B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^O*hs%eO%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !Qa7-  
>&Q. .`q  
五. 问题1:一致性 Q.$h![`6  
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?|   NX_S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >*xzSd? \  
;FflEL<7Y  
struct holder t3JPxg]0k'  
  { 4!%LD(jB`B  
  // Y!$ z7K  
  template < typename T > G{=$/&St  
T &   operator ()( const T & r) const 6dp_R2zH~o  
  { I;:_25WGC  
  return (T & )r; gdNp2b  
} 7/!C  
} ; K): sq{  
:#jv4N  
这样的话assignment也必须相应改动: jk}PucV  
&bu`\|V  
template < typename Left, typename Right > `.WKU"To  
class assignment o e"ShhT  
  { 4\es@2q  
Left l; /loN Outw  
Right r; :]hfmWC   
public : 1V?)zp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a Z, Wa-k  
template < typename T2 > q0Pu6"^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (OJ9@_fgG[  
} ; |JQKxvjT  
&2pM3re/f  
同时,holder的operator=也需要改动: /*HSAjv  
m uY^Fx  
template < typename T > L$Z_j()2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [_1G\z_iE  
  { Q3Lqj2r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YWFHiB7x  
} x^BBK'  
0M-AIQ5  
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。 [~S0b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _lqAxWH  
<sOB j'  
return l(rhs) = r; [' 1?'*  
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。 *E_= 8OV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c7wgjQ[   
R.;59s  
template < typename Tp > >z$|O>j  
class constant_t DR8dJ#  
  { <:-&yDh u  
  const Tp t; !iqz 4E  
public : u\?u}t v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 75i)$}_1B  
template < typename T > J1t?Qj;f3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !/j|\_O  
  { 6V/mR~F1r  
  return t; li^E$9oWC  
} Mq?21gW  
} ; $hh=-#J8  
-+/|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $=R\3:j  
下面就可以修改holder的operator=了 VE m[F/'  
9x< 8(]\  
template < typename T >  ^k=[P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n\U6oJN  
  { ']x]X ,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PnvLXE}F  
} JJXf%o0yq  
enM 3  
同时也要修改assignment的operator() (@9}FHJzi  
,3u19>2  
template < typename T2 > dtm@G|Ij  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0nAS4Az  
现在代码看起来就很一致了。 `mVH94{+I  
T^t`H p  
六. 问题2:链式操作 NunT2JP.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u c8>B&B%  
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。 0"Hf6xz  
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。 lom4z\6  
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。 akoILX~u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #a| 5A:g%  
s!Vtw p9  
template < typename T > V,}cDT>  
struct result_1 i8F~$6C  
  { 1'U-n{fD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :+n7oOV  
} ; .w&Z=YM  
?##GY;#  
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: oT w1w  
O"GzeEY7  
template < typename T > 8~7EWl  
struct   ref X.Kxio $o  
  { w*0T"hK  
typedef T & reference; h/ic-iH(>  
} ; %' Fc%3  
template < typename T > 1Cthi[ B  
struct   ref < T &> Gf>T{Q`,is  
  { {S c1!2q  
typedef T & reference; 1L ow[i  
} ; z$A5p4=B'^  
l8Ox]%F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6|9fcIh]B  
_G42|lA$/  
template < typename T > -.y3:^){^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eZHi6v)i  
  { <JlKtR&nSo  
  return l(t) = r(t); fO+;%B  
} va)\uXW.N  
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。 -z@}:N-uR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <GC:aG  
SU^/qF%8  
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 %pdfGM 9g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TQ FD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `YJ`?p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6K &V}  
最后的布局是: ax$0J|}7  
                Add #t\Oq9}^  
              /   \ uAJC Q)@  
            Divide   5 qe0@tKim  
            /   \ {=kA8U  
          _1     3 ;tj_vmZ@R  
似乎一切都解决了?不。 l#%w,gX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 na~ r}7 7o  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 OT zh=Z^r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !Bd2$y.  
