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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )ZGYhE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 25d\!3#E  
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, );nz4/V  
 kI%peb?  
aD2*.ln><  
C\ vC?(n  
  class filler t9.,/o,  
  { OB~C}'^$  
public : A t{U~^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :q^R `8;(t  
} ; ;{k=C2  
BRb\V42i;  
^|#>zCt^  
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: S?L#N  
Go1(@  
eJ)1K  
RU0i#suiz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YZ+>\ x  
6B#('gxO  
\eQ la8s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vQ 4}WtvA  
|zq4*  5  
Bz+.Qa+  
2{-!E ^g  
二. 战前分析 Vo,[EVL  
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。 Edw2W8  
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 QBoFpxh=  
-/>9c-F  
"V4Q2T T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vt.P*Z5  
  /* --------------------------------------------- */ }taLk@T  
vector < int *> vp( 10 ); y}N&/}M:}8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S ZlC4=6c  
/* --------------------------------------------- */ 1Dq<{;rWb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bhD ~ 4Rz  
/* --------------------------------------------- */ %:3'4;jh%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (s s3A9tG  
  /* --------------------------------------------- */ w$j{Hp6m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DzC Df@TB"  
/* --------------------------------------------- */ 6\4Z\82  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l&L,7BX  
RNTa XR+Zn  
rVH6QQF=\  
~-_i  
看了之后,我们可以思考一些问题: gWOt]D&#/  
1._1, _2是什么? #{$1z;i?f  
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。 sw$2d  
2._1 = 1是在做什么? H\E7o" m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %X>FVlPm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gO='A(Y  
WULAty  
f#$|t>  
三. 动工 R_1qn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~U$":~H[  
)JhT1j Qc  
-#.< 12M  
d yh<pX/$  
template < typename T > o5swH6Y.)J  
class assignment iA'As%S1  
  { bb;(gK;F  
T value; bO3GVc+S  
public : ~~nqU pK?v  
assignment( const T & v) : value(v) {} JJ ?I>S N!  
template < typename T2 > ?^u^im  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rkDi+D6`q  
} ; u7s"0f`  
GqLq  gns  
{6*#3m Kk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +ZA)/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~$<UE}qp  
CqFeF?xd8h  
=dzWmL<~8  
$DebXxJw0l  
  class holder kz B\'m,l  
  { khx.yRx  
public : raE Mm  
template < typename T > 19c@`?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "(`2eXRn  
  { c2 Aps  
  return assignment < T > (t); (ChD]PWQ  
} E.`6oX\L|  
} ; >&U @f  
ST Z]8cw  
])w[   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |=6_ xRyr  
r37[)kJ  
  static holder _1; UDEj[12S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tfYB_N  
|3shc,7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F~HRME; Z  
而不用手动写一个函数对象。 BRS#Fl:  
O_;Dk W  
'<dgT&8C  
R)5n 8  
四. 问题分析 ^/@jwZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w1 `QIv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T2FE+A]n9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6C [E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sOBu7!G%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A"uULfnk  
pOT7;-#n  
五. 问题1:一致性 KxzYfH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `~# < &w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =*Z5!W'd  
4!.(|h@  
struct holder ,q#0hy%5/  
  { 2`?!+")  
  // 0w=R_C)s  
  template < typename T > W!T"m)S  
T &   operator ()( const T & r) const t2>fmQIQ  
  { 7Nzbz3  
  return (T & )r; % 0T+t.  
} #_i`#d)  
} ; #8XL :I  
k@dN$O%p  
这样的话assignment也必须相应改动: 7f{=w, U  
\ZI'|Ad  
template < typename Left, typename Right > ;# uZhd  
class assignment ?D`T7KSe~D  
  { ?6^|ZtB  
Left l; T,%j\0  
Right r; K`g7$r)U[  
public : 3g~'5Ao  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _S}A=hK'  
template < typename T2 > `aC){&AP(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #,d I$gY  
} ; =u[k1s?  
