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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /5wIbmz@I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lf9mdbm  
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, 8XG|K`'u  
k .#I ;7  
j /)A<j$  
oc>N| ww:  
  class filler )*`cJ_t  
  { fo"%4rkL  
public : -+HD5Hc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )JXlPU  
} ; c}G\F$  
=M],5<2;  
>(\Z-I&YQ  
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: lc(}[Z/|V  
=K;M\_k%y  
(7 O?NS  
8-s7s!j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =M."^X  
DX(!G a  
kQ99{l H,5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OnND(YiX  
2EC<8}CG  
8#ZF<B Y  
`gX$N1(  
二. 战前分析 IJk<1T7:(W  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'E)g )@^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?'^dYQ4  
^|lw~F  
|ERf3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c>b{/92%  
  /* --------------------------------------------- */ 2u%YRrp  
vector < int *> vp( 10 ); :soR7oHZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jmJeu@(  
/* --------------------------------------------- */ #/ HQ?3h]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /=[hRn@)A  
/* --------------------------------------------- */ {' UK> S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hkDew0k  
  /* --------------------------------------------- */ 1wLEkp!~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L(q~%  
/* --------------------------------------------- */ Ve[[J"ze  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 43s8a  
)ZMR4U$+v  
9CFh'>}$  
:;URLl0  
看了之后,我们可以思考一些问题: *[+{KJ  
1._1, _2是什么? XR+  
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。 {lbNYjknS  
2._1 = 1是在做什么? l&_PsnU  
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。 ]T;  
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。 l\_81oZ  
]-{A"tJ  
m9mkZ:r(kV  
三. 动工 sI5S)^'IQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f/vsf&^O  
.c]@xoC  
I\<)9`O  
$6~t|[7:%Y  
template < typename T > P{2j31u`  
class assignment hiw>Q7W  
  { |lMc6C  
T value; B4eV$~<  
public : PB;j4  
assignment( const T & v) : value(v) {} #]*]qdQWV^  
template < typename T2 > NJmyp!8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >)edha*W]  
} ; )S^[b2P]y_  
?>DwNz^.!  
<N8z<o4rku  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F13vc~$Ky  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?D+H2[n\a  
_BI[F m  
}=fls=c/0  
: U,-v  
  class holder UG=],\E2  
  { @e2P3K gg  
public : jP\5bg-}  
template < typename T > p?O6|q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hg-M>|s7  
  { `RyH~4\;  
  return assignment < T > (t); Huc|HL#C  
} Vx%!j&  
} ; I_is3y0  
3oM&#a  
tR<L9h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qHu\3@px  
g4Nl"s*~  
  static holder _1; fF^A9{{BS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XBm ^7'  
:KI0j%>2y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h$#|s/  
而不用手动写一个函数对象。 (s,u9vj=>L  
$msf~M*  
br')%f}m  
ri h@(;)1  
四. 问题分析 =kb/4eRg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]<k+a-Tt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h* V~.H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4U*CfdZZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ) ):w`^6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ({mlA`d]  
NY/-9W5T4  
五. 问题1:一致性 `8kL=%(h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W?gelu]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lz4M)pL^  
#ds@!u+&  
struct holder 7 b 8pWM  
  { >M7(<V  
  // co*XW  
  template < typename T > j/uzsu+  
T &   operator ()( const T & r) const a*qc  
  { jZ0/@zOf  
  return (T & )r; <f;X s(  
} =a6e*f  
} ; A\v]ZN4  
7Mb-v}  
这样的话assignment也必须相应改动: ZOy^TR  
>2mV {i&  
template < typename Left, typename Right > fJ;1ii~  
class assignment pg3h>)$/  
  { \9 k3;zw  
Left l; FO)`&s"&2  
Right r; wu3p2#-Z  
public : wRJ`RKJ-T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9'A^n~JHF  
template < typename T2 > [_HOD^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w sbzGW~=  
} ; toel!+  
R) J/z  
同时,holder的operator=也需要改动: o)M<^b3KO  
Wb;D9Z  
template < typename T > =QhK|C!$A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vAzSpiv-  
  { (/C 8\}Ox  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AQ)J|i  
} #0c;2}D  
lI;ACF^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 zd3^k<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~N8$abQJV  
eV\VR !!i  
return l(rhs) = r; mA4]c   
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。 Q1P=A:*]9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l8+;)2p!  