^#%[  
template < typename Right > +r '  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \J6T:jeS,  
Right & rt) const X~x]VKr/  
  { 'del|"h!M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i/->g:47P  
} nWh?zf#{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f -#fi7  
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。 nBQG.3  
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。 VFyt9:a  
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。 R8a xdV9(  
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。 5s0H4?S  
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? E~24b0<7  
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: mu*wX'.'  
jjs-[g'}  
template < class Action > "<kmiK/  
class picker : public Action xv /w %  
  { TJCoID7a8  
public : -7lJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dJ$}]   
  // all the operator overloaded lA{Sr0f TP  
} ; ~-,<`VY  
- Q,lUP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5dhRuc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F3?v&  
OyVp 3O  
template < typename Right > Fw=-gb_.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xi-^_I  
  { <K)^MLgN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fO9e ;  
} ^ c:(HUo#  
Hkpn/,D5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U,/>p=s  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 o rEo$e<  
Yx,  
template < typename T >   struct picker_maker P /Js!e<\  
  { RS$e^_W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [IMa0qs'  
} ; idV4hMF9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sb;81?|  
  { f9!wO';P6  
typedef picker < T > result; ~6R| a  
} ; |n0 )s% 8`  
2;A].5>l  
下面总的结构就有了: ,]>Eg6B,u  
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。 nF05p2Mh  
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。 {>Zc#U'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]zu" x9-`  
至此链式操作完美实现。 -\LB>\;qn  
~v2_vEu}JX  
D=e&"V a  
七. 问题3 TfMuQi'>  
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。 op[5]tjL  
KyDQ<Dq&  
template < typename T1, typename T2 > =6/0=a[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r..\(r  
  { 0,,x|g$TpT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C:W}hA!  
} 2 rne=L  
>Efv?8$E\  
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: R}BHRmSQ  
'AHI;Z~Gk  
template < typename T1, typename T2 > TR]~r2z  
struct result_2 'Exj|Y&  
  { u=A&n6Q[Vo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |nB2X;K5~  
} ; >lRX+?  
~c+0SuJ  
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? ) =sm{R%T  
这个差事就留给了holder自己。 {3'z}q  
    _"=Yj3?G%  
x?T/=C  
template < int Order > 1)vdM(y3j  
class holder; wS#.W zp.w  
template <> *s<FEF  
class holder < 1 > JZ'`.yK:  
  { MJb!+E+  
public : Uk5jZ|  
template < typename T > )9,9yd~SI  
  struct result_1 GAV|x]R  
  { /`3< @{D  
  typedef T & result; j $a,93P5  
} ; Ar N*9  
template < typename T1, typename T2 > a6fMx~  
  struct result_2 xn}sh[<:P  
  { Av]<[ F/  
  typedef T1 & result; 0 @~[SXR  
} ; * 3WK`9q  
template < typename T > YeK PoW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nxw]B"Eg  
  { Z25^+)uf*U  
  return (T & )r; pS;jrq I#  
} j-ZKEA{:1  
template < typename T1, typename T2 > I HgYgn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Jlz$]f  
  { tUH#%  
  return (T1 & )r1; Y]Td+ Zi  
} +2 !F6"hP  
} ; Tt<Ry'Z$3  
](vOH#E  
template <> 1 ^TOTY  
class holder < 2 > weYP^>gH'  
  { ?>LsIPa  
public : I#tn/\n  
template < typename T > lZ'-?xo  
  struct result_1 +eg$Z]Lht  
  { 8lh{ R  
  typedef T & result; |]w0ytL>(2  
} ; iZ yhj%#  
template < typename T1, typename T2 > LcI,Dy|P  
  struct result_2 76(-!Z@=J  
  { a 39Kl_\  
  typedef T2 & result; "WV]| TS"]  
} ; q4C$-W%rj  
template < typename T > HNu/b)-Rb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <p;cR` %uE  
  { t 5g@t0$  
  return (T & )r; wK!4:]rhG  
} 18jI6$DY  
template < typename T1, typename T2 > 7;ZSeQ yC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +pURF&Pr  
  { p(fYpD  
  return (T2 & )r2; S;[9 hI+  
} (hEqh nnm`  
} ; g-q~0  
,dOd3y'y  
wM8Gz.9,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *"2TT})   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l_Mi'}j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ' !>t( Sa  
21_>|EKp  
return l(i, j) = r(i, j); x'tYf^Va28  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n$i}r\ so  
c&vY0/ [  
  return ( int & )i; ,#@B3~giC  
  return ( int & )j; : z*OAl"  
最后执行i = j; t>:2F,0K9  
可见,参数被正确的选择了。 C(qqGK{  
uU=O0?'zq  
Y; JV9{j  
<iDqt5)N  
jl YnV/ ]  
八. 中期总结 `Hld#+R  
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: O RAKg.49  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 of!Bz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SO^:6GuJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o*& D;  
^kA^> vi  
1'@/ jR  
tEhYQZ  
ppH5>Y 6c  
8(J&_7u  
九. 简化 \x\_I1|  
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。  *(5y;1KU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !B_i~Rmg  