Wb}c=hZv  
同时,holder的operator=也需要改动: yQNV@T<o  
P"/G  
template < typename T > IZ/m4~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8s{?v &p  
  { d5`3wd]]'v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lQ'GX9hN@  
} '' O7=\  
Dd/wUP  
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。 r SkUSe6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p5r]J+1  
06q(aI^Ch@  
return l(rhs) = r; -G7TEq)  
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。 2-N 'ya  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4JGtI*%5lq  
/U&Opo {aO  
template < typename Tp > Z;/$niY  
class constant_t "pP^*9FrA  
  { ~ `M\Ir  
  const Tp t; 0'YG6(h  
public : kE9esC 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !K f#@0E..  
template < typename T > xG&)1sT#-\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Gs+3e8  
  { Eow_&#WW;P  
  return t; l vMlL5t  
} hCjR&ZA  
} ; ^. dsW0"0  
W\&8au ds  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YG [;"QR  
下面就可以修改holder的operator=了 #9-P%%kQ  
(0YZZ93  
template < typename T > SN7"7joP<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SCvVt  
  { N ,8/Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =U%Rvm  
} - K9c@?  
p$Ox'A4  
同时也要修改assignment的operator() 1cS}J:0P  
8>,jpAN}r  
template < typename T2 > (q+)'H%iK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OxI/%yv-c  
现在代码看起来就很一致了。 QnZcBXI8  
|7yAX+  
六. 问题2:链式操作 .ZvM^GJb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ![]`` g2  
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。 i;LXu%3\  
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。 z9FfU  
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。 g35DV6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tq]Sn]CSP  
=jB08A  
template < typename T > [<DZ*|+  
struct result_1 KD`IX-r{s  
  { F a'k0/_j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T!Hb{Cg*  
} ; Og,$ sH}`  
3|.um_  
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: \jOA+FU [  
bFe+m1Q_  
template < typename T > _?OW0x4  
struct   ref rE}%KsZ  
  { 1pArZzm>  
typedef T & reference; ZovW0Q)m  
} ; 4"gM<z  
template < typename T > {}3${  
struct   ref < T &> !O`(JSoG  
  { ;\f gF@  
typedef T & reference; E_vq  
} ; s2Mb[#:a"  
cSXwYZDx?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q Y#n'&  
?>I;34tL(  
template < typename T > I 'V4D[H5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0NS<?p~_S  
  { /YZr~|65  
  return l(t) = r(t); E\Rhz]G(  
} x>Zn?YR,"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NR`C(^}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {zMU#=EC  
"?V0$-DR  
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 |&RU/a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N<~t3/Nm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 28 ?\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &l!4mxwr`  
最后的布局是: <YdE1{fm  
                Add z^'gx@YD*v  
              /   \ S:h{2{  
            Divide   5 xai*CY@cQ  
            /   \ |Y?H A&  
          _1     3 z6*X%6,8  
似乎一切都解决了?不。 r"P|dlV-  
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。 eA E`# t  
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。 7S}_F^  
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: 0*f)=Q'  
[ucpd  
template < typename Right > '.:z&gSqx0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `{dm;j5/y  
Right & rt) const &J+CSv,39  
  { wne,e's}   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LDPUD'  
} `aciXlqIF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Lm%:K]X  
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。 @7IIM{  
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。 ` @`CG[-9  
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。 3kybLOG  
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。 E=nIRG|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? ?l9XAW t\  
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: YNQY4\(  
U/!TKic+  
template < class Action > =vX/{C  
class picker : public Action 'uBu6G  
  { LY%WD%pL  
public : PvPOU"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GPN]9  
  // all the operator overloaded t'n pG}`tE  
} ; yDzc<p\`  
.P8&5i)'P,  
