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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0[F:'_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1RKW2RCaW_  
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, Nk[2nyeO>  
||zb6|7I4  
m{7^EF  
up2+ s#  
  class filler )9S>Z ZF  
  { `y+-H|%?  
public : O8] 'o*<]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !;Jmg  
} ; "/]| Hhc{  
}dxDt qb  
nr)c!8  
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: 'u4ezwF;  
dDDGM:]  
f/kI| Z  
`p'Q7m2y/b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /j"sS2$U  
}YOL"<,:o  
Ke-)vPc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4Iq'/r  
]MtFf6&  
81%8{yn!$"  
AOp/d(vx5i  
二. 战前分析 N 4K8 u'f^  
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。 H +bdsk  
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 q@hp.(V  
dV?5Q_}  
8wH.et25k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -;;Z 'NM;8  
  /* --------------------------------------------- */ OOBhbpg!D  
vector < int *> vp( 10 ); (!5LW '3B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rs=q! P"u[  
/* --------------------------------------------- */ }%TSGC4{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E^hHH?w+  
/* --------------------------------------------- */ T88Y qI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d {2  
  /* --------------------------------------------- */ WqrgRpM{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); utlpY1#q/  
/* --------------------------------------------- */ XA_FOw!cX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V2|3i}V"  
2h {q h  
:`vP}I ^  
$!A:5jech  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ap\AP{S4  
1._1, _2是什么? fR-C0"c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .wrL3z_  
2._1 = 1是在做什么? ]7AX%EG3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4\ /*jA  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Cup@TET35  
vOI[Z0Lq9h  
w-N1.^  
三. 动工 S\NL+V?7h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0m9ZQ O  
>x:EJV   
*HM?YhR  
[IM%b~j(^  
template < typename T > YJ7V`N p  
class assignment ~H@+D}J?  
  { ^%oUmwP<$  
T value; 6\d X  
public : I12KT~z<r  
assignment( const T & v) : value(v) {} m)?5}ZwAH  
template < typename T2 > _.18z+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z xZtz  
} ; R -elIp  
iT )WR90  
W,hWOO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )+O r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 73NZ:h%=  
T>]sQPg  
+`| *s3M  
?H;{~n?  
  class holder CVKnTEs  
  { Fq,N  
public : 4B O %{  
template < typename T > 1IA5.@G:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e 3@x*XI  
  { Q2'eQ0W{ o  
  return assignment < T > (t); I ,FqN}  
} o$bUY7_  
} ; MR9/Y:Nm  
. 5hp0L}  
s^C;>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A]y*so!)>  
!ng\` |8?  
  static holder _1; Q)6va}2ai  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w6,*9(;$Pk  
c;V D}UD'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @!H '+c  
而不用手动写一个函数对象。 Kmry=`=A  
D zDj)7  
^e9aD9  
X5E '*W  
四. 问题分析 a&5g!;.  
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。 Wvr+y!F  
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。 (Pz8 iz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l BiovT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T Oy7?;|=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3q~Fl=|.o  
{[3YJkrM  
五. 问题1:一致性 (|0b7 |'T  
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{"uv=,`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kMS5h~D[  
ec'tFL#u{  
struct holder u5E/m  
  { UX}*X`{  
  // SI_?~Pf3k  
  template < typename T > v72,h  
T &   operator ()( const T & r) const (5(fd.m+_  
  { A}4t9|/K6  
  return (T & )r; /+P5)q TKL  
} :0dfB&7  
} ; MgnE-6_c  
hT=f;6$  
这样的话assignment也必须相应改动: ]PVt o\B=  
I =b'j5c  
template < typename Left, typename Right > z[biK|YL  
class assignment Qdm(q:w  
  { |KaR n;BM  
Left l; 6 5"uD7;  
Right r; b6Xi  
public : @YNGxg~*g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dqwWfn1lt  
template < typename T2 > $[w|oAwi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TMtI^mkB:  
} ; TPqvp|~2  
yI4DVu.  
