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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F;_c x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;%0kzIvP  
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={+q  
0xZ^ f}@L  
^P{y^@XI  
I:t ?#)wl  
  class filler Jt}`oFQ5l  
  { :2KPvp 7?  
public : i+(>w'=m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kMW9UUw  
} ; )*_G/<N) |  
.(/HUQn  
aA$\iFYA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: P$z%:Q  
;i.MDW^N  
tQG'f*4  
GH':Yk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5=*i!c _m  
<#8}![3Q  
<}RD]Sc$1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HY_>sD  
CF3x\6.q}  
R<f F ^^  
p8XvfM  
二. 战前分析 4RctYMz  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -uN{28;@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6|lsG6uf  
8g:VfzaHu  
13 h,V]ak  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8+Tv@  
  /* --------------------------------------------- */ ]O}e{Q>  
vector < int *> vp( 10 ); XzIC~}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i`52tH y_  
/* --------------------------------------------- */ ie[X7$@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dLGHbeZ[(  
/* --------------------------------------------- */ =^p}JhQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9BP'[SM%),  
  /* --------------------------------------------- */ gJp6ReZ#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O`Qke Z}  
/* --------------------------------------------- */ T*@o?U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 02J(*_o  
_R|_1xa=  
EKO'S+~  
:LB*l5\  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~)#E?:h5  
1._1, _2是什么? LK4NNZf7  
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。 ">!pos`<C  
2._1 = 1是在做什么? uO]|YF  
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。 vn*K\,  
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。 ysi=}+F.  
IAzFwlO9  
p2(ha3PW  
三. 动工 fJ\?+,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] 7[#K^  
*.eeiSi{  
E$z-|-{>  
TDZ==<C  
template < typename T > Y,L[0%  
class assignment X]9<1[f  
  { lH?jqp  
T value; q{}5wM  
public : 3]'ab-,Vp  
assignment( const T & v) : value(v) {} t$,G%micj  
template < typename T2 > Uc_ }="  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uv-O`)  
} ; @i> r(X  
Z3MhHvvgp{  
F5+F O^3E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W4av?H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wO.d;SK  
7bbFUUUG"  
HCrQ+r{g  
9;I%Dv  
  class holder CAviP61T  
  { Rs{8vV  
public : LEjq<t1&  
template < typename T > 9i 9 ,X^=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %'g)MK!e  
  { %Iflf]l  
  return assignment < T > (t); "oiN8#Hf  
} _vb'3~'S  
} ; ?fP3R':s  
qT$IV\;_  
yogL8V-^4  
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: *w. ":\P]  
,]yS BAO  
  static holder _1; \"RCJadK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _#v"sGmN  
l]D $QT3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'bLP#TAzf  
而不用手动写一个函数对象。 j&/+/s9N  
lijT L-3  
_:NQF7X#ug  
OO?N)IB@  
四. 问题分析 :4)x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ks phO-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :qqG%RB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nu+^D$ait  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3rFku"z T$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |xZu?)M4  
`peR,E  
五. 问题1:一致性 0+qC_ISns  
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?| 'OTZ&;7{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^Os }sJ*5S  
Qp[ Jw?a  
struct holder p),* 4@2<  
  { E0VAhN3G\  
  // u59l)8=  
  template < typename T > {R63n  
T &   operator ()( const T & r) const ny+r>>3Td  
  { mzM95yQ^Z  
  return (T & )r; ZZ{c  
} %U}6(~  
} ; jK/F zD0-  
"|J6*s   
这样的话assignment也必须相应改动: 4yqYs>  
XP!m]\E&I  
template < typename Left, typename Right > {E(2.'d  
class assignment #r"|%nOfY  
  { h4K Mhr  
Left l; \kUQe-:he  
Right r; _IOUhMo  
public : 3^&`E} r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k ?6d\Q  
template < typename T2 > SXl~lYUL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (O(TFE5^  
} ; M0C)SU5"  
PHT<]:"`<  
同时,holder的operator=也需要改动: 'l!\2Wv2  
l,Y5VGiH#  
template < typename T > Wk3-J&QbS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2brY\c F  
  { r{d@74  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CeOA_M  
} Go:(R {P  
!nJl.Y$  
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。 am3JzH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #E=8kbD7  
i" u|119  
return l(rhs) = r; i Pr(X  
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。 VfJ{);   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A9SL|9Q  
n2-+.9cY  
template < typename Tp > (i(E~^O  
class constant_t 2+)h!y]  
  { mh[,E8'd  
  const Tp t; `{K-eHlrM9  
public : b@4UR<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !D{z. KO  
template < typename T > }m?Ut|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =ZU!i0 K  
  { SfPQ;s'  
  return t; ,vvfk=-  
} 8Vn   
} ; 1V[ZklS  
saZK+kD4I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q[P>s{"  
下面就可以修改holder的operator=了 QaEiPn~  
A0A|cJP  
template < typename T > h"8[1 ;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZBY}Mz$  
  { L3Y2HZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C^'r>0  
} /<[_V/g[t?  
