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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HTw7l]]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *-lw2M9V  
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, (I0QwB  
8TV "9{ n  
?o883!&v  
t/Y)%N  
  class filler xa]e9u%  
  { ['#3GJz-  
public : )DwHLaLW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @yxF/eeEy+  
} ; 8D5v'[j-  
R8n/QCeY{  
0fP-[7P  
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: 60Szn]z'8[  
`zjbyY  
-JwwD6D  
2|:xb9#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); riz[AAB  
d%w#a3(  
Lcow2 SbH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A{,ZfX;SPO  
~3r}6,%  
au~}s |#  
~uRL+<.c  
二. 战前分析 9f7T.}HM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \$[; d:9j  
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 o5`LLVif5y  
= k7}[!T  
TL*8h7.(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;rjd?r  
  /* --------------------------------------------- */ ]^c]*O[8  
vector < int *> vp( 10 ); 'pQ\BH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B kh1VAT  
/* --------------------------------------------- */ Yfjp:hg/!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rQM$lJ[x  
/* --------------------------------------------- */ o{I]c#W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HI%#S&d  
  /* --------------------------------------------- */ VyWPg7}e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dSq3V#Q  
/* --------------------------------------------- */ lVR a{._m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kh,zp{  
1?hx/02  
%9Y3jB",2  
Yj/[I\I"m  
看了之后,我们可以思考一些问题: d@IV@'Q7u  
1._1, _2是什么? ae-hQF&  
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。 hQPNxpe  
2._1 = 1是在做什么? <WCTJ!Z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7'1 +i  
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。 MF]EX  
^mZeAW  
nr>Os@\BU  
三. 动工 @?YO_</  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u>-pg u  
2B`#c}PP  
6&KvT2?tA`  
:$5$H  
template < typename T > 1$1[6 \3v  
class assignment 22_%u=p-|  
  { Q( g&/O  
T value; m\xlSNW'q  
public : s6+`cC4  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?@LqrKj 11  
template < typename T2 > \2huDNW& !  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X^c2  
} ; #Rx|oSc}  
iwS55o  
|z%:{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }VI}O{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7ElU5I<S  
2ms@CQy(00  
zc#$hIi  
>J,y1jzJ  
  class holder \I[50eh|  
  { GO<,zOqvU  
public : "B"Yfg[  
template < typename T > ( {}Z '  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *%;+3SV  
  { RwyRPc _  
  return assignment < T > (t); `Eq~W@';Q0  
} MeMSF8zSQ  
} ; NPY\ >pf  
w0(1o_F7.  
;eQOBGX9  
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: wM aqR"%  
Htn''adg5  
  static holder _1; i?0+f }5<p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k/]4L!/ T  
m&!4*D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h qT6]*  
而不用手动写一个函数对象。 ).D+/D/"2  
>u R0 Xs;V  
=QQTHL{3  
%S9YjMR@  
四. 问题分析 &U7INUL  
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。 PbpnjvVrM  
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。 A$ Tp0v`t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H68~5lJY^]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S#{gCc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (eEs0  
T\3a T  
五. 问题1:一致性 5N.-m;s  
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?| O4lHR6M2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {.mP e|  
i0/RvrLc  
struct holder Pua| Z x  
  { f:hsE  
  // wR]jJb F  
  template < typename T > ?CU6RC n  
T &   operator ()( const T & r) const ?=#vp /  
  { o +KDK{MD  
  return (T & )r; pB0p?D)n  
} #|R#/Yc@Bv  
} ; kACgP!~/1  
sjIUW$  
这样的话assignment也必须相应改动: YggeKN  
&'KJh+jJ  
template < typename Left, typename Right > r=74 'g  
class assignment (u:^4,Z  
  { g*]/HS>e<G  
Left l; 6)j4-  
Right r; {@YY8SKb9  
public : 'h.:-1# L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m(DJ6CSa  
template < typename T2 > B3C%**~:e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YkuFt>U9,  
} ; 7G]v(ay  
vnr{Ekg  
同时,holder的operator=也需要改动: ewrs D'?  
