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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~AaEa,LQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ug0c0z!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, lq3D!+ m  
~-H3]  
JURu>-i  
s 8K.A~5 w  
  class filler J_yXL7d  
  { 862rol  
public : ]i,o+xBKH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @C=gMn.E  
} ; &k_LK  
7KUf,0D  
byt$Wqdl  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3 .j/D^  
F_w+8)DZ  
Bnwq!i!M  
JP( tf+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;C1#[U1Uy  
T)q Uf H  
^gyI-S(;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BaP'y8dVN  
tG9C(D`G  
&F7_0iA P(  
=)jo}MB  
二. 战前分析 d+]=l+&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 QH7 GEj]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I} Q+{/?/  
WO!OaC?+B,  
&'Nzw2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fx1FxwIJ  
  /* --------------------------------------------- */ sEfT#$ a^8  
vector < int *> vp( 10 ); :YkAp9civ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qvWi;  
/* --------------------------------------------- */ e9Gu`$K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $7Z-Nn38  
/* --------------------------------------------- */ 6#jql  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %B1TN#KoT  
  /* --------------------------------------------- */ mv,a>Cvs[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T <k;^iqR  
/* --------------------------------------------- */ D-i, C~W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6'uCwAQU  
X$Q.A^9  
KMqGWO*  
bJ6C7-w:wa  
看了之后,我们可以思考一些问题: >6WZSw/Hq  
1._1, _2是什么? ?D9iCP~~  
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。 hG<[F@d  
2._1 = 1是在做什么? -nUK%a"(D  
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。 ^ )!eiM  
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。 '+iLW~   
(IjM  
km^ZF<.@  
三. 动工 jyyig%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y1ca=ewFx  
7cB{Iq0+  
Tw*p^rU  
{<}Hut:a  
template < typename T > OfA+|xT&  
class assignment #< :`:@2  
  { \3K7)o^  
T value; *h).V&::O  
public : qq[Dr|%7  
assignment( const T & v) : value(v) {} QKVOc,Fp7i  
template < typename T2 > ]8$H'u(C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .YB/7-%M[  
} ; :mLXB75gH  
\x4:i\Fx@  
}F9#3W&`c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $II ~tO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  nsV=  
>/}p{Tj  
s!MD8i a  
kj4=Q\Rfm  
  class holder 5X5UUdTM  
  { @y * TVy  
public : rHOhi|+  
template < typename T > `e3$jy@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JwWxM3(%t  
  { T9kc(i'  
  return assignment < T > (t); 9CN'2 9c  
} B` +, 8  
} ; FK-q-PKO#.  
jpW_q+^?  
cuy9QBB :  
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: bBo>Y7%  
BOy&3.h5?  
  static holder _1; ;qWSfCt/^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tgl 4pAc  
k w   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O kT@ _U  
而不用手动写一个函数对象。 ]Z85%q^`  
B~& }Mv  
*|C vK&7  
D8Mq '$-  
四. 问题分析 5.yiNWh  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 II~91IEk  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 : vgn0 IQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aiE\r/k8s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &u6n5-!v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4Xt`L"f  
u.?jWvcv  
五. 问题1:一致性 zA3r&stN+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1:@ScHS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lg#(?tMp,'  
{7%HK2='  
struct holder 3kF+wifsz  
  { C6@*l~j  
  // =43NSY  
  template < typename T > {&B0kjf  
T &   operator ()( const T & r) const ?q2Yk/P  
  { BTG_c_ ?]e  
  return (T & )r; Hfo<EB2Y9N  
} `f~$h?}3-@  
} ; Lz:FR*  
%4YSuZg  
这样的话assignment也必须相应改动: EQ :>]O  
-Xw S?*O  
template < typename Left, typename Right > %,ScGQE  
class assignment u3wd~.  
