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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U \F ?{/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }50s\H._C  
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, JE;!~=   
=ibKdPtTh^  
L; <Pod  
ra1_XR}  
  class filler {G=|fgz  
  { ?%b#FXA  
public : +rKV*XX@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zOis}$GR  
} ; Z jXn,W]~  
35fj-J$8  
2>xEE  
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: H$6;{IUz~  
M4t:)!dji?  
pwNF\ ={  
Z5"5Ge-M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,fhK  
RZ?abE8  
=V:Al   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <{z-<D;  
N\fj[?f[  
Wyb+K)Tg  
z#d*Odc  
二. 战前分析 -s 7a\H{~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zo1 fUsK?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >ni0:^vp  
w`F'loUEt  
OK \9`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0 .ck!"h}  
  /* --------------------------------------------- */  \ns} M3  
vector < int *> vp( 10 ); _*wlK;`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )J 8mn*  
/* --------------------------------------------- */ 4?c0rC<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /LG}nY  
/* --------------------------------------------- */ <4-g2.\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >|1-o;UU  
  /* --------------------------------------------- */ H^jcWwy:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lv>OBHD  
/* --------------------------------------------- */ h~ehZJys  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,be$ ~7qS  
aoGns46Y  
<}}u'5;^?x  
*d-JAE  
看了之后,我们可以思考一些问题: C-^8;xd  
1._1, _2是什么? r(g# 3i4Q  
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。 K!v\r"N  
2._1 = 1是在做什么? jN/snU2\0  
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。 jT4 m(j  
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。 e[db?f2!  
JcC2Zn6  
7MhaLkB_6  
三. 动工 :,.HJ[Vg&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jEL"Q?#  
3s#/d,+  
:b,An'H  
n/% M9osF  
template < typename T > q<cxmo0S  
class assignment >oapw5~5  
  { <Kk?BRxi  
T value; Xc<Hm  
public : hwSxdT6  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?2K~']\S  
template < typename T2 > l=<},_]{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u&e?3qKX(  
} ; w3"%d~/[x  
n9V8A[QJ  
5e^z]j1Yv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5a:YzQ4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OUy} 1%HY  
96%N  
n m.5!.  
WdbHT|.Aj  
  class holder [f]:h Ji  
  { !j9(%,PR  
public : J$S*QCo  
template < typename T > Qa"4^s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "J 2v8c  
  { & z5:v-G?  
  return assignment < T > (t); dA0o{[o=  
} Q fL8@W~e  
} ; g>{t>B%v^K  
BfQ#5  
Or-LQ^~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >bg{  
uIR   
  static holder _1; 38%"#T3#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V6'k\5|_  
,Bj]j -\Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gBZNO! a,d  
而不用手动写一个函数对象。 ;Hb"SB  
=>7czw:S 1  
/Z]hX*QR  
Fzz9BEw(i  
四. 问题分析 & d* bQv$  
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。 UU ' 9  
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。 Y]i:$X]C?X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W9{y1,G9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m<!CF3g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #hXuGBZEI  
wV,=hMTd&\  
五. 问题1:一致性 5Hs !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?| 1;vwreJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3M>y.MS  
milQxSpj  
struct holder 1 /SB[[g  
  { GE\({V.W  
  // CS0q#?  
  template < typename T > 5'_:>0}  
T &   operator ()( const T & r) const kqGydGh*"  
  { u3sr"w&  
  return (T & )r; M`xI N~  
} 4thPR}DH}  
} ; In*0.   
