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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F*(<`V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o^lKM?t  
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, \N!k)6\  
whD%Oz*f  
fD V:ueO  
7kj#3(e  
  class filler sl`\g1<{`  
  { )<!y_;$A  
public : qQ^]z8g6P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <b{ApsRJf  
} ; }yXa1#3  
k(V#{ YP  
S3.Pqp_<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #IgY'L  
)5p0fw  
qy.Mi{=~:  
s%I) +|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3d \bB !  
5{j1<4zxR  
6 Rg{^ERf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qd(`~a  
<r_ldkZ  
,US]  
0f1*#8-6  
二. 战前分析 XlR.Y~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1?Wk qQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~%>ke  
Q]66v$  
3>c<E1   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +Z /Pj_.o  
  /* --------------------------------------------- */ Pij*?qmeQ  
vector < int *> vp( 10 ); qm] k (/w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y}ITA=L7  
/* --------------------------------------------- */ IJ[#$I+Z%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z[[|'02{  
/* --------------------------------------------- */ 1dHN<xy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "Q-TLN5(  
  /* --------------------------------------------- */ c]#F^(-A`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ub7|'+5  
/* --------------------------------------------- */ /+iU1m'(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Uz[#t1*  
4E<iIA\x  
6 [w_ /X"  
D O#4E<]5  
看了之后,我们可以思考一些问题: I6X_DPY  
1._1, _2是什么? m.Yj{u8zX  
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。 &n91f  
2._1 = 1是在做什么? c|IH|y  
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。 Z!v)zH\  
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。 gT?:zd=;  
X\V1c$13CK  
)jm}h7,  
三. 动工 !S$LRm\ '  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <"X\~  
7c5+8k3  
jgK8} C  
.\".}4qQ  
template < typename T > 1T!(M"'Ij  
class assignment tp7cc;0  
  { vYcea  
T value; NirG99kyo  
public : |W:xbtPNy  
assignment( const T & v) : value(v) {} JPR o<jt=  
template < typename T2 > Z vM~]8m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  MV'q_{J  
} ; h3[^uY e  
f#FAi3  
n&y'Mb PB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >kU$bh.(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $oDc  
?:H4Xd7  
4$~eG"wu  
{mr!E  
  class holder 6F !B;D-Q  
  { : M=0o<  
public : U["'>&B  
template < typename T > (kCzz-_\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w&8N6gA14  
  { FhpS#, Y$  
  return assignment < T > (t); 1P;J%.{  
} /g(WCKva  
} ; ps[HvV"  
t<h[Lb%{T4  
{DlQTgP  
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: Qqm'Yom%T  
Dc-v`jZ@)  
  static holder _1; oG{0 {%*@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lC|`DG-B  
ObnQ,x(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P'l'[Kz{'  
而不用手动写一个函数对象。 4AW-'W  
z_nv|5"  
76epkiz;=  
v'=$K[_  
四. 问题分析 n-P<y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1u>[0<U~E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,yf2kU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )09>#!*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N5_`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wo>7^ZA  
B6UTooj  
五. 问题1:一致性 N(c`h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @@uKOFA?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -j& A;G  
^hZZ5(</8P  
struct holder w eX%S&#?  