同时,holder的operator=也需要改动: u7 ~mn l  
KE#$+,?  
template < typename T > ul$omKI$}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VK$zq5D  
  { m|`VJ 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wJ(8}eI  
} f:FpyCo=9  
lG < yJ~{  
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。 QP<FCmt8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )?9\$^I  
] EV`dIk  
return l(rhs) = r; @oA0{&G{  
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。 L3g9b53\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [{/$9k-aF?  
Ba<#1p7_  
template < typename Tp > g X8**g'  
class constant_t _4Ii5CNNU  
  { `+Xe'ey  
  const Tp t; m"q/,}DR  
public : uh1S 7!^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /xF 9:r  
template < typename T > wU.'_SBfB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BZ}`4W'  
  { =_uol8v  
  return t; WySNL#>a  
} 4^`PiRGt  
} ; Qz# 3p3N?  
V3 qT<}y|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -S7RRh'p  
下面就可以修改holder的operator=了 q'by;g*m  
y3Y2 QC(  
template < typename T > >b3@>W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~U/8 @gR  
  { $>EqH?EQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4YBf ~Pp  
} e{:86C!d)  
n}42'9p  
同时也要修改assignment的operator() 6(,ItMbI  
kGruo5A  
template < typename T2 > ;r%<2(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  Ls lM$  
现在代码看起来就很一致了。 B%)zGTp6  
f>|9 l  
六. 问题2:链式操作 gZ1N&/9;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RFhU#  
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。 m9%yR"g9  
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。 YmZC?x_{M2  
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。 $#F;xys  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct is64)2F](  
r$94J'_  
template < typename T > 8u4gx<;O  
struct result_1 3D{82*&  
  { 3O#~dFnp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P0a>+^:%  
} ; \o0z@Ntq  
@ysJt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: D7 %^Ly  
YCtIeq%  
template < typename T > =ltbSf7  
struct   ref Bidqf7v  
  { 7Ntjx(b$"h  
typedef T & reference; UDhwnGTq(l  
} ; /+Wb6{lY  
template < typename T > mvUVy1-c  
struct   ref < T &> ,| $|kO/  
  { E|KLK4 ]  
typedef T & reference;  "Nk`RsW  
} ; B7NmET4  
JrY"J]/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }Z~pfm_S  
H[>klzh6 !  
template < typename T > 8 /:X& &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8A`p  
  { -MVNXAKnZ  
  return l(t) = r(t); >FK)p   
} BaNU}@  
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。 Requ.?!fG;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ' lQ  
X3&SL~&>g  
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 RPa?Nv?e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %fex uy4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eSQzjR*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wj5qQ]WC  
最后的布局是: '@3a,pl  
                Add '#pMEVP  
              /   \ s[vPH8qb  
            Divide   5 I_jM-/3b  
            /   \ i9f7=-[U_  
          _1     3 Q]2sj:  
似乎一切都解决了?不。 FVvv   
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。 U{U:8==  
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。 R &1mo  
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: L*SSv wSL  
hPEp0("  
template < typename Right > Sm*Jysy`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =:v><  
Right & rt) const N4Fy8qU;  
  { )Yy#`t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3& fIO  
} :!Y?j{sGU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Npf7p  
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。  '!r+Tz  
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。 $jUS[.S_|I  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 K@$L~G  
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。 Ok~W@sYST  
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? !txELA~24  
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: BC$;b>IUA  
9 z8<[>  
template < class Action > [Q.4]K2  
class picker : public Action wn A%Nh7  
  { zvK5Zxl  
public : #)h ~.D{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7gdU9c/q,  
  // all the operator overloaded /v;)H#;  
} ; 6Qzu-  
bsk=9K2_2t  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r PRuSk-f  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9Sj:nn^/u  
HC;I0&v>  
template < typename Right > ZR01<V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5{d9,$%8&  
  { >fZ/09&3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rO?x/{;ai  
} "<jEI /  
gA 6h5F)_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a@_Cx  
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。 Mn }Z9S[  
QSs$   
template < typename T >   struct picker_maker ^ Mvsq)  