{fMo#`9=  
这样的话assignment也必须相应改动: Z1wfy\9c8  
;XXEvRk  
template < typename Left, typename Right > Uh^j;s\y  
class assignment WL3J>S_  
  { Y>K8^GS  
Left l; nyOvB#f  
Right r; !RN9wXS7  
public : o@YEd d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r$%,k*X^ k  
template < typename T2 > mOFp!(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Az/P;C=  
} ; k0xm-  
<<H'Z  
同时,holder的operator=也需要改动: 9xL` i-7]  
2-^ ['R  
template < typename T > w7~&Xxa/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _HkQv6fXpE  
  { .L ^F4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Hq,znRz~`  
} ;9qwB  
!0cb f&^:  
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。 xww\L &y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OGW0lnQ/  
u2*."W\  
return l(rhs) = r; $C8s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 l!IN#|{(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ub[UB%(T  
OO;I^`Yn  
template < typename Tp > |2I p*  
class constant_t 4hUUQ;xj  
  { Nl{on"il  
  const Tp t; mHNqzdaa  
public : ~~#/jULbV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} > Qh#pn*  
template < typename T > -U@ycx|r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UiZ1$d*  
  { ?y^ ix+ M  
  return t; ##U/Wa3  
} y <P1VES  
} ; `Vh&XH\S  
;\iu*1>Z,&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @! jpJ}  
下面就可以修改holder的operator=了 Y }8HJTMB  
2-:`lrVd  
template < typename T > Bhe0z|&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Y7`Dx'x  
  { %3q7i`AZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RR>G}u9 np  
} M,SIs 3  
^!SwY_>  
同时也要修改assignment的operator() qx}*L'xB  
oSP^ .BJ$  
template < typename T2 > t0)hd X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mm N $\2  
现在代码看起来就很一致了。 5(y Q-/6C+  
?#L5V'ZZ*  
六. 问题2:链式操作 4*Z>-<W=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Zy6>i2f4f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >P2QL>P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &tw{d DD6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q>\9/DjUp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0|?DA12Z  
QW&@>i  
template < typename T > {;hR FQ^b  
struct result_1 N ^H H&~V  
  { M'$?Jp#]}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wVUm!Y  
} ; XMpE|M! c  
QB7^8O!<  
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'A #Yp0,  
|l,0bkY@&  
template < typename T > wE_#b\$=b  
struct   ref 9bD ER  
  { |LE*R@|3$  
typedef T & reference; ^2mCF  
} ; hle@= e/n  
template < typename T > %UCuI9  
struct   ref < T &> }k6gO0z  
  { 1VG7[#Zy  
typedef T & reference; do@BJWo  
} ; @FuX^Q.[  
_?9|,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +4K'KpFzZ  
ra{HlB{  
template < typename T > >orDw3xC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {^Q1b.=  
  { >8DZj&j  
  return l(t) = r(t); AHTQF#U^  
} 200Fd8Ju  
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。 mQ:5(]v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T?8N$J  
pg4jPuCM  
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 1Gk'f?dw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lLuAgds`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n}q/:|c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N#vV;  
最后的布局是: ;3N>m| ?D=  
                Add m H&WoL<K  
              /   \ /Y*6mQ:  
            Divide   5 U\;mM\2rE  
            /   \ }I#,o!)Vd  
          _1     3 M"z3F!-j  
似乎一切都解决了?不。 NSQf@o  
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。 Su[f"2oR  
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。 Y_M3-H=0  
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: qF4pTQf  
4:qM'z  
template < typename Right > zvh&o*\2<d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $lAhKpdlW  
Right & rt) const (\$=+' hy  
  { %2rUJaOgy$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t0o'_>*?A  
} ,F0bkNBG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [214b=  
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。 wTu=v  
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。 7f q\ H{  
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。 <@H=XEn  
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。 X:gE mcXc  
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? AO^c=^  
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: nV?e(}D  
_iW-i  
template < class Action > O.wk*m!9  
class picker : public Action =VDtZSa!$^  
  { ScTeh  
public : Ck^jgB.7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e{`DvfY21  
  // all the operator overloaded |PW.CV0,  
} ; <Z9N}wY,8  
F7qQrE5bl  
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。 kG]FB.@bG  
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: o`ijdg!5qG  
? Eh)JJt  
template < typename Right > /N\[ C"8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z)H9D(Za  
  { [}=/?(5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rTLo6wI  
} t[?O*>  
u7ER  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *6 1G<I  
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。 agxR V  
)l*6zn`z  
template < typename T >   struct picker_maker  Q~AK0W  
  { 73'.TReK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h**mAa0fo  
} ; FQ6{NMz,h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gjhWoZV  
  { =[V  
typedef picker < T > result; ,[0rh%%j  
} ; <{b#nPc!,#  
IBe0?F #  
下面总的结构就有了: 334tg'2]  
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。 Dh{sVRA  
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。 <MoKTP-<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rJ}k!}G  
至此链式操作完美实现。 >6zXr.  
dzwto;  
(.54`[2+L  
七. 问题3 5Rec~&v  
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。 Sej\Gt  
E;C=V2#>[  
template < typename T1, typename T2 > >\c"U1%E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +idp1SJ4  
  { 6N.+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ti^msC8e  
} a#:K"Mf.  
