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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5NGQWg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _?~EWT   
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, ]WFr5  
Z#uxa  
(r*"}"ZG  
c6-~PKJL  
  class filler 9 n0 ?0mk  
  { ? $$Xg3w_#  
public : `s8*n(\h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K4U_sCh#f  
} ;  KEPNe(H  
*3@ =XY7  
(sDZ&R  
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: vd{ban9  
'Hf+Y/`  
<DR$WsDG  
12]rfd   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); = q \TWz  
9u?[{h.`B  
}vK8P r%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >dK# tsp  
nz2`YyR  
W79Sz}):  
FHbyL\Q  
二. 战前分析 t4d^DZDh!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @js`$  
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 z"%{SI^  
M!tR>NMH  
_~Id~b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GHWt3K:*w  
  /* --------------------------------------------- */ mE"(d*fe'  
vector < int *> vp( 10 ); 0?,<7}"<X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >q&X#E<w  
/* --------------------------------------------- */ D]=V6l=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b9R0"w!ml  
/* --------------------------------------------- */ PRal>s&f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A<}nXHs-  
  /* --------------------------------------------- */ YQ|o0>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R :*1Y\o(  
/* --------------------------------------------- */ g|Tkl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); */'j[uj  
FFtB#  
ZHM NG~!  
Xk] uXx:TN  
看了之后,我们可以思考一些问题: !&adO,jN+=  
1._1, _2是什么? V7<w9MM  
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。 fnJx$PD~  
2._1 = 1是在做什么? .k -!/^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 VX:Kq<XwQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #;0F-pt  
z!G?T(SpA  
l@:&0id4I  
三. 动工 j4wsDtmAU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: " M3S  
A'aYH`j  
O03N$ Jq A  
Nt,:`o |  
template < typename T > 50e vWD  
class assignment uCHM  
  { a! 3eZ,  
T value; LGh#  
public : HDi_|{2^  
assignment( const T & v) : value(v) {} "cwvx8un  
template < typename T2 > MX"M2>"pT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %RX!Pi}5+g  
} ; ]T=o>%  
&3Ry0?RET  
14`S9SL{V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5SEGV|%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d(YAH@  
(qw;-A W8  
U!jRF  
 eIj2(q9  
  class holder GdM|?u&s"  
  { Mtaky=l8~I  
public : *P\OP'o_  
template < typename T > /b]+RXvxj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #y8Esik  
  { |RH^|2:x9Q  
  return assignment < T > (t); ,f~)CXNT?  
} kl|m @Nxp  
} ; KwY6pF*  
8/@*6J  
P N(<=v&E  
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: JMfv|>=  
oXQI"?^+  
  static holder _1; l!<(}?u9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RF [81/w]  
[dy0aR$>d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G;e)K\[J  
而不用手动写一个函数对象。 HggINMG  
\0;EHB  
&hE k m  
r*c x_**  
四. 问题分析 )_kU,RvZ  
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。 m'KEN<)s  
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。 ll ^I ;o0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a|ZJzuqo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XzW\p8D^u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L*6>S_l[  
lvG+9e3+  
五. 问题1:一致性 h^f?rWD:nz  
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?| /tJ%gF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m0*_  
3 jghV?I{T  
struct holder -+0!Fkt@,  
  { &23{(]eO  
  // bwK1XlfD.s  
  template < typename T > V8 G.KA "  
T &   operator ()( const T & r) const ~3$:C#"Dl  
  { 8aY}b($*ZI  
  return (T & )r; m[%P3  
} q4niA  
} ; WS+uKb^<  
L4<=,}KS  
这样的话assignment也必须相应改动: (Bss%\  
+;a\ gF^  
template < typename Left, typename Right > c^~R %Bx  
class assignment km,@yU  
  { l M a||  
Left l; gb26Y!7%  
Right r; }0 Fu  
public : EdCcnl?R6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SpM Hq_MLM  
template < typename T2 > 36d6KS 7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Bam 4%G5  
} ; } DjbVYH  
.G>6_n3  
