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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VXIB9 /*i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?;?$\ b=  
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, J?84WS  
qo5WZ be  
J G3#(DVc;  
\EOPlyf8x  
  class filler U+'h~P'4  
  { jY ~7-  
public : sboX<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %TA@-tK=  
} ; o~={M7 m  
$C~OV@I  
^{w]r5d  
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: ;_?RPWZ;MO  
o+ 0"@B  
LSW1,}/B  
+6+!M_0wA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _!?iiO  
ucgp=bye  
}='1<~0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <ZgbmRY8  
M3/_E7Qoj  
ieG%D HN  
pZO`18z  
二. 战前分析 >Sua:Uff  
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。 D}6~2j  
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 CiTjRJ-ZW)  
pG(%yIiAi  
`w/`qG:dK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ecG,[1];  
  /* --------------------------------------------- */ 3F|#nq  
vector < int *> vp( 10 ); {8Uk]   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kPg| o3H  
/* --------------------------------------------- */ zTQTmO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c&n.JV   
/* --------------------------------------------- */ '}.Z' %;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8^ezqd`  
  /* --------------------------------------------- */ \oc*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lgaE2`0 [3  
/* --------------------------------------------- */ y{]iwO;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V [KFZSA  
6N {|;R@2  
6 s1lf!  
c2d=dGP>~f  
看了之后,我们可以思考一些问题: Hj^_Cp]@*  
1._1, _2是什么? ibIo1i//[  
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。 (!^; ar^  
2._1 = 1是在做什么? J'no{3Kt z  
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。 d-sK{ZC"y  
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。 T`gR&n<D  
XlHt(d0h  
%^ z## 7^  
三. 动工 n#lZRwhq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -OPJB:7Z  
u AmDXqJ 3  
BT8L'qEj  
>V1v.JH  
template < typename T > ae`6hW2  
class assignment ,z+7rl  
  { A9L {c!|-  
T value; F ;;\I  
public : %an&lcoX  
assignment( const T & v) : value(v) {} C!Oz'~l  
template < typename T2 > .PJCBT e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LIZsDTU  
} ; j`A3N7;  
-"Hy%wE  
xgV(0H}Mf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0.}WZAYy~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ygn]f*;?kw  
l'0fRQc  
 YD|;xuh  
FyV)Nmc%t  
  class holder WfF~\DlrD  
  { pNIu;1M5a  
public : Tz{f 5c&  
template < typename T > cgevP`*]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y~%9TC  
  { oe*Y(T\G  
  return assignment < T > (t); Iurb?  
} [~#]p9|L  
} ; <1(j&U  
=@E X!]=x  
qkk!1W  
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: ?z$^4u3  
IGC:zZ~z  
  static holder _1; Gl@}b\TB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O ELh6R  
mM6X0aM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i{+W62k*  
而不用手动写一个函数对象。 E+$%88  
PA_54a9/<  
7_*k<W7|  
/3mt=1/~{B  
四. 问题分析 aH!2zC\: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。 py8)e7gX=  
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。 ;('(Yn7~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \sZT[42  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +M^+qt;]V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6mAaFDI,R  
+P5\N,,7R  
五. 问题1:一致性 ^< o"3?  
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?| Nxd<#p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gc KXda(  
y.PsC '  
struct holder rE[:j2HF  
  { n?=d)[]  
  // B{ptP4As-  
  template < typename T > }cPH}[ $zF  
T &   operator ()( const T & r) const ljw(cUM  
  { 'W2B**}  
  return (T & )r; ?7]UbtW[  
} =Mby;wQ?|  
} ; ;Or]x?-  
8'}D/4MUr  
这样的话assignment也必须相应改动: pDloew  
,6iXlch  
template < typename Left, typename Right > R@[gkj  
class assignment Q?uHdmY*X  
  { C@#KZ`c)  
Left l; : 3 aZ_  
Right r; R$Or&:E ^  
public : K#>@T<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \J0fr'(S  
template < typename T2 > E[8R )xC@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <<5x"W(,  
} ; LI`H,2Km  
(SnrY O`#  
同时,holder的operator=也需要改动: kl0|22"Gz  
 a\@k5?  
