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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uCGn9]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k{pn~)xg  
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, T!gq Z  
^HNccr  
0vdnM8N2  
BG2Z'WOH  
  class filler @!s(Zkpev  
  { BZ@v8y _TA  
public : cUM#|K#6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fj0h-7L  
} ; }}~ t! /x  
z;[Z'_B  
btIh%OM  
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: C'CdVDm X  
R86:1  
/R)(u@jk  
?[S{kMb2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "AMsBvzgo  
bL18G(5  
5 }F6s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >`+-Yi$(\  
407;M%?'A  
T|lyjX$Q]9  
h*?/[XY  
二. 战前分析 t^@4n&Dg  
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。 K9f7,/  
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 %TRH,-@3h  
n"Q fW~U  
%#b+ =J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^tFgkzXm  
  /* --------------------------------------------- */ YM]ZL,8  
vector < int *> vp( 10 ); T1pMe{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }8&L?B;90  
/* --------------------------------------------- */ O8S"B6?$~'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ' C|yUsBC  
/* --------------------------------------------- */ a+{95"4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H1g"09?h6o  
  /* --------------------------------------------- */ U0%m*i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gSu3\keF  
/* --------------------------------------------- */ OgB ZoTT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E[E[Za^Y  
|p{FSS  
"M5&&\uT  
Og3bV_,"  
看了之后,我们可以思考一些问题: (_O_zu8_  
1._1, _2是什么? 9:jZ3U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cE0Kvqe`  
2._1 = 1是在做什么? Ok2>%e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >QM$ NIf@  
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。 wXxk+DV@  
9Fm><,0'u  
'HDbU#vD  
三. 动工 .]W A/}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Uw5`zl  
3xz{[5<p  
1]j_4M14aA  
&`4v,l^Zi6  
template < typename T > a uz2n  
class assignment 1u0 NG)*f  
  { ,zY!EHpx  
T value; 7lz"^  
public : jNA^ (|:  
assignment( const T & v) : value(v) {} v J.sa&\H  
template < typename T2 > NP*M#3$[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^zr]#`@G  
} ; I7nZ9n|KU  
Pkw ` o #  
{|J'd+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E64d6z^7u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /^z5;aG  
+e%U6&l{  
q^hL[:ms#  
.5x+FHu7  
  class holder /N&)r wc  
  { *"D8E^9  
public : enGjom  
template < typename T > -dn\*n5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )gR !G]Y  
  { :h+gSvn:  
  return assignment < T > (t); W+0VrH 0F  
} e-#!3j!'  
} ; 7}<05 7Xn'  
8+ <vumnw  
e.|_=Gd2/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Sy<s/x^`  
,@Izx  
  static holder _1; L4'FL?~I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *OQr:e<}  
G:2m)0bW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;9hi2_luV  
而不用手动写一个函数对象。 P]G`Y>#$r  
z@0*QZ.y 1  
{~"6/L  
!~&vcz0>)9  
四. 问题分析 R2af>R  
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。 OxraaN`  
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。 Bld$<uU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *X K9-%3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a9GLFA8Vq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V nv9 <=R  
eiaL zI,O  
五. 问题1:一致性 >"Z^8J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r%g?.4o*b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^c{,QS{  
oiq7I@Y`x  
struct holder N'nqVYTU  
  { -/.Xf<y58  
  // ji[O?  