同时,holder的operator=也需要改动: } O:l]O`  
qJK6S4O]  
template < typename T > "4CO^ B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rs@qC>_C0  
  { {;={ abj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 85{@&T  
} V7?Pv Q  
Vah.tOU  
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。 Zzv,p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (kJ"M4*<F'  
fRt&-z('  
return l(rhs) = r; qbo W<W<H1  
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。 960rbxKy3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fn.}LeeS>  
t7/a5x  
template < typename Tp > ~t^'4"K*  
class constant_t y<)q;fI7  
  { \P9HAz'6  
  const Tp t; $kh6-y@  
public : )z7+%nTO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \Bn$b2j!%  
template < typename T > JjG>$z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZRYHsl{F+  
  { gal.<SVW  
  return t; $u{ 8wF/)  
} ^S^7 u  
} ; ?Q: KW  
:2MHx}]il  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5dhT?/qvc  
下面就可以修改holder的operator=了 xilA`uw`1  
HNV"'p;  
template < typename T > Cc` )P>L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q46sPMH+_  
  { M9wj };vy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UzUt=s!^H  
} X-5&c$hv  
6M@m`c  
同时也要修改assignment的operator() -;t]e6[  
fYgX|#Me  
template < typename T2 > K[i|OZWu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nNcmL/(  
现在代码看起来就很一致了。 / Hexv#3  
u )KtvC!  
六. 问题2:链式操作 |79n 1;+\?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k&3'[&$I*,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 'q{|p+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m>-(c=3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g}'(V>(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l}mzCIw%  
N2`u ]*"0  
template < typename T > J/^|Y6  
struct result_1 3,{tGNl|  
  { /yL:_6c-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -W XZOdUjs  
} ; SK {ALe  
R6 dD17  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: f*ZIBTb 9  
%/=#8v4*  
template < typename T > /,2${$c!  
struct   ref {;ur~KE  
  { X&({`Uw<K  
typedef T & reference; 06vxsT@  
} ; }5sJd>u5^  
template < typename T > UP |#WegO  
struct   ref < T &> HtGGcO'bqg  
  { R(F+Xg je  
typedef T & reference; @d=4C{g%o  
} ; @@Vf"o+S  
~<w9a]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j%OnLTZ  
"6 fTZ<  
template < typename T > `)s>},8W!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7= x]p  
  { z'ZGN{L  
  return l(t) = r(t); qddP-uN  
} 9% AL f 9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 m8njP-CZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W]DZ'  
IMay`us]:8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 '74-rL:i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }w8:`g'T0/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vd'd@T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f.&Y_G3a<  
最后的布局是: OA3* "d*  
                Add &GH ,is  
              /   \ R2$;f?;:  
            Divide   5 f6Io|CZWJ  
            /   \ 9K5[a^q|My  
          _1     3 @(H  
似乎一切都解决了?不。 =~~Y@eX  
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。 G\:^9!nwY~  
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。 1V37% D  
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: V_"K  
?H_'L4Wv  
template < typename Right > A 9HJWKO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7I_lTu(  
Right & rt) const Y l1sAf/  
  { s8]9OG3g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); csF!*!tta  
} #7~M1/eH=t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C4~`3Mk  
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。 .OC{,f+  
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。 \#; -C<[b  
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。 (S[" ak  
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。 jTJ]: EN  
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? Z;#Ei.7p|  
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: -6KGQc}U  
ki^c)Tqn  
template < class Action > ymLhSF][  
class picker : public Action Cq,ox'kGl  
  { d8? }69:h  
public : 1&@s2ee4   
picker( const Action & act) : Action(act) {} duKR;5:  
  // all the operator overloaded jWd 7>1R?  