x,81#=m^h  
template < typename T > ::`#qa4!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $LkTu  
  { K*id 1YY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |^k&6QO5  
} (2uF<$7(  
}"x#uG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]:_s7v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8Z[YcLy"({  
~H4wsa39  
return l(rhs) = r; o!@}&DE|*L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h'm-]v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;vuqI5k  
,$A'Y  
template < typename Tp > hb ="J349  
class constant_t =`pH2SJT  
  { z&KrG  
  const Tp t; iKM!>Fi  
public : #AO?<L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0(|Yy/Yq  
template < typename T >  Qo$j'|lD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  @ ^cR  
  { ?DrA@;IB  
  return t; =8V 9E  
} Cno+rmsfT  
} ; 1W r,E#+C  
kJ[r.)HU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P+:DLex  
下面就可以修改holder的operator=了 HE|XDcYO  
uEui{_2$  
template < typename T > {$xt.<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NXHe;G  
  { M~ eXC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aM7=>  
} s~'"&0Gz  
(J 1:J  
同时也要修改assignment的operator() GTuxMg`  
f Hd|tl  
template < typename T2 > VS jt|F)t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (|9t+KP  
现在代码看起来就很一致了。 U-U"RC>  
/P%OXn$i/  
六. 问题2:链式操作 O;lGh1.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WRov7  
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。 [jEZ5]%  
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。 iu.v8I ;<  
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。 B? Z_~Bf&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w<&R|= 93  
K;Fs5|gFU  
template < typename T > lW|`8ykp  
struct result_1 W+Q^u7K  
  { z3Zo64V~7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q].p/-[(  
} ; zvbO q  
bY UG4+rD  
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: H@!]5 <:9  
`nrw[M?  
template < typename T > 10d.&vNw  
struct   ref z5p5=KOb  
  { *$Z,kZ^^  
typedef T & reference; #IR,KX3]A  
} ; 6o d^+>U  
template < typename T > PC!g?6J  
struct   ref < T &> ^D8~s;?  
  { 1I?`3N  
typedef T & reference; 2h:{6Gq8  
} ; D/YMovH%  
?[<#>,W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yu>)[|-  
oJ?,X^~_  
template < typename T > < Dt/JA(p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BUS4 T#D  
  { = glF6a  
  return l(t) = r(t); V}X>~ '%  
} 74r$)\q  
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。 FrC)2wX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P W_"JZ  
4<V}A j8l  
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 |*$0~mA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oy-y Q YX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,@kLH"a0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 > JC"YB  
最后的布局是: l;d4Le  
                Add C#LTF-$])  
              /   \ =m;,?("7t3  
            Divide   5 $0Ys{m  
            /   \ \`;1[m  
          _1     3 ^r~O*  
似乎一切都解决了?不。 "H#pN;)+   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5.$/]2VK  
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。 @jCMQYR  
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: %xrldn%  
3i1TBhs6  
template < typename Right > Ae\:{[c_D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {T-=&%||  
Right & rt) const x[=,$;o+  
  { 3Cgv($xl&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A0,h 7<i  
} a<J< Oc!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]nNn"_qh  
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。 21O@yNpS$  
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。 V :/v r  
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。 ,rV;T";r  
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。 }9kn;rb$g  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vmg[/#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: nC(Lr,(  
2@W`OW Njm  
template < class Action > 2wu\.{6Zp  
class picker : public Action dVg'v7G&V(  
  { Ma4eu8  
public : R"j<C13;%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CG;+Z-"X  
  // all the operator overloaded g:Q:cSg<  
} ; {n&GZG"f  
0V?7'Em  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U1`pY:P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: MOPHu O{^  
 ~)F_FS  
template < typename Right > M@JW/~p'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nDcH;_<;9a  
  { h$mGaw vZ~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PhAD: A  
} \l%##7DRp]  
a6@k*9D>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |8tKN"QG  
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。 =YIosmr  
YYL3a=;`a  
template < typename T >   struct picker_maker #&ei  
  { +IMt$}7[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; , `PYU[  
} ; ht#,v5oG>f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EeH ghq  
  { @Ko#nDEq  
typedef picker < T > result; %k<+#j6ZH  
} ; 39MOqVc  
5g.w"0MkY  
下面总的结构就有了: qHgzgS7a  
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。 Kn1T2WSAg  
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。 `6RccEm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \r9E6LL X'  
至此链式操作完美实现。 X#Ob^E%J  
Qsw.429t  
[kTckZv  
七. 问题3 nch#DE8 2  
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。 Khl0~  
1;PI%++  
template < typename T1, typename T2 > 97 ,Yq3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @-Y,9mM   
  { }u8g7Nj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @REMl~"D5  
} xs )jO+.  