  { ap$ tu3j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jr>S/]"  
} ; 3}#XA+Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N>nvt.`P  
  { 5q_OuZ/6  
typedef picker < T > result; y'2kV6TtqD  
} ; g<T`F  
`j!2uRFe>  
下面总的结构就有了: )D@n?qbG  
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。 <Ec)m69P  
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。 noUZ9M|hz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zqs-I8y  
至此链式操作完美实现。 gM5p1?E  
% 6hw  
gy,TT<1)  
七. 问题3 =@jMx^A"  
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。 ^B!?;\4IM  
>5@vY?QXO  
template < typename T1, typename T2 > t-4 R7`A<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7" STS7_  
  { v yLAs;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =E~5&W7  
} FPUR0myCU  
b;{"lJ:+Z  
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: cD`O+WA2K  
|o=\9:wV  
template < typename T1, typename T2 > c'#J{3d  
struct result_2 vwH7/+  
  { )(!Z90@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )4_6\VaM  
} ; +$QL0|RL  
'-]BSU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _yB9/F  
这个差事就留给了holder自己。 kbT-Oz  2  
    -%V-'X5  
b G5  
template < int Order > ;ld~21#m  
class holder; U6'haPlOk%  
template <> 7RFkHME  
class holder < 1 > lvJ{=~u  
  { g#%FY1xp  
public : YB3=ij!K  
template < typename T > .QQI~p0:  
  struct result_1 RowiSW  
  { H'\EA(v+  
  typedef T & result; 3R:i*8C  
} ; _%Ld E z  
template < typename T1, typename T2 > h5JwB<8  
  struct result_2 UR2)e{RXg  
  { X|1YGZJ  
  typedef T1 & result; \ J:T]  
} ; !gew;Jz  
template < typename T > 49fq6ZhO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M*6@1.n  
  { FY S83uq0  
  return (T & )r; <a[8;YQC  
} ~[y+B0I3  
template < typename T1, typename T2 > ;L%~c4`l~m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &p4<@k\L  
  { fToI,FA  
  return (T1 & )r1; 'R'a/ZR`B7  
} tRBK1h  
} ; *9(1:N;#  
.%Q Ea_\  
template <> W*`6ero  
class holder < 2 > y]4 `d  
  { Hll}8d6[  
public : K.1yncS^  
template < typename T > S)|b%mVwR  
  struct result_1 <1.mm_pw  
  { 2vQ^519  
  typedef T & result; Q b{5*>  
} ; HWOH8q{f!  
template < typename T1, typename T2 > '\\Cpc_g  
  struct result_2 'k Z1&_{  
  { M F: Eu  
  typedef T2 & result; wx5*!^&j  
} ; *v/*_6f*  
template < typename T > wT yM9wz&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 't.F.t  
  { T=dvc}  
  return (T & )r; + aqo8'a  
} 0N;d)3  
template < typename T1, typename T2 > Hvo27THLo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nW'x#0-  
  { ?} tQaj  
  return (T2 & )r2; ZhaOH5{9  
} toJ&$HrE  
} ; D+""o"%  
Vnb#N4vR  
.Kwl8xRg  
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> >。 L]<4{8H.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *=@pdQkR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @{lnfOESl  
V7_??L%Ct`  
return l(i, j) = r(i, j); ]t;5kj/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :zRboqe(cc  
pk1M.+  
  return ( int & )i; {2@96o2}  
  return ( int & )j; BG=_i#V  
最后执行i = j; -#x\E%v.F  
可见,参数被正确的选择了。 J[wXG6M  
`,d7_#9'  
|Wk G='02  
B4aZ3.&W  
`oBzt |f5  
八. 中期总结 EdpR| z  
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:  ?~IZ{!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (mlc' ]F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \/v$$1p2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m@~x*+Iz  
e,8-P-h~T  
}DaYO\:yK*  
%A3Jd4DH  
{eUfwPAa3  
Dy!fwYPA/{  
九. 简化 VIzZmd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :^a$ve3(Jq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]U%Tm>s.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zn|}YovY+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J~.kb k  
  +-*/&|^等 +$5^+C\6A  
2. 返回引用。 fZ$2bI=  
  =,各种复合赋值等 =P{RHhWy;  
3. 返回固定类型。 \ua.%|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rY}ofq7b  
4. 原样返回。 sa*-B  
  operator, p<4':s;*  
5. 返回解引用的类型。 1CbC|q  
  operator*(单目) Ek3O{<  
6. 返回地址。 |:z%7J3wP  
  operator&(单目) ikQ2x]Sp  
7. 下表访问返回类型。 ]mSVjF3l  
  operator[] B|v fkX2f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Gj=il-Po  
  operator<<和operator>> J++D\x#@  
yFG&Ir  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OK=t)6&b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P; Ox|  
'mF}+v^   
template < typename Left > T[~X~dqwn"  
struct value_return #LiC@>  
  { 2 O%UT?R  
template < typename T > +Q.[W`goV  
  struct result_1 x>cu<,e$d\  
  { a'BBp6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lgl/| ^ Uw  
} ; h(BN6ZrzKd  
D$ \ EZ   
template < typename T1, typename T2 > bTj,5,8 i  
  struct result_2 ScEM#9T|  
  { -UO$$)Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lI9 3{!+>  
} ; 8QU`SoS9  
} ; \ C Yu;  
qp Z ".  