^zVBS7`J  
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: .|9o`mF7  
7BDoF!kCx  
template < typename T1, typename T2 > */yR _f  
struct result_2 4w-P%-4  
  { {!rpE7P-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X:Z*7P/  
} ; M]$_>&"  
&fYV FRVkq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #'jd.'>  
这个差事就留给了holder自己。 F-2&P:sjQ  
    ' Zmslijf  
b#[7A  
template < int Order > ~}fQ.F*7R  
class holder; q-)Ynp4'  
template <> 8h| 9;%  
class holder < 1 > zV8^Hxl  
  { ?h4Rh0rkX  
public : 49m}~J=*  
template < typename T > 17{$D ,P  
  struct result_1 4(FEfde=  
  { C%y!)v_x  
  typedef T & result; QL4BD93v  
} ; Lw!Q*3c  
template < typename T1, typename T2 > 7 -Yn8Gq  
  struct result_2 RY]Vo8  
  { Pwh0Se5Z  
  typedef T1 & result; 9:tn! <^=I  
} ; #fR~ 7 KR  
template < typename T > o1(?j}:c|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (jY -MF3  
  { ,:1_I`d>#X  
  return (T & )r; /Sag_[i  
} bAa+MB#A  
template < typename T1, typename T2 > BCtm05  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8S_v} NUm  
  { L&2 Zn{#`  
  return (T1 & )r1; z1u1%FwOfM  
} n!K<g.tjW  
} ; {v>orP?  
D7"RZF\)  
template <> YzD6S*wb  
class holder < 2 > {KO +t7'Q  
  { PLmf.hD\  
public : v!EE[[  
template < typename T > Q7b$j\;I  
  struct result_1 &7CAxU;i3  
  { wUbs9y<  
  typedef T & result; O$Z<R:vVA  
} ; L93KsI  
template < typename T1, typename T2 > M(_1'2  
  struct result_2 }.j09[<  
  { RC| t-(Z  
  typedef T2 & result; ZdP2}w  
} ; -Ob89Z?2A  
template < typename T >  h7h[! >  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yj48GQP]  
  { )ZA3m _w]  
  return (T & )r; (f*0Wp;  
} 17nONhh  
template < typename T1, typename T2 > a8Q=_4 l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,ruL7|T&  
  { Bco_\cpt]z  
  return (T2 & )r2; &>. w*  
} (IY= x{b  
} ; gADEjr*H  
5|E_ ,d!v  
c5t],P  
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> >。 >pV|c\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `zJTVi4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >sL"HyY#H  
`V1D &}H+G  
return l(i, j) = r(i, j); 'kz[Gh*8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V!Q1o!J  
Alsr6uLT1  
  return ( int & )i; -%*w&',G  
  return ( int & )j; 8"\g?/  
最后执行i = j; C/w!Y)nB=  
可见,参数被正确的选择了。 Xt!%W    
`f9I#B  
%;Dp~T`0  
7Q(5Nlfcz  
7Q>*]  
八. 中期总结 )Bq~1M 2  
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: OEN!~-u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y^Olcz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w/`I2uYu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -m.SN>V  
f;k'dqlv  
QlHxdRK`.  