  template < typename T > _/_1:ivY8  
T &   operator ()( const T & r) const ;$y(Tvd;  
  { lFNf/j^Z  
  return (T & )r; heliL/  
} Oop;Y^gG}  
} ; KGclo-,  
/QsFeH  
这样的话assignment也必须相应改动: ^ )Lh5   
l0 H,TT~2  
template < typename Left, typename Right > (c<Krc h  
class assignment 2@ >04]  
  { -T4{PM  
Left l; #cBt@SEL'  
Right r; 7)IB IlV  
public : V6,D~7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tj ,*-).4%  
template < typename T2 > Eg"DiI)7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aPq9^S*  
} ; ,R1`/aRy  
fa#]G^f  
同时,holder的operator=也需要改动: yWACI aj  
g< cR/  
template < typename T > ,*2%6t`N?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .(,4a<I?%N  
  { R<gC,eV<=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0}YR=  
} Rla4XN=mf  
~EIY(^|py  
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。 &X +Qi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?gb"S,  
kyQ%qBv ^  
return l(rhs) = r; uD&!]E3  
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。 .#uRJo%8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3,bA&c3  
xQ62V11R6  
template < typename Tp > 9x,Aqr$t  
class constant_t M#JOX/  
  { 2hV#3i  
  const Tp t; eB78z@  
public : FDaHsiI:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "aN<3b  
template < typename T > 2*Uwp; 0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (}fbs/8\p  
  { aC>r5b#:  
  return t; TRrO-  
} .9Bimhc6K  
} ; <JHU*Z  
/>XfK,c-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z&=K+P  
下面就可以修改holder的operator=了 BBw`8!  
J.:"yK""  
template < typename T > .Lo$uKsW$l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I]>-~_  
  { a\\B88iRRZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4@|K^nT`  
} -vI?b#  
$=$I^hV  
同时也要修改assignment的operator() Z9ciS";L  
v@;:aN  
template < typename T2 > PGMu6$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C8cB Lsa[J  
现在代码看起来就很一致了。 7Nc@7_=  
x{u_kepv[k  
六. 问题2:链式操作 R:B-4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t'4hWNR'  
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。 8Uvf9,I'  
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。 ,JT|E~P?8  
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。 k+44ud.j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ={b/s31H:  
#$%9XD3  
template < typename T > =/J4(#Xb  
struct result_1 z.eqOPW  
  { E=w$r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B8 -/ C\  
} ; 3=) /-l  
z-uJ+SA  
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: zzuDI_,/  
B4R!V!Z*  
template < typename T > <\?ySto  
struct   ref Wt"@?#L  
  { n.67f  
typedef T & reference; ?)1h.K1}M  
} ; o(>!T=f  
template < typename T > [9a0J):w{  
struct   ref < T &> dW<.  
  { Q<zL;AJ  
typedef T & reference; $}l0Nh'Eu  
} ; jDcE_55o  
b ,7:=-D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N{iBVl  
p*W4^2(d  
template < typename T > 5JDqSz{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =ALy.^J=  
  { JrseU6N  
  return l(t) = r(t); _x z_D12  
} E3.=|]W'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 JJ ,Fh .  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0F`@/C1y55  
E@"+w,x)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XcaY'k#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?AyG!F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R+gh 2 6e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zUXqTcj  
最后的布局是: G=!Y~qg  
                Add q NU\XO`H  
              /   \ wsP3hE' ]  
            Divide   5 88d0`6K-9  
            /   \ y ']>J+b0  
          _1     3 H0 km*5Sn  
似乎一切都解决了?不。 gnNMuqt  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *f.eyg#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !y'LKze+G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Mc~(S$FU$  
6=90 wu3  
template < typename Right > ]ss0~2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;:cU/{W  
Right & rt) const ,\[&%ph  
  { 4eYj.=I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R8Lp8!F'  
} iYHD:cg)~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =bZ>>-<  
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。 z >vzXM  
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。 Ws4aCH1  
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。 HvK<>9  
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。 ;yY>SaQ  
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? g$?B!!qT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: s41<e"  
wX#=l?,K  
template < class Action > R"!.|fH6  
class picker : public Action +=|Q'V  
  { n O$(\ z)  
public : {08UBnR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iF{eGi  
  // all the operator overloaded )1lR;fD  
} ; +G? 4Wc1  
h;^h[q1'  
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。 7w|W\J^7r  
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: Bb]pUb  
{]] nQ  
template < typename Right > qeBfE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @?3u|m |Z  
  { :"3WCB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]$4k+)6  
} \UGs_5OT  
aIRCz=N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > * ?rw'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Xl2Fgg}#  
ToCB*GlL  
template < typename T >   struct picker_maker :!N 5daK  
  { t\CVL?e`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5(%+8<2  
} ; _V1O =iu-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b@Ik c<  
  { -mO[;lO  
typedef picker < T > result; iwJBhu0@#  
} ; E%3WJ%A  
6BFtY+.y  
下面总的结构就有了: 5sM-E>8G^{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ' ,a'r.HJH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 WsL*P .J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SBAq,F'  
至此链式操作完美实现。 E6NkuBQ((  
V~&P<=8;Wl  
hh{4r} |  
七. 问题3 6*S|$lo9B  
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。 ^uMy|d  
e8a_)TU?  