[{YV<kN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait c c:xT0Y  
Y3?kj@T`i  
下面我们来剥离functor中的operator() ,~v1NK*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nP.d5%E  
Ks4TBi&J   
return l(t) op r(t) Rzp-Q5@M Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AK[c!mzx  
return op l(t) N'4*L=Ut  
return op l(t1, t2) D3eK!'qS  
return l(t) op fI6F};I5}T  
return l(t1, t2) op !)GPI?{^5  
return l(t)[r(t)] X:YxsZQ 5Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @uc%]V<:k  
LTxOq|/Cq  
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: =&vV$UtV  
单目: return f(l(t), r(t)); N3,EF1%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,W.O*vCA  
双目: return f(l(t)); yY}`G-)g~*  
return f(l(t1, t2)); Q,scjt[  
下面就是f的实现,以operator/为例 _$r+*nGDz  
(q)W<GYP  
struct meta_divide \!_ >ul  
  { h-<+Pjc  
template < typename T1, typename T2 > JWLQ9U X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q~jUZ-qN  
  { b(wiJ&t  
  return t1 / t2; m$]?Jq  
} x k#/J]j  
} ; \5Hfe;ny-~  
AtSEKpKc  
这个工作可以让宏来做: o_?YYw-:  
q?`bu:yS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZZ.GpB.  
template < typename T1, typename T2 > \ )H)HR`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ondF  
以后可以直接用 >XB Lm`a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $cc]pJy"}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hS<+=3 <M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9\V^q9l  
pbJs3uIR  
fxjs"rD5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [^#6.xH  
KATt9ox@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > geua8;  
class unary_op : public Rettype (Ori].{C.J  
  { ~qs 97'  
    Left l; Y7 = *-  
public : S_WYU&8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0m!+gZ@  
.^ soX}  
template < typename T > L9"V$MO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fe}Dnv)}Z  
      { @a+1Ri`)  
      return FuncType::execute(l(t)); SZNM$X|T  
    } XB zcbS+  
_uID3N%  
    template < typename T1, typename T2 > >HXT:0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bi9 S1 p  
      { ,F]Y,"x:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]7eQ5[ 5s  
    } DR;rK[f  
} ; ng"R[/)In  
82{Lx7pI  
Ru `&>E  
同样还可以申明一个binary_op WL:CBE#  
{%*,KB>b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (w}iEm\b  
class binary_op : public Rettype CNwIM6t  
  { ( $A0b  
    Left l; 8c3Qd  
Right r; fYBmW')  
public : Yj;KKgk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wxx? iW ,  
V4PI~"4q#1  
template < typename T > 7.`Fe g.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gm~jC <  
      { }rRf4te  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K-vG5t0$\/  
    } pUi|&F K">  
L|A}A[P  
    template < typename T1, typename T2 > aNs~Uad1U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sc#B -4m  
      { 9$U@h7|Q`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {xJq F4  
    } o_R<7o/d|  
} ; 2O;Lw@W  
:Yeo*v9  
T%zCAfx m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )IQ5Qu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5G  @  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nE;^xMOK!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 PxE0b0eo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ])Rs.Y{Q5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 q=Xda0c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?'SHt9b3|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b/;!yOF  
下面是修改过的unary_op /q[5-96c  
2w"Xv,*.'i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0oR'"Vo  
class unary_op V;}kgWc1  
  { !A_<(M<  
Left l; 9)2 kjBeb  
  9NzK1V0X  
public : N!me:|Dn  
JzuU k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,zXP,(x  
B:5NIa  
template < typename T > a* 2*aH7  
  struct result_1 'OEh'\d+x  
  { MX*T.TG8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V/N:Of:\R  
} ; pX 4:WV  
Ei$?]~ &  
template < typename T1, typename T2 > CB!5>k+mC  
  struct result_2 4DLp +6zP  
  { MZPXI{G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EuH[G_5e0  
} ; r [NI#wW  
_Fc :<Ym?  