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: ,R_ KLd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xFvDKW)_X7  
  +-*/&|^等 7m3|2Qv  
2. 返回引用。 ?4vf 2n@  
  =,各种复合赋值等 d#6'dKV$  
3. 返回固定类型。 UT!gAU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8:E)GhX  
4. 原样返回。 .cJWYMC  
  operator, MdM^!sk&`  
5. 返回解引用的类型。 ". #=_/op  
  operator*(单目) T5(]/v,UT  
6. 返回地址。 6Tjj++b(*  
  operator&(单目) t4>%<'>e  
7. 下表访问返回类型。 A82Bn|J  
  operator[] hqOy*!8'@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rjqQWfShY  
  operator<<和operator>> DdJ>1504  
Wm!lWQu7  
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。 RQiGKz5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,w&8 &wj  
zG)XB*c  
template < typename Left > j}}:&>;  
struct value_return |eH >55 b  
  { e%. Xya#\  
template < typename T > Hg$t,\j  
  struct result_1 ~u| k1  
  { U"\$k&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )pELCk  
} ; 6apK]PT  
,Yx"3i,  
template < typename T1, typename T2 > k=">2!O/  
  struct result_2 6M^P]l  
  { (s`oJLW>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P6q`i<  
} ; c 4Q{  
} ; <5rs~  
{v{qPYNyh  
"f/91gIzm'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  }NX9"}/  
P5 f p!YF  
下面我们来剥离functor中的operator() ?M?S+@(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "A\.`*6  
Q(Q .(  
return l(t) op r(t) K6"#&0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7u8HcHl  
return op l(t) c *<"&  
return op l(t1, t2) 44;ZX$HL  
return l(t) op yO}RkRA  
return l(t1, t2) op X]up5tk~  
return l(t)[r(t)] ukM11LD5x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'wh2787  
5m2`$y-nb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: fT)u`voE,  
单目: return f(l(t), r(t)); ia=eFWt.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i$MYR @  
双目: return f(l(t)); \GA6;6%Oo  
return f(l(t1, t2)); s%Ez/or(T  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z(g9rz']0  
(Ic{C5'  
struct meta_divide %tx~CD  
  { ?M2#fD]e  
template < typename T1, typename T2 > z@@w?>*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lbb{z  
  { K5X,J/n  
  return t1 / t2; O7r<6(q(  
} 9[.vtk\iyH  
} ; a3}#lY):  
GMc{g  
这个工作可以让宏来做: |.kYomJ   
Hj&mwn]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v.Fq.  
template < typename T1, typename T2 > \ b(@[Y(_R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :W]IJ mI\  
以后可以直接用 HzADz%~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y k=o  
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 [AAG:`  
(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。。。) :5kgJu  
&E98&[`7  
L0ZgxG3:g  
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 l+# l\q%l  
2Eq?^ )s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QiDf,$t|,  
class unary_op : public Rettype WSA;p=_  
  { ~`J/618  
    Left l; dOm`p W^  
public : Z.9 ?u;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aDJ\%  
lgR;V]^YX  
template < typename T > }` &an$Mu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wPhN_XV  
      { ,SEC~)L  
      return FuncType::execute(l(t)); G/Ll4 :  
    } B+e$S%HV  
"zU}]|R  
    template < typename T1, typename T2 > WxNPAJ6YH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6k?,'&z|~  
      { z}XmRc_Ko  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <hG=0Zcr  
    } &V. ps1  
} ; F_8 < tA6  
.}KY*y  
8J60+2Wa  
同样还可以申明一个binary_op #ma#oWqF}  
+h!OdWD9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fBgW0o.Bu  
class binary_op : public Rettype ^T}6o Ud  
  { &zVF!xNy&  
    Left l; *.g0;\HF  
Right r; WJH)>4M#  
public : NZUQ R`5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S<RJ46  
c;M7[y&  
template < typename T > {+Rf?'JZH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gO C5  
      { li>`9qCmI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o_un=ygU  
    } kbij Zj{  
`1I@tz|  
    template < typename T1, typename T2 > %lL^[`AR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R-v99e iN  
      { FcR(uv<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hY5G=nbO*  
    } VUfV=&D-*g  
} ; 3Q-i%7l  
oBVYgv)  
OG\TrW-ug  
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 vIk;x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UNc!6Q-.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vfW  
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。 *0 y|0J+ 0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }=kf52Am,}  
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。。。 SG6@Rn*^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A]VcQ_e  
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) C)2Waj}  
下面是修改过的unary_op JaC =\\B  
:5/P{Co (  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k!/"J ;  
class unary_op zbL!q_wO  
  { #lA8yWxr  
Left l; 8FY.u{93  
  qPgLSZv  
public : 9S"c-"y\#  
h> K~<BAz'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IvLo&6swW  
-Fcg}\9  
template < typename T > Y6(I %hE`  
  struct result_1 X2 {n&K  
  { 7%aaqQ1T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5<-_"/_  
} ; ]ZkhQ%  
?y( D_NtL  
template < typename T1, typename T2 > >UTAk  
  struct result_2 @^Tof5?F?  