ft?c&h;At  
template < typename Tp > L/)Q1Mm  
class constant_t -_irkpdC[  
  { \Z_29L w=  
  const Tp t; 3ZhuC".c  
public : I~ e,']  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B>%;"OMp  
template < typename T > sfs2kiH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^=y%s  
  { j"n"=rTTQ  
  return t; ;+rcT;_^/  
} {GG;/Ns{f-  
} ; ]\*_}  
SzyaVBD3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0lS=-am  
下面就可以修改holder的operator=了 Nq#B4Zx  
{tUxRX  
template < typename T > s/Q8(sF5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n W:Bo#  
  { )F4BVPI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y, {pG]B$w  
} [p_<`gU?  
2 @t?@,c  
同时也要修改assignment的operator() $J*lD -h-  
@gk{wh>c  
template < typename T2 > [n&SA]a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :i* =s}cv  
现在代码看起来就很一致了。 m[tsG=XBN  
SEIJ+u9XsA  
六. 问题2:链式操作 yw*| HT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y/y`c-VO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 z|O3pQn~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j {Sbf04  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,&s%^I+CC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0}WDB_L  
:Q"p!,X=-  
template < typename T > !wH'dsriD  
struct result_1 om8`^P/b  
  { h/..cVD,K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X;CRy,  
} ; LQJC]*b1  
n= FOB0=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L+_ JKc  
O T .bXr~  
template < typename T > U2jlDx4yg  
struct   ref nRcy`A%  
  { H Yw7*  
typedef T & reference; ;jFUtG  
} ; d t^Hd]+^\  
template < typename T > !nTI(--  
struct   ref < T &> 2j=HxE  
  { @Wa,  
typedef T & reference; 8p PQ   
} ; h=dFSK?*D  
?s[!JeUA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #aIV\G  
(B Ig  
template < typename T > -?vVV@W-O^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wLy:S.r  
  { =" pNE#  
  return l(t) = r(t); R6\|:mI,$  
} /hAy1V6  
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。 3 V$ \s8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,e;_ Vb  
afd.v$63  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 synueg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qq>Qi(>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p']{WLDj2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .@ @&q4= &  
最后的布局是: ),5A&qT*  
                Add dY`P  
              /   \ t(xe*xS  
            Divide   5 t!o=-k  
            /   \ Yduj3Ht:w  
          _1     3 9 !V,++j  
似乎一切都解决了?不。 rs,:pU  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4{LKT^(!f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~9c jc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :"`1}Q  
VlS`m,:{  
template < typename Right > R{q<V uN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wQojmmQ  
Right & rt) const (/A 6kp?  
  { `_(N(dm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hHyB;(3~  
} (8Te{Kh'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zin'&G>l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lKV7IoJ&;  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fhmBKeFdV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 '}E"M db  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 s"x(i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? AA[?a  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: K[i&!Z&  
i Jr(;Bq  
template < class Action > oo]g=C$n  
class picker : public Action HjZf3VwI  
  { j<}y(~  
public : 8?h&FbmB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I36ClOG  
  // all the operator overloaded q0(-"}2l  
} ; NGkWr  
QT\"r T9#  
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。 8" (j_~;  
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: [9\Mf4lh#  
C5=m~  
template < typename Right > [S?`OF12  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Og?P5&C"9D  
  { fnK H<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wN:vI(C  
} sq+cF/jo6  
 !qTP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )npvy>C'(  
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。 UDV6 ##$  
fcw/l,k9  
template < typename T >   struct picker_maker `2n%Lo?_  
  { !XO"lS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,$"T/yYer  
} ; &"clBR Vg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bRI`ZT0  
  { q1Ehl S  
typedef picker < T > result; 9Rb tFwbn  
} ; DlQ*'PX7  
:xC1Ka%~  
下面总的结构就有了: l|fb;Giq=D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _7,4C?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,{BF`5bn|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S(G&{KG  
至此链式操作完美实现。 G1ED=N_#  
2cko GafG{  
x{1S!A^  
七. 问题3 tW%!|T5/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 M)CQ|P  
(*Q8!"D^6  
template < typename T1, typename T2 > S&MF; E6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?F9c6$|  
  { Z=^~]Mfa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r(I&`kF<  
} {emym$we  
x, #?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -S 0dr8E  
z W*Z  
template < typename T1, typename T2 > ,b74 m  
struct result_2 (4C_Ft*~j  
  { ,9~qLQ0O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8!qzG4F/  
} ; !uAqY\Is  
HlXEU$e  
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? j0A9;AP;;C  
这个差事就留给了holder自己。 1j+RXb\<  
    c='uyx  
:nxBM#:xu  
template < int Order > d ZxrIWx  
class holder; 2(25IYMS8  
template <> 0134mw%jk  
class holder < 1 > isor%R!  