R#i`H(N  
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: _Fn`G .r<  
ZvLI~ul(zT  
template < typename T1, typename T2 > 'v@*xF/L6a  
struct result_2 @=%g{  
  { `4?|yp.|L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >3*a&_cI=k  
} ; ~1aM5Ba{  
JNT|h zV  
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? F@HJ3O9  
这个差事就留给了holder自己。 A2p%Y},  
    C9_[ke[1D  
f3 imkZ(  
template < int Order > 6oFA=CjU{  
class holder; oIQ$98M  
template <> R<vbhB/lU  
class holder < 1 > GHo mk##0E  
  { u/NcX  
public : I-=Ieq"R9  
template < typename T > ef!f4u\  
  struct result_1 tv Zq):c  
  { lon9oraF'  
  typedef T & result; -r]L MQ  
} ; |lk:(~DM  
template < typename T1, typename T2 > :`lP+y?a1  
  struct result_2 }: u-l3e  
  { ?G<?: /CU  
  typedef T1 & result; B&BL<X r  
} ; f@$kK?c?  
template < typename T > d'H gek{T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |DPq~l(d  
  { <>Ha<4A =E  
  return (T & )r; =(Y0wZP|  
} jW4>WDN:  
template < typename T1, typename T2 > 5y] %Cu1.u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O4:_c-V2  
  { G{O{ p  
  return (T1 & )r1; K r<UPr  
} us8HXvvp{  
} ; d{7)_Sbky  
+WKN&@  
template <> KfPgj  
class holder < 2 > y&eU\>M  
  { UR S=1+  
public : rQ6>*0xL_  
template < typename T > kBnb9'.A1  
  struct result_1 Rlm28  
  { HuK Ob4g  
  typedef T & result; g$vOWSI +  
} ; {t.S_|IE  
template < typename T1, typename T2 > +\u\BJ!LAJ  
  struct result_2 f! )yE`4-  
  { 'i:lV'  
  typedef T2 & result; 86!$<!I  
} ; $ER9u2  
template < typename T > f"NWv!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SG1AYUs V  
  { O(9*VoD  
  return (T & )r; gjFQDrz(  
} #/8 Na v  
template < typename T1, typename T2 > `B:hXeI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rhX?\_7o  
  { CJw zjH  
  return (T2 & )r2; o*"Q{Xh#Qd  
} ZG{#CC=  
} ; O3%#Q3c>3  
fZLAZMrM  
8<32(D{  
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> >。 E1`_[=8a9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R~|(]#com  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J, +/<Y!  
~O!E&~  
return l(i, j) = r(i, j); -v|lM8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k,; (`L  
PnB2a'(^@?  
  return ( int & )i; <OJqeUo+*\  
  return ( int & )j; $!_}d  
最后执行i = j; \3%3=:  
可见,参数被正确的选择了。 AxF$7J(  
:S7[<SwL  
57]La^#  
X?JtEQ~>  
ipt]qJFd  
八. 中期总结 T &bB8tQk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a<>cbP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l<ZHS'-;8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2R^Eea  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2+p XtP@O  
w>}n1Nc$G  
)]<^*b>  
hJw]hVYa  
eb6y-TwY  
{ot6ssT=D  
九. 简化 =<zlg~i  
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。 "(kiMo g-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E9t8SclV  
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: "Vp:Sq9y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [Ls%nz|  
  +-*/&|^等 /TIt-c  
2. 返回引用。 t("koA=.  
