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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pa7fTd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #gq3 e  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, }[|"db  
mdwY48b  
'W)x<Iey1  
QJ QQ-  
  class filler B{Rig5Sc  
  { a2zo_h2R  
public : @#p4QEQA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }-!$KR]:s  
} ; 8w$cj'  
W`KkuQ4cM  
XHV+Y+VG  
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: 5<61NnZ  
^T" A9uaG  
IMBqy-q  
>DDQ7 l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8.@ yD^'  
2- )Ml*  
E:7vm@+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D/U o?,>8  
f,$FrI,  
/c09-$M  
.UJk0%1  
二. 战前分析 6rk/74gI,a  
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。 G|o-C:~  
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 ,5q^/h  
Cnc77EUD  
bf3)^ 49}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T_r[#j  
  /* --------------------------------------------- */ E3`KO'v%  
vector < int *> vp( 10 );  d(k`Yk8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q_ $AGF  
/* --------------------------------------------- */ j,Mp["X&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GU!|J71z  
/* --------------------------------------------- */ M jHeUf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H~ (I  
  /* --------------------------------------------- */ l_DPlY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]RxNSr0e  
/* --------------------------------------------- */ (|Xf=q,Le  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rq$%  
ow+NT  
/+'@}u |  
E#T'=f[r~  
看了之后,我们可以思考一些问题: }V`Fz',lZ  
1._1, _2是什么? t#kmtJC  
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。 T `N(=T^*  
2._1 = 1是在做什么? tr):n@  
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。 MTr _8tI  
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。 2 !{P<   
 =#8J9  
 xU)~)eK  
三. 动工 lnTl"9F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <OpiD%Ctx  
!m78/[LW  
l46O=?usDX  
RL($h4d9  
template < typename T > 5C/u`{4]Hg  
class assignment o=4d2V%m  
  { !dStl:B  
T value; KGzBK:  
public : $v$~.  
assignment( const T & v) : value(v) {} VI[ikNpX  
template < typename T2 > L0_R2E A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X{<j%PdC  
} ; Y M/^-[k3  
=A GsW  
!$f@j6.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I 4gyGg$H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2U)H2 %  
VO/" ot  
mvlK ~c8  
>Ix)jSNLgo  
  class holder Skq%S`1%Q  
  { g_5:o 3s  
public : J'.U+XU  
template < typename T > hA/K>Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cdf8YN0!  
  { r8}GiP0|  
  return assignment < T > (t); ] +LleS5  
} v.c2(w/P  
} ; b_z;^y~  
DU|0#z=*t5  
.COY%fz  
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: )1Z*kY?f!  
cc Z A  
  static holder _1; %, XyhS5[o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GNT1FR  
W,}HQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tHJ#2X#Y.  
而不用手动写一个函数对象。 P}KyT?X:  
+ i!/J  
8m2-fuJz  
C3:4V2<_  
四. 问题分析 ?s dVd  
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。 F]q pDv  
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。 8~u#?xs6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GBGGV#_q'}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +q|2j>k@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ??CtmH  
d@8=%x:  
五. 问题1:一致性 oL2|@WNj,  
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?| [2a*TI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EX~ U(JB6  
9P#E^;L  
struct holder [kDjht|$>  
  { ^^qB=N[';  
  // SYOND>E  
  template < typename T > 5P ,{h  
T &   operator ()( const T & r) const k^}8=,j}  
  { L6fc_Mo.EE  
  return (T & )r; ~ou*' w@  
} QU2\gAM  
} ; I!%T!B540  
/8VM.fr$  
这样的话assignment也必须相应改动: n\Uh5P1W"  
!?`5r)K  
template < typename Left, typename Right > 559znM=  
class assignment BSY2\AL p  
  { 6] <~0{  
Left l;  {.GC7dx  
Right r; rZ/,^[T  
public : yQ?N*'}$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c^S^"M|  
template < typename T2 > k6_RJ8I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (%ra~s?  
} ; _%Sorr  
\Lv eZ_h5  
同时,holder的operator=也需要改动: m64 6|G5  
y TfAS .  