template < typename T > J+o6*t2|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x $@Gp  
  { _d`)N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &u}]3E'-k  
} []I _r=  
{^jk_G\ys  
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。 lI*uF~ 'D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iu9<]1k  
5tG\5  
return l(rhs) = r; s`63 y&Z[  
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。 |h6u%t2AY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \lBY4j+;  
]XS[\qo  
template < typename Tp > 1@"os[ 9  
class constant_t alV{| Vf[6  
  { XQhbH^  
  const Tp t; dtDT^~  
public : zHu w[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &hco3HfW  
template < typename T > $ctpg9 7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zS<idy F`  
  { px>g  
  return t; 7~2c"WE  
} E-?@9!2 &  
} ; 5%K(tRc|  
%~$coZY^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kx.8VUoM V  
下面就可以修改holder的operator=了 YM<F7tp4  
J7Y lmi  
template < typename T > 'i5,2vT0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const La 9:qpj  
  { hqwDlapTt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p1`") $  
} p.@_3^#|  
=`W#R  
同时也要修改assignment的operator() nKu)j3o`  
nSR<(-j!  
template < typename T2 > 1 LUvs~Qu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *ud/'HR8]  
现在代码看起来就很一致了。 t8_i[Hw6D  
RJ0:O   
六. 问题2:链式操作 f~ -qjEWm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .;,` bH0  
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。 2Cgq&\wS  
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。 eX3|<Bf  
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。 746['sf4c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tYST&5Kh~  
t*dd/a  
template < typename T > dm`:']?  
struct result_1 U0fr\kM  
  { 5kdh!qy[$,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qw35LyL  
} ; tuIQiWHbM  
"Iu Pg=|#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \F5d p  
8=Aoj% l#  
template < typename T > ^P~NE#p5  
struct   ref R^+,D  
  { 7:Be.(a  
typedef T & reference; x$+g/7*  
} ; :211T&B%A_  
template < typename T > ?j|i|WUD  
struct   ref < T &> @ ?CEi#-  
  { j3&tXZ;F  
typedef T & reference; ~;D5j) 9I  
} ; 2'T uS?  
Zv^n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \VAm4   
ee\xj$,  
template < typename T > f*E#E=j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gt|:K)[,6  
  { YX{c06BHs  
  return l(t) = r(t); #.W^7}H  
} ?f&O4H  
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。 Q)L6+gW^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /pYp, ak  
v FWg0 $,  
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 ]!'9Y}9a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +5xk6RP   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I6lWB(H!u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (>M? iB  
最后的布局是: 7?W1i{(  
                Add @0&KM|+  
              /   \ Ro :)N:C  
            Divide   5 "Kc1@EX=  
            /   \ RElIWqgY  
          _1     3 ujan2'YT  
似乎一切都解决了?不。 Su*f`~G];  
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。 6!$2nK+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 >NMq^J'/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Gm.2!F=R4A  
}y&tF'qG  
template < typename Right > l invK.Lf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D5$| vv1  
Right & rt) const 'Fr"96C$  
  { h;JO"J@H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H%G|8,4  
} -4LckY=]1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 " gQJeMU  
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。 cTu"Tu\Qw  
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。 \?~cJMN  
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。 n1PV/ Z  
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。 @*^%^ P  
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? =kDh:&u%  
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: )=5 ,S~IT  
=)IV^6~b  
template < class Action > Pt\GVWi_t  
class picker : public Action HMl M!Xk?  