  { :F pt>g  
public : ]".SW5b_  
template < typename T > Zn]!*}  
  struct result_1 Dj'+,{7,u  
  { 0w?G&jjNtM  
  typedef T & result; Kk6i  
} ; gS.,V!#t  
template < typename T1, typename T2 > U2*kuP+n  
  struct result_2 x k&# fW^r  
  { (RI+4V1  
  typedef T1 & result; P@8S|#LpZ  
} ; C$^WW}S  
template < typename T > f|&, SI?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7o$S6Y;c4  
  { d5qGTT ~a  
  return (T & )r; @K}Bll.E  
} Z1R{'@Y0Z  
template < typename T1, typename T2 > "]x#kM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ApqNV  
  { diD[/&k#kh  
  return (T1 & )r1; @hOT< Uo  
} "T' QbK0  
} ; -5MQ/ujQ  
|^ J5YwCf  
template <> BH2JH>'X  
class holder < 2 > Sj@VOW  
  { SVqKG+{My  
public : eOs4c`  
template < typename T > @T&w n k  
  struct result_1 ; nYR~~  
  { K# BZ Jcb  
  typedef T & result; QR h %S{  
} ; !_+ok$"d  
template < typename T1, typename T2 > &6\f;T4  
  struct result_2 RBV*e9P%  
  { I4MZ JAYk  
  typedef T2 & result; :djbZ><  
} ; s+6tdBvzs  
template < typename T > iKAqM{(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e+Sq&H!@  
  { p%-m" u  
  return (T & )r; h?-M+Ac  
} &?3P5dy_  
template < typename T1, typename T2 > UaM&/K9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _t@9WA;+\  
  { MsjC4(Xla.  
  return (T2 & )r2; l`?4O  
} A\QrawBp0l  
} ; - e_B  
/R[P sB  
EL;OYW(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]vZ}4Xno  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M nDa ag  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ew*;mQd  
5~=wia  
return l(i, j) = r(i, j); gwN y]!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X{;5jnpG  
CzG/=#IU  
  return ( int & )i; !s47A"O&B  
  return ( int & )j; 6yhRcvJ}  
最后执行i = j; `{'h+v`  
可见,参数被正确的选择了。 *M+CA_I(  
JJu}Ed_  
.MW/XnCYs4  
s|-g)  
GW!%DT  
八. 中期总结 &ej |DM6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fP;2qho  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZG1 {"J/z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BaOPtBYA:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1JF>0ijU@  
%oiA'hz;*  
vz`r !xj)  
@S?D}myD  
G[\3)@I  
GFgh{'|  
九. 简化 e\ O&Xe  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e4Xo(EY &  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HQ`A.E2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: iK9#{1BpML  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y+P$}Nru  
  +-*/&|^等 {#H'K*j{  
2. 返回引用。 ki9vJ<  
  =,各种复合赋值等 +M.!_2t$2  
3. 返回固定类型。 'T*h0xX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x}H%NzR  
4. 原样返回。 |5me }!C  
  operator, 95 oh}c  
5. 返回解引用的类型。 d6{0[T^L  
  operator*(单目) y\}<N6  
6. 返回地址。 "Sd2VSLg  
  operator&(单目) 4Q^i"jT  
7. 下表访问返回类型。 S")*~)N@  
  operator[] X.JPM{]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lBfG#\rdW~  
  operator<<和operator>> J]qx4c  
hdurT  
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。  q{RT~,%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VMV~K7%0  
xI^nA2g  
template < typename Left > z|sR `]K  
struct value_return Fn*)!,)  
  { PZSi}j/  
template < typename T > JURJN+)z  
  struct result_1 N="H 06t  
  { GM>Ms!Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e% .|PZ)  
