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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda re2M!m6k5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r? nvJHP  
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, A0m  
:rk=(=@8`  
fIN F;TK  
qg7.E+  
  class filler ZNuz%VO  
  { f7Y0L8D  
public : ZgP=maQk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s )POtJ<  
} ; "T=Z/@Vy  
 "_eHK#)  
E/v.+m  
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: <4ccTl  
` .|JTm[  
[a:yKJ[  
,|D_? D)U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (#k>cA(}  
|L}zB,  
$sTbFY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~Z9Eb|B  
lr'h  
!8lG"l|,l  
cfBq/2I  
二. 战前分析 AyKvh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0"ksNnxK  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;R|i@[(J  
J3fk3d`2  
= NHuj.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /{>$E>N;  
  /* --------------------------------------------- */ cKJf0S:cx-  
vector < int *> vp( 10 ); cXU8}>qY7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w#vSZbh  
/* --------------------------------------------- */ Zyt,D|eWj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HY0q!.qog  
/* --------------------------------------------- */ hiq7e*Nsb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DDxbIkt  
  /* --------------------------------------------- */ Yz(k4K L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YT'G#U1x~  
/* --------------------------------------------- */ a"SH_+T{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2~dUnskyy  
{; #u~e(W  
H=Scrvfx  
}{T9`^V:h  
看了之后,我们可以思考一些问题: %sxLxx_x!  
1._1, _2是什么? 7r;7'X5  
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。 Jmrs@  
2._1 = 1是在做什么? W; yNg  
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。 "O{j}QwY  
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。 rH*1bDL  
5b>-t#N,  
 yY_(o]k  
三. 动工 XtY!fo *  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1N6.r:wg)%  
h DpIwzJ  
7=i8$v&GX  
YXz*B5R  
template < typename T > K.)ionb  
class assignment uu ahR  
  { =^8*]/k  
T value; 5&?[ Vt  
public : [Jv0^"]  
assignment( const T & v) : value(v) {} "yaz!?O>  
template < typename T2 > '!eg9}<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !"1}zeve  
} ; B7 PkCS&X  
\|e>(h!l;  
`_%U K=m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _gU:!:}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8Na.H::cZ  
!%MI9Ok  
V`P8oIOh]  
]Z\Z_t  
  class holder f@S n1c,Mk  
  { er@"4R0  
public :  ?QA![  
template < typename T > F6 mc<n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :rxS &5  
  { SnIH6k0T_  
  return assignment < T > (t); f>*T0"\c  
} #b~B 0:U  
} ; -55[3=#  
_y>mmE   
SeuC7!q{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: +cH,2^&  
di.yh3N$  
  static holder _1; -R %T Dx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9mE6Cp.Wv  
LSewMj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MoAie|MKe  
而不用手动写一个函数对象。 jr/  
#(@!:f1  
z$g cK>@l  
y;Ez|MS   
四. 问题分析 @*?)S{8  
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。 Xir ERc.e  
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。 8;PS>9<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w8=&rzr8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vn&{yCm3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r]q;>\T'  
f^JiaU4 [  
五. 问题1:一致性 5(wmy-x\  
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?| @!p bR(8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ibf~gr(j  
1O#]qZS}]  
struct holder 7gWT[  
  { j1zrjhXI  
  // jY;T:C-T  
  template < typename T > ATQw=w 3W  
T &   operator ()( const T & r) const m:}PVJ-"  
  { FOPfo b[  
  return (T & )r; F u>  
} vYFtw L`  
} ; @%lkRU)  
gB _/(  
这样的话assignment也必须相应改动: 1JQ5bB"  
kM6i{{Q  
template < typename Left, typename Right > J#.f%VJ  
class assignment Ky0}phGRu  
  { 2xLEB&  
Left l; 3Pu8IXW  
Right r; `~w|Xz  
public : =Bg $OX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #B!| sXC  