template < typename T1, typename T2 > xFHc+m' m~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;f^.7|  
  { v~?d7p {  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z\oq b) a  
} "7JO~T+v  
S@z$,}Yc`<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d\3L.5]X  
xQ* U9Wt;T  
template < typename T1, typename T2 > )T(xQ2&r4  
struct result_2 R4_4FEo  
  { w-AF5%gX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m%+W{N4Wb  
} ; 8 %Lq~ lk  
*"P :ySA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Cl6y:21]K  
这个差事就留给了holder自己。 1 [[` ^v  
    u<]-%ha$  
,`^B!U3m   
template < int Order > 8,a&i:C  
class holder; 9<.FwV >  
template <> F6}Pwz[c  
class holder < 1 > DFwkd/3"  
  { F8Rd#^9PD  
public : )V!9&  
template < typename T > X'TQtI  
  struct result_1 O9r3^y\>I  
  { [j?n}D@L  
  typedef T & result; U!XC-RA3 _  
} ; T6Z2 #  
template < typename T1, typename T2 > fS>W-  
  struct result_2 % rRYT8  
  { m_W\jz??k  
  typedef T1 & result; ipQJn_:2  
} ; wlAlIvIT  
template < typename T > 8%_XJyg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [kt!\-  
  { 9Y&n$svB  
  return (T & )r;  fv5'Bl  
}  w+=>b  
template < typename T1, typename T2 > 54JZEc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lV?rC z  
  { )xiic3F  
  return (T1 & )r1; =V5<>5"M?  
} WLP A51R  
} ; Q i&!IG  
X{| 1E85fl  
template <> pT>[w1Kk^  
class holder < 2 > J|W~\(W6i  
  { ?#-"YO7  
public : f` 2W}|(jA  
template < typename T > U)=StpTT  
  struct result_1 B0?E$8a  
  { |+~CdA  
  typedef T & result; Pg{Dy>&2`I  
} ; pZ/x,b#.  
template < typename T1, typename T2 > \;&j;"c,W  
  struct result_2 :2^%^3+V  
  { KqP! ={>"  
  typedef T2 & result; fZ`b~ZBwIj  
} ; JX7_/P  
template < typename T > |qH-^b.F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sqed*  
  { Lp 5LRw  
  return (T & )r; >to NGGU=~  
} lE78 Yl]  
template < typename T1, typename T2 > T6=c9f?7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RI!!?hYm  
  { g;i>nzf  
  return (T2 & )r2; %C" wUAY  
} i~@e}=  
} ; gGxgU$`#c  
i;s&;_0{  
[c +[t3dz  
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> >。  "9!ln  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WogJ~N,d53  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VE+Q Y9(  
:XxsDD  
return l(i, j) = r(i, j); u> XCE|D*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +7U$qEG  
Yz us=  
  return ( int & )i; ?[hIv6c  
  return ( int & )j; +;c)GNQ)6:  
最后执行i = j; H{VVxj  
可见,参数被正确的选择了。 .}&bE1  
|>5NH'agV  
)'?3%$EM  
iOkRBi  
e%uPZ >'q  
八. 中期总结 oTS*k: C'  
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: luACdC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Obgn?TAVX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N\ChA]Ck  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a[Ah  
vR.=o*!%  
fW~r%u .y  
4:.yE|@h[  
{u{n b3/jl  
U$Z)v1&{  
九. 简化 mHrt)0\_  
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。 KhIg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (2RZc].M~  
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: vOy;=0$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `wj<d>m  
  +-*/&|^等 ]dHU  
2. 返回引用。 %JeT,{  
  =,各种复合赋值等 ekND>Qjj  
3. 返回固定类型。 8iaP(*J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rz+)z:u  
4. 原样返回。 l tE`  
  operator, JWoNP/v6  
5. 返回解引用的类型。 u|&"l  
  operator*(单目) as=Z_a:0N  
6. 返回地址。 ghq[oK  
  operator&(单目) N_(qMW  
7. 下表访问返回类型。 Au<NUc 2  
  operator[] u&z5)iU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3B8\r}L  
  operator<<和operator>> s_S[iW`l=  
Vr@I9W;D#  
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/ +.\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lqh+yX%*  
*`&4< >=n  
template < typename Left > 7TD%vhbiwi  
struct value_return z2*>5 c%  
  { 1vk& ;  
template < typename T > Opx"'HC@G  
  struct result_1 OPOL-2<wiy  