  { bH'2iG  
Left l; & 2q<#b  
Right r; eU e, P  
public : lq, ]E/<&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8?: 2<  
template < typename T2 > nvNF~)mu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R1<$VR  
} ; )"6"g9A  
JV'aqnb.8\  
同时,holder的operator=也需要改动: fy|I3  
,\#s_N 7  
template < typename T > W@'*G*f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $MfRw  
  { BD86t[${W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ('\sUZ+5  
} |R!ozlL{}  
k9:|CEP  
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。 49}WJC7 )  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lB_X mI1t  
~82 {Y _{/  
return l(rhs) = r; T34Z#PFwe  
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。 oj)(.X<8N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N#$]W"U  
PCV#O63[  
template < typename Tp > Q&^\YgkCf  
class constant_t DxpJP,wY3  
  { Y3(I;~$!  
  const Tp t; Tm7LaM  
public : MEp{&#v|1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x7`+T 1IJ  
template < typename T > ;)P=WS:=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TqfL Sm|  
  { 8Djki]  
  return t; -Wh 2hWg+  
} KT>Y^  
} ; >+Iph2]  
7y)Ar 8!D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fk>{  
下面就可以修改holder的operator=了 #e,TS`"eD  
LXhR"PWZM\  
template < typename T > s@y;b0$gk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oGl<i  
  { .c0u##/0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6iF&!Fd>J  
} ki/Cpfq40*  
O|^J;fS:  
同时也要修改assignment的operator() >kmgYWG  
niW"o-}  
template < typename T2 > ;$gV$KB:xA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |_-w{2K  
现在代码看起来就很一致了。 o90g;Vog  
v&WK9F\  
六. 问题2:链式操作 9PV+Kr!c5I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J2! Q09 }5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S7#dyAX8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 YPNW%N!$|  
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。 kN8B,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "+wkruC  
}Q]-Y :  
template < typename T > M+HhTW;I=  
struct result_1 w%\{4T~  
  { fiD,HGx i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uozq^sy  
} ; 8~s0%%{,M  
d,Oagx  
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: \@N~{72:k  
g7*Uuh#  
template < typename T > A*81}P_  
struct   ref @o^$/AE?  
  { n]D io  
typedef T & reference; 'd&d"E[  
} ; CV\y60n  
template < typename T > vTK8t:JQ~  
struct   ref < T &> \b8#xT}  
  { V@b7$z  
typedef T & reference; H^@Hco>|  
} ; H-v[ShE  
RjPkH$u'Pj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7wPI)]$  
nLG)>L  
template < typename T > ``$$yS~d};  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nq8 3 6HL  
  { {Q_GJ  
  return l(t) = r(t); $;Iz7:#jN  
} c ^.^5@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1r}i[5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \=im{(0h  
8AY;WL:;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 dzAumWoh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SG|AJ9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \ERxr   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F8{gJaP x  
最后的布局是: {Bk` Zlki  
                Add 3\ Mt+!1{  
              /   \ <HN+pi  
            Divide   5 yI#qkl-  
            /   \ jl(D;JnF  
          _1     3 E QU@';~8  
似乎一切都解决了?不。 UXdc'i g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *ls6k`ymL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 . !Z5A9^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: FA)ot)]  
q0Q[]|L  
template < typename Right > Mog [,{w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]BbV\#  
Right & rt) const I]+ zG  
  { kc P ZIP:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rOt{bh6r  
} Y$n+\K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !-470J  
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。 ]GY8f3~|{  
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**  
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。 r0lI&25w  
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。 Tgtym"=xd  
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? DzE^FY  
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: Y<VX.S2kf  
eaDZ^Z Er  
template < class Action > MZ-;'w&Z  
class picker : public Action 'l~7u({u  
  { Ot`%5<E^  
public : fx(8 o+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #<9'{i3  
  // all the operator overloaded A>upT'  
} ; XE<5(  
kwT)j(pp<  
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。 m[2[9 bQ0  
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: *~U.36  
n/Fxjf0W  
template < typename Right > ;7?oJH;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #I0FWZ>W  