ZHeue_~x4  
同时也要修改assignment的operator() Uv.Xw}q  
s/J7z$NEU  
template < typename T2 > $1d{R;b[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O \o@]  
现在代码看起来就很一致了。 Cb<7?),vK  
or;VmU8$zb  
六. 问题2:链式操作 3j$, L(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hmLI9TUe6  
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。 Kc^ctAk7;  
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。 P%yL{  
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。 kzUj)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Oz_CEMcy  
3;}YW^oXq  
template < typename T > "#0P*3-c  
struct result_1 RWM~7^JA  
  { yVn%Bz' [  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =z9,=rR4  
} ; _a"| :kX  
jZidT9[g  
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: t xnH~;(  
uw8g%  
template < typename T > 8R\6hYJ%F  
struct   ref [D+PDR  
  { GFbn>dY  
typedef T & reference; G] tT=X[  
} ; b9i_\  
template < typename T > $$4flfx  
struct   ref < T &> BIx*(  
  { 8,+T[S  
typedef T & reference; |mWSS'7fI  
} ; j+AZ!$E  
W6EEC<$JL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: twldwuN  
!}U3{L-  
template < typename T > x7l}u`N4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6OC4?#96%'  
  { sP@XV/`3L6  
  return l(t) = r(t); 8aRmHy"9l  
} Bw`?zd\*  
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。 .uX(-8n ~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n 78!]O  
\?e2qu/ C  
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 3bC-B!{;g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d@JavcR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gV':Xe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zN+jn  
最后的布局是: t,XbF  
                Add zTG1 0  
              /   \ +YCWoX 2  
            Divide   5 [.$%ti*!  
            /   \ {#z47Rz  
          _1     3 u|ihUE!h  
似乎一切都解决了?不。 g_tEUaiK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Fgwe`[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?_uan  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @c8RlW/A  
AoxORPp'  
template < typename Right > %(? ;`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {ByKTx &  
Right & rt) const 8?EKF+.u|  
  { 5c%Fb :BW=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F)'_,.?0  
} }Sh@.3*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xQ?$H?5B<  
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。 qIzv|Nte  
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。 eK3d_bF+  
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。 4T)`%Oo<}  
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。 +['1~5  
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? 8r,0Qic2K  
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: OaN"6Ge#  
^eRbp?H*T  
template < class Action > t?weD{O  
class picker : public Action ]4*E:  
  { e *D,2>o  
public : Vn/FW?d7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4uE/!dT  
  // all the operator overloaded >K%+h)%kI  
} ; %_5?/H@%3z  
iY sQ:3s  
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。 a{By U%  
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: ), VF]  
9a1R"%Z  
template < typename Right > \)MzUOZn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VeFfkg4  
  { 6(A"5B=\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m5?t<H~  
} pwVGe|h%,  
J<cY'?D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [zrFW g6N  
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。 a*_" nI&lr  