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。 '=b/6@&  
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: HiZ*+T.B  
ZOh`(})hy  
template < typename Right > pM4 :#%V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <M+|rD]oc  
  { MTuV^0%jD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g6j?,c|y  
} ! >FYK}c7  
Cd#(X@n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0X6YdW_2X  
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。 xF!,IKlBBp  
"\: `/k3  
template < typename T >   struct picker_maker q'T4w!V(V  
  { +$ 'Zf0U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V?6a 8lJ  
} ; P3x8UR=fS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wr$("A(  
  { 3l rT3a3vV  
typedef picker < T > result; <cps2*'  
} ; Sc]B#/~B  
W=N+VqK  
下面总的结构就有了: 'OITI TM  
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。 D+lAhEN  
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。 ~~D{spMVO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8{^kQ/]'|  
至此链式操作完美实现。 kMIcK4.MH  
G/)O@Ugp  
6AAz  
七. 问题3 BtkOnbz8X  
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。 3#3n!(  
`V}q-Zdy  
template < typename T1, typename T2 > X-bcQ@Oj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r8`ffH  
  { |mZxfI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p $S*dr  
} ;AG8C#_  
.]8ZwAs=&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d[iQ` YW5  
g|o,uD  
template < typename T1, typename T2 > qU \w=  
struct result_2 Q *D;U[  
  { qqjwJ!@P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `+]Qz =}  
} ; (p"%O  
4>wP7`/+y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? OIGY`   
这个差事就留给了holder自己。 Zu*F#s!tUI  
    m+ =] m_  
8SMxw~9$  
template < int Order > {5Q!Y&N.%  
class holder; E^ B'4  
template <> L^1NY3=$  
class holder < 1 > ( >LF(ll  
  { ?tWaI{95I  
public : Yj&F;_~   
template < typename T > )v'WWwXY>  
  struct result_1 l0|5t)jF-  
  { LP.]9ut  
  typedef T & result; .yoH/2h  
} ; k$n|*kCh  
template < typename T1, typename T2 > /J]5H  
  struct result_2 0Um2DjTCG  
  { d-oMQGOklb  
  typedef T1 & result; A @i  
} ; tm|ZBM  
template < typename T > z<MsKD0Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tR# OjkvX  
  { '+@=ILj>  
  return (T & )r; &T#;-`'  
} $zUP?Gq!  
template < typename T1, typename T2 > KqHyG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const em y[k  
  { bTI|F]^!  
  return (T1 & )r1; ?e%ZOI  
} lt/1f{v[:  
} ; 1y:-N6  
[F+}V,  
template <> 'lH|eU&-  
class holder < 2 > Ugr!"Q#M  
  { % aP!hy  
public : 0- B5`=yU  
template < typename T > 9=s<Ld  
  struct result_1 ko!)s  
  { kXViWOXU^  
  typedef T & result; EfqX y>W  
} ; [CY9^N  
template < typename T1, typename T2 > &eJfGt5  
  struct result_2 pJ>P[  
  { &j;wCvE4+  
  typedef T2 & result; ez7A4>/  
} ; 2_>N/Z4T  
template < typename T > {4l8}w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _?nL+\'V  
  { ${DUCud,kY  
  return (T & )r; QRw"H 8nW  
} VMZMG$C  
template < typename T1, typename T2 > n3WlZ!$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aHD]k8 m z  
  { pd?M f=>#  
  return (T2 & )r2; G0Iw-vf  
} M*0]ai|;  
} ; &s(^@OayE  
-oGdk|Yn  
T9=I$@/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1Yq!~8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X;$+,&M"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _T60;ZI+^  
'B |JAi?  
return l(i, j) = r(i, j); 6%'QjwM_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MxKS4k  
$z6_@`[  
  return ( int & )i; GblA9F7  
  return ( int & )j; Y/F6\oh  
最后执行i = j; KR} ?H#%  
可见,参数被正确的选择了。 9+|$$)  
KM, \  
+w`2kv  
w?L6!)oiz  
b1I]>\  
八. 中期总结 PrqlTT}Px  
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: p%ki>p )E|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &$+AXzn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,~U>'&M;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x>K Or,f  
G/E+L-N#`  
&C_j\7Dq  
cVv=*81\  
v&\Q8!r_  
w7L{_aom  
九. 简化 \  #F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +Ze} B*0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )D O?VRI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: iI T;K@&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,)cM3nu  
  +-*/&|^等 L(6d&t'|-R  
2. 返回引用。 %uDi#x.  