  { ~( XaXu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $fD%18  
} L%5y@b{AR  
U!o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f&^}yqmuE  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3MHpP5C  
p19(>|$J  
template < typename T >   struct picker_maker R$ +RTG:E  
  { ojf6@p_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /]Y#*r8jRi  
} ; *v K~t|z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a BMV6'  
  { S$fS|N3]%  
typedef picker < T > result; jFe8s@7  
} ; vvxD}p=y  
L v/}&'\(  
下面总的结构就有了: u;rmqo1  
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。 RS}_cm0  
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。 l{C]0^6>i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XfVdYmii  
至此链式操作完美实现。 UMd.=HC L  
fcF|m5  
C za }cF  
七. 问题3 R"O%##Ws  
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。 Ay qs~&{  
"'Fvt-<^S7  
template < typename T1, typename T2 > 1<#D3CXK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &(, &mE  
  { qtZzJ>Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |&Mo Qxw@  
} ,JK0N_=  
3T]cDVQ_  
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: c)^A|{,G  
RPeH[M^  
template < typename T1, typename T2 > gE@Pb  
struct result_2 1/:vFX  
  { @"fv[=Xb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,.*D f)+  
} ; @Nh}^D >j  
I$+=Fb'N0  
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? ]Bf1p  
这个差事就留给了holder自己。 Hi K+}?I  
    Hn)? xw]x  
6<S-o|Xw  
template < int Order > y,&[OrCm^\  
class holder; }\8-&VoY#X  
template <> _)Txg2?=  
class holder < 1 > MH'%E^n `  
  { aDX&j2/  
public : >T [Y>]  
template < typename T > [|*7"Q(  
  struct result_1  8(K:2  
  { wV f 7<@/y  
  typedef T & result; BWYv.&=(  
} ; wY\,b*x  
template < typename T1, typename T2 > o ?05bv  
  struct result_2 ;2g.X(Ra  
  { Ofoh4BL'1@  
  typedef T1 & result; LHZsmUM(dg  
} ; 8lqmd1v  
template < typename T > y7 #+VF`xf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =eW4?9Uq  
  { NkGtZ.!pk  
  return (T & )r; [Pp#r&4H  
} f&5S`}C  
template < typename T1, typename T2 > 0k\,z(e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M+ <SSi"  
  { .e3@fq  
  return (T1 & )r1; =(TMcu$4`  
} NF |[j=?  
} ; V:5aq.o!  
.7Qqs=Au  
template <> qu $FpOJ  
class holder < 2 > Z)(#D($-  
  { jb/C\2U4)  
public : M{)eA<6  
template < typename T > qPDRB.K|}  
  struct result_1 5'{QMnfB  
  { wS7Vo{#@\  
  typedef T & result; &y73^"%  
} ; X[w]aJnAr  
template < typename T1, typename T2 > M!gu`@@}F  
  struct result_2 I=[09o  
  { 69ycP(  
  typedef T2 & result; 4UW)XLu6T7  
} ; 5\JV}  
template < typename T > c-.F {~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /s(PFN8#Y  
  { cyjgi /Z  
  return (T & )r; (A}c22qe  
} z8D,[`  
template < typename T1, typename T2 > 6y`FW[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2.{<C.BK{  
  { U/v)6:j)4R  
  return (T2 & )r2; 1UrkDz?X  
} Pq-@waH3  
} ; f::^zAV  
e+2lus,u6t  
F$:mGyl5_  
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> >。 wc}x [cS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RJT55Rv{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NFur+zwv  
FO]f 4@  
return l(i, j) = r(i, j); @ K2Ncb7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kY4h-oZ  
G[zysxd  
  return ( int & )i; 2Qp]r+!  
  return ( int & )j; _\,4h2(  
最后执行i = j; 4l/~::y  
可见,参数被正确的选择了。 4h}\Kl  
mII8jyg*c  
\IR $~  
98{n6$\  
QYBLU7  
八. 中期总结 "JYWsE  
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: oye/tEMG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /cZcfCW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Au )%w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -fK_F6_\]  
%+ MYg^  
qNkX:|j  
Hu!<GB~  
7 :u+-U  
:{xu_"nYr  
九. 简化 ]b^bc2:  
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。 \]L h a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3ZYrNul"  
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: B8V85R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mx^rw*'JGC  
  +-*/&|^等 8O*O 5   
2. 返回引用。 dSzq}w4xY  
  =,各种复合赋值等 ".fnx8v,  
3. 返回固定类型。 mgEZiAV?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n]wZ7z  
4. 原样返回。 072`i 46  
  operator, _3_o/I  
5. 返回解引用的类型。 4+0:(=>[%  
  operator*(单目) V ;M'd@  
6. 返回地址。 }e,*'mCC*  
  operator&(单目) EPeV1$  
7. 下表访问返回类型。 8DlRD$_:&  
  operator[] [-Mfgw]i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0OVxx>p/x  
  operator<<和operator>> 5CM]-qbf@  
&eX^ll  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ZCkwK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :B4X/  
sMb+4{W&6  
template < typename Left > *s"{JrG`O  
struct value_return N%QVkuCbM  
  { 80O[pf*?  