} ; HD9+4~8  
i0*6o3h  
template < typename T1, typename T2 > h/\/dp/tt  
  struct result_2 ;Ak 6*Sr  
  { 6%2\bI.#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )}5f'TK  
} ; 6 +x>g  
} ; .DZ8kKY  
y2NVx!?n  
E>w|i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =YeI,KbA)  
`#>JRQ=  
下面我们来剥离functor中的operator() +B-;.]L T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XyytO;X M-  
6'QlC+E  
return l(t) op r(t) J)a^3>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^%2S,3*0  
return op l(t) C4 @"@kbr  
return op l(t1, t2) hYv;*]  
return l(t) op bB"q0{9G-  
return l(t1, t2) op qlIbnyP<  
return l(t)[r(t)] ~h6aTN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yB,{:kq7D  
IL N0/eH  
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: 7P7d[KP<  
单目: return f(l(t), r(t)); i 79;;9M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8WL*Pr 1I  
双目: return f(l(t)); + hKH\]  
return f(l(t1, t2)); ~4[4"Pi>|  
下面就是f的实现,以operator/为例 #J)83  
CAV Q[r5y  
struct meta_divide  *"K7<S[  
  { 'Z ,T,zW  
template < typename T1, typename T2 > f1}b;JJTsv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T^n0=|  
  { 0@*EwI  
  return t1 / t2; ;c~%:|  
} fN{JLp  
} ; \)m V2r!%  
FV W&)-I  
这个工作可以让宏来做: g7nqe~`{  
kmfxk/F}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^Q""N<  
template < typename T1, typename T2 > \ 3# r` e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nPo YjQi  
以后可以直接用 W! q-WU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z=\wI:TY1  
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 !$|h[ct  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v^QUYsar  
b^I(>l-  
1>e%(k2w%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 tOf18V{a  
;H:+w\?8f$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3a\.s9A "  
class unary_op : public Rettype li~#6$  
  { [_SV$Jz  
    Left l; *{e?%!Q  
public : )>~d`_$dt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ :D'u<8E  
1#2B1&  
template < typename T > z]J pvw`p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (VxWa#P  
      { (Z72 3)  
      return FuncType::execute(l(t)); ?TXe.h|u  
    } qAF.i^  
Z} 8 m]I  
    template < typename T1, typename T2 > \?X'U:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lN-[2vT<  
      { N))G/m3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;| :^zo  
    } ayb fBC  
} ; l$s8O0-'T  
F/qx2E$*wo  
z'FJx2  
同样还可以申明一个binary_op CA PP Oh  
Lb>UraUvL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $M(ZKS3,j  
class binary_op : public Rettype R3dCw:\O+Z  
  { FojsI<  
    Left l; k^ZcgHHgb  
Right r; nd 5w|83  
public :  !AGjiP$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E2D}F@<]  
)|`# BC  
template < typename T > d&'}~C`~k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #<\A[Po  
      { dt efDsK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); > $#v\8  
    } _Zq2 <:  
S1R:/9 z  
    template < typename T1, typename T2 > nDh D"rc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]} + NT  
      { ;6?VkF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j(;o   
    } _qPd)V6yb  
} ; ^j1WF[GiSO  
lR9~LNK?  