template < typename T > (D]l/akP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *A':^vgk  
  { In#V1[io  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ad xCP\S&  
} h?jy'>T?b2  
,R5NKWo  
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。 TMj(y{2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X3vTyIsn  
4# MvOjA5[  
return l(rhs) = r; _I l/ i&  
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。 -g(&5._,ZW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $m]~d6  
)T/"QF}<T  
template < typename Tp > qRT1Wre 3  
class constant_t 2siUpmX  
  { q$`{$RX  
  const Tp t; xWWfts1t  
public : ( >zXapb2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SUsD)!u_H  
template < typename T > OiH tobM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i,=greA]"  
  { h<U<K O  
  return t; Ymkk"y.w  
} 'yxRz5  
} ; +a_eNl,  
WW82=2rJ9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Cy-q9uTm  
下面就可以修改holder的operator=了 "W$,dWF  
,=whwl "tA  
template < typename T > V1 T?T9m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RO?5WJpPj  
  { U\'.rT[#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 58)`1p\c'  
} ]4wyuP,up  
[u\E*8  
同时也要修改assignment的operator() Sd/?xyF1(  
CKwrE]h  
template < typename T2 > +X6x CE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %> Z;/j|#r  
现在代码看起来就很一致了。 Hf!o6 o  
OEmz`JJ67  
六. 问题2:链式操作 TD:NL4dm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C%#=@HC  
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。 0; GnR0  
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。 V)#se"GV  
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。 I@IZ1 /J,r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _1jd{? kt  
!wy Qk  
template < typename T > 1M+o7HO.mG  
struct result_1 t=M:L[bis;  
  { ?,~B@Kx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =>nrU8x  
} ; 1sp>UBG  
}pOL[$L  
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: (n:d {bKV  
tUouO0_l  
template < typename T > .y'iF>QQ\  
struct   ref iIWz\FM  
  { QCB2&lN\&L  
typedef T & reference;  pleLdGq  
} ; w@w(AFV9/  
template < typename T > _K"|}bM  
struct   ref < T &> h8@8Q w  
  { 9}p>='  
typedef T & reference; d 7vD  
} ; wBz?OnD/D  
S9/oBxGN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c'M#va  
K=,nX7Z5  
template < typename T > gz fs9e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Hl`S\  
  { al>^}:  
  return l(t) = r(t); ;UuCSfs{  
} $:IOoS|e  
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。 gc``z9@Xg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U9k;)fK  
h^_Sd"l3  
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 7|4t;F!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x'IVP[xh`A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :|cC7, S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 irj{Or^k  
最后的布局是: /5cFa  
                Add #[ZF'9x  
              /   \ 05= $Dnv  
            Divide   5 HJ4T! `'d  
            /   \ ( R2432R}J  
          _1     3 R^8L^8EL  
似乎一切都解决了?不。 +ob<? T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Gk~QgD/Pix  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dkTewT6'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #rZF4>c  
u!kC+0Y  
template < typename Right > yCznRd}J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Td!@i[6%H  
Right & rt) const 80qSPitj  
  { L~x PIu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >K]s)VuWR  
} 5:3%RTLG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QuG=am?l`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0 #*M'C#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 uu08q<B5b)  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %V r vu5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;F>$\"aG  
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? ly,3,ok  
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: oWCy%76@  
ryhme\%l;f  
template < class Action > kR+xInDM*  
class picker : public Action \}CQo0v  
  { 05$;7xnf(  
public : .I~#o$6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )C?bb$  G  
  // all the operator overloaded 9VqE:c /  
} ; CcF$?07 i  
px|y_.DB2x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ].E89_|O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }b$?t7Q)  
, 7` /D  
template < typename Right > YH_mWN\Wu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I+qg'mo  
  { Y}db<Cz X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zDEX `~c  
} jO` b&]0  
,'FH[2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HIK" Ce  
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。 Y|'0bujr  
D'{NEk@  
template < typename T >   struct picker_maker J[Ck z]  
  { GM1z@i\5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &E{CQ#k  
} ; :v=^-&t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P}YtT3. K  
  { dA)JR"r2  
typedef picker < T > result; c"nowbf  
} ; AXnuXa(j  
d|P,e;m-  
下面总的结构就有了: 4trP*u,4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 D=B$ Pv9%  
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。 gD13(G98  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W6e,S[J^FY  
至此链式操作完美实现。 6MewQ{hi  
>9WJa5{  
%anY'GK   
七. 问题3 k-:wM`C  
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。 $nkvp`A  
:,@"I$>*/  
template < typename T1, typename T2 > a#huK~$~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3"*tP+H  
  { :4Gc'b R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ oY/hT_  
} Rm&^[mv  
[~aRA'qJ{V  
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: Z<yLu'48)A  
<Ny DrO"C3  
template < typename T1, typename T2 > Io(*_3V)B  
struct result_2 6#J>b[Q  
  { |w{}h6 a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @5["L  
} ; "jUM}@q5  
VRb+-T7"  
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? -ho%9LW%|  
这个差事就留给了holder自己。 ?M/H{  
    !J6;F}Pd/  
rN3qTp  
template < int Order > s|`ZV^R  
class holder; H|.cD)&eYy  
template <> y6hb-: #1  
class holder < 1 > bQvhBa?  