template < typename T > <UO'&?G  
  struct result_1 ;jpsH?3g  
  { ?bK^IHh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :mz6*0qW  
} ; Z6r_T  
rc]`PV  
template < typename T1, typename T2 > mE_?E&T`|  
  struct result_2 &]HY:  
  { Y+#Vz IZw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ukRbSJ5a5  
} ; rQPV@J]:  
} ; th(<S  
BDT1qiC  
*4F6U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6N'v`p8  
&7t3D?K'qX  
下面我们来剥离functor中的operator() 72>/@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |cCrLa2*-  
u >o2lvy8  
return l(t) op r(t) E"$AOM?(*i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BliL1"".  
return op l(t) %JC-%TRWK  
return op l(t1, t2) \sZ!F&a~  
return l(t) op #Y;_W;#  
return l(t1, t2) op "]C$"JR  
return l(t)[r(t)] h"{Z%XPX#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L<**J\=7M  
4=E9$.3a  
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: ^ LT KX`p  
单目: return f(l(t), r(t)); &k4)&LQJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =N%;HfUD  
双目: return f(l(t)); >F~]r$G  
return f(l(t1, t2)); IMDGinHAy  
下面就是f的实现,以operator/为例 OZ6g u$ n*  
syYe0~  
struct meta_divide d)&}% 2ku  
  { gE>_:s   
template < typename T1, typename T2 > " E U[Lb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ir%?J&C+t  
  { 2}P?N  
  return t1 / t2; P<@V  
} t_PAXj  
} ; 9fyJw1  
R7 )2@;i  
这个工作可以让宏来做: jF}u%T)HL  
rG _T!']~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XUrxnJ4  
template < typename T1, typename T2 > \ +p:#$R)MW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };   SW ^F  
以后可以直接用 JlZU31Xws  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WxB}Uh  
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 J1Ay^*qRU  
(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。。。) 8%qHy1  
Ydw04WEJ  
QN!$41A?{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gi|j ! m  
Ps@a@d"83  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u dhj$:t  
class unary_op : public Rettype ^a6c/2K  
  { #Ont1>T,G  
    Left l; y6 bl&_  
public : &\Es\qVSf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U,?[x2LF  
L 1FT h  
template < typename T > G1t{a:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2WK]I1_  
      { Cpm&w?6  
      return FuncType::execute(l(t)); %s}c#n)N  
    } g]sc)4  
8J}gj7^8  
    template < typename T1, typename T2 > osS?SuQTE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?U\@?@  
      { AATiI+\S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $IZ02ZM$  
    } ZK1H%&P=R  
} ; jA&ZO>4  
3oH.1M/  
T}%8Vlt]  
同样还可以申明一个binary_op +HGPn0As  
X,)`< >=O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z2HH&3HA  
class binary_op : public Rettype `Ap<xT0H  
  { MN wMF  
    Left l; }YiE} +VW|  
Right r; D%CKkQ<u2  
public : ~J :cod  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C,2k W`[V  
IY Ilab\TZ  
template < typename T > 1{ TmK9U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =0Z^q0.  