  =,各种复合赋值等 gT. sj d  
3. 返回固定类型。 C[cbbp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .^`{1%  
4. 原样返回。 aqZi:icFa  
  operator, 7sCG^&Y  
5. 返回解引用的类型。 [(i  
  operator*(单目) gjyYCjF  
6. 返回地址。 P\tB~SZ*  
  operator&(单目) >58YjLXb  
7. 下表访问返回类型。 [>I<#_^~  
  operator[] l:~/<`o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J3V= 46Yc  
  operator<<和operator>> uo9B9"&  
ELoDd&d8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !/b>sN}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n` _{9R  
,&A7iO  
template < typename Left > au(D66VO  
struct value_return v4TQX<0s  
  { ktXM|#  
template < typename T > ?FZ HrA  
  struct result_1 l'rja.\  
  { P= BZ+6DS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?>:g?.+  
} ; QE+g j8  
/KaZH R.  
template < typename T1, typename T2 > 5DU6rks%  
  struct result_2 =j_4S<  
  { %A/0 '  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1t~G|zhX  
} ; n+9=1Oo"  
} ; *8A  
C3f' {}  
! I:%0D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait df+l%9@  
p$c6<'UqH  
下面我们来剥离functor中的operator() e)k9dOR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: bHnT6Icom  
nc29j_Id  
return l(t) op r(t) e2Pcm_Ahv*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D/gw .XYL  
return op l(t) .hb:s,0mP  
return op l(t1, t2) 5 V~oIL  
return l(t) op n38p!oS  
return l(t1, t2) op %IA\pSE  
return l(t)[r(t)] wU36sCo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y5Bo|*b  
BwEN~2u6  
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: _.Nbt(mz  
单目: return f(l(t), r(t)); Et_bH%0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^Z+?h &%%  
双目: return f(l(t)); eQm1cgMdz  
return f(l(t1, t2)); (8DC}kckE  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;8&3 dm]  
NiEUW.0  
struct meta_divide RLXL&  
  { ,-LwtePJ0  
template < typename T1, typename T2 > +o{R _  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M/'sl;  
  { [S%_In   
  return t1 / t2; wmL'F:UP  
} UhWNl]Z  
} ; )EuvRLo{S7  
nHAS(  
这个工作可以让宏来做: {]!mrAjD  
f}ji?p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <al(7  
template < typename T1, typename T2 > \ [b%D3-}'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >8^ $ [}w  
以后可以直接用 X7 MM2V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bo>*fNqAIy  
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 {6|G@ ""O  
(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。。。) %XDc,AR[  
HZB>{O  
xrz,\eTb  
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 TER=*"!  
/9*B)m"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $9#H04.x  
class unary_op : public Rettype 6<SAa#@ey  
  { %lhEM}Sm  
    Left l; \ZFGw&yN  
public : ,4e:I.b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N^G Mp,8  
]@c+]{  
template < typename T > A RuA<vQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y_IF;V\  
      { sqwGsO$#  
      return FuncType::execute(l(t)); jXx<`I+]  
    } Yui3+}Ms  
rQs)O<jl  
    template < typename T1, typename T2 > 8 +/rlHp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [A~xy'T  
      { iRbT/cc{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -#[a7',Z;  
    } 6dt]`zv/  
} ; 6Q@j  
FaSf7D`C  
$y&E(J  
同样还可以申明一个binary_op BwGfTua  
(O?.)jEW(.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d#Y^>"|$.  
class binary_op : public Rettype rSk >  
  { 29"'K.r  
    Left l; W~; `WR;.  