  { _?~EWT   
  // ,! b9  
  template < typename T > #w]UP#^io  
T &   operator ()( const T & r) const &"l Sq2  
  { kZ5;Fe\*  
  return (T & )r; <<WqL?8W  
} =2XAQiUR\  
} ; `s8*n(\h  
}ZqnsLu[)  
这样的话assignment也必须相应改动: b,h@.s  
}jdMo83  
template < typename Left, typename Right > @qUgp*+{  
class assignment ~  p~  
  { '< =77yDg  
Left l; )>"|<h.2]  
Right r; 10}< n_I  
public : -8zdkm8k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d%,@,>>)  
template < typename T2 > uE &/:+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y' FB {  
} ; zy'e|92aO  
E5iNuJj=f  
同时,holder的operator=也需要改动: -sqd?L.p  
.o#A(3&n  
template < typename T > _|jEuif  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZX0#I W  
  { @js`$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SL[EOz#  
} n?(sn  
zQ~N(Jj?h  
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。 ~~r7TPq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GHWt3K:*w  
@b&_xT  
return l(rhs) = r; :@@aIFRv  
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。 ]621Z1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (l+0*o,(  
dD351!-  
template < typename Tp > 0<FT=tKm  
class constant_t PRal>s&f  
  { j82x$I*  
  const Tp t; YQ|o0>  
public : R :*1Y\o(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g|Tkl  
template < typename T > */'j[uj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `c)[aP{vN  
  { 9y}/ G  
  return t; )k[{re  
}  MFyi#nq  
} ; U6?3 z  
`T,^os#6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .k -!/^  
下面就可以修改holder的operator=了 VX:Kq<XwQ  
w ,*#z  
template < typename T > &|fPskpy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XwZR Kh\>=  
  { vd9PBN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a)S{9q}%  
} <5!)5+G  
\_)[FC@  
同时也要修改assignment的operator() H krhd   
XUVBD;"f!  
template < typename T2 > =d BK,/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <:>[24LJ{  
现在代码看起来就很一致了。 HDi_|{2^  
1\aV4T  
六. 问题2:链式操作 K BlJJH`z{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /$d #9Uv  
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。 Y )68  
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。 GYrUB59  
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。 ly`\TnC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R$x(3eyx  
KFBBqP  
template < typename T > *X!+wK-+  
struct result_1 Gvl,M\c9-  
  { 4axuE]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t>vr3)W  
} ; G0u H6x?  
1RauI0d*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BsR3$  
_"t"orD6  
template < typename T > |RH^|2:x9Q  
struct   ref j9/hZqo  
  { siOyp ]  
typedef T & reference; b63DD(  
} ; +h? Gps  
template < typename T > ]u.)6{  
struct   ref < T &> ky{@*fg.  
  { =d$m@rc0r  
typedef T & reference; iU|X/>k?  
} ; )TcD-Jr  
^7Ebg5<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C:_-F3|]cJ  
MKh}2B#S  
template < typename T > &8dj*!4H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 62o nMY  
  { J u"/#@  
  return l(t) = r(t); [U,hb1Wi3  
} s( :N>K5*  
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。 (g>&ov(d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 * $|9e  
a|ZJzuqo  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 v2ab84 C*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,Vy_%f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lvG+9e3+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 To;r#h  
最后的布局是: 8w ]'U  
                Add 2]5ux!Lqln  
              /   \ G%dzJpC(  
            Divide   5 Z*Fn2I4  
            /   \ _=K\E0I.m  
          _1     3 ),@m 3wQ  
似乎一切都解决了?不。 6u,w  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cS>xT cj  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c3)6{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: }-@h H(  
fM3ZoH/  
template < typename Right > RijFN.s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R=C+]  
Right & rt) const g6H`uO  
  { brdY97s4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n],"!>=+  
} @Ll^ze&HI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \98|.EG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {A\y 4D@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 UAds$ 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。 hM[I}$M&O  
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。 1`9'.w+r  
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? KkSv2 3In  
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: h`D+NZtWm  
in>?kbaG+  
template < class Action > Np?/r}  
class picker : public Action rW2l+:@c  
  { -e.ygiK.`S  
public : BAy)P1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H284 ]i  
  // all the operator overloaded AQs_(LR  
} ; 8p]Krs:  
)5x,-m@  
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。 rs@qC>_C0  
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: `jT1R!$3F  
 s-S|#5  
template < typename Right > t x1(6V&l;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zLjQ,Lp.I  
  { H,)2Ou-Wn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Y5N   
} Zb2.o5#}  
O/ZyWT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cN7|Zsc\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,Z(J;~  
t.] e8=dE  
template < typename T >   struct picker_maker dLw,dg  
  { rk `]]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]U.YbWe^  
} ; *KPNWY9!W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eSSv8 [u  
  { !%'c$U2  
typedef picker < T > result; FD^s5>"Y+  
} ; 7.B]B,]  
&Fl* ,  
下面总的结构就有了: okD7!)cr=  
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。 y73@t$|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B3yp2tncj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !{4bC  
至此链式操作完美实现。 &uxwz@RC0  
ea!Znld]  
R1\$}ep^  
七. 问题3 3qq 6X?y*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]|/\Sd  
Z"a]AsG/Q#  
template < typename T1, typename T2 > } mEsb?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Ke3kLQ_\X  
  { +7bV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m>-(c=3  
} :_+Fe,h>|  
O\zGN/!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fu7J{-<<R  
0V?:5r<  
template < typename T1, typename T2 > -_~T;cj6  
struct result_2 t 5  
  { #'Lt_Yf!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =]F15:%Z q  
} ; 44_CT?t<  
.p(~/MnO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ceGo:Aa<)  
这个差事就留给了holder自己。  JS!  