dt<P6pK-  
template < typename T >   struct picker_maker &)!N5Veb  
  { `v/p4/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E%Ysyk  
} ; %|2x7@&s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e<u~v0rDl  
  { v] q"{c/  
typedef picker < T > result; O6q5qA  
} ; VF<VyWFC0`  
gd]k3XN$f  
下面总的结构就有了: -gb@BIV#  
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。 ^v3J ld  
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。 v)zxQuH]^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \/ Zo*/  
至此链式操作完美实现。 ="g9>  
KC<K*UHPAH  
2XjH1  
七. 问题3 shY8h   
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。 U:aaa  
q{q;X{  
template < typename T1, typename T2 > h)r=+Q\'(S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QT"o"B  
  { .36]>8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ob|tA  
} xCu\jc)2  
$D*Yhv!/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ivq|-LDNc  
=AuxME g  
template < typename T1, typename T2 > u$"Ew^C  
struct result_2 @[ '?AsO  
  { .z,`{-7U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G$lE0_j2{  
} ; !,DA`Yt  
Qz<i{r-z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %W2 o`W$  
这个差事就留给了holder自己。 S)^eHuXPI  
    jyRz53  
ch/DBu  
template < int Order > O3p<7`K<4  
class holder; -}>H3hr  
template <> Ee$F]NA  
class holder < 1 > Sjmq\A88dc  
  { ,YrPwdaTB  
public : Ige*tOv2  
template < typename T > SXV f&8  
  struct result_1 =d JRBl  
  { !@)tkhP  
  typedef T & result; drB$q [Ak9  
} ; (%]M a  
template < typename T1, typename T2 > Q6PMRG}/o  
  struct result_2 3+vMi[YO  
  { 55Ye7P-d  
  typedef T1 & result; -wnBdL  
} ; PW*[(VX  
template < typename T > 2$joM`j$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZP4y35&%y  
  {  1W>0  
  return (T & )r; @Wzr rCpj  
}  pm*i!3g'  
template < typename T1, typename T2 > 4+N9Ylh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,LDdL  
  { #4^D'r>pJ  
  return (T1 & )r1; ~H626vT37  
} )dRB I)P  
} ; KC-@2,c9V  
};~I#X  
template <> YD;"_yH  
class holder < 2 > >td\PW~X  
  { <IQ}j^u-F  
public : e[.JS6  
template < typename T > E@)9'?q  
  struct result_1 ]7%+SH,RdD  
  { TmgSV#G  
  typedef T & result; k= .pcDX  
} ;  BbNl:`  
template < typename T1, typename T2 > .!g  
  struct result_2 TI637yqCU  
  { V_H0z  
  typedef T2 & result; frbeCBP&)  
} ; T:w%RF[v9  
template < typename T > 5G WC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [mG:PTK3  
  { ' "o2;J)7  
  return (T & )r; 24d{ol)  
} @Yzb6@g"  
template < typename T1, typename T2 > y6Ea_v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m)xz_Plc  
  { !;&{Q^}  
  return (T2 & )r2; MZ <BCRB  
} (L7%V !  
} ; M}!E :bv'  
*>7Zc  
#}nDX4jI  
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> >。 8F T@TUFb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bqm%@*fZo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J]$]zD  
C +S>;1  
return l(i, j) = r(i, j); T|h'"3'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W0 N*c*k  
2[Bw+<YA`  
  return ( int & )i; |&0Cuwt  
  return ( int & )j; #9@UzfZAwT  
最后执行i = j; -f%J_`  
可见,参数被正确的选择了。 .Gnzu"lod  
)ZDqj  
1H7 bPl|  
690;\O '  
:3By7BZgj  
八. 中期总结 K}Rq<z W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: iVf8M$!m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9':MD0P/M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #~;:i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +Uf+`  
]*pro|  
&l(PWU  
bxF'`^En  
{{e+t8J??  