  =,各种复合赋值等 '?fGI3b~/  
3. 返回固定类型。 (v:8p!QN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C7}iwklcsa  
4. 原样返回。 klY, @  
  operator, yJlRW!@&:  
5. 返回解引用的类型。 R yM2 9uD  
  operator*(单目) IjQgmS~G  
6. 返回地址。 FL&Y/5  
  operator&(单目) =^l`c$G<  
7. 下表访问返回类型。 hhI*2|i"L  
  operator[] w\V<6_[vv.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7 s2*VKr  
  operator<<和operator>> 0tPwhJ  
"gDk?w  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JE*?O*&|Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :<0lCj  
wyAh%'V  
template < typename Left > p6)6Gcx  
struct value_return npbf>n^R  
  { 9}42s+  
template < typename T > J~ +p7S  
  struct result_1 fD8GAav  
  { k)y<iHR_o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A1z<2.R  
} ; Y$j !-l5z  
hewc5vrL  
template < typename T1, typename T2 > P=9UK`n  
  struct result_2 &zVXd  
  { }jFRuT;35  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PpNG`_O  
} ; ^EW6}oj[  
} ; NqFfz9G)  
v:>sS_^  
[biz[ fm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zw%:mZN  
+UTBiB R  
下面我们来剥离functor中的operator() ; vWJOvM2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {~(XO@;b  
-rHqU|  
return l(t) op r(t) *#@{&Q(Qh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,:V[H8 ?  
return op l(t) 1:./f|m  
return op l(t1, t2) wsc=6/#u  
return l(t) op AUfcf *  
return l(t1, t2) op [;'$y:L=g  
return l(t)[r(t)] !ZCxi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bX5/xf$q  
/len8FRf  
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: -7J~^m2x  
单目: return f(l(t), r(t)); o$7UWKW8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *TCV}=V G  
双目: return f(l(t)); <KStl fX  
return f(l(t1, t2)); d`j<Bbf-  
下面就是f的实现,以operator/为例 r?pFc3 ~N  
Z-" NLwt[  
struct meta_divide 5>=4$!`  
  { f3h]t0M  
template < typename T1, typename T2 > 2n#H%&^?a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }/IP\1bG  
  { (hRg0Z=  
  return t1 / t2; 1 .o0"  
} :x^e T  
} ; d?cCSf  
S T4[d'|j  
这个工作可以让宏来做: [ p(0g;bx  
89P7iSV#*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0 U#m7j  
template < typename T1, typename T2 > \ ~4] J'E >  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <Skf n`).  
以后可以直接用 PfhKomt"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )]\-Uy$x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mT;   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +HD2]~{EkL  
U> <$p{ )  
gzlRK^5  
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 "-G7eGQ  
$H/: -v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tl?jq]  
class unary_op : public Rettype ,.;{J|4P  
  { O >@Q>Z8W?  
    Left l; ^.*zBrFx  
public : 8hSw4S "$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7x*C` Et<x  
V,?])=Ax  
template < typename T > DV*e.Y>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y`7b3*P  
      { -afNiNiY  
      return FuncType::execute(l(t)); @Yw42`> !s  
    } e{^lD.E  
'?3(&  
    template < typename T1, typename T2 > y7'9KQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sg\+al7  
      { SxkY ;^-U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &7{yk$]*  
    } zIr-Rx'dL^  
} ; 5)->.*G*  
M`)3(|4  
EQ"+G[j~x  
同样还可以申明一个binary_op Z8f?uF  
20:![/7:!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <" 0b 8 Z  
class binary_op : public Rettype P#rS.CIh  
  { X'xnJtk  
    Left l; _~ 2o  
Right r; f %q ?  