} ; L27i_4E,  
"38ya2*  
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。 .V?i3  
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: RqIic\aD  
/f7Fv*z/  
template < typename Right > `"<} B"s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6/Coi,om  
  { &1DU]|RoT&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Q.bwl:  
} ^rc!X]C9  
!v2D 18(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q.OkZI0n   
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。 Et=N`k _gO  
FSqS]6b3  
template < typename T >   struct picker_maker . ` OdnLGy  
  { I =t{ u;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zq--m/  
} ; Ny>tJ~I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4 }l,F  
  { r2T-=XWB  
typedef picker < T > result; / W}Za&]  
} ; 0.+"K}  
s wdW70  
下面总的结构就有了: ,?+rM ;  
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。 "mnWqRpX  
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(8>"(C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dE+xU(\, w  
至此链式操作完美实现。 qF{u+Ms  
8}0W_CU,  
! Q`GA<ikv  
七. 问题3 @L8('8~d  
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。 #L{QnV.3  
OgNt"Vg  
template < typename T1, typename T2 > >Rw[x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f!~gfnn  
  { =>Vo|LBoe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )POuH*j  
} r[zxb0YA  
&WIiw$@  
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: GQTMQXn(  
b:Lp`8Du  
template < typename T1, typename T2 > zA&lJD $0  
struct result_2 Kc*h@#`~oL  
  { v ?)-KtX|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )g:\N8AZK  
} ; ;$G.?r  
9}FWO&LiB  
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? 3y%B&W,sm  
这个差事就留给了holder自己。 c,1Yxg]|  
    ?Ovl(4VG  
cbl2D5s+i]  
template < int Order > <h2WM (n  
class holder;  = uZ[  
template <> nJ#uz:(w,  
class holder < 1 > ~ jb6  
  { #]i*u1  
public : 3u7N/OQ(  
template < typename T > edqekjh  
  struct result_1 8 kw`=wSH>  
  { [Z484dS`_  
  typedef T & result; rS>JzbWa  
} ; Z;bzp3v  
template < typename T1, typename T2 > =N`"%T@=  
  struct result_2 c~(+#a  
  { N %-Cp)  
  typedef T1 & result; r>S?,qr  
} ; K vC`6  
template < typename T > A('=P}I^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FW:x XK  
  { T=}(S4n#BX  
  return (T & )r; D;It0"  
} -cCujDM#T  
template < typename T1, typename T2 > | eIN<RY5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &}S#6|[i  
  { {Q[{H'Oa  
  return (T1 & )r1; ^WP`;e  
} FFl[[(`%D  
} ; <J@Y=#G$2  
+qe!KPk2  
template <> sTO*  
class holder < 2 > E)m{m$Hb  
  { {[PoLOCI  
public : a&~d,vC  
template < typename T > T9\wkb.  
  struct result_1 \X5{>nNh  
  { bort2k  
  typedef T & result; jQzq(oDQw  
} ; rl9YB %P  
template < typename T1, typename T2 > |jV>  
  struct result_2 ywpk\  
  { BEyg 63=  
  typedef T2 & result; L5E.`^?  
} ; ^SB?NRk  
template < typename T > nnX,_5s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gmy$_4+6o  
  { F0%FX`b{{  
  return (T & )r; 1`N q K  
} }3F8[Td.~N  
template < typename T1, typename T2 > y]aV7 `]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q-gN0"z^6$  
  { bR6.Xdt.n  
  return (T2 & )r2; @Hj5ZJ 3  
} 1+RG@Cp  
} ; LY[XPV]t  
>S3iP?V7  
|GtTz&  
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> >。 ,qV8(`y_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f8kPbpV,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .{x-A{l  
9l9 nT  
return l(i, j) = r(i, j); 5\}A8Ng  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -! Hn,93  
L6Ykv/V  
  return ( int & )i; NS @j`6/U  
  return ( int & )j; >4`("#  
最后执行i = j; XtVx H4q  
可见,参数被正确的选择了。 l=U@j T  
Enn7p9&  
IlJ6&9  
]7n+|@3x  
2`I" QU  
八. 中期总结 %Kx:'m%U  
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: 6U6,Wu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YU.aZdA&V3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s~$ZTzV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `q7O\  
m8;; O  
6lOT5C eJ"  
`P<}MeJ\l  
^{nf0)56c  
0gw0  
九. 简化 nS)U+q-x&o  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 =.O8G=;DOA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DZ -5A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: HtB>#`'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .'JO7of  
  +-*/&|^等 _Q,`Qn@|BD  
2. 返回引用。 fqA\Rp6Z  
  =,各种复合赋值等 j'FSd*5m  
3. 返回固定类型。 ;rYL\`6L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M_*"g>Z  
4. 原样返回。 ec+&K?T  
  operator, Z .VIb|  
5. 返回解引用的类型。 p/L|;c  
  operator*(单目) ?U.+SQ  
6. 返回地址。 G#-t&gO3  
  operator&(单目) }Tf~)x  
7. 下表访问返回类型。 E|Mu1I]e  
  operator[] os0fwv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HpY-7QTPJ~  
  operator<<和operator>> 3:Q5dr+1_  
:["iBrFp  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F)_jW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rpH ,c[D  
esU9  
template < typename Left > ;+] mcgN!  