P#ot$@1v  
九. 简化 sn:wLc/GAd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4lF?s\W:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #P-T4 R  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |C.[eHe&D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ($^=f}+  
  +-*/&|^等 D=!5l4  
2. 返回引用。 Xe:e./@  
  =,各种复合赋值等 hG lRf_{  
3. 返回固定类型。 {t QZqqdn@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5jK9cF$>  
4. 原样返回。 g ,""j`  
  operator, =&v&qn e9  
5. 返回解引用的类型。 y@u,Mv  
  operator*(单目) y>_*}>2,O  
6. 返回地址。 $Rv (v%  
  operator&(单目) y,vrMWDy  
7. 下表访问返回类型。 q b7ur;  
  operator[] E0<$zP}V}F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QB#rf='  
  operator<<和operator>> )w&k&TY4H  
YV/JZc f  
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。 RI-)Qx&!f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?UV!^w@L:0  
"*0h=x$  
template < typename Left > ;\)N7SJ  
struct value_return )E (9 R(  
  { WeRX~  
template < typename T > gC \^"m  
  struct result_1 0N4+6k|  
  { m<| *  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y?yWM8  
} ; @DA.$zn&  
=/L;}m)7  
template < typename T1, typename T2 > qr_:zXsob_  
  struct result_2 'AJlkLqm#>  
  { .z&,d&E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <B3$ODGJp  
} ; xE%sPWbj  
} ; )NL_))\  
29AWg(9?aS  
},(Ln%M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kC4}@{4i  
m #}%l3$  
下面我们来剥离functor中的operator() (SGU]@)g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rk .tLk  
Z^SF $+UN  
return l(t) op r(t) !_#2$J*s^D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  /DN!"  
return op l(t) 2C_/T8  
return op l(t1, t2) xRPU GGv  
return l(t) op ]J>{ZL   
return l(t1, t2) op `u7"s'  
return l(t)[r(t)] iP^o]4[c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "Zq)y_1  
S67>yqha  
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: 3pk `&'  
单目: return f(l(t), r(t)); /5 6sPl 7}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OVgx2_F  
双目: return f(l(t)); 4J6,_8`U  
return f(l(t1, t2)); %$H~  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~AbTbQ3  
2P4$^G[  
struct meta_divide ; E]^7T  
  { G tSvb6UNn  
template < typename T1, typename T2 > >xJh!w<pB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ohj(1jt  
  { ;^Hg\a  
  return t1 / t2; 5zR9N>!c  
} t (>}  
} ; >@wyiBU  
?RVY%s;g  
这个工作可以让宏来做: 6Om)e=gU/  
t;e+WZkV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UOAL7  
template < typename T1, typename T2 > \ pz]#/Ry?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zbobi,  
以后可以直接用 ppu WcGo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :*MqYny&  
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 =& .KKr  
(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。。。) [$[1|r *Q  
^jxV  
`(@}O?w!1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I? o)X!  
(#`1[n+b`x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v?en-,{A  
class unary_op : public Rettype r^,XpRe&M  
  { qS{E+)P  
    Left l; s#*T(pY  
public : [h^>Iq (Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DsZBhjCB  
a= *qsgPGL  
template < typename T > e;ej/)no`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b ?-VZA:  
      { Q4vl  
      return FuncType::execute(l(t)); FJl_2  
    } }u aRS9d  
H6I]GcZ$  
    template < typename T1, typename T2 > ++)3*+N+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S_ Pa .  
      { lE@ V>%b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d}`Z| ex  
    } 8Q2qroT  
} ; ':jsCeSB  
@CJ`T&  
 edv&!  
同样还可以申明一个binary_op V`/D!8>  
FhkS"y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2y0J~P!I  
class binary_op : public Rettype ,m)k;co^  
  { !QTfQ69Y0  
    Left l; ;@R=CQ6  
Right r; 9< $n'g  
public : l,n V*Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fi.[a8w:W  
QSxR@hC  
template < typename T > 3w -0IP]<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $V0G[!4  
      { Bl"BmUn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =K ctAR;  
    } 5RysN=czA  
I}S~,4  
    template < typename T1, typename T2 >  9AgTrP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X>W2aDuEZ  
      { h/a|-V}m&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -~'{WSJ  
    } #rkz:ir4  
} ; 2Vn~o_ga  
n8dJ6"L<"  
>A RZ=x[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +Kz baBK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `,O#r0m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c6@7>PM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %gb4(~E+N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1K`7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z9B" "ws  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bkvm-$/  
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) ^-&BGQM  
下面是修改过的unary_op PS=N]e7k'  
4|#@41\ B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WX9ABh&5  
class unary_op -xXz}2S4  
  { :47bf<w|Y  
Left l; &# ?2zbZ  
  Z@G[\"  
public : TJY  [s-  
2`?58&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ip`oL_c  
jrl'?`O  
template < typename T > EL?6x  
  struct result_1 qZS]eQW.  