abVz/R/o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y`x54_32  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }4; \sY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j/FFxlFNL  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o$=D`B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iA^GA8dn  
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。。。 XA$Z 7_gu3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b\U p(]  
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) f0^DsP  
下面是修改过的unary_op HZ#<+~J  
f_&bwfbo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -I'@4\<  
class unary_op 3r)<:4a u&  
  { $ +`   
Left l; GV5hmDzRs  
  KV!!D{VS`@  
public : whzV7RT  
Z|z+[V}[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `qjiC>9  
AvN\^ &G  
template < typename T > RK*ZlD<  
  struct result_1 Vko1{$}t  
  { W* XG9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d +]Gw  
} ; 8mCL3F  
~ [por  
template < typename T1, typename T2 > er0hf2N]  
  struct result_2 K'`N(WiL  
  { d@:4se-q+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "0lC:Wu]  
} ; vq df-i  
n 2k&yL+a  
template < typename T1, typename T2 > IXmtjRv5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7,sslf2%K  
  { llf|d'5Nl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gCMwmanX  
} )1>fQ9   
DL^}?Ve  
template < typename T > ]"3(UKx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PF,|Wzx  
  { ]#C;)Vy  
  return OpClass::execute(lt(t)); xp395ub6  
} }}";)}C`  
24TQl<H{  
} ; B u ~N)^  
"]%.%$  
!,mv 7Yj  
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 dv+)U9at  
好啦,现在才真正完美了。 DQ{Yr>J  
现在在picker里面就可以这么添加了: pZu2[  
/ M(A kNy  
template < typename Right > 8+Y+\XZG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [dje!5Dc(  
  { MCOz-8@|Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =R08B)yR  
} &></l| hY  
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。 1D42+cy  
}";\8  
;:JTb2xbb  
v2>.+Eh#  
pPUv8, %  
十. bind HWFI6N  
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。 L{K:XiPn  
先来分析一下一段例子 {2`:7U ~|  
1M|DaAI  
4s?x 8oAy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -r9G5Z!|n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;%r#p v~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QRs!B!Fn0  
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。 jP{LMmV  
我们来写个简单的。 C3Mr)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?fB}9(6  
对于函数对象类的版本: S7cxEOfAu  
P +U=/$o  
template < typename Func > 26fbBt8nP  
struct functor_trait rBv  
  { S!0ocS!t  
typedef typename Func::result_type result_type; {wWh;  
} ; rrGsam\.  
对于无参数函数的版本: .JNU3%s  
fmDU  
template < typename Ret > fqaysy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?@"B:#l  
  { #GBe=tm\K  
typedef Ret result_type; 8~QEJW$  
} ; #P,mZ}G\  
对于单参数函数的版本: *R17 KMS  
2QUZAV\ Y  
template < typename Ret, typename V1 > eGrC0[SH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0*66m:C2  
  { <Z^t^ O  
typedef Ret result_type; w$~|/UrLf  
} ; $`:/O A<.  
对于双参数函数的版本: hcEU kD  
P 0xInW F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gkdd#Nrk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4qtjP8Zv[  
  { 6Sh0%F s  
typedef Ret result_type; &j}\ZD  
} ; gn&jNuGg  
等等。。。 ]| oh1q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [TiOh'  
9W ng(ef6G  
template < typename Func > Q ^%+r"h  
struct func_return @\ip?=  
  { M{S7tMX  
template < typename T > 5b9v`6Kq  
  struct result_1 g:/l5~b  
  { e[fzy0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $ig%YB  
} ; k;v2 3  
OM!CP'u#{  
template < typename T1, typename T2 >  WDr'w'  
  struct result_2 yZ t}Jnv  
  { Fy N@mX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *bu/Ko]  
} ; IS0RhtGy/  
} ; ~c7}eTJd"  
S_cba(0-|\  
MF/359r)Et  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ob+L|FbnN  
EB'(%dH  
template < typename Func, typename aPicker > tp2CMJc{L  
class binder_1 8=x{>&Jr&#  
  { D T^3K5  
Func fn; Ilvz @=  
aPicker pk; oXG,8NOdC  
public : %of#VSk  
-R 4 t  
template < typename T > :_YpS w<Q  
  struct result_1 *h Ph01  
  { &) 7umdSgi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iJ_FJ[ U  
} ; L 0k K'n?  