      { FaNr}$Pe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >l<`)4*H  
    } op\'T;xIu  
3#O R fr(  
    template < typename T1, typename T2 > UcZ20inj0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {yo<19kV@  
      { I ,j,H z0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _Hhf.DmUAH  
    } rD"$,-h  
} ; q%g!TFMg  
#H0-Fwo  
U3R;'80 f  
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 MLbmz\8a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5G >{*K/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) us/}_r74N*  
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。 ULqFJ*nla  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Oz3JMZe  
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。。。 U`G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %\i OX|F_  
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) fVb~j;  
下面是修改过的unary_op >iZ"#1ZL2O  
[{}Hk%wlX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z|p C*1A\  
class unary_op s7"NK"  
  { ]Alv5?E60  
Left l; iJ&*H)}^  
  ku8C#%.m3  
public : Aoi) 11>  
zv~dW4'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <_o).hE{  
0j}!4D+  
template < typename T > ^Z dDs8j  
  struct result_1 |` N|S  
  { "s$$M\)T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; thT2U8%T  
} ; 8h,>f#)0c  
8-s7^*!  
template < typename T1, typename T2 > GkOZ =ej  
  struct result_2 `#/0q*$  
  { *H2@lrc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9oe=*#Ig1m  
} ; No|T#=BZ[  
Kc3BVZ71  
template < typename T1, typename T2 > ? Zhnb0/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~Ll;}nZC  
  { J~}%j.QQ7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hDn?R}^l{  
} < 5 ?  
3PLYC}Jq  
template < typename T > PVCFh$pnw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q(Q$lRj/I-  
  { ?RP&XrD  
  return OpClass::execute(lt(t)); iE6?Px9]  
} uZ1b_e0SGu  
|c<h& p  
} ; bR\Oyd~e  
j aU.hASj  
rEoMj)~\4&  
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 bgk+PQ#S-  
好啦,现在才真正完美了。 PLb[U(~  
现在在picker里面就可以这么添加了: j[ fE^&  
Q\QSnMM&]  
template < typename Right > S6<z2-y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (C3:_cM5  
  { Wb1?>q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4#^E$N:  
} DN$[rCi7  
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。 6rP?$mn2  
P]~apMi:  
`X8wnD  
d-rqZn}  
QC,LHt?6  
十. bind _HAtTW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z^FJ  
先来分析一下一段例子 rGn6S &-  
* ^+]`S  
j5Cf\*B4J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hFQ*50n}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (:9=M5d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PxvD0GTW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >WcOY7  
我们来写个简单的。 "9^OT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (zmL MG(R  
对于函数对象类的版本: : Yb_  
2]UwIxzR  
template < typename Func > r.JM!x8  
struct functor_trait p0|PVn.^h  
  { _w.H]`C!X  
typedef typename Func::result_type result_type; BwJL)$D<S  
} ; O{<uW-  
对于无参数函数的版本: ~VKuRli|m  
>53Hqzm&  
template < typename Ret > <K:L.c!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W6A-/;S\  
  { yt4sg/] :  
typedef Ret result_type; 3+4U?~^k*  
} ; a !yBEpMo  
对于单参数函数的版本: Xt%y>'.  
N f^6t1se  
template < typename Ret, typename V1 > $ dR@Q?_{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A=f)ntH~  
  { W}iDT?Qi  
typedef Ret result_type; i6Fvi Zx  
} ; tt03 gU`  
对于双参数函数的版本: mb?r{WCi  
3P|z`}Ka  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u$Wv*;TT%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q&nEodv>+  
  { ;39~G T  
typedef Ret result_type; k++"  
} ; $lAQcG&Q  
等等。。。 >h9T/J8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ($X2SIZh  
( d1ho=  
template < typename Func > G@4n]c_  
struct func_return \!Wph5wA  
  { WX&0;Kr  
template < typename T > m5%E1k$=  
  struct result_1 (,j ~s{  
  { w\}Q.$@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FwpTQix!  
} ; lhBu?q  
J93@\b  
template < typename T1, typename T2 > R/\qDY,@  
  struct result_2 G<FB:?|  
  { k0IztFyj:R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {wp tOZ  
} ; ?2<V./2F  
} ;  q!as~{!  