Right r; Lc,Pom  
public : ~9]hV7y5C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w~A{(- dx  
gQg"j)  
template < typename T > py!|\00}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &MQmu,4  
      { )h4 f\0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5"@*?X K^  
    } *8Xh(` Mj7  
A*2jENgci  
    template < typename T1, typename T2 > L|:`^M+^w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nZyX|SPk  
      { [Cz-i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q5`*3h6p=  
    } kQSy+q  
} ; H>IMf/%5N-  
ay ;S4c/_  
u@UMP@"#  
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 c /HHy,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?k&Vy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L:j<c5  
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。 @Z %ivR:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y0@"fU35  
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。。。 GqvpA# i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '&tG?gb&  
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) zuad~%D<I  
下面是修改过的unary_op T{.pM4Hd  
?m}s4a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3>AMII  
class unary_op m)t;9J5  
  { 2j88<Yh]H  
Left l; rk2j#>l$4  
  2g-j.TM  
public : z6=Z\P+  
Ts[_u@   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kR-SE5`Jk  
Nho>f  
template < typename T > L^2%1GfE{  
  struct result_1 #ym'AN  
  { >V?eog%~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -`kW&I0  
} ; iDp)FQ$  
D9=KXo^  
template < typename T1, typename T2 > +T1pJ 89P  
  struct result_2 H9`)BbR  
  { %K lrSo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x.!V^HQSN  
} ; ZF9z~9  
v\gLWq'  
template < typename T1, typename T2 > 5oW!YJg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g0=z&2Q[_)  
  { P|tO<t6/9*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |`2RShu  
} !}#8)?p  
WUe{vV#S'0  
template < typename T > kW Ml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p Z|V 3  
  { @]%IK(|  
  return OpClass::execute(lt(t)); &tLgG4pd  
} #uG%j  
Eex~xiiV  
} ; x:NY\._  
S]e|"n~@  
_~l5u8{^6  
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 WdH$JTk1  
好啦,现在才真正完美了。 ;>EM[u  
现在在picker里面就可以这么添加了: >=I|xY,  
h6D<go-b56  
template < typename Right > TCwFPlF|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o4F2%0gJ  
  { s^G.]%iU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A@!qv#'  
} 45@ I*`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n?!">G  
&WuN&As!Z  
C\Wmq [  
}_M~2L?i  
~?Qe?hB  
十. bind 9iIhte.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z*]9E^  
先来分析一下一段例子 vAF "n  
,F8Yn5h  
K( c\wr\6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,i?nWlh+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b7?uq9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r"3=44St  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^B.5GK)!  
我们来写个简单的。 p?%y82E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c \J:![x  
对于函数对象类的版本: Y1W1=Uc uk  
K,;E5  
template < typename Func > ~tS Z%q  
struct functor_trait J9--tJ?[>o  
  { G#q@v(_b  
typedef typename Func::result_type result_type; TTX5EDCrC  
} ; i4Q@K,$  
对于无参数函数的版本: O'p9u@kc  
Uou1mZz/  
template < typename Ret > #?aPisV X>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mUAi4N  
  { e\`&p  
typedef Ret result_type; MC&` oX[  
} ; Tj` ,Z5vy  
对于单参数函数的版本: 5K1)1E/Fu  
bivuqKA  
template < typename Ret, typename V1 > .,|G7DGH]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m/@wh a  
  { k<nZ+! M  
typedef Ret result_type; ,GhS[VJjR  
} ; ,hm\   
对于双参数函数的版本: YlJ@XpKM  
lV3x*4O=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e{'BAj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fc)@,/R"v  
  { \g`\`e53?  
typedef Ret result_type; d=$Mim  
} ; Z!a =dnwHz  
等等。。。 `!3SF|x&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @|Cz-J;D  
hn7# L  
template < typename Func > >W=,j)MA  
struct func_return ;LKkbT 5  
  {  L^/5ux  
template < typename T > e9Wa<i 8  
  struct result_1 hE'-is@7  
  { [: n'k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +5g_KS  
} ; a_^\=&?'  
xC?6v '  
template < typename T1, typename T2 > ]Grek<  
  struct result_2 :".ARCg  
  { ]`!>6/[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,a{P4Bq  
} ; ;IvY^(YS@;  
} ; 8rAg \H3E  
WH#1 zv  
> ym,{EHK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rQ{7j!Im  
)` SrfGp8  
template < typename Func, typename aPicker > Hp|kQJ[LE  
class binder_1 b"<liGh"n-  
  { #X+JHl  
Func fn; T8?Ghbn  
aPicker pk; 0mYXv4 <  
public : <6%?OJhp  
e-})6)XgA  
template < typename T > M~Tuj1?  
  struct result_1 y1jCg%'H  
  { yM6pd U]i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nK1Slg#U  
} ; >mbHy<<  
9d0@wq.  
template < typename T1, typename T2 > =g7x' kN  
  struct result_2 ;Zcswt8]u  
  { gs^Xf;g vI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m+`cS=-.  