A\jX#gg  
RU1+ -   
 3O:gZRxK  
九. 简化 N!fTt,  
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。 1qw*mV;W)_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;c-J)Ky  
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: $RYsqX\v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BN?OvQ  
  +-*/&|^等 j(`L)/|O  
2. 返回引用。 @} 61D  
  =,各种复合赋值等 MMpGI^x!-X  
3. 返回固定类型。 L;7x2&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U2DE"  
4. 原样返回。 39w|2%(O.  
  operator, $LLy#h?V]  
5. 返回解引用的类型。 bk**% ]  
  operator*(单目) [_&\wHX  
6. 返回地址。 )PRyDC-  
  operator&(单目) c teUKK.|)  
7. 下表访问返回类型。 uHv9D%R  
  operator[] Hvn{aLa.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V0,%g+.^  
  operator<<和operator>> , 8NY<sFh  
Q.q'pJ-  
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。 ccUq!1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?3Ytn+Py  
=+T$1  
template < typename Left > Qz+hS\yx  
struct value_return ,<[Q/:}[  
  { !18M!8Xea  
template < typename T > [f'V pId8  
  struct result_1 :<    
  { 3J2j5N:g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j0p'_|)(  
} ; 6iiH+Nc  
zqaz1rt[  
template < typename T1, typename T2 > =kp-[7  
  struct result_2 O<0G\sU  
  { z9k3@\7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rKR2v (c  
} ; !+;'kI2  
} ; ".9 b}}  
nMK,g>wp  
HMQi:s7%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q1Ja*=r  
?h;Zdv>`xz  
下面我们来剥离functor中的operator() o<*H!oyP\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m"{D}(TA  
CH6^;.  
return l(t) op r(t) fa7I6 i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pd99vq/  
return op l(t) w&eX)!  
return op l(t1, t2) vjy59m  
return l(t) op kxJ! #%w  
return l(t1, t2) op d]JiJgfa%  
return l(t)[r(t)] %1uY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hrpql_9.  
#S57SD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2qY`*Y.2  
单目: return f(l(t), r(t)); ,\ y)k}0lH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x \.q zi  
双目: return f(l(t)); @S/jVXA  
return f(l(t1, t2)); X~DI d  
下面就是f的实现,以operator/为例 "v @h  
gK{-eS  
struct meta_divide ^f:oKKaAW;  
  { qSRE)C=)  
template < typename T1, typename T2 > (x{6N^J.t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RR u1/nam  
  { 1LbJR'}  
  return t1 / t2; ^-, aB  
} ,O[HX?>  
} ; jG"n);WF  
_5F8F4QY`  
这个工作可以让宏来做: a#iJXI  
]] R*sd*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?0>% a$`  
template < typename T1, typename T2 > \ S]kY'(V(*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <r_L-  
以后可以直接用 F;5S2:a@Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g$c\(isY;  
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 YQb43Sh`  
(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。。。) ;naD`([  
0ZY.~b'eu  
|p"P+"#  
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 yQA6w%  
eyq8wQT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y#9dVUS  
class unary_op : public Rettype oe<9CK:?>  
  { $Hr qX?&r  
    Left l; & 5!.!Z3  
public : :"Vfn:Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Uq0GbLjv"  
r=Up-(j  
template < typename T > PNwXZ/N%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ob:}@jj  
      { N/ 7Q(^  
      return FuncType::execute(l(t)); E1(2wJ-3"  
    } KkVFY+/)  
N"X;aVFs_  
    template < typename T1, typename T2 > ?[ n{M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }bQqln)#  
      { ku=o$I8K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J7FCW^-`3  
    } ~)';[Ha  
} ; Xr54/.{&@  
fA HK<G4  
f>LwsP  
同样还可以申明一个binary_op l+e L:C!  
S+03aJNN#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *=OU~68)C  
class binary_op : public Rettype iNn]~L1  
  { |a7W@LVYD  
    Left l; ?}y{tav=  
Right r; y:6&P6`dx  
public : os|Y=a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NdpcfZ q  
RrMC[2=  
template < typename T > iGG;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MdzG2uZT  
      { /s91[n(d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `~zY!sK  
    } GfEg][f  
@<$-*,  
    template < typename T1, typename T2 > ig Mm.1>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W2CCLq1(  
      { mez )G|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [ugBVnma  
    } fmuAX w>  
} ; !+qy~h  
b2x8t7%O  
FBn`sS8hH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >Qk4AMIO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uWs5 +  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e K%~`Y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }]0f -}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9mdp \A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 h?f)Bt}ry  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vWbf5?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^a=,,6T  
下面是修改过的unary_op FX+;azE7  
5v51:g>c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SDY!!.  