public : o,$K=#Iv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ldy(<cN  
ITz+O=I4R]  
template < typename T > 3XncEdy_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BJp~/H`vd  
      { %P C[-(Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3aJYl3:0B  
    } }5Km \OI  
]v+yeGIKS  
    template < typename T1, typename T2 > fOP3`G^\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \GK]6VW  
      { ZJ/K MW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nkn2\ w  
    } #TB 3|=  
} ; e=_Ng j)  
pTH5-l_f ]  
:g+ wv}z  
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 MaF4lFmS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L9!\\U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DIkf#}  
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。 fW=eB'Sl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7IrH(~Fo  
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。。。 3A.lS+P1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bu=RU  
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) D&DbxTi  
下面是修改过的unary_op `1lGAKv  
uu/2C \n}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !';;q  
class unary_op ( yB]$  
  { Qn;,OB k  
Left l; \]3[Xw-$  
   LYyud  
public : &fE2zTz  
%kP=VUXj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F><ficT  
CbOCL~ "  
template < typename T > x X.{(er  
  struct result_1 s'BlFB n  
  { w/9%C(w6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K.b :ae^k  
} ; j?\z5i""f  
NC sem  
template < typename T1, typename T2 > #1WCSLvtV  
  struct result_2 E9' 2_e  
  { z00,Vr^m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {=;<1PykLb  
} ; "kjSg7m*:  
l]~IZTC  
template < typename T1, typename T2 > :*YnH&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {W=5 J7  
  { )G*xI`(@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1I40N[PE)  
} bYr*rEcA  
X,}(MW  
template < typename T > HI, `O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^zfs8]QSf  
  { #K!"/,d@>J  
  return OpClass::execute(lt(t)); )^ PWr^  
} Q 87'zf  
eYevj[c;  
} ; YdN]Tqc  
gJ^taUE  
~y,m7%L  
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 '1~;^rU  
好啦,现在才真正完美了。 s&XL{FE  
现在在picker里面就可以这么添加了: o.s(=iG  
U.Y7]#P:  
template < typename Right > `]a0z|2'!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,Kt51vGi  
  { U/_hH*N"!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xtK\-[n  
} N*)O_Ki  
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。 NCgKWyRR  
,;f5OUl?[  
F^5\w-gLY  
hS&.-5v  
2UxmKp[  
十. bind #5iy^?N"w  
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。 lNTbd"}$:  
先来分析一下一段例子 5qFHy[I A  
ZH~Wn#Wp  
"]\3t;IT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rbl^ aik  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8\jsGN.$JZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &=XK:+  
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。 k *>"@  
我们来写个简单的。 7xfS%'=y"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3$.#\*s_4  
对于函数对象类的版本: Mq_P'/  
? 51i0~O=  
template < typename Func > :>F3es`  
struct functor_trait 9TwKd0AT$&  
  { I1I-,~hO  
typedef typename Func::result_type result_type; <kWkc|z BY  
} ; "=V!-+*@G@  
对于无参数函数的版本: U2v;GIo$yU  
A2 $05a$%  
template < typename Ret > <j3|Mh_(I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k= &n>P  
  { }7_$[r'_oI  
typedef Ret result_type; E()%IC/R  
} ; Ys|SacWC  
对于单参数函数的版本: ?Cx=!k.  
WQbjq}RfI  
template < typename Ret, typename V1 > \[]?9Z=n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G,<l}(tEG  
  { Z*-a=u%gl'  
typedef Ret result_type; S)/548=`  
} ; jmcys _N3  
对于双参数函数的版本: _]{LjJ!M  
z;_vl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nzbAQ3v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $VhY"<  
  { &9"Y:),  
typedef Ret result_type; }6=? zs}  
} ; t0Jqr)9}6  
等等。。。 LF#[$ so{i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B#cN'1c  
lD-2 5~YV  
template < typename Func > 9ExI,  
struct func_return \L`x![$~q  
  { $\|Q+7lQ  
template < typename T > ?[P>2oz  
  struct result_1 ]2 $T 6  
  { X4Pm&ol  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lxr;AJ(  
} ; j(k}NWPH  
b*/Mco 9O  
template < typename T1, typename T2 > $cU7)vmK`  