template < typename T2 > n~"qbtp}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z8Iqgz7|y  
} ; t1JU_P  
sX@}4[)<&  
同时,holder的operator=也需要改动: (k^% j  
p< Y-b,&  
template < typename T > o3"Nxq"U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ( ]E0fjk  
  { #fYRsVQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K`=9"v'f+  
} HVJqDF  
&\>=4)HB;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {MRXK nm;e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m?< ^b_a}  
~8 B]  
return l(rhs) = r; {+~ JTrp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  -uKTEG[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ypx5:gm|J  
0OXl`V`w  
template < typename Tp > nt&"? /s  
class constant_t 1[yy/v'q  
  { YdZ9##IU3  
  const Tp t; #<LJns\t   
public : z''ejq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 85x34nT  
template < typename T > C66 9:%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HNRAtRvnY  
  { |.4>#<$__  
  return t; oVTXn=cYDp  
} E^iShe  
} ; C'y4 ~7  
`fuQ t4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nt]'>eX_}  
下面就可以修改holder的operator=了 DPlDuUOd  
f,|g|&C  
template < typename T > z`qb>Y"xf3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gx7bV}&PN  
  { UX2@eyejQ7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V3% >TNp  
} ;^TSla+t+  
6b7c9n Z  
同时也要修改assignment的operator() y>#_LhTX-  
X"jL  
template < typename T2 > s{Og3qUy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /F$E)qN7n  
现在代码看起来就很一致了。 <~*[OwN  
hj=qWGRgI  
六. 问题2:链式操作 f\rE{%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;reBJk  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J-|&[-Z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4@+']vN4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 v.&c1hKHb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dB)-qL8,2  
7K HQ0  
template < typename T > \@Gcx}Y8h  
struct result_1 ~,_@|,)  
  { RWRqu }a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sf0\#Q  
} ; VKtlAfXy~  
b^STegz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: YQ@2p?4m  
p"FWAC!  
template < typename T > ? 'qyI^m@  
struct   ref v, CWE  
  { xk  
typedef T & reference; 3RX9LJGX  
} ; 0h~{K  
template < typename T > !{4'=+  
struct   ref < T &> )7{r8a  
  { f|=u{6  
typedef T & reference; QE8 `nMf  
} ; m2H?VY .^K  
g[R4/]K^$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G!`PP  
V.9p4k`  
template < typename T > I94-#*~I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jo?[M  
  { ~F53{qxV  
  return l(t) = r(t); l}iQ0v@  
} 3GNcnb  
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。 z9:yt5ar  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (&1.!R[X  
]bAVOKm-  
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 =]5f\f6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eZ$M#I=o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Sgr. V)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^D]J68)#a  
最后的布局是: blWtC/!Aq;  
                Add H|0-Al.{  
              /   \ /k[8xb  
            Divide   5 ?S'aA !/;  
            /   \ >S-JAPuO  
          _1     3 v`c;1?=,q  
似乎一切都解决了?不。 eh%{BXW[p  
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。 @`#x:p:  
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。 $bD`B'5  
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: [mv!r-=  
5*f54g"'  
template < typename Right > mlCBstt{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L }3eZ-  
Right & rt) const d``wx}#Uk  
  { tot~\S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6uv~.-T<l  
} z(8G=C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 piH0_7qr  
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。 Q)y5'u qZ  
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。 mo3A*|U  
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。 "G-h8IN^O  
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。 kxN O9w  
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? Ozhn`9L+1!  