  { D V=xqC6}  
public : nk.j7tu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =l+~}/7'Z  
  // all the operator overloaded Ta NcnAY>9  
} ; +Z1y1%a  
9*;OHoDh  
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。 3fd?xhWbN  
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: 7;3;8Q FX  
$9rQ w1#e  
template < typename Right > J|.n bSE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qj1Fj  
  { F/w*[Xi Sh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v/[*Pze,C  
} Kw87 0n<  
e=sV>z>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Yc2dq e>  
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。 0}qnq"  
a2SXg A  
template < typename T >   struct picker_maker :]uz0s`>  
  {  RI&V:1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ RIWW0  
} ; S:{`eDk\A_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qt`HP3J&  
  { |<!xD iB  
typedef picker < T > result; iCNJ%AZ H  
} ; I~) A!vp  
nl+8C}=u  
下面总的结构就有了: ,KFF[z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 k<QZ_*x}G  
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。 f?W"^6Df  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5KC Zg'h  
至此链式操作完美实现。 *_H^]wNJG  
aK?PK }@  
ykD-L^}  
七. 问题3 4`'V%)M  
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。 $VnPs!a  
qc"PTv0q  
template < typename T1, typename T2 > >?|c>HGX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IXC2w *'m  
  { ; fxrOfb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i<-a-Z+^  
} a,eJO??  
Mt\.?V:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `9mc+  
L17{W4  
template < typename T1, typename T2 > wOn*QO[  
struct result_2 8T}Dn\f  
  { +Y"HbNz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ra}t#Xt`  
} ; Q=h37]U+  
)(-aw,i K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1a_;(T  
这个差事就留给了holder自己。 a3c43!J?M  
    \e' oAhM  
8/ zv3.+[  
template < int Order > X]c>clk,  
class holder; X6so)1jJ  
template <> j5MUP&/g3  
class holder < 1 > t`pbEjE0K  
  { sfzDE&>'  
public : 0 `$fs.4c  
template < typename T > EnP>  
  struct result_1 q]#j,}cN9  
  { jQ3&4>gj  
  typedef T & result; BDT"wy8  
} ; 3,)[Q?nKD  
template < typename T1, typename T2 > #+(@i|!ifo  
  struct result_2 f6`W(OiE  
  { m ;{(U Z  
  typedef T1 & result; oq[r+E-]$@  
} ; C=8IQl[^e  
template < typename T > j026CVL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [ @9a  
  { MN[D)RKh;  
  return (T & )r; +c' n,O~3  
} !112u#V  
template < typename T1, typename T2 >  I|. <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xh@;4n  
  { IubzHf  
  return (T1 & )r1; b]g#mQ  
} ccwz:7r  
} ; g4&f2D5  
FXh*!%"*  
template <> SS!b`  
class holder < 2 > iM M s3  
  { eqk.+~^  
public : Wn&9R j  
template < typename T > K)GpQ|4:<  
  struct result_1 ?^WX] SAl  
  { 5V8`-yO9  
  typedef T & result; S~U5xM^s  
} ; OlX#1W]  
template < typename T1, typename T2 > -%TwtO<$']  
  struct result_2 -q&7q  
  { rm4t  
  typedef T2 & result; V(;c#%I2  
} ; ;E0x#JUrw  
template < typename T > : `,#z?Rk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ";TqYk=-  
  { k,LaFe`W  
  return (T & )r; 7ea%mg\  
} {m/KD 'b_  
template < typename T1, typename T2 > ce7 $# #f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q} |0  
  { <jqL4!<  
  return (T2 & )r2; 11RqP:zg  
} L'O=;C"f  
} ; eN0lJ~  
Daq lL  
_7<G6q2(  
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> >。 {EJ+   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .t.4y. 97  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aB{OXU}#  
3j2d&*0  
return l(i, j) = r(i, j); 8i Ew;I_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wcW7k(+0  
s){R/2O3F  
  return ( int & )i;  K0Lc~n/  
  return ( int & )j; (dP9`Na]  
最后执行i = j; 2XyC;RWJ%  
可见,参数被正确的选择了。 kH?PEA! \  
Y mm*p,`  
qdo_YPG  
!'Ww%ZL\   
K~+x@O*  
八. 中期总结 A>6_h1  
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: Tsocc5gWZ*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y4N)yMSl"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ekd;sEO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ihD|e&  
'![VA8  
G0(A~Q"  
|-xKH.'n  
*~^%s +b  
5")BCA  
九. 简化 vy5I#q(k  
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。 g{JH5IZ~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l"%WXi"X  
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: 99~ZZG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QB*n [(?  