  { @3Lh/&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Duu)8ru  
} ; Gz,?e]ZV  
eq!>~: #  
template < typename T1, typename T2 > 1ab_^P  
  struct result_2 MN.h,^b  
  { Ddr.kXIpo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2.>WR~ \  
} ; Sz_{#-  
Z?);^m|T  
template < typename T1, typename T2 > o;zU;pkB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mkj`  
  { |K(2_Wp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |g@n'^]  
} 5C|Y-G  
T.}wcQf&*  
template < typename T > e@ mjh,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  `u 't  
  { ~fV\ X*  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^]cl:m=*  
} =,])xzG%  
D["~G v  
} ; E0s|eA&  
(T9Q6 \sa  
hT0[O  
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 \{8?HjJEM  
好啦,现在才真正完美了。 ]+ KN9  
现在在picker里面就可以这么添加了: L*QX21@wC  
5uidi  
template < typename Right > JoCZ{MhM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b5@sG^  
  { sYG:\>}ie  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )9]DJ!]&Q"  
} .S{FEV  
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。 QCD MRh n  
J_|LG rt})  
x%!Ea{ s  
n`Y"b&  
0|J]EsPxu  
十. bind v><c@a=[  
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。 :]rb}1nLB  
先来分析一下一段例子 `k.Tfdu)K  
 mdtG W  
%tvP\(]h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cS2PrsUx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4m:D8&D_M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "PD^]m  
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。 yd|roG/  
我们来写个简单的。 ^xt@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lA/.4"nN  
对于函数对象类的版本: LJc"T)>$`  
6L!/#d0  
template < typename Func > \2c 3Nsra  
struct functor_trait a$AR  
  { ++=f7y u  
typedef typename Func::result_type result_type; vmj'X>Q  
} ; li37*  
对于无参数函数的版本: [pRRBMho  
1`Ig A0V`"  
template < typename Ret > @PZ{(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3!u`PIQv  
  { wU5.t -|`  
typedef Ret result_type; V"Sa9P{y"  
} ; !0Mx Bem  
对于单参数函数的版本: -\9K'8 C  
EEn8]qJC  
template < typename Ret, typename V1 > @"G+kLv0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dHsI<:T#  
  { GiK4LJ~cH)  
typedef Ret result_type; E~y( @72)  
} ; Vm*E^ v  
对于双参数函数的版本: >lV'}0u)  
Nrn_Gy>|D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;Zy[2M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q21l{R{Y  
  { QMhvyzkS  
typedef Ret result_type; 5<>"d :9  
} ; ^ 7SE2Zi  
等等。。。 9R m\@E [  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }ip3dm  
0g`$Dap  
template < typename Func > p>l:^ -N;f  
struct func_return I'E7mb<2  
  { {ew; /;  
template < typename T > M-8`zA2  
  struct result_1 KjNA PfL  
  { @Cml^v@`L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L"tzUYxg  
} ; zMXQfR   
|[Rlg`TQ;*  
template < typename T1, typename T2 > VTwDa*]AhB  
  struct result_2 3`TD>6rs  
  { )kT.3 Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {ldt/dl~  
} ; 6E-AfY'<  
} ; lv>^P>S(O  
bn%4s[CVb4  
.]e_je_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )`BKEa f  
p/U{*i ]t  
template < typename Func, typename aPicker > ~Z~V:~  
class binder_1 o1?S*  
  { = inp>L  
Func fn; o/6VOX  
aPicker pk; ri%j*Kn  
public : Am!OLGG4  
U38~m}c  
template < typename T >  :Y Ki  
  struct result_1 +# 3e<+!F  
  { +ag_w}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !(HPx@_  
} ; bE;c&g  
)|=4H>?%  
template < typename T1, typename T2 > ek"U q RY  
  struct result_2 fKW)h?.Kd  
  { =NmW}x|n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .b? Aq^i8  