  { l#8SlRji  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tz(\|0WDQ  
} ; w#v8a$tT  
Z P\A  
template < typename T1, typename T2 > Wb!"L`m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )wU.|9o]M  
  { JX_hLy@`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e/@tU'$  
} )9sRDNr  
& i,on6  
template < typename T > #bX~.jKW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TV$Pl[m   
  { a9rn[n1Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); m>4jRr6sF  
} Y)@mL~){  
I>k >^  
} ; ^WDAW#f*<  
)+]8T6~ N  
q$vATT  
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 S4RvWTtQV  
好啦,现在才真正完美了。 m&)5QX  
现在在picker里面就可以这么添加了: L(tA~Z"k  
!;'. mMO&%  
template < typename Right > r&AX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =2HR+  
  { & [)1LRt_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e|:#Y^  
} N>z<v\`  
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。 b2;+a(  
k/+-Tq;  
u|m>h(O  
[n/'JeG5  
19od# d3+  
十. bind D3#/*Ky  
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。 Y40Hcc+Fx  
先来分析一下一段例子 %x_c2  
%GUu{n<6  
\VmqK&9   
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8D[8(5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Jd_w:H.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~.qzQ_O/  
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。 wN,DTmtD  
我们来写个简单的。 m=&j2~<i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ODn6%fp%  
对于函数对象类的版本: rK%<2i  
ajIgL<x  
template < typename Func > 5Z{h!}Y  
struct functor_trait %AbA(F  
  { J{$+\  
typedef typename Func::result_type result_type; +RexQE  
} ; 'LZF^m _<<  
对于无参数函数的版本: td^2gjr^5  
~@ZdO+n?  
template < typename Ret > (uG.s%I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > reml|!F-)  
  { =PXQ X(_  
typedef Ret result_type; n`";ctQT  
} ; fsa  
对于单参数函数的版本: D8P<mIu}Y  
`_Bvae j?,  
template < typename Ret, typename V1 > %lZ++?&^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j.MpQ^eJ7  
  { 8%s ^>.rG  
typedef Ret result_type; eCB(!Y|  
} ; a p-\R  
对于双参数函数的版本: 2 g"_ *[  
910Ym!\{:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O[Xl*9P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X%W_cb2  
  { O@[c*3]e  
typedef Ret result_type; |fdr\t#'~  
} ; }^uUw&   
等等。。。 =ECw'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `6V-a_8;[  
) |`eCzCB  
template < typename Func > Q+|8|V}w  
struct func_return )&di c6r  
  { zI/)#^SQ  
template < typename T > 0wZ_;FN*-  
  struct result_1 <,qJ% kc  
  { dzDh V{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P;[5#-e  
} ; ? lC. Pq  
(j8tdEt  
template < typename T1, typename T2 > ?(GMe>  
  struct result_2 WTPp/Nq'  
  { GSg|Gz""J0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /0QGU4=  
} ; dw,Nlf~*0  
} ; 2SU G/-P#  
6GCwc1g  
f!;i$Oif  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BQWEC,*N  
!}wJ+R ^2  
template < typename Func, typename aPicker > 0S@O]k)  
class binder_1 d;&'uiS  
  { g~_cYy  
Func fn; evf){XhT;n  
aPicker pk; Kx9Cx 5B  
public : <mlQn?u  
]bO {001y,  
template < typename T > 9_'xq.uP  
  struct result_1 @`2<^-r\  
  { 'U]= T<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q&:% U  
} ; y XZZ)i_  
DZ~w8v7V  
template < typename T1, typename T2 > BMU}NZA  
  struct result_2 <{m!.9g9  
  { 4s/4z@3a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ ab%Mbb  
} ; X0 &1ICZ  
u2K{3+r`'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ";B.^pBv@;  
6N(Wv0b $  
template < typename T > sKIWr{D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j Efrxlj  
  { .!0),KmkK  
  return fn(pk(t)); @K36?d]e  
} a$Eqe_  
template < typename T1, typename T2 > pH.wCD:1n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}mbj=E`  
  { " |RP_v2  
  return fn(pk(t1, t2)); <4}zl'.  