  { bHZXMUewC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nb::,  
} ; .Y|5i^i9{  
 =z`#n}v  
template < typename T1, typename T2 > j ;}!Yn  
  struct result_2 i,|2F9YH  
  { `d]D=DtH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BQ! v\1'C  
} ; P7np -I*  
} ; DdDwMq  
@c,Qj$\1  
fGS5{dti  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p?F%a;V3  
Xy/lsaVskX  
下面我们来剥离functor中的operator() ]yI~S(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +)YU/41W  
tk=~b} 8  
return l(t) op r(t) Af y\:&j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F|9:$Jpw!  
return op l(t) J:WO %P=Q  
return op l(t1, t2) fGGGz$;N  
return l(t) op U0>Uqk",  
return l(t1, t2) op $p? gai{o  
return l(t)[r(t)] Cn+'!?!d,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OwRH :l  
7HfA{.|m  
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: L *",4!  
单目: return f(l(t), r(t)); ${fJ]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o&WKk5$  
双目: return f(l(t)); s.ywp{EF  
return f(l(t1, t2)); [HO=ii]Wb  
下面就是f的实现,以operator/为例 .YOC|\  
fP 4  
struct meta_divide J; @g#h?  
  { Y6<"_  
template < typename T1, typename T2 > 93I.Wp_{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >Z%qkU/  
  { ROH 2KSt  
  return t1 / t2; vhsHyb  
} ]1YyP  
} ; fbv%&z  
Ujb7uho  
这个工作可以让宏来做: luLt~A3H$  
Ew.a*[W''  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =?9z6=  
template < typename T1, typename T2 > \ fu 0]BdM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !.\-l2f  
以后可以直接用 {jVEstP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j\SvfZ0"  
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 Y9^;TQ+#  
(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。。。) XQW9/AzNf  
_}G1/`09#  
/D@(o`a  
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 N5m+r.<;  
x ,LQA0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0=g~ozEW&  
class unary_op : public Rettype 67,@*cK3?J  
  { `]*BDSvE  
    Left l; 7l+>WB_]  
public : %N.qu_,IZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w+ MCOAB  
!u0|{6U  
template < typename T > 4<c #3]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #@qd.,]2  
      { qC|$0  
      return FuncType::execute(l(t)); q,ur[ &<  
    } JIJ79HB  
0xZX%2E  
    template < typename T1, typename T2 > /U1&#"P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w]-,X`  
      { H<YhO&D*u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O C qI  
    } A08b=S  
} ; FEoH$.4  
;_]Z3  
e3YdHp  
同样还可以申明一个binary_op i7 *cpNPO  
&uX| Ksq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3d_PY,=1  
class binary_op : public Rettype k2 axGq  
  { dF (m!P/R  
    Left l; Lc0yLm  
Right r; <Oyxzs  
public : a d,0*(</  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iD/r8_}  
0qdgt  
template < typename T > heF<UMI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QAI!/bB  
      { vbn'CY]QU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BkO)hze  
    } ,?zIt6Z  
Po+tk5}''5  
    template < typename T1, typename T2 > c <T'_93  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VlLc[eVV  
      { d7O\p(M1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Eof7LUE  
    } gJn_Z7MgJ  
} ; 'J0Erk8(  
,:G3Y )  
E\ 'X|/$a  
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 ab5uZ0@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =2BB ~\G+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c2$&pZ M  
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。 MZ/PXY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `U~Y{f_!H  
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。。。 $AI0&#NM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bM%c*_$F7  
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) -4}I02  
下面是修改过的unary_op E#cW3\)  
^mNPP:%iN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1!;}#m7v  
class unary_op ":o1g5?  