  +-*/&|^等 L#fSP  
2. 返回引用。 J]|S0JC`  
  =,各种复合赋值等 3iw. yR  
3. 返回固定类型。 g_)i)V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F6" QsFG  
4. 原样返回。 =z'533C  
  operator, 9#a/at]  
5. 返回解引用的类型。 $x2G/5?  
  operator*(单目) mxICQ>s b  
6. 返回地址。 1-PFM-  
  operator&(单目) A:*$rHbzl  
7. 下表访问返回类型。 k[\JT[Mp  
  operator[] .jl^"{@6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !X 0 (4^  
  operator<<和operator>> zKGr(9I  
Kr%`L/%  
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。 'grb@+w(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @'"7[k!y;  
5#::42oE  
template < typename Left > iOiXo6YE  
struct value_return Hnf?`j>  
  { Tvw(S q};  
template < typename T > y2Vc[o(NP  
  struct result_1 yppXecFJ  
  { c[EG cY={  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h8P_/.+g|V  
} ; i8.OM*[f  
i|fkwV,5  
template < typename T1, typename T2 > e r"gPW  
  struct result_2 `3.bux~  
  { 2G$-:4B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uKo4nXVtp  
} ; r6 L  
} ; !%QbE[Kl>  
'>>@I~<\  
n;k B_i*l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I bE Nq  
w^/"j_p@  
下面我们来剥离functor中的operator() ;h#CT#R2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M \>5",0  
M B,Z4 ^  
return l(t) op r(t) dfs1BV'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Dm`gzGl  
return op l(t) J=ot& %  
return op l(t1, t2) D66!C{  
return l(t) op rm,h\  
return l(t1, t2) op `(8RK  
return l(t)[r(t)] uQkQ#'e|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #M92=IH  
D$SO 6X~  
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: o Hrx$>W]  
单目: return f(l(t), r(t)); 4<U6jB5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VqeW;8&*iv  
双目: return f(l(t)); Xa[lX8$zL  
return f(l(t1, t2)); HA. O"A8`  
下面就是f的实现,以operator/为例 bc\?y2 3  
~q{QquYV  
struct meta_divide }j,G)\g#  
  { n7d`J_%s  
template < typename T1, typename T2 > yj9 Ad*.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +ID% (:  
  { kYkck]|  
  return t1 / t2; XU$\.g p-  
} [?#-JIZ3T  
} ; p fg>H  
IeBb#Qedz  
这个工作可以让宏来做: .T}S[`Yx5  
dNz!2mbO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |R(rb-v  
template < typename T1, typename T2 > \ 92L{be; SY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \fL:Ie  
以后可以直接用 `Dv &.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5va ;Ol4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R= *vPS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m`/!7wQs  
[ ]=}0l<J  
C-ipxL"r  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =JB1]b{|  
1iE*-K%Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U KdCG.E9^  
class unary_op : public Rettype jI807g+  
  { vC5y]1QDd  
    Left l; eh$T 3_#q  
public : ,T7(!)dR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L!kbDbqn  
Ib$?[  
template < typename T > ;EfREfk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3(La)|k  
      { )"<:Md$7  
      return FuncType::execute(l(t)); p\M\mK  
    } c(0Ez@  
1 *$-.  
    template < typename T1, typename T2 > 5[$jrG\!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >]WQ1E[=  
      { z=VL|Du1OT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h:'wtn@l(  
    } o^~KAB7  
} ; Le}-F{~`^  
X3rvM8  
O.+X,CQG*  
同样还可以申明一个binary_op +jX.::UPm  
l%$co07cX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Y]G6> Oa  
class binary_op : public Rettype `oo(\O7t=  
  { w\ 7aAf3O  
    Left l; )NS& 1$  
Right r; d<4q%y'X{  
public : nD;8)VI'I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fHwr6"DJ  
\}mn"y  
template < typename T > #me'1/z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P[C03a!lXg  
      { a]_eSU@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5*7 \Yjk?  
    } qct:xviH<|  
a,*~wmg  
    template < typename T1, typename T2 > BA|*V[HBE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "+J[7p}`@  
      { bO?Us  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }z8HS< #Q  
    } ' fP`ET5  
} ; 0CRk&_ht  
~b.e9FhdA  
S4BU!  