    I)F3sS45}  
[&p^h  
template < int Order > x0x/2re  
class holder; } T1~fa  
template <> ]0)=0pc]E  
class holder < 1 > Q2ky|  
  { oS_<;Fj  
public : dtUt2r)6L;  
template < typename T > k{j (Gb2sp  
  struct result_1 D3-H!TFpDb  
  { |DMa2}%  
  typedef T & result; j%OnLTZ  
} ; K~aI Y0=<  
template < typename T1, typename T2 > ^DS+O>  
  struct result_2 ;COZHj9b  
  { & l NHNu[  
  typedef T1 & result; C!aK5rqhv  
} ; 4).>b3OhX  
template < typename T > ~F9WR5}]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x'wT%/hp  
  { 3ws}E6\D  
  return (T & )r; Z CS{D  
} 6s|4'!  
template < typename T1, typename T2 > (@1*-4l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hh>mX6A  
  { ckPI^0A!  
  return (T1 & )r1;  *$o{+YP  
} xYCX}bksh  
} ; N HL{.8L{  
['rqz1DL5  
template <> y #Xq@  
class holder < 2 > |lhVk\X  
  { GS4 HYF  
public : ce\ F~8y  
template < typename T > \Q<Ur&J]%  
  struct result_1 0 SeDBs  
  { , *A',  
  typedef T & result; 0qrsf!  
} ; *PJg~F%  
template < typename T1, typename T2 > 79 ZBVe(}  
  struct result_2 QcDWVM'v  
  { T5+iX`#M  
  typedef T2 & result; l ,T*b  
} ; YaDr.?  
template < typename T > $!_]mz6*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , 1{)B  
  {  uM9[  
  return (T & )r; '9MtIcNb  
} ,pz^8NJAI  
template < typename T1, typename T2 > <H)I06];  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x\Det$3Kx  
  { r{gJ[%  
  return (T2 & )r2; 6{r^3Hz  
} N{<=s]I%x  
} ; s]=s|  
d8? }69:h  
1wpeYn7>W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 duKR;5:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jWd 7>1R?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L27i_4E,  
007SA6xq  
return l(i, j) = r(i, j); HV??B :  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )MKzAAt~  
;hOrLy&O  
  return ( int & )i; &T8prE?  