class unary_op NXQdyg,  
  { y:TLGQ0  
Left l; 8mM^wT  
  1BQB8i-,  
public : q&.SB`  
lM1Y }  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^4Ta0kDn  
D8u_Z<6IjI  
template < typename T > V~rF`1+5N  
  struct result_1 giU6f!%  
  { _x<CTFTL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vz$X0C=W;H  
} ; [cSoo+Mlx  
Vx1xULdY  
template < typename T1, typename T2 > KMsm2~P  
  struct result_2 ?eUhHKS5  
  { aE0yO#=   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Iu`B7UOF  
} ; a?]Ow J  
_e/>CiN/  
template < typename T1, typename T2 > -J?i6BHb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n@9*>D U  
  { E 9=a+l9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZqaCe>  
} HtWuZq; w  
]AlRu(  
template < typename T > O=wA/T=w?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vM5u]u!  
  { }gY:VDW  
  return OpClass::execute(lt(t)); !oTF2Q+C  
} 9p ;)s  
S^}@X?v  
} ; RIXUzKLO  
Fs rGI (x?  
k@qn' Zi  
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 L&td4`2y  
好啦,现在才真正完美了。 ]|cL+|':y  
现在在picker里面就可以这么添加了: !(=bH"P  
K8 Y/sHl  
template < typename Right > j(Tt-a("z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pVTx# rY  
  { ;\yVwur  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $i@~$m7d-  
} s'yA^ VPf  
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。 $xT'cl/IH  
]-O/{FIv  
xviz{M9g  
wy3{>A Z(  
sWp]Zy  
十. bind oi4tj.!J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *c}MI e'&  
先来分析一下一段例子 qp>V\h\  
]$)J/L(p/]  
y:Ycn+X.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o g.LD7&/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fwn4c4-%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {9wBb`.n^  
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。 #8.%YG  
我们来写个简单的。 Snx_NH#tA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .VF4?~+M-  
对于函数对象类的版本: m S[Vl6  
_aOisN{  
template < typename Func > `.PZx%=  
struct functor_trait ax7]>Z=%d"  
  { zItf>j7|Z  
typedef typename Func::result_type result_type; !2oe;q2X[G  
} ; }0Isi G  
对于无参数函数的版本: x|/zn<\^  
?A7&SdJaO  
template < typename Ret > p;av63 i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `PI,tmv!  
  { WZ}c)r*R  
typedef Ret result_type; "7_6iB&@<  
} ; yE3g0@*  
对于单参数函数的版本: mO$]f4}  
&E.ckWf  
template < typename Ret, typename V1 > z@hlN3dg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Yrp WGK520  
  { i>gbT+*E!  
typedef Ret result_type; GJW>8*&&(  
} ; Hf P2o5-  
对于双参数函数的版本: +JE h7  
<6k5nEh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  ol^J-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P@LYa_UFsN  
  { V[>MKB(  
typedef Ret result_type; M/ @1;a@\  
} ; yP\KIm!  