} ; nI?[rCM  
:I.mGH!^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (U D nsF  
Y Vt% 0  
template < typename T > OR P\b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3,_aAgeE  
  { x /(^7#u,  
  return fn(pk(t)); 2lZ Q)   
} u74[>^  
template < typename T1, typename T2 > `z}?"BW|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E<rp7~#  
  { ; }I:\P  
  return fn(pk(t1, t2)); '0;l]/i.  
} ^ox=HNV  
} ; @Z_x.Y6  
0Uz"^xO["  
>.Pnkx*  
一目了然不是么? L8@f-Kk  
最后实现bind _O)>$.^6  
etQCzYIhn  
udK%>  
template < typename Func, typename aPicker > X;+sUj8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %_H<:uGO%  
  { a K[&V't~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wA ,6bj  
} *xAqnk   
~f2z]JLr:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w?PkO p  
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。 Qab>|eSm  
+uF>2b6'  
十一. phoenix -u+vJ6EY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gm&Za,4%4  
s2p\]|5  
for_each(v.begin(), v.end(), j<m(PHSe  
( 3GYw+%Z]  
do_ etDk35!h~,  
[ +%z> H"J.  
  cout << _1 <<   " , " Hzm:xg  
] (Bb5?fw  
.while_( -- _1), 5X:AbF  
cout << var( " \n " ) 6D;Sgc5"  
) G6Axs1a  
); fivw~z|[@  
zy?|ODM  
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:[0z5Hww  
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 [C 7^r3w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 88O8wJN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]"As1"  
y-pJF{ R  
n: ^ d|@  
template < typename Cond, typename Actor > $?iLLA~  
class do_while gT{Q#C2Baw  
  { x M/+L:_<  
Cond cd; Ys9[5@7  
Actor act; T9|m7  
public : 79rD7D&g  
template < typename T > .^33MWu6  
  struct result_1 aH(J,XY  
  { ,Q$ q=E;X  
  typedef int result_type; ah$b [\#C  
} ; un"Gozmt5  
#6aW9GO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4}baSV  
?T8}K>a  
template < typename T > +zN-!5x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IJp-BTO{V  
  { dh\'<|\K  
  do G^|:N[>B  
    { .[KrlfI  
  act(t); 5X$jl;6  
  } 1p3z1_wrs  
  while (cd(t)); V*;(kEqj  
  return   0 ; |-67 \p]  
} <]t%8GB2V  
} ; QD&`^(X1p  
u(.e8~s8  
B2vh-%63  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z=\&i\>;Z+  
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。 vkV0On  
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。 Lnl(2xD  
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。 :K,i\  
下面就是产生这个functor的类: T@B/xAq5!  
/N10  
x_Y!5yg E  
template < typename Actor > H [\o RId  
class do_while_actor oG?Xk%7&\  
  { _Kf%\xg  
Actor act; 3AtGy'NTp  
public : q-2Bt,Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ] IQ&>z}<  
hp X9[3  
template < typename Cond > ZgcMv,=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R$<&ie6UQ  
} ; ',@3>T**  
`:KY\  
M#6W(|V/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7hcYD!DS  
最后,是那个do_ <oV(7  
7M~K,E(7~  
s WvBv  
class do_while_invoker ,AFu C <  
  { Af2( 5]  
public : e{K 215  
template < typename Actor > ;7V%#-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L|7R9+ZG  
  { c ( C%Hld  
  return do_while_actor < Actor > (act); C`9+6T  
} '@KEi%-^>  
} do_; #&aqKV Y  
3z?> j]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B%b4v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u'DRN,h+  
最后来说说怎么处理break和continue xGg )Y#  
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。 F^BS/Yag  
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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