  struct result_2 B2|0.G|[j  
  { DIJmISk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )dh`aQ%N "  
} ; B< HN$/  
} ; L&~'SC  
upX@8WxR  
c((bUjS'=Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lJdYR'/Wd  
j; R20xf0  
template < typename Func, typename aPicker > ^@{"a  
class binder_1 *u",-n  
  { <]X 6%LX  
Func fn; Nwe-7/Q  
aPicker pk; ?%Ww3cU+J  
public : `xx3JQv[  
&]shBvzl^  
template < typename T > (E,Ibz2G:e  
  struct result_1 7upWM~H^  
  { yz5! >|EB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; : @eHV=|+>  
} ; )xKW  
+r9neS.l  
template < typename T1, typename T2 > Y*\N{6$2  
  struct result_2 f=u +G  
  { E!BzE_|i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~(7ct*U~  
} ; _N)&<'lB<  
1iNMgA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =p"ma83  
p \9}}t7n  
template < typename T > &U7h9o H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < (B|g&A  
  { #S x  
  return fn(pk(t)); ^!0z+M:>^  
} wG9aX*(n  
template < typename T1, typename T2 > 9qgs*]J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@v;QLD"d<  
  { 4>a(!h t  
  return fn(pk(t1, t2)); "tK|/R+  
} %>6ilG Q+  
} ; e-[PuJ  
SynRi/BRmw  
qxsHhyB_n;  
一目了然不是么? BW}M/  
最后实现bind }p?67y/  
|lg jI!iK  
<;O^3_'  
template < typename Func, typename aPicker > (DS"*4ty  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SbzJeaZv  
  { o4J@M{xb_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g_N^Y  
} Jj 5VBI!Ok  
 S~E@A.7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k_ywwkG9lU  
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。 <VutwtA  
s{8=Q0^  
十一. phoenix G--(Ef%v'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BV }CmU&DA  
f}p`<z   
for_each(v.begin(), v.end(), ~!Nw]lb!  
( RqP_^tB  
do_ RyG6_ G}  
[ B]: |;d  
  cout << _1 <<   " , " ?6hd(^  
] q\|RI;W  
.while_( -- _1), DV[FZ  
cout << var( " \n " ) -mn/Yv  
) vy{k"W&S  
); !H[01  
1q3"qY H  
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: G2?#MO  
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 gmgri   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XWQ `]m)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tHHJ|4C  
@"1Z;.S8V  
.4tu{\YX  
template < typename Cond, typename Actor > P:N> #G~z  
class do_while FfrC/"N  
  { t[|t0y8  
Cond cd; <hiv8/)?  
Actor act; ViMl{3  
public : aq8./^  
template < typename T > _aF8Us  
  struct result_1 D,[Nn_N  
  { ]'M B3@T  
  typedef int result_type; UcOP 0_/  
} ; +,AzxP _y  
8ih_S2Cd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D7JrGaF{  
$u'"C|>8  
template < typename T > ;UM(y@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S50}]5K  
  { VltM{-k^  
  do mH0OW  
    { W=w]`'  
  act(t); saQs<1  
  } Q"nw.FjUG  
  while (cd(t)); 0Xw>_#Y/xS  
  return   0 ; 1[u{y{9 q  
} !<HMMf,-D  
} ; SQn.`0HT  
VjNr<~|d  
J -Lynvqm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kp*!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z`M pH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m"'LT0nur  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 US(RWXyg  
下面就是产生这个functor的类: *<y9.\z Y<  
DB-79U%W  
.5o~^  
template < typename Actor > /|P{t{^WM  
class do_while_actor k'H[aYMA  
  { %;v~MC @  
Actor act; l9="ccM  
public : *AQ3RA8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} : [328X2  
".$kOH_:  
template < typename Cond > 'j, ([  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0XCAnMVo  
} ; :Dw_$  
LjE3|+pJ  
G?=&\fg_:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jll:Rh(b  
最后,是那个do_ ,>7dIJqzw  
"0[`U(/  
:r hB=  
class do_while_invoker <I tS_/z  
  { f_[dFKoX  
public : u/6if9B  
template < typename Actor > ZvT,HJ0?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ![\P/1p  
  { %_4#WI  
  return do_while_actor < Actor > (act); kk6 !krZ  
} T$%QK?B  
} do_; S`zu.8%5  
G dNhEv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rf4f'cUa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y&5 O)  
最后来说说怎么处理break和continue .R"VLE|  
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)7U+~nQ"  
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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