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: 6" <(M@  
]=%6n@z'  
template < class Action > Fw*O ciC  
class picker : public Action $M j\ 3  
  { UM#.`  
public : {NQCe0S+p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mvue>)g~>  
  // all the operator overloaded @e&0Wk  
} ; }zS5o [OE  
H] g=( %ok  
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。 %.D!J",\/K  
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: /D1Lh_,2  
$_,-ES I  
template < typename Right > $5/d?q-ts{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5~/EAK`  
  { p!8phS#iP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xtfs)"  
} +Z2XP76(4A  
x;sc?5_`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u#rbc"  
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。 a|= ^   
vG.KSA  
template < typename T >   struct picker_maker  BdiV  
  { ~ +>e hU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P[-do  
} ; *Ti"8^`6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]j>`BK>FE  
  { Q xA( *1  
typedef picker < T > result; 83I 5n&)  
} ; _'ebXrbZB  
#AB5}rPEI  
下面总的结构就有了: oPF]]Imu  
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。 5y 5Dn!`  
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。 $|@vmv0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m(?{#aaq  
至此链式操作完美实现。 b1cVAfUP  
<ShA_+Nd  
|0oaEd^*}  
七. 问题3 $i6z)]rjg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G'p322Bu  
~@Q ]@8Tv\  
template < typename T1, typename T2 > |dbKK\ X9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tK .1 *  
  { 8Z_ 4%vUBg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <K<#)mcv  
} +-(,'slov  
JKfJ%yy |  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !H)-  
rm9>gKN;#  
template < typename T1, typename T2 > q^sZP\i,*;  
struct result_2 ,c  ^nW  
  { "OK[uug  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ypG*41  
} ; 1AN$s  
/5/gnp C  
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? &Jb\}c}  
这个差事就留给了holder自己。 dr}PjwW%  
    PZJ9f8 V  
IQ_s]b;z  
template < int Order > c AO:fb7  
class holder; $-Ex g*i  
template <> }zf!mlk  
class holder < 1 > |idw?qCn  
  { 2nC,1%kxhq  
public : rIJPgF  
template < typename T > UWqD)6  
  struct result_1 mICEJ\`x  
  { ni%)a  
  typedef T & result; d6'G 7'9  
} ; pvUV5^B(M  
template < typename T1, typename T2 > %b<W]HwA  
  struct result_2 _p%n%Oce  
  { pv sa?z;rP  
  typedef T1 & result; M*ZN]9{^.  
} ; Y 0Fq -H  
template < typename T > @`C'tfG/4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D?"P\b[/  
  { DE/SIy?  
  return (T & )r; eh<mJL%T  
} :&TM0O  
template < typename T1, typename T2 > aK - x{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p> >H$t  
  { tkcs6uy  
  return (T1 & )r1; oC49c~`8  
}  jF0"AA  
} ; RPgz"-  
J](NCD  
template <> S<Gm*$[7  
class holder < 2 > CN:T$ f|)  
  { ^ex\S8j  
public : -yc YQ~R  
template < typename T > ERIMz ,  
  struct result_1 th[v"qD9G  
  { ty.$ H24  
  typedef T & result; ed#fDMXGQ%  
} ; A2:}bb~H  
template < typename T1, typename T2 > mu@J$\   
  struct result_2 O_a^|ln&  
  { {FI*oO1A~  
  typedef T2 & result; [UZ r|F  
} ; rf%lhBv  
template < typename T > Rh|9F yN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C'|9nK$%  
  { -Q@f),  
  return (T & )r; i$<['DY  
} k%cE8c}R;A  
template < typename T1, typename T2 > 2I}pX9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,7Hyrx`  
  { <n]PD;.4  
  return (T2 & )r2; v;o1c44;  
} k Alx m{  
} ; }8Y! -qX  
(vZ-0Ep}  
m =b7 r  
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> >。 i83~&Q=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8R3{YJ6@T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xt?-X%oY8  
.6C/,rQ?c  
return l(i, j) = r(i, j); 3;BIwb_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =;uMrb4  
N~8H\  
  return ( int & )i; }-Mg&~e`  
  return ( int & )j; d2#NRqgQ  