  return ( int & )j; \HB4ikl  
最后执行i = j; 1cyX9X  
可见,参数被正确的选择了。 b1}P3W  
4#z@B1Jx  
,afh]#  
yH8 N8  
: qKxm(  
八. 中期总结 qxsK-8KT<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z6K"}C%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qdB@P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ':fq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _tg&_P+kV  
MU^7(s="  
 U'nz3  
~5HI9A4^  
}7Si2S  
1X4v:rI  
九. 简化 1CiK&fQ'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *FkG32k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 | 1Fy  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -O2ZrJ!q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CqUK[#kW(  
  +-*/&|^等 a(X?N.w  
2. 返回引用。 'Dq!o[2y  
  =,各种复合赋值等 BC0T[o(f8  
3. 返回固定类型。 x8 sSb:N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `":ch9rK  
4. 原样返回。 JU7EC~7|2c  
  operator, /! kKL$j  
5. 返回解引用的类型。 g(\FG  
  operator*(单目) Nt^R~#8hF>  
6. 返回地址。 mJu;B3@  
  operator&(单目) &WIiw$@  
7. 下表访问返回类型。 GQTMQXn(  
  operator[] J(0.eD91v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h$p]#]uMb  
  operator<<和operator>> Nw}y_Qf{  
!aD/I%X  
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。 l K%pxqx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TE4{W4I  
J 21D/#v  
template < typename Left > XQhBnam%  
struct value_return j(!M  
  { ) =<,$|g  
template < typename T > w<*tbq  
  struct result_1 CUT D]:\  
  { "SyAOOZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #;Y JR9VN  
} ; <JKRdIx&1  
adh=Kp e!w  
template < typename T1, typename T2 > /a\6&Eb  
  struct result_2 E0^~i:M k  
  { *r)/.rK_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _](vt,|L  
} ; $ +h~VC  
} ; tm~V+t!mj  
DD\:glo  
I_J;/!l=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0hXI1@8]`  
8/f ,B:by  
下面我们来剥离functor中的operator() ^o]ZDc  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  KAmv7  
1e*+k$-{  
return l(t) op r(t) FW:x XK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T=}(S4n#BX  
return op l(t) *doK$wYP  
return op l(t1, t2) pvJ@$L `'  
return l(t) op tFL/zqgm  
return l(t1, t2) op R74kt36M  
return l(t)[r(t)] 1@C0c%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I|JMkP  
p6]4YGw*^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :04sB]H  
单目: return f(l(t), r(t));  4G&E?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w: ~66 TCI  
双目: return f(l(t)); {[PoLOCI  
return f(l(t1, t2)); QF(.fq8, U  
下面就是f的实现,以operator/为例 gk\IivPb  
l [?o du4  
struct meta_divide ]:JoGGE a0  
  { ~AxA ,  
template < typename T1, typename T2 > gvO}u2.:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^SB?NRk  
  { nnX,_5s  
  return t1 / t2; bE.,)GY  
} NyI0 []z  
} ; (7q!Z!2  
;wIpche  
这个工作可以让宏来做: y]aV7 `]  
q-gN0"z^6$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bR6.Xdt.n  
template < typename T1, typename T2 > \ Ln0rm9FV-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YYHtd,0\+  
以后可以直接用 ;1&%Wj"d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CN@bJo2  
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 M ()&GlNs  
(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。。。) cj@Ygc)n  
LFob1HH*8  
Z:W6@j-~  
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 *{8K b>D  
g4(B=G\j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L8N`<a5T  
class unary_op : public Rettype 6+(g4MW  
  { @FKNB.>  
    Left l; +M!f}=H  
public : `me2Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r k;k:<c  
"tB"C6b  
template < typename T > BB5(=n+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .t''(0_kC  
      { 9nlfb~ F~P  
      return FuncType::execute(l(t)); * F%Wf  
    } EV| 6._Z(D  
b;#3X)  
    template < typename T1, typename T2 > wl #Bv,xf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^AtAfVJN0  
      { :zZK%} G<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]7n+|@3x  
    } 2`I" QU  
} ; 5*u0VabC<  
+uKh]RP  
2Jl6Xc8  
同样还可以申明一个binary_op x?Doe`/6?  
Aa-L<wZVPt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fOCLN$x^  
class binary_op : public Rettype 4%1sOnl  
  { hIu;\dfwk  
    Left l; 0P^RciC f  
Right r; ,\q9>cZ!  
public : 7{=/rbZT?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FjqoO.  