template < typename T1, typename T2 > mE>v (JY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m%$GiNs}  
  {  <xn96|$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \}:RG^*m  
} ` @PHV  
uGo tXb  
template < typename T > ^k#.;Q#4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KCDbE6  
  { E\$7tXQK6  
  return OpClass::execute(lt(t)); 76'@}wNnw  
} h=a-~= 8  
!<EQVqj6  
} ; ,V`zW<8  
Q85Y6',  
~ k(4eRq  
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 K-<kp!v  
好啦,现在才真正完美了。 &gv{LJd5b  
现在在picker里面就可以这么添加了: jsp)e=  
\gU=B|W  
template < typename Right > -O~ V4004  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DQ08dP((v  
  { =!R+0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M~!DQ1u  
} 4tGP- L  
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。 ^7p>p8  
s7 K](T4  
;$FpxurX  
}Ghh%]  
gK%^}xU+  
十. bind bMCy=5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IncHY?ud<  
先来分析一下一段例子 RZL:k;}5  
=rL^^MZp  
2 D vKW%;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HLruZyN4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J]"IT*-Ht  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .29y3}[PO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &pk&8_=f  
我们来写个简单的。 4Y x\U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 13f@Ox$  
对于函数对象类的版本: z>&|:VGG  
Fx]}<IudA^  
template < typename Func > :}n\ r/i  
struct functor_trait %fzZpd]v=,  
  { qiyX{J7Z  
typedef typename Func::result_type result_type; nyRQ/.3  
} ; iH;IXv,b3  
对于无参数函数的版本: QKAt%"1&  
I<}<!.Bc!  
template < typename Ret > 6~O9|s^38w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m .':5  
  { &}."sGK  
typedef Ret result_type; }iBFo\vU  
} ; *y@Xm~ld  
对于单参数函数的版本: (imaL,M-D  
!o{>[  
template < typename Ret, typename V1 > 2 g`<*u*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z<ABK`rEO  
  { mAZfo53  
typedef Ret result_type; _ !r]**  
} ; ji] H|  
对于双参数函数的版本: K4`)srd  
-&UP[Mq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5p]Cwj<u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p@Va`:RDW  
  { %fH&UFby  
typedef Ret result_type; \(g/::|  
} ; +yO^,{8SE  
等等。。。 wx]r{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i7#PYt  
xJemc3]2  
template < typename Func >  A&8{0  
struct func_return POl_chq  
  { Dqz9NB  
template < typename T > !YZ$WiPl  
  struct result_1 <Z:Fnp  
  { =j&qat  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5k]xi)%  
} ; C A 8N  
S9@2-Oc  
template < typename T1, typename T2 > ?VCM@{9  
  struct result_2 e4rhB"qQdn  
  { T^F9A55y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x } X1 O)  
} ; +`_Km5=  
} ; wrJ:jTh  
"'zVwU  
sQ05wAv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $ytlj1.  