!n4p*<Y6  
template < typename T1, typename T2 > kQXtO)  
  struct result_2 gio'_X  
  { ^YzFEu$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6dO )]  
} ; kKnz F  
YK#bzu ,!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O#Ab1FQn  
\?)@ #Qs  
template < typename T > 6P;JF%{J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %7q,[g8  
  { z8+3/jLN0B  
  return fn(pk(t)); 6R% I)  
} X_XeI!,b  
template < typename T1, typename T2 > IGs!SXclCs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g9OO#C>  
  { HgY"nrogt$  
  return fn(pk(t1, t2)); eS9/- Y  
} ?g2Wu0<  
} ; A][\L[8X  
l=%v  
Px:PoOw\  
一目了然不是么? (</cu$w>H)  
最后实现bind Dt\F]\6sd  
}ex2tkz  
tv,iCV  
template < typename Func, typename aPicker > u(\O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a2 fV0d6*l  
  { B@dA?w.x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p;Kw$fQ?  
} :~BY[")  
'VCF{0{H~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s)W^P4<  
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。 T:S+P t~  
 g!5`R`7  
十一. phoenix x]6OE]]8L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zuod1;qIh  
aB~?Y+m  
for_each(v.begin(), v.end(), ;,n{6`  
( H `Fe |6I&  
do_ 9r% O  
[ Ak[}s|,)  
  cout << _1 <<   " , " =rcqYPul0  
] O#fGHI<43[  
.while_( -- _1), X2!vC!4P?L  
cout << var( " \n " ) 5F$ elW  
) \gy39xoW(  
); pA9^-:\*  
io^^f|  
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: EXUjdJs"  
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 5 rkIK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W\gu"g`u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U#R=y:O?  
r8rU+4\8<  
<zH24[  
template < typename Cond, typename Actor > :Zl@4}  
class do_while 0 3kzS ]g  
  { lpLjfHr  
Cond cd; .p&4]6  
Actor act; uG@Nubdwuy  
public : m[,! orq  
template < typename T > xpt*S~  
  struct result_1 8W Mhe=[  
  { V~` ?J6  
  typedef int result_type; XfmPq'#Z  
} ; !8M]n  
vx /NG$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jHq.W95+P  
j u`x   
template < typename T > @13vn x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;QQLYT  
  { .~qu,q7k~  
  do Zoh[tO   
    { k2o98bK&;  
  act(t); 8C3oj  
  } +gh6eY8  
  while (cd(t));  chW 1UE  
  return   0 ; y`!~JL*  
} 8V@ /h6-e,  
} ; {H{u[XR[z  
nE#p Ry]  
gnF]m0LR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p =_K P9  
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。 <m:8%]%M6  
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。 S*<+vIo  
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。  Svj%O(  
下面就是产生这个functor的类: f"j~{b7  
86$9)UI  
+c!v%uX  
template < typename Actor > Ub!MyXd{q  
class do_while_actor Bfwa1#%?  
  { ," ~ew ,  
Actor act; c.y8x  
public : ]wCg'EUB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %_N-~zZ1E  
;@ xSJqT  
template < typename Cond > o8c4h<,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cc7PhoPK  
} ; ~YO99PP  
9`eu&n@Z  
;2 -%IA,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;L(2Ffk8  
最后,是那个do_ |%.V{vgP7  
.jW+\mIX  
Lq.aM.&;#  
class do_while_invoker ibo{!>m  
  { FY h+G-Y#  
public : ^\:"o  
template < typename Actor > JG-\~'9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N9 yL(2  
  { gOaL4tu  
  return do_while_actor < Actor > (act); [;yEG$)K  
} p\T.l <p  
} do_; 70IBE[T&  
>DqV^%2l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g9~>mJR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 luAmq+  
最后来说说怎么处理break和continue f/Cf2 K  
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@0\z1,~S  
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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