struct value_return p A7&  
  { UIgs/  
template < typename T > "1|n]0BF  
  struct result_1 2\80S[f  
  { tIfA]pE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3*x_S"h  
} ; ")m 0 {  
p&dpDJ?d:=  
template < typename T1, typename T2 > VWf&F`^B(  
  struct result_2 ewHk (ru  
  { %^tKt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wb~B Y  
} ; *Z'*^Y1le  
} ; V .+ mK|)  
4H'\nsM  
x9Um4!/t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ln.'}P  
{7swE(N  
下面我们来剥离functor中的operator() XE8>& & X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T1AD(r\W5  
hB/4.K]8  
return l(t) op r(t) a!rU+hiC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) __N< B5E  
return op l(t) -P#PyZEH&I  
return op l(t1, t2) Ahl-EVIr<  
return l(t) op 4.Luy  
return l(t1, t2) op k|V%*BvY>  
return l(t)[r(t)] 8h"Val|qP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z./$}tVUG  
Kv(2x3("  
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: FyleK+D?  
单目: return f(l(t), r(t)); -Uj)6PzGu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?5'EP|<  
双目: return f(l(t)); lz1RAp0R "  
return f(l(t1, t2)); "LZQ1P*ef$  
下面就是f的实现,以operator/为例 Bv-|#sdxm  
fNR2(8;}  
struct meta_divide q,S[[{("  
  { -;]m4R)z  
template < typename T1, typename T2 > V$wW?+V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2OT RP4U  
  { 6L5j  
  return t1 / t2; Q8-;w{%  
} _v=S4A#tF  
} ; k*XI/k5Vc  
b,C2(?hg  
这个工作可以让宏来做: O_=2{k~s0  
K9-;-{qb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _yx~t  
template < typename T1, typename T2 > \ o>4mkh[3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0F48T<i  
以后可以直接用 <46> v<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GZ=7)eJ~<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1M@OBfB8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VZveNz@]r  
zD}@QoB  
X=C*PWa7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l-^2>K[  
s"OP[YEke/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rK` x<  
class unary_op : public Rettype P ?^h  
  {  SXqWq  
    Left l; Uk1|y\  
public : wPr9N}rf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #BPJRNXd  
eR1SPS1+  
template < typename T > ,s ` y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z%&$_-yJ  
      { sF. oZ>  
      return FuncType::execute(l(t)); stxei 6  
    }  6chcpP0  
h2S!<  
    template < typename T1, typename T2 > TA4>12C6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5:R$xgc  
      { Zc!rL0T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DsJ ikg(J  
    } E5 ;6ks)  
} ; bF2RP8?en  
?Z^?A^; }$  
DUrfC[jpv  
同样还可以申明一个binary_op ?.{SYaS  
90"&KDh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |.#G G7F^S  
class binary_op : public Rettype nj1TX  
  { 8'sT zB]  
    Left l; }H5~@c$  
Right r; 7!qO*r  
public : xdLMy#U2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ()}(3>O-  
'@0Z#A  
template < typename T > 9-/u _$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eW<|I  
      { SAVA6 64  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k3PFCl~e  
    } +x!Hc  
6y+_x'  
    template < typename T1, typename T2 > hr@kU x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $.+_f,tU  
      { kuq&8f~!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2`'g 9R  
    } ~:krJ[=  
} ; `{KdmWhW  
@> |3d  
&xWej2a!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c1ga{c`Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IgIM8"N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .IU\wN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 PtTL tiE~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ikd1KF+I  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WqO4_;X6/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jd.{J{o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) PQd*)6K:A  
下面是修改过的unary_op wPE\?en  
88&M8T'AP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]qd$rX   
class unary_op )Fsc0_  
  { Te6cw+6  
Left l; 39qIoaHT  
  ;;|o+4Ob;  
public : $ucDz f=o  
i7XM7 +}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gbrn'NT  
BHu%x|d  
template < typename T > 0f5c#/7C9  
  struct result_1 %y{'p:  
  { a.z)m} +  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |1pD n7  
} ; BROn2aSx%  
[C#H _y(  
template < typename T1, typename T2 > r!<)CT}D  
  struct result_2 diWi0@  
  { OZR{+YrB^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( 5 BZZ  
} ; aGAeRF  
["_+~*  
template < typename T1, typename T2 > I~ 1Rt+:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m9=93W?   