  { fUJ\W"qya  
Left l; pPezy:  
  l}Fa-9_'  
public : m4@f&6x  
#9Fe,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OP-%t\sj>  
+.p$Yi`  
template < typename T > 6BPZ2EQ  
  struct result_1 |B0.*te6  
  { guD?~-Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lQ}e"#<  
} ; &dC #nw  
@3 UVl^T  
template < typename T1, typename T2 > =XT'D@q~W  
  struct result_2 ,;_D~7L  
  { N,><,7!q$,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 CJ4]mYl  
} ; ji &*0GJQ  
)kE(%q:*P$  
template < typename T1, typename T2 > #=MQE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]:Q7Gys  
  { d\cwUXf J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,0~/ Cn  
} M~G1ZB  
SwDUg}M~  
template < typename T > Nr#Y]9nA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `tCOe  
  { ? }k~>. \  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7 -(LWH  
} YS_9M Pi  
<IF\;,.c  
} ; jZ'y_  
<N{pMz  
iZ`1Dzxgk  
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 EmDA\9~@R  
好啦,现在才真正完美了。 mQ9%[U,  
现在在picker里面就可以这么添加了: \E'Nk$V3  
D4"](RXH  
template < typename Right > P7Th 94  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WAj26";M(  
  { {,5=U@J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }}GBCXAf_  
} =](c7HEQf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kUJ\AK  
GQ-o wH]  
#0-!P+c[  
YLlw:jN  
}G8RJxy  
十. bind c-INVA)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t;DZ^Z"{  
先来分析一下一段例子 !d1}IU-h  
D&WXa|EOK  
Z?%j5G=4w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nI4xK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _ +,2b:D:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `9Qr kkG+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 FjUp+5  
我们来写个简单的。 3I_"vk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g~L1e5C]z  
对于函数对象类的版本: zXB]Bf3TH  
?80@+y]  
template < typename Func > + R)x5  
struct functor_trait Q#@gOn=W\  
  { lQ%]](a6  
typedef typename Func::result_type result_type; 's{-1aW  
} ; h(;qnV'c  
对于无参数函数的版本: Xu1l6jr_  
@1 #$  
template < typename Ret > 6e@ O88=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AJrwl^ lm  
  { cU25]V^{\  
typedef Ret result_type; 5 TD"  
} ; lLHHuQpuj  
对于单参数函数的版本: S^ ?OKqS  
5eC5oX>  
template < typename Ret, typename V1 > AW LKve_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VI%879Z\e  
  { /Q"nQSG  
typedef Ret result_type; M* W=v  
} ; p[e|N;W8A  
对于双参数函数的版本: ^zGgvFf>  
 "7!K'i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |}*k|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %E7+W{?*1  
  { US)wr  
typedef Ret result_type; h<*l=`#  
} ; xZ@H{):  
等等。。。 z9$x9u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VEd#LSh  
O0"i>}g4  
template < typename Func > 1h\:Lj  
struct func_return oKTIoTb  
  { { e2 (  
template < typename T > uNnwz%w  
  struct result_1  Iz2K  
  { 3V`K^X3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vi0% jsI  
} ; u+s#Fee I  
XJ]MPiXj  
template < typename T1, typename T2 > >b-rAO\{}  
  struct result_2 UD*#!H  
  { &a8#qv"l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I TJ>[c]x  
} ; `sN3iD!@R  
} ; w2~(/RgO  
o lNL|WJ`w  
d{0 w4_x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %H- [u}s  
*|Re,cY  
template < typename Func, typename aPicker > ~0fT*lp  
class binder_1 UhY )rezh  
  { d\, 4Wet;#  
Func fn; v?<x"XKR  
aPicker pk; ##u+[ !  