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 w@ =Uf7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Og~3eL[1%C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) au 5qbP  
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。 ;p'Ej'E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %{M&"Mv  
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。。。 :0RfA%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U49 `!~b7  
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) 96 !e:TU  
下面是修改过的unary_op q%A.)1<'_  
lGtTZ cg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > " )_-L8  
class unary_op [boB4>.  
  { S^4T#/  
Left l; p/!P kKJ  
  wsLfp82  
public : Ykd< }KE>  
=HkB>w)h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x4vowF  
..hD_k  
template < typename T > _lj&}>l  
  struct result_1 :Pf2oQ  
  { &*wc` U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Da"GYEC  
} ; +_LWN8F  
W{v-(pW  
template < typename T1, typename T2 > A[O'e  
  struct result_2 Z,jK(7D(  
  { q k+(Ccl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B`SHr"k!V[  
} ; coQ>CbHg  
THbV],RhJ  
template < typename T1, typename T2 > q!P{a^Fnc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qKd&d  
  { @ "=wn:O+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NYcF]K}[  
} kX^Y{73  
52JtEt7E  
template < typename T > #ig* !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^(g<B`>  
  { !3'&_vmG$  
  return OpClass::execute(lt(t)); @(m XiK  
} `<:D.9vO "  
5<y pK`Kq  
} ; I6E!$ }  
^|1)6P}6  
evBr{oi@  
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 z;VabOr^  
好啦,现在才真正完美了。 oj1,DU  
现在在picker里面就可以这么添加了: P@z,[,sy"$  
W;Ei>~E  
template < typename Right > c _v;"QZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RIO4`,  
  { T[YGQT|B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wJQ"|  
} otgU6S7F  
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。 y.:Z:w6$  
b0_Ih6  
EecV%E  
C{8d^SCA"  
x)<Hr,wd  
十. bind R~R?0aq  
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。 h#>%\Pvt;  
先来分析一下一段例子 <) ` ?s  
Y([YDn  
eJ23$VM+9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Cg! ]x o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h NCoX*icd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XeT{y]lkd  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f2"1^M  
我们来写个简单的。 tM$w0Cj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mh+ym]6\(k  
对于函数对象类的版本: kr|u ||  
jo_wBJKE  
template < typename Func > GrB+Y!{{  
struct functor_trait U- a+LS  
  { hi30|^l-  
typedef typename Func::result_type result_type;  :nHa-N3  
} ; pGO)9?j_N  
对于无参数函数的版本: Dr!g$,9  
?U`~,oI0  
template < typename Ret > 6HW8mXQh<h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R}-<ZJe  
  { kCu"G  
typedef Ret result_type; ~X`_ g/5X  
} ; };:+0k/  
对于单参数函数的版本: MZ{gU>K+  
_8U 5mW  
template < typename Ret, typename V1 > u,R;=DNl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z[I3k  
  { f/Lyc=- ]  
typedef Ret result_type; mXH\z  
} ; q)ns ui(  
对于双参数函数的版本: jd]YKaI  
x]Nk T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `bJ+r)+5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > & bwhD.:=  
  { ; SS/bS|  
typedef Ret result_type; #0WGSIht<  
} ; Jmp%%^  
等等。。。 n!r<\4I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _U"9#<  
Whd2mKwiO  
template < typename Func > H7 xyK  
struct func_return $#k8xb  
  { ]d}U68$T+  
template < typename T > QyGTm"9l  
  struct result_1 GYX/G>-r  
  { mct$.{~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oA ;sP'  
} ; 0 2lI-xHe  
Vk/!_)  
template < typename T1, typename T2 > 1FCHqqZ=  
  struct result_2 'V=i;2mB*  
  { :q.g#:1s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tR,&|?0  
} ; i7D)'4gkW  
} ; NT^m.o~4  
LB1AjNJ  
YQ&Ww|xe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^11y8[[  
6i6m*=h  
template < typename Func, typename aPicker > 9Dq^x&z(  
class binder_1 P,|%7'?Y  
  { Gd:TM]rJ  
Func fn; F.s*^}L[  
aPicker pk; ^*{:;F@  
public : &.zG?e.  