S)L(~ N1  
template < typename Func, typename aPicker > 6f^q >YP  
class binder_1 16Gp nb  
  { 7 8n`VmH~L  
Func fn; o+F]80CH  
aPicker pk; Sb,lY<=  
public : ?x-:JME0  
uu`G<n  
template < typename T > z($h7TZ$  
  struct result_1 ! {c"C  
  { _a[)hu8q.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F4$N:J kl  
} ; b$O1I[o  
-ZKo/ N>6}  
template < typename T1, typename T2 > %`b %TH^  
  struct result_2 8*[Q{:'.  
  { `^#V1kRmH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }_GI%+t  
} ; tJgo% P1  
WAWy3i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W2-1oS~ma  
w>6~ zAh  
template < typename T > L kA_M'G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` fm^#Nw  
  { 6Q}WX[| tQ  
  return fn(pk(t)); T#:n7$M|?A  
} {L9WeosQ  
template < typename T1, typename T2 > 8/oO}SLF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W]l&mr  
  { aW.[3M;?v  
  return fn(pk(t1, t2)); [\ALT8vC?m  
} Qe,aIh  
} ; WY3D.z-</  
%M KZ':m  
hantGw |  
一目了然不是么? @GrQ /F7  
最后实现bind 64jFbbd-/  
fO'"UI  
hNWZ1r~_  
template < typename Func, typename aPicker > jXCSD@?]K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u hJnDo  
  { XI"8d.VR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z&x3":@u<  
} /rQ[Ik$|  
`of` uB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gLGu#6YVu  
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。 M,V~oc5  
8a}et8df:  
十一. phoenix 0%f}w0]:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: We51s^(  
|MEu"pY)  
for_each(v.begin(), v.end(), o:x,zfW  
( QgZ`~  
do_ 5:r*em  
[ C 7e  
  cout << _1 <<   " , " :e|[gEA  
] BZr$x8%ki  
.while_( -- _1), % bpVK~z  
cout << var( " \n " ) V% PeZ.Xv  
) X_tc\}I]  
); VP\'p1a  
w,/&oe5M+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: njoU0f1`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ja1WI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F[HMX4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dd=' ;%?  
FK~FC:K  
]u\K}n6[q  
template < typename Cond, typename Actor > wE*jN~  
class do_while ZM$}Xy\9  
  { P}dhpU  
Cond cd; ud}B#{6  
Actor act; a9<&|L <  
public : ImnN&[Cu  
template < typename T > n@ rphJb  
  struct result_1 I<v:x Tor  
  { F9Y/Z5 Ea  
  typedef int result_type; nGvWlx  
} ; n@"h^-  
=%UX"K`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c/bIt  
N4z(2.  
template < typename T > 0 jszZ_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M1sR+e$"  
  { `fA|])3T  
  do a`:ag~op@&  
    { GNIZHyT(O  
  act(t);  ,m^@S  
  } Xgs 31#K  
  while (cd(t));  a1p}y2  
  return   0 ; r'C(+E (  
} pjI< cQ&  
} ; nKP[U=ac  
==i:*  
Oy,`tG0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ML|O2e  
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_[m@Vr  
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。 4kZ9]5#.  
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。 :mpR}.^hv  
下面就是产生这个functor的类: 2d`:lk%\  
!oDX+hd,%>  
6N^sUc0s  
template < typename Actor > _Coh11  
class do_while_actor 8LH"j(H  
  { +/L "A  
Actor act; jw^Pt~@  
public : /61P`1y(J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +Je(]b @  
}E}b/ulg1  
template < typename Cond > "gR W91 T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v@8 =u4  
} ; AhjUFz  
ylEQeN  
2L'vB1 `  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _B5t)7I  
最后,是那个do_ &?-LL{W{  
Ot]Y/;K  
<}^W9 >u<  
class do_while_invoker 7:Jyu/*]  
  { ]Gm $0uS  
public : r dc} e"v  
template < typename Actor > #..-!>lY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d]v4`nc  
  { ZW]Q|vPh4U  
  return do_while_actor < Actor > (act); jmcb-=ts  
} 2(, `9  
} do_; _Gpq=(q)  
V ifQ@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q}?yj,D D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GYx_9"J\5  
最后来说说怎么处理break和continue *mc]Oa  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 31w9$H N  
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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