最后执行i = j; e7@ m i  
可见,参数被正确的选择了。 Mt-r`W3 q  
1l#46?]~  
j@z IJ  
#\lvzMjCC  
F5 ]<=i  
八. 中期总结 j9[I6ko5'  
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: $YEm(:v$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -9t"$)&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mYgfGPF`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mi8)r_l%O  
p  lnH  
+mVAmG@  
~?ezd0  
)xV37]  
PO"lY'W.U  
九. 简化 'l.tV7  
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。 )dhR&@r*w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w!20  
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: 3?*d v14  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `-pwP  
  +-*/&|^等 baII!ks  
2. 返回引用。 hYkk r&  
  =,各种复合赋值等 =Z:] %  
3. 返回固定类型。 Mc@9ivwL#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (46'#E z[F  
4. 原样返回。 $3HqVqF^R  
  operator,  *XhlIQ  
5. 返回解引用的类型。 =){ G  
  operator*(单目) 0AQ4:KV(Y  
6. 返回地址。 "?3=FBp&  
  operator&(单目) dRJ ](Gw  
7. 下表访问返回类型。 'OtT q8G  
  operator[] xO )c23Z)]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4<#ItQ(  
  operator<<和operator>> i86:@/4~F  
F5Xb_&   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TI7$J#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )_jboaNzwI  
_:m70%i  
template < typename Left > FQ<x(&/NF  
struct value_return V pnk>GWD  
  { h(/? 81:  
template < typename T > PF`uwx@zH  
  struct result_1 AfTm#-R  
  { Df4O~j$U"s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .A< HM}   
} ; Og7yT{h_  
AhF@  
template < typename T1, typename T2 >  <J;O$S  
  struct result_2 3$ ! QP N  
  { DA "V)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <=7nTcO~  
} ; TRi#  
} ; FTZ=u0  
);.$  `0  
crIF5^3Yby  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JU>~[yAP  
b\(f>g[  
下面我们来剥离functor中的operator() PuP"( M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {S=<(A @  
uQO5GDuK>  
return l(t) op r(t) m0bxVV^DK!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r*`e%`HU  
return op l(t) @GKDSS4jv  
return op l(t1, t2) l7VO8p]y[R  
return l(t) op Z?o0Q\ }1  
return l(t1, t2) op aze#Cn,P}  
return l(t)[r(t)] 4@0aN6Os  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MeBTc&S<  
DS(>R!bb  
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:  ImhkU%  
单目: return f(l(t), r(t)); |M7C=z='  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cj2Smgw&>  
双目: return f(l(t)); ]eGa_Ld  
return f(l(t1, t2)); n{4iW_/D  
下面就是f的实现,以operator/为例 zq</(5H  
]"T157F  
struct meta_divide H2jypVs$2  
  { A5Jadz~  
template < typename T1, typename T2 > Dr.eos4 ~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ; pBLmm*F  
  { u;t<rEC2  
  return t1 / t2; \7LL neq  
} jv~#'=T'  
} ; F `:Q  
Eq)b=5qrG?  
这个工作可以让宏来做: wMCMrv:  
t`JT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =cl#aS}e8  
template < typename T1, typename T2 > \ P;I,f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $JOz7j(  
以后可以直接用 ,5c7jZ5H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZvF#J_%gE5  
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 .@&FJYkLYi  
(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。。。) Wmd@%K  
_|C3\x1c  
h/\v+xiF  
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 y05!-G:Y\  
%_Vz0 D! 7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HAO-|=c4  
class unary_op : public Rettype [s^p P2  
  { /1LN\Eu  
    Left l; ]  & ]G  
public : @TALZk'%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |2^m CL.r  
oqwW  
template < typename T > V Dnrm*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w~B1TfqNo  
      { K;"H$0 !9  
      return FuncType::execute(l(t)); rwDLBpk  
    } bnfeZR1m_  
: _Y^o  
    template < typename T1, typename T2 > HCOsVTl,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =~O3j:<6  
      { n/;{-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7{U[cG+a#  
    } 4}N+o+  
} ; &pI\VIx ?  