SYRr|Lg  
template < typename T > \\XvVi:B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ra=U,  
      { |uI d:^ {  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wUj[c7Y%  
    } Meo(|U  
;rYL\`6L  
    template < typename T1, typename T2 > 1=gE ,k5H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^WQ.' G5Q  
      { #qY`xH'>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hp+=UnW  
    } )isz }?Dj  
} ; NpqMdd   
9HrT>{@  
;X,|I)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {J;[ Hf5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x9q?^\x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @S\!wjl]C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ya{$:90(4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b HRH2Ss  
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。。。 ,%7>%*nhk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /MYl:>e>  
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) @dei} !e  
下面是修改过的unary_op xX$'u"dsA  
 |`[0U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0w9)#e+JS  
class unary_op TELN4*  
  { =i[_C>U  
Left l; QG {KEj2V  
  U Hh  
public : (~ro_WC/I  
,Z*&QR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UngDXD )  
N\{Xhr7d  
template < typename T >  @v &hr  
  struct result_1 )(yD"]co  
  { ci*rem  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y(/"DUx  
} ; F!.Z@y P  
Qc1NLU9:  
template < typename T1, typename T2 > KSkT6_<  
  struct result_2 0N.B =j|  
  { pFb }5Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j<|I@0  
} ; -P#PyZEH&I  
Ahl-EVIr<  
template < typename T1, typename T2 > 4.Luy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -{[5P!  
  { R5OP=Q8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r Q)?Bhf  
} ZLm?8g6-  
nk=+6r6  
template < typename T > yu3: Hv}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *|WS,  
  { \Gm$hTvB&  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ok63 w7  
} qj|P0N{7  
v$~1{}iI5  
} ; &%eWCe+ +  
Sd[%$)scC  
tNpBRk(}  
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 {jdtNtw  
好啦,现在才真正完美了。 |Z6M?n  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?RW7TWf  
A#NJ8_  
template < typename Right > _mSDz=!Z3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n}0n!Pr^  
  { VPOzt7:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h[eC i  
} C7PVJnY0  
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。 -_@zyF<G  
iM \3~3'  
3XykIj1  
=Q+i(UGHi  
Yf1&"WW4  
十. bind aE aU_f /  
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。 S7oPdzcU-  
先来分析一下一段例子 }-`N^  
1,Ams  
v=m!$~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .+ezcG4q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1f}YKT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZVu_E.4.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 QjT$.pU d  
我们来写个简单的。 f6/<lSoW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BQWhTS7  
对于函数对象类的版本: yV"k:_O{  
r_R( kns  
template < typename Func > xA7>";sla[  
struct functor_trait ,s ` y  
  { Z%&$_-yJ  
typedef typename Func::result_type result_type; sF. oZ>  
} ; |)TI&T;k  
对于无参数函数的版本: h2S!<  
TA4>12C6  
template < typename Ret > 5:R$xgc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zc!rL0T  
  { DsJ ikg(J  
typedef Ret result_type; 5r2A^<)  
} ; T'^ Do/  
对于单参数函数的版本: ) |t;nK,  
y<9' 3\  
template < typename Ret, typename V1 > pVm]<jO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q\DN8IJ  
  { YL?2gBT  
typedef Ret result_type; 5& 2([  
} ; 7Gh+EJJ3I  
对于双参数函数的版本: K UD.hK.  
 _BFDsQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mV>l`&K=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > we("#s1=  
  { {{:QtkN  
typedef Ret result_type; 9-/u _$  
} ; *VX"_C0Jy=  
等等。。。 +x!Hc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Wg5<@=x!G  
?d!*[Ke8  
template < typename Func > ?2(5 2?cJ  
struct func_return ayGcc`  
  { XJZ\ss  
template < typename T > ?td`*n~,  
  struct result_1 Vb @lK~  
  { &xWej2a!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c1ga{c`Z  
} ; G+~f  
tFEY8ut{  
template < typename T1, typename T2 > OH >#f6`[  
  struct result_2 A:$4cacu9  
  { V|{\8&  2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P.y06^ X}A  
} ; 0 :iR=S  
} ; gf ?_tB0C  
88&M8T'AP  
H8x66}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T? g%I  
c 8t  
template < typename Func, typename aPicker > Y&uwi:_g  
class binder_1 h}y]Pt?  