M6lNdK  
o9+fA H`D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A,;[9J2\&  
 'EO"0,  
template < typename Func, typename aPicker > :OD-L)Or  
class binder_1 l:14uWu|  
  { \Z^Tk   
Func fn; .|/VD'xV"  
aPicker pk; a\xf\$Ym  
public : 0[92&:c,  
T1A/>\Ns  
template < typename T > %&M*G@j  
  struct result_1 UW],9r/PD@  
  { p&lT! 5P!A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Os[50j!4>  
} ; ;tWi4iT+.  
vPET'Bf(YV  
template < typename T1, typename T2 > wF)g@cw  
  struct result_2 W744hq@P%  
  { w^)_Fk3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7,2#0Z`ge  
} ; HEs.pET\  
"64D.c(r$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d$PQb9Q+f  
nzl3<Ar  
template < typename T > s>a(#6Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,H5o/qNU`{  
  { (2'q~Z+>'  
  return fn(pk(t)); F>"B7:P1:Q  
} wQrD(Dv(yA  
template < typename T1, typename T2 > S,GM!YZg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t ybM3VA  
  { VRvX^w0  
  return fn(pk(t1, t2)); F=V_ACU  
} s AlOX`t  
} ; C''[[sw'K  
W-ol*S  
Vv.q{fRvYB  
一目了然不是么? "/zDcZbL;  
最后实现bind y9-}LET3j  
E>NL/[1d  
v$EgVc K  
template < typename Func, typename aPicker > j?s+#t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !kWx'tJ$  
  { q Qc-;|8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ez^b{s`  
} H JjW  
(!dwUB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TuMD+^x  
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。 c7/fQc)h4d  
'DCB 7T8  
十一. phoenix [p 8fg!|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d>jRw  
T`r\yl}  
for_each(v.begin(), v.end(), <UBB&}R0  
( zK ir  
do_ Jk=d5B  
[ nISfRXU;  
  cout << _1 <<   " , " H^0`YQJ3  
] FW!1 0K?  
.while_( -- _1), ARa9Ia{@  
cout << var( " \n " ) =y1/V'2E  
) GoRSLbCUR  
); P:tl)ob  
bPo*L~xdk  
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: 5: O,-b&  
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 Tp fC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }Oh@`xTxt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TF;}NQ  
P] 9-+  
l@nG?l #  
template < typename Cond, typename Actor > m~l[Y  
class do_while y3)R:h4AH  
  { e!|T Tap  
Cond cd; 6>; dJV  
Actor act; x2 m A  
public : '3V?M;3|K  
template < typename T > bhc .UmH  
  struct result_1 ]2'{W]m  
  { rd4\N2- 6  
  typedef int result_type; @Z%I g  
} ; I\oI"\}U  
% .n 7+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F/zbb  
F` gQ[  
template < typename T > $XO#qOW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -~ 5|_G2Y"  
  { WMXk-?v4  
  do <-m?l6  
    { H:&|q+K=#  
  act(t); >XiTl;UU  
  } SSG}'W!z  
  while (cd(t)); OBJk\j+Wi  
  return   0 ; 4?F7%^vr  
} y |E {]  
} ; fxL0"Ry  
~LuR)T=%es  
KgMW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]>\!}\R<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 jM  DG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wa}\bNKQk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 om'DaG`A  
下面就是产生这个functor的类:  2t7Hu)V  
"lJ [H=\  
)./'`Mx?  
template < typename Actor > @ I$;  
class do_while_actor tZn=[X~Vw@  
  { y vz2eAXa  
Actor act; FD*w4U5  
public : , ,=7deR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8C!D=Vhh  
-Y"'=zkO  
template < typename Cond > @(_M\>!%M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /\&Wk;u3  
} ; G>fJ)A  
yxU??#v|g  
-U/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。 ".R5K ?  
最后,是那个do_ #aV2+`d  
s=xJcLA  
4 9zOhG |  
class do_while_invoker {_i.IPp~  
  { |p7k2wzN  
public : h"~GaI  
template < typename Actor > R0!qweGi@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7iJ=~po:o  
  { 7f9i5E1  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZHku3)V=o  
} (}C%g{8  
} do_; .`ppp!:a4  
,`lVB#|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ? m$7)@p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l*Iy:j(B  
最后来说说怎么处理break和continue M!ra3Y  
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。 ix=H=U]Q{  
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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