} /b,M492  
} ; `L`*jA+_  
ghd~p@4  
E^L  
一目了然不是么? |Hg)!5EJ  
最后实现bind 9,Zg'4",d  
#6'oor X  
Vnuz! 6.  
template < typename Func, typename aPicker > {'Nvs_{6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `Bx3grZ 7&  
  { QQP bKok>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !%J;dOcU  
} /s& xI  
RL |.y~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v=nq P{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T8>:@EL-k  
JC`|GaUy  
十一. phoenix :FwXoJc_+5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u7G@VZ Ux5  
`kIzT!HX  
for_each(v.begin(), v.end(), G_zJuE$V  
( aKS 2p3   
do_ `;WiTE)&)  
[ Z `O.JE  
  cout << _1 <<   " , " /%}+FMj  
] 5%(J+d  
.while_( -- _1), NuI9"I/  
cout << var( " \n " ) uS bOGhP  
) 9 Am&G  
); 4IG=mG)  
>x@]w sj  
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!&DKE  
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 M_+&XLnzsJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !y$H r[v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {%. _cR2  
<`5>;Xn=  
K"VphKvR  
template < typename Cond, typename Actor > LtbL[z>]  
class do_while EHkb{Q8  
  { k:s}`h _n  
Cond cd; k(<5tvd  
Actor act; HxAq& J;xu  
public : /A}3kTp  
template < typename T > f7{E(,  
  struct result_1 OGg9e  
  { Htl6Mr*{  
  typedef int result_type; ^DXERt&3  
} ; dsX{  5  
7!w@u6Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J}EQ_FC"$  
{ ,.1KtrSN  
template < typename T > ,)'!E^n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pSkP8'  ?  
  { im9 B=D  
  do /XS6X  
    { pBiC  
  act(t); [J\5DctX;c  
  } :Gqyj_|<  
  while (cd(t)); 9=@j]g|  
  return   0 ; 4Ub_;EI>  
} *$/7;CLq  
} ; yw"FI!M  
>WE3$Q>bi  
y/mxdP w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G%S=K2 v  
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。 _X;^'mqf~  
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。 LdI)  
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。 iq,qf)BY.|  
下面就是产生这个functor的类: w_@N T}  
VE4!=4  
,=B "%=S  
template < typename Actor > ~cy/\/oO  
class do_while_actor SEXeK2v  
  { }cgEC-  
Actor act; )52:@=h*l  
public : 15VOQE5Fl`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ps"crV-W  
cKh{ s  
template < typename Cond > f<9H#S:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; flIdL,  
} ; iHr{ VQ  
VF!?B>  
RO'MFU<g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZJsc?*@  
最后,是那个do_ 4pV.R5:  
@!'Pr$`  
c_}i(HQ  
class do_while_invoker rOyK==8/Fg  
  { IGEf*!  
public : Namw[Tg J  
template < typename Actor > C>$5<bx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8NudY3cU!  
  { _ot4HmD  
  return do_while_actor < Actor > (act); h|yv*1/|  
} G^p>fy~  
} do_; qWKpnofa  
v~q2D"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {,*G }/9<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;nji<  
最后来说说怎么处理break和continue ~-GgVi*I  
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。 T=:O(R1*0  
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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