public : xP'IyABx  
=rgWO n8  
template < typename T > #'<I!G  
  struct result_1 h^>kjMM  
  { 1l\O9D +$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; nl5K1!1  
} ; yQhrPw> m  
a-Cp"pKlVY  
template < typename T1, typename T2 > PZpwi?N  
  struct result_2 ~>D;2 S(a  
  { OP2!lEs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; da!N0\.1T  
} ; ru(Xeojv#  
6kT l(+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xbo-~{  
qPE(Lt1  
template < typename T > ]Nt97eD)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R^](X*  
  { \\hZlCV,  
  return fn(pk(t)); M)EKS  
} =Mn! [  
template < typename T1, typename T2 > uh#PZ xnP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P>pkLP} Vo  
  { NfR,m ]  
  return fn(pk(t1, t2)); 8+gx?pb  
} An[*Jx  
} ; u{H,i(mx?  
7L;yN..0  
~uC4>+dk  
一目了然不是么? /l+x&xYD  
最后实现bind 92Ar0j]  
M|d[iaM,  
8)"KPr63M  
template < typename Func, typename aPicker > YhLtf(r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6{lWUr  
  { b daZ{5^{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (^a;2j9  
} L{^DZg|E  
7R) )(-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {K3\S 0L  
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。 dN |w;|M  
tx5_e [  
十一. phoenix 308w0eP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nZ\,ZqV  
aE#ZTc=  
for_each(v.begin(), v.end(),  h *%T2  
( 7U.g4x|<  
do_  N%r}0  
[ 7=QV^G  
  cout << _1 <<   " , " D<++6HN&#  
] Mh+'f 93  
.while_( -- _1), >j`*-(`2fa  
cout << var( " \n " ) i;)g0}x`  
) 0BaL!^>  
); {tR=D_5  
@%\ANM$S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +o'. !sRH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _hh|/4(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xo@N~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %m+MEh"b5  
)7j"OE  
E 3I'3  
template < typename Cond, typename Actor > n;Iey[7_E`  
class do_while ['s_qCA[  
  { mH{cGu?  
Cond cd; lf|^^2'*2<  
Actor act; ]NFDE-Jz]  
public : Gzp)OHgJ  
template < typename T > M\v4{\2l0  
  struct result_1 /$eEj  
  { E0O{5YF^T  
  typedef int result_type; oQ yG  
} ; .k*2T<p$rC  
)D[xY0Y~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }7.q[ ^oF  
e#nTp b  
template < typename T > 3&y u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3@"VS_;?  
  { iL,3g[g  
  do rXm!3E6JL  
    { A\# ? rK  
  act(t); <BU|?T6~  
  } 'h= >ej*  
  while (cd(t)); q!ZmF1sU  
  return   0 ; ]#:xl}'LS  
} \ 3LD^[qi  
} ; q yJpm{  
+z[!]^H]4  
.<NXk"\!y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qFs<s<]  
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。 ,o}[q92@w  
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。 Y 4714  
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。 &9ZIf#R  
下面就是产生这个functor的类: H~G=0_S  
CqX%V":2  
=OHDp7GXO>  
template < typename Actor > d.} rn"(z  
class do_while_actor 8U(a&G6gn  
  { F Q k;  
Actor act; AQV3ZVP  
public : ncA2en?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hT]p8m aRZ  
M^[ jA](a  
template < typename Cond > qt:->yiq+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Wey\GQ`"8  
} ; 'P Yl%2  
3)-#yOr  
CTP%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cq=R  
最后,是那个do_ }>1E,3A:%G  
4dok/ +Ec  
Qdn:4yk  
class do_while_invoker -qEr-[z  
  { W ,U'hk%  
public : nx +& {hn(  
template < typename Actor > W1!eY,1}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "Jwz.,Y\  
  { 2kgm)-z  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0jzA\$oD  
} ]e3nnS1*.  
} do_; |kd^]! _  
<qy+@t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .iS]aJJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }dR *bG  
最后来说说怎么处理break和continue UetmO`qju  
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。 zSH#j RDV  
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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