  { Zxw cqN  
Func fn; 0SV<Pl^  
aPicker pk; eF"k"Ckt'  
public : Yi?v |H<a  
$2E&~W %  
template < typename T > 41v#|%\w  
  struct result_1 1j*E/L  
  { y3 "+4e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5La' I7q  
} ; `nCVO;B  
eH_< <Xh!v  
template < typename T1, typename T2 > L`"j> ),  
  struct result_2 gs"w 0[$  
  { I}sb0 Q&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _. &N@k  
} ; *Y':raP  
?CD[jX}!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e?7Oom  
cC*H.N  
template < typename T > 7_Op(C4,nC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H?_wsh4J  
  { I=pFGU  
  return fn(pk(t)); |s'5 ~+  
} i7b^b>B|e  
template < typename T1, typename T2 > :w<Ga8\tZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |jB/d@RE  
  { R=J5L36F  
  return fn(pk(t1, t2)); @~QI3)=s  
} ?j;,:n   
} ; ~f:"Q(f+  
+>ld  
{%oxzdPc  
一目了然不是么? D JZ$M  
最后实现bind sOO_J!bblP  
Aw]kQ\P&  
ES\=MO5a7  
template < typename Func, typename aPicker > S}P rgw/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mb>8=hMg  
  { f+lPQIB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); iN9G`qF3!Q  
} gtnu/ Q  
(DkfLadB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hkB|rhJgm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `^HK-t4q  
]1 jhy2j  
十一. phoenix \4KV9wm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aH_0EBRc  
+i~kqiy.  
for_each(v.begin(), v.end(), T0{X,  
( aH dQi,=z  
do_ h0?w V5H  
[ j}O7fLRu  
  cout << _1 <<   " , " Gl%N}8Cim  
] twox.@"U  
.while_( -- _1), f@ILC=c<  
cout << var( " \n " ) ,u=+%6b)A  
) zHKx,]9b  
); UyAy?i8K  
}tO>&$ Z6f  
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: 8+ ]'2{  
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 j[A:So  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [:zP]l.|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <1#hX(Q  
Oye6IT"  
/ E!N:g<  
template < typename Cond, typename Actor > U4[GA4DZ   
class do_while D\| U_>  
  { i<(~J4}b  
Cond cd; Tol"D2cyf  
Actor act; "yc|ng  
public : of {K{(M7@  
template < typename T > a2[rY  
  struct result_1 \mL]xE-  
  { Vg(M ^2L  
  typedef int result_type; ~9PZ/( '  
} ; 6OB3%R'p  
l.P;85/+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kA> e*6  
.Q^V,[on1T  
template < typename T > gquvVj1oT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oQ A,57B  
  { 1Ko4O)L]&  
  do & WeN{  
    { G+2 ,x0(  
  act(t); hV+=hX<h  
  } M?AKJE j5  
  while (cd(t)); kS?CKd9by  
  return   0 ; ^wD`sj<Qg  
} ~(#iGc]7  
} ; 7X)4ec9H\  
*^w}SE(  
Ss0I{0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8 C9ny}  
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。 F B:nkUR`  
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。 ~9"c64 q  
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。 H@u5&  
下面就是产生这个functor的类: e,r7UtjoxR  
s7sTY   
1:r#m- \  
template < typename Actor > _u'y7-  
class do_while_actor Uy.ihh$I-  
  { ^^lx Ot  
Actor act; :[CEHRc7x  
public : 3 /PvH E{R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ` Z/ MQ  
e0#t  
template < typename Cond > 'tDUPm38  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >_\[C?8  
} ; `H 'wz7  
^KnK \  
&po!X )  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EqGpo_  
最后,是那个do_ Sfa=AV7K  
1*|/N}g)  
)Ay9 0Wt  
class do_while_invoker .lq83; k  
  { &r,)4q+  
public : g~$UU(HX  
template < typename Actor > `/?'^A%Ik  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =6+99<G|%M  
  { T"aE]4_  
  return do_while_actor < Actor > (act); w0+X;aId  
} a4gX@&it_k  
} do_; AW E ab  
i]s%tEZ1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y%?*Lj|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bdY:-8!3  
最后来说说怎么处理break和continue nt+OaXe5D  
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。 ~A1!!rJX  
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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