} ; 5P{[8PZxbV  
cLf<YF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `W:z#uNG]  
FeZ*c~q  
template < typename T > Za,myuI+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 "iBcsLn  
  { _G&gF .|  
  return fn(pk(t)); jU-aa+  
} M1icj~Jr  
template < typename T1, typename T2 > !zfKj0^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /i~x.i3  
  { zI0d  
  return fn(pk(t1, t2)); S Rk%BJ? ~  
} DL<;qhte  
} ; ,{;*b v  
guG&3{&\s  
pMJm@f  
一目了然不是么? {- &`@V  
最后实现bind S=gb y  
O0FUJGuTS  
wB bCGU  
template < typename Func, typename aPicker > %!r.) Wx|2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pC]XbokES  
  { Re2&qxE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qvty;2$o@  
}  T  5F)  
%fnG v\uI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <F8e?xy  
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。 SpImd IpD  
S@'%dN6e  
十一. phoenix :..WL;gC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5DDSo0E  
SK#&%Yk  
for_each(v.begin(), v.end(), \%7fm#z6  
( v[2&0&!K#  
do_ qX*xQA|ak,  
[ wTD}c1J(  
  cout << _1 <<   " , " RRXp9{x`  
] 51u\am'T  
.while_( -- _1), L9<\vJ  
cout << var( " \n " ) ?;_*8Doq-a  
) 1BEs> Sm  
); '$c9S[  
`yP`5a/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g60k R7;\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor l2kGFgc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DJ DQH\&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #N"u 0  
lWe cxD$  
tS>^x  
template < typename Cond, typename Actor > LP=y$B  
class do_while R*!s'R  
  { \ @ fKKb|  
Cond cd; xr{Ym99E$  
Actor act; WQ}wQ:]  
public : E%DT;1  
template < typename T > qY$ [2]  
  struct result_1 NYr)=&)Ke.  
  { *FktI\tS  
  typedef int result_type; EK5$z>k>m  
} ; yQ$]`hr;  
uorX;yekC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %S"85#R5E  
tRpY+s~Fq  
template < typename T > k qL.ZR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4g"%?xN  
  { 8]Tv1Wc  
  do ,~=]3qmbR  
    { - om9 Z0e  
  act(t); .>eRX%  
  } NhCucSU<K  
  while (cd(t)); P1Z"}Qw  
  return   0 ; /OWwC%tM/  
} xnt)1Q  
} ; oOaFA+0x  
|?#JCG  
A[8m3L#k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E]rXp~AZm  
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。 5 ty2e`~K  
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。 /IG{j}  
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。 Eamt_/LKf  
下面就是产生这个functor的类: lKw-C[  
B ,cFvS  
4~&3.1  
template < typename Actor > vUVFW'-  
class do_while_actor y]0O"X-G  
  { x};~8lGT>t  
Actor act; 4"k&9+>  
public : ~f(5l.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /wLGf]0  
4U\}"Mk  
template < typename Cond >  =aZ d>{Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @ <{%r  
} ; B=r DU$z  
^S 3G%{"  
KCW2 UyE]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q(]m1\a  
最后,是那个do_ w8w0:@0(  
~t~[@2?WG  
hAAh  
class do_while_invoker *qm|A{FQR  
  { CYLab5A  
public : N.vWZ7l8  
template < typename Actor > 953qz]Q8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vI I{i  
  { Ba@~:  
  return do_while_actor < Actor > (act); \0x>#ygX  
} } Xo#/9  
} do_; ["<Xh0_  
{#qUZ z-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zPa2fS8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LN WS  
最后来说说怎么处理break和continue "t&=~eOe3  
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。 -0d9,,c  
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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