9mvy+XD  
jW#dUKS(  
同样还可以申明一个binary_op i%133in  
L?u {vX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "-S!^h/v  
class binary_op : public Rettype h:Gs9]Lvtv  
  { =&pR=vl  
    Left l; DH\Ox>b=  
Right r; GThGV"  
public : ,zZH>P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} waC i9  
Q% aF~  
template < typename T > R~oY R,L;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Qe~|9I  
      { ,'c%S|]U7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FiQ&g*=|  
    } <tTNtBb  
> U3>I^Y  
    template < typename T1, typename T2 > o Rk'I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a'` i#U  
      { xqk(id\&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MkVv5C  
    } !m\By%(  
} ; u*l>)_HD  
jR1^e$  
Nkb%4ofKqu  
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 AIl`>ac  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TCzz]?G]la  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IJ.H/l}h  
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。 `ci  P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! < *iFVjSI(  
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。。。 hlyh8=Z6o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LGy6 2 y$  
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) 0e>?!Z E  
下面是修改过的unary_op L~+aD2 E {  
B_Wig2xH0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ShRMzU  
class unary_op OtL~NTY  
  { 7y&=YCkc7  
Left l; P `<TO   
  u@Gum|_=N  
public : J8FzQ2  
,%m~OB #  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oBai9 [+  
XH0{|#hwN  
template < typename T > *W2] Kxx*  
  struct result_1 zhE4:g9v  
  { Fc=F2Mo?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D3 +|Os)  
} ; ZK{1z|  
QN;NuDHN  
template < typename T1, typename T2 > oVuIHb0w  
  struct result_2 5Mxl({oI]  
  { cJT_Qfxx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %\v  
} ; k!qOE\%B  
1\-lAk!   
template < typename T1, typename T2 > aG"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )jI4]6  
  { .h w(;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~&0lWa  
} x6T$HN/2  
Y,n8co^  
template < typename T > vRmzjd~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !N:w?zsp  
  { /jaO\t'q  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?~^p:T  
} " d~M \Az  
 r+]a  
} ; Qc9[/4R>  
mV7_O//  
|[V6R\l39  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wc6#C>=F  
好啦,现在才真正完美了。 UHl1>(U  
现在在picker里面就可以这么添加了: >SZuN"r8`  
f:t5`c.  
template < typename Right > Nde1`W]:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 50S*_4R  
  { >hnhV6ss  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }&ew}'*9)  
} qqYQ/4Ajw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5=poe@1g  
`EP-Qlm  
3wgZDF38  
T2T?)_f /  
W.7u6F`  
十. bind h 1j1PRE  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 aIfB^M*c5  
先来分析一下一段例子 w `M/0.)V  
,;= S\  
iQh:y:Jo1&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p{V(! v|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sYTToanA$?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 78mJ3/?rC  
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。 ^3&-!<*  
我们来写个简单的。 IgF#f%|Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >vfLlYx  
对于函数对象类的版本: )/v`k>E  
b!;WF  
template < typename Func > 4=ha$3h$  
struct functor_trait (yeN> x}_  
  { Mb%[Qp60  
typedef typename Func::result_type result_type; w^$$'5=  
} ; dfeN_0` -  
对于无参数函数的版本: B<!wh  
1N8YD .3  
template < typename Ret > # WL5p.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xiQd[[(sM  
  { 1$c[G}h  
typedef Ret result_type; kb*b|pWlO  
} ; =?B[oq  
对于单参数函数的版本: vinn|_s%  
L!W5H2Mc  
template < typename Ret, typename V1 > 'Ya-;5Y]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KU0;}GSNX}  
  { Yceex}X*5  
typedef Ret result_type; |SsmVW$B|  
} ; C Yk"  
对于双参数函数的版本: ?rwHkPJ{*  
H!g9~a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zL:k(7E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %t-}dC&  
  { ]O M?e  
typedef Ret result_type; 8g 2'[ci$q  
} ; E+aE5wmr  
等等。。。 #mv~1tL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4vPKDd  
cT^x^%  
template < typename Func > B\7 80p<  
struct func_return t4,(W`  
  { cy_zEJjbD  
template < typename T > ^t)alNGos  
  struct result_1 O$& 4{h`  
  { k{C|{m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v/C*?/ ~  
} ; ^$\#aTyFK  
{[FJkP2l  
template < typename T1, typename T2 > 8F`799[p  
  struct result_2 R 9Y k9v  
  { yCye3z.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZltY_5l  
} ; ~D Ta% J  
} ; QcDtZg\  
8J#TP7;  
H Ff9^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ![@\p5-e  
)pt#Pu  
template < typename Func, typename aPicker > N Y~y:*:Q  
class binder_1 "/U~j4O  
  { ,`l8KRd  
Func fn; _;5N@2?  