  { Pi hpo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); it$w.v+W7V  
} } *jmW P  
%a:>3! +  
template < typename T > hHk9O?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $KVCEe!X  
  { %M*2j%6  
  return OpClass::execute(lt(t)); RsW4 '5  
} vlqL  
7'!DK;=TD6  
} ; oCxy(q'y  
L.s$|%  
n_{az{~  
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  y 2C Jk~  
好啦,现在才真正完美了。 K=Z.<f  
现在在picker里面就可以这么添加了: R $@$  
{O6yJckH  
template < typename Right > 'Rb tcFb   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QuIZpP=  
  { hb<cynY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g/ 4ipcG;N  
} cN:dy#  
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。 E*x ct-m#  
I8/tD|3  
@\WeI"^F8  
||))gI`3a  
#}lWM%9Dy  
十. bind {kghZur  
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。 Vb)NWXmyu  
先来分析一下一段例子 aL&nD1f=!-  
,1B` Ve  
jp7cPpk:LG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NRT@"3,1YP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6Nws>(Ij  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7]_zWx,r  
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。 "r~/E|Da<  
我们来写个简单的。 ffMk.SqI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `B~zB=}  
对于函数对象类的版本: Ig<# {V  
CK#i 6!~r  
template < typename Func > NX5$x/uz  
struct functor_trait .^6yCs5~`  
  { IgN^~ag`  
typedef typename Func::result_type result_type; ;Z9(ll:<$  
} ; N 9s+Tm  
对于无参数函数的版本: L_tjclk0J  
@)C.IQ~  
template < typename Ret > YkbuyUui  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *c>B-Fo/D  
  { 0YC|;`J  
typedef Ret result_type; 6rWb2b  
} ; '6cXCO-_P  
对于单参数函数的版本: <.2jQ#So  
lPD&Doa  
template < typename Ret, typename V1 > y'!"GrbZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uvAJJIae'  
  { DkSs^ym  
typedef Ret result_type; Vg(M ^2L  
} ; Iw^Q>MrT  
对于双参数函数的版本: k=cDPu -  
pqTaN=R8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R9  Y@I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ];'7~",Y  
  { z8XWp[K  
typedef Ret result_type; {.?pl]Zl6  
} ; dvM%" k  
等等。。。 }kF?9w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k?rJGc G  
]:;dJc'  
template < typename Func > \XO'7bNu-  
struct func_return &;sW4jnt  
  { ~6K.5t7  
template < typename T > l&*= .Zc7!  