't+ J7  
template < typename T > V6:S<A  
  struct result_1 ,-11w7y\  
  { Y-Zw'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L*Gk1'  
} ; wN|;_~h2  
T=EHue$  
template < typename T1, typename T2 > oV)#s!  
  struct result_2 DHUK_#!  
  { |# _F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'UYxVh9D  
} ; %yj z@  
5 (Lw-_y#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _</>`P[  
*kmD/J  
template < typename T > 8QYP\7}o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zz)[4G  
  { H%LoI)w  
  return fn(pk(t)); V__|NVoOm  
} k$kOp *X  
template < typename T1, typename T2 > xnuu#@f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e ej:  
  { S2TyNZbQ  
  return fn(pk(t1, t2)); x6i7x"  
} M+7&kt0;  
} ; A5UZUU^  
\gBsAZE  
U?bQBHIC  
一目了然不是么? *{t]fds  
最后实现bind EO&PabZWR  
Ft&ARTsa*  
7s2 l3  
template < typename Func, typename aPicker > Io|3zE*<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m| /?((s  
  { h U3!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sew0n`d1  
} v%ldg833l  
6n|R<DO%\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p;y\%i_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 b"DV8fdX  
;p/%)WW  
十一. phoenix %4=r .9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U<YP@?w  
\aEarIX#*  
for_each(v.begin(), v.end(), AHo4% 5  
( oMb&a0-7u  
do_ M$jU-;hRH  
[ _d[4EY  
  cout << _1 <<   " , " _Q**4  
] g< F7UA  
.while_( -- _1), &>@  
cout << var( " \n " ) hT=6XO od4  
) Jq5](F!z  
); K P1;u#v  
?tA<:.<vtY  
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: ;R_H8vp  
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 U_&v|2o#3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !`A]YcQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T{USzMj  
R_vF$X'Ow  
\l_U+d,qq  
template < typename Cond, typename Actor > j(QK0"z  
class do_while fn~Jc~[G|  
  { m,Fug1+N  
Cond cd; ;(F_2&he  
Actor act; >" &&,~  
public : mRECd Gst  
template < typename T > `W*b?e| H1  
  struct result_1 N wISf  
  { i$z).S?1  
  typedef int result_type; ^$D2fS  
} ; Fk-}2_=v i  
r(VGdG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ft[)m#Dj`  
l0v]+>1i:  
template < typename T > 38gHM9T xh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * NB:"1x  
  { G-DvM6T  
  do 7 {n>0@_  
    { @V7HxW7RX  
  act(t); q-3e^-S*  
  } ,ix>e  
  while (cd(t)); ,&q Q[i  
  return   0 ; "!AbH<M;@  
} %3@a|#g  
} ; Ih;I&D+e;  
zm&?G  
mdB~~j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O0~Qh0~l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z8vR/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J;|i6q q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 s?,\aSsU@  
下面就是产生这个functor的类: `J26Y"]P  
/SvB w>gQ  
}#Q?\  
template < typename Actor > 6p}dl>T_y  
class do_while_actor 8rNRQOXOa  
  { 2," (  
Actor act; p%]ZG,  
public : Jg2*$gL;_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m~<<ok_  
u&Lp  
template < typename Cond > (nUSgZz5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S#|dmg;p  
} ; )Bb:?!EuEH  
/hC'-6:]^  
7_^JgA|Kk7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "Xz[|Xl  
最后,是那个do_ b-"kclK  
F5(DA  
a^>e| Eq|  
class do_while_invoker H7}@56  
  { 6$y$ VeW  
public : .*,W%r?1n6  
template < typename Actor > )bkJ[ '9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +ak<yV1=  
  { "/~KB~bB  
  return do_while_actor < Actor > (act); r/e} DYL&  
} )C^@U&h&  
} do_; \:pd+8  
zir?13N7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RX cfd-us  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FhAYk  
最后来说说怎么处理break和continue Dx*tolF  
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。 !=B=1th4  
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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