aPicker pk; 9RN! <`H  
public : 2Y{r2m|o  
_M}}H3  
template < typename T > |/p2DU2  
  struct result_1 /H[!v:U  
  { q1o)l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \wo'XF3:  
} ; ID v|i.q3  
r*s)T`T}}  
template < typename T1, typename T2 > |h1 Y3  
  struct result_2 lw 9 rf4RF  
  { cY\"{o"C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n<>/X_m  
} ; l 7=WO#Pb  
;F'/[l{+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9 l9|w4YJs  
z}m)u  
template < typename T > xu0pY(n^r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q\6ZmKGnT  
  { Lv?e[GA  
  return fn(pk(t)); ZYX(Cf  
} 0E#3XhU  
template < typename T1, typename T2 > dy*CDRU4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const at `\7YfQp  
  { /WKp\r(Hp  
  return fn(pk(t1, t2)); ~,.}@XlgT.  
} VN9C@ ;'$  
} ; v5o@ls  
86\B|!   
Arb-,[kwN  
一目了然不是么? KFMEY\6\h  
最后实现bind X>y6-%@  
b}#ay2AR  
u0& dDZ  
template < typename Func, typename aPicker > oVSq#I4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;iEFG^'tG  
  { R+O[,UM^I~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GiN\@F!  
} FsYsQ_,R3  
,d34v*U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [3QKBV1\  
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。 w_!]_6%{b  
Hh1OD?N)  
十一. phoenix [m 3k_;[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p#95Q  
6+[7UH~pm^  
for_each(v.begin(), v.end(), f}>S"fFI  
( hd}"%9p  
do_ ~?)ST?&  
[ mT2Fn8yC1  
  cout << _1 <<   " , " PjkJsH  
] %A<|@OSdOa  
.while_( -- _1), " Q~-C|x  
cout << var( " \n " ) z2lEHa?w  
) #E( n  
); Ll L8Q  
<ZM8*bqi  
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: yr /p3ys  
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 7BhRt8FSD+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hD:$Sv/H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <2a7>\74E0  
Vi~F Q  
Y "& c .  
template < typename Cond, typename Actor > c*g(R.!  
class do_while ]+B#SIC;  
  { :8~*NSEFd  
Cond cd; 3[L)q2;}$N  
Actor act; "K8<X  
public : 5b9>a5j1;  
template < typename T > -l!;PV S|  
  struct result_1 QDC]g.x  
  { >Cjb|f3'i}  
  typedef int result_type; W%=b|6E  
} ; T?+xx^wYk  
`8 Dgk}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y^oSVj  
Y`u.P(7#  
template < typename T > q)uq?sZe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y8KJoVP iM  
  { C9q`x2  
  do ^vmyiF  
    { S/ Y1NH  
  act(t); hD>O LoO  
  } ^xGdRa U#  
  while (cd(t)); ;ml;{<jI  
  return   0 ;  nO~TW  
} TY=BP!s  
} ; e FPDW;  
4V7{5:oa  
`q 4%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <o_H]c->  
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。 @Kd lX>i  
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。 Cp_YIcnEJ  
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。  @GYM4T  
下面就是产生这个functor的类: :LL>C)(f  
TWC^M{e  
^zv28Wq>  
template < typename Actor > Pv`^#BX'  
class do_while_actor a"{tqNc  
  { $ #C$V>  
Actor act; ) tGC&l+?/  
public : o(. PxcD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JeJc(e  
iaq0\d.[7  
template < typename Cond > Ywf.,V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $b#"Rv  
} ; h!f7/) |[o  
j+n1k^jC  
7:1c5F~M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EY(@R2~#J  
最后,是那个do_ 9 z,?DBMvc  
J*8fGR%  
i8nCTW  
class do_while_invoker \)ac,i@fy  
  { ?EeHeN_  
public : n2R{$^JxO  
template < typename Actor > NwmO[pt+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gU Cv#:  
  { ,c6ID|\  
  return do_while_actor < Actor > (act); oSt-w{ !  
} P'Jw:)k(  
} do_; r}P{opn$t  
f;6a4<bz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J%3%l5 /  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z^AACKME  
最后来说说怎么处理break和continue i`Es7 }  
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。 X;T(?,,  
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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