等等。。。 +,=DUsI}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <_&H<]t%rI  
> t *+FcD  
template < typename Func > Y4,~s64e  
struct func_return VZNMom,Wr  
  { ;'!G?)PZ  
template < typename T > b;#Z/phix  
  struct result_1 ffo{ 4er  
  { =\7o@ 38  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -~Kw~RX<(  
} ; ]Bw2>6W  
l;$HGoJ  
template < typename T1, typename T2 > `9SRiy  
  struct result_2 Q jMH1S  
  { !%n3_tZC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |<&9_Aq_  
} ; '6*^s&H~  
} ; H8j#rC#&pm  
!gv/jdF  
#)`N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D2x-Wa  
o ohgZ&k2]  
template < typename Func, typename aPicker > -7)%J+5  
class binder_1 'r6s5 WC  
  { MKSiOM  
Func fn; omQa N#!,  
aPicker pk; r(./00a  
public : h32QEz-+  
CqQ>"Y  
template < typename T > &6nOCU)  
  struct result_1 zSMN k AM  
  { Ndq|Hkd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ML?%s`   
} ; e W&;r&26  
gZ6]\l]J{  
template < typename T1, typename T2 > D4%5T>^LW[  
  struct result_2 h?[3{Z^  
  { JgXP2|Y!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ld>y Fb(`  
} ; n@[&SgZq  
<oG+=h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q6'3-@%  
NqcmjHvy  
template < typename T > !|K~)4%rj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZaQg SE>Y  
  { :X-Z|Pv8  
  return fn(pk(t)); Fl\X&6k  
} Z3E957}  
template < typename T1, typename T2 > +9db1:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FWqnlK#  
  { 7g1" s1~or  
  return fn(pk(t1, t2)); cwi HHf>  
} ;=piJ%k  
} ; U^<\'`  
BU-+L}-48  
ZzET8?8  
一目了然不是么? EMME?OW$  
最后实现bind ^LgaMmz  
5^lroC-(x  
4/; X-  
template < typename Func, typename aPicker > \ZiZ X$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `C 'WSr  
  { 5&]|p'"W\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (CKx s I@  
} 7Yp;B:5@  
ro{q':Z3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]nE_(*w  
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。 VP^Yph 8R  
"4N%I  
十一. phoenix ~#3h-|]*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6||zwwk'.  
#|'&%n|Z  
for_each(v.begin(), v.end(), i-oi?x<u&(  
( KfpDPwP@  
do_ OU+oS,  
[ m[S6pqz  
  cout << _1 <<   " , " -'& 4No  
] Ezw(J[).C  
.while_( -- _1), x9}D2Ui  
cout << var( " \n " ) :<Z*WoEmt  
) n|`L>@aw,  
); K$_Rno"  
W70J2  
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: #q.Q tDz  
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 gbNPD*7g9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n]I_ LlbY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sXm8KV  
}}Ah-QU  
DueQ1+ P  
template < typename Cond, typename Actor > 2Wz/s 0`  
class do_while Hm2}xnY  
  { 41 sClC"  
Cond cd; ~J1;Z0}#  
Actor act; |0:&d w?*!  
public : Ep-{Ew{T_=  
template < typename T > W tF  
  struct result_1 I,dH\]^h=  
  { @=ABO"CQ  
  typedef int result_type; Gs$<r~Tg  
} ; mlCw(i,  
F. X{(8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M##h<3I  
zRtaO'G(  
template < typename T > hl}@ha4'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .QX|:]|n  
  { =&?}qa(P  
  do <-uE pF  
    { v|acKux=t  
  act(t); C$`z23E  
  } %0 (,f  
  while (cd(t)); j~!0n[F  
  return   0 ; 3c] oU1GfF  
} .zr2!}lB  
} ; \wRbhN  
CU)'x E  
! 7,rz1s73  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Th,15H DA  
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。 v  P8.{$  
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。 y05(/NH>  
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。 pUby0)}t  
下面就是产生这个functor的类: lVY`^pw?  
vtw{ A}  
FNlzpCT~L  
template < typename Actor > N'_,VB  
class do_while_actor xsS/)R?  
  { dn/0>|5OF(  
Actor act;  e#0C  
public : _YzItge*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {U8Sl.  
#W[/N|~wx  
template < typename Cond > d U n+?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G]5m@;~l5  
} ; kzPHPERA]  
B4AV ubMbe  
`` (D01<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qPsf`nI7  
最后,是那个do_ <+D(GH};  
],ioY*4G  
PY=(|2tb4  
class do_while_invoker `*nVLtT Y  
  { 0g% `L_e_  
public : 6jjmrc[#}X  
template < typename Actor > 6W&huIQ[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *BzqAi0  
  { Up?w >ly  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5Mm><"0  
} [pi!+k  
} do_; $%!'c# F  
bmN'{09@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e"HA.t[A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; V)pXLE  
最后来说说怎么处理break和continue :'RmT3  
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。 {HPKp&kl  
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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