  struct result_1 ^]D+H9Tl  
  { Sx8C<S5r<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~(#iGc]7  
} ; 7X)4ec9H\  
==BOW\  
template < typename T1, typename T2 > RL )~J4Y  
  struct result_2 8rjD1<  
  { tyWDa$u,u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  d0i|^  
} ; &KY!a0s  
} ; rP}[>  
i5=~tS  
|MOz> 1<a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ddN G :  
:>/6:c?atG  
template < typename Func, typename aPicker > CYlS8j  
class binder_1 LJom+PxF$x  
  { *<[zG7+&[  
Func fn; VkO*+"cGv  
aPicker pk; Abi(1nXdQ  
public : m\XG7uo~  
hzU(XW  
template < typename T > ExMd$`gW  
  struct result_1 B*Ey&DAV  
  { Rt:^'Qi$!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~ivOSr7s}  
} ; AF8:bk,R  
|fW_9={1kQ  
template < typename T1, typename T2 > kv6nVlI)B  
  struct result_2 c%bzrYQvA;  
  { !{{gL=_@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |fIyq}{7  
} ; f$tm<:)Y  
T:Ovh.$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a4gX@&it_k  
AW E ab  
template < typename T > ;4(}e{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8O$ LY\G  
  { 3m9b  
  return fn(pk(t)); (,tu7u{  
} aj,o<J  
template < typename T1, typename T2 > 1;DRcVyS+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V#b=mp  
  { ZzjCS2U  
  return fn(pk(t1, t2)); 2wDDVUwyB  
} + ~5P7dh6  
} ; n I&p.i6  
,tcUJ}l  
89;@#9  
一目了然不是么? 6Ol9P56j  
最后实现bind H9PnJr8 \  
`uUzBV.FR  
rmo\UCD  
template < typename Func, typename aPicker > dGi HO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5&h">_j  
  { N>,`TsUwW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "DA%vdu  
} _Gf-s51s  
E4>}O;m0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qv}ECQ  
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。 &oq 0XV.M^  
> <Zu+HX  
十一. phoenix q5L^>"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 096Yd=3h  
H17I" 5N  
for_each(v.begin(), v.end(), xb<|m2<)H  
( 1DhC,)+D}q  
do_ d6 ef)mw  
[ vV*J;%MO  
  cout << _1 <<   " , " fU?#^Lg  
] 9cUa@;*1  
.while_( -- _1), $A-X3d;'\/  
cout << var( " \n " ) tpC^68* F  
) V=dOeuYd  
); g2m* Q%  
0 p ?AL=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lux g1>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @fJsRWvGq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CoNaGb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 80_w_i+  
* 4Ldh}S!  
16Jq*hKU  
template < typename Cond, typename Actor > 5lJL[{  
class do_while ^/#G,MxNy  
  { fZ5 UFq_~s  
Cond cd; k&%i+5X  
Actor act; IsE3-X|  
public : kY'Wf`y(  
template < typename T > *d;TpwUI  
  struct result_1 vdAd@Z~\  
  { op5 `#{  
  typedef int result_type; >e R^G5rn;  
} ; W. kcN,  
!5C"`@}q>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2dkWzx  
3 dJ362  
template < typename T > !cYID \}S,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (lVMy\  
  { Z|$DchC  
  do $x+7.%1m)~  
    { NWvIwt{  
  act(t); _<FUS'"  
  } J  sz=5`  
  while (cd(t)); g:a[N%[C  
  return   0 ; ?z#*eoPr  
} Fd\uTxykp  
} ; ]6[+tpx  
3CjixXaA$  
QfAmGDaYQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _^#eO`4"  
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。 +cqUp6x.  
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。 q,@# cQBV  
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。 h!%y,4IBR  
下面就是产生这个functor的类: 1xd6p  
6>rz=yAM_  
qvB{vU  
template < typename Actor > |cY,@X,X6  
class do_while_actor 8|=C/k  
  { (w)%2vZ^  
Actor act; ; Z7!BU  
public : h7q{i|5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5rB>)p05[  
4RB%r  
template < typename Cond > gM>?w{!LBx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <_<zrXc]  
} ; g"5Kth  
 P>iZ gv  
eG!ma`v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ^AaE$G&:  
最后,是那个do_ XV]xym~  
8+}rm6Y+  
<3BGW?=WP  
class do_while_invoker l3>e-kP  
  { CU\gx*=E  
public : {%u^O/M  
template < typename Actor > j67ppt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ah,f~.X_|  
  { $M,<=.oT  
  return do_while_actor < Actor > (act); SDO:Gma  
} 'LPyh ;!f  
} do_; t e-xhJ&K  
+] ;WN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {{Ox%Zm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mu{C>w_Rz  
最后来说说怎么处理break和continue (~N?kh:  
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。 S,6/X.QBv  
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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