  { QX`T-)T e  
public : f}!Eu  
template < typename T > f?qp*  
  struct result_1 )bgaqca_{  
  { ~pC\"LU`  
  typedef T & result; % tE#%;Z  
} ; rjo1  
template < typename T1, typename T2 > x 8/I"!gI  
  struct result_2 R1/h<I:  
  { NQmdEsK  
  typedef T1 & result; Hrg~<-.La  
} ; !U "?vSl  
template < typename T > 6Mj (B*c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BN~gk~t_  
  { ;ztt*py  
  return (T & )r; _C%:AFPP>  
} S]x\Asj;w  
template < typename T1, typename T2 > $<s;YhM:u)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c gOkm}h  
  { -<{;.~nI.  
  return (T1 & )r1; fe4Ki  
} 6b wzNY 7  
} ; K(3_1*e  
KCl85Wi'  
template <> !de`K |  
class holder < 2 > c9:8KMF)  
  { ]ft}fU5C1  
public : *A ([1l&]i  
template < typename T > SMn(c  
  struct result_1 eUVhNg  
  { .Y5o&at6s  
  typedef T & result; GO]5~ 4k  
} ; tyU'[LF?  
template < typename T1, typename T2 > sKwUY{u\M  
  struct result_2 Yv/T6z@  
  { l{mC|8X  
  typedef T2 & result; H(gETRh  
} ; bV&"jjEx  
template < typename T > X.GK5Phd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E<[ Y KY  
  { a797'{j#PI  
  return (T & )r; "O/ 6SV  
} `kYcTFk  
template < typename T1, typename T2 > (b8ZADI*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }0}=-g&  
  { aP[oLk$'Z  
  return (T2 & )r2; &&ZX<wOM  
} Tn"^`\m  
} ; %j/}e>$"Nk  
d:#z{V_  
[=TD)o>W(p  
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> >。 QTospHf`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C@3UsD\s(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oc"7|YG  
bJcO,M:2  
return l(i, j) = r(i, j); k] A(nr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E5yn,-GyE0  
:n,x?bM  
  return ( int & )i; M.67[Qj~"u  
  return ( int & )j; [nf 5<  
最后执行i = j; @a i2A|  
可见,参数被正确的选择了。  }=d}q *  
SQJ +C%   
zvn3i5z  
^/I.? :+  
ue*o>iohB  
八. 中期总结 ,uPN\`.u8  
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: {_4`0J`3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u\(>a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S1#5oy2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~KczP1p  
_p'u!.a?!  
0),fY(D2T  
Xp9] 9H.  
3+&k{UZjt  
-<:w{cV  
九. 简化 LqLhZBU9  
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。 n~ZZX={a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *M.,Yoj  
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: <cxe   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?R_fg  
  +-*/&|^等 S9[Y1qH>K  
2. 返回引用。 b&6lu4D  
  =,各种复合赋值等 [?bq4u`  
3. 返回固定类型。 juI)Do2_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OC)=KV@KE  
4. 原样返回。 k2(k0HFR  
  operator, Vha,rIi  
5. 返回解引用的类型。 :!^NjO  
  operator*(单目) -qBdcbi|x)  
6. 返回地址。 >7r%k,`  
  operator&(单目) L)qUBp@MW  
7. 下表访问返回类型。 J50n E~  
  operator[] Et y?/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "ruYMSpU  
  operator<<和operator>> NkoyEa/^[  
S$gLL kD1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 G7i0P j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YP[8d,  
_GM?`  
template < typename Left > < {h \Msx%  
struct value_return ]^8CtgC  
  { 5gkQ6& m  
template < typename T > N 'n0I^Y1A  
  struct result_1 ' 6)Yf}I  
  { zG{jRth  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /ZM xVh0  
} ; X"9N<)C  
j#u{(W'r  
template < typename T1, typename T2 > K4]#X"  
  struct result_2 +Jm vB6s  
  { 2%pU'D:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; olr-oi`4C  
} ; )CHXfO w  
} ; HCCq9us  
`,]_r 4~ ~  
V(:wYk?ZR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f96`n+>x i  
vz|(KN[  
下面我们来剥离functor中的operator() cucmn*o?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VFMn"bYOB  
P#Whh  
return l(t) op r(t) ,F*HZBNFZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f*A B Im  
return op l(t) u+ hRaI;v  
return op l(t1, t2) bg/=P>2  
return l(t) op C<(qk_  
return l(t1, t2) op Pt cq/f  
return l(t)[r(t)] U|{4=[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3)L#V .  
&5.J y2hO]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V;^N:I\js  
单目: return f(l(t), r(t)); 4[&&E7]EX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N-t"CBTO  
双目: return f(l(t)); 9[teG5wA a  
return f(l(t1, t2)); ^FQn\,  
下面就是f的实现,以operator/为例 dG8mE&$g  
p~Cz6n  
struct meta_divide mXS"nd30bD  
  { GU9G5S.  
template < typename T1, typename T2 > PIXqd,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7ku=roPoF  
  { ;MK|l,aIQ  
  return t1 / t2; /hmDeP o}  
} 9W+DW_M  
} ; U;*t5l  
e@;'#t  
这个工作可以让宏来做: Nd_A8H,&B  
jIwN,H1$-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2VUN  
template < typename T1, typename T2 > \ /er{sKVX<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u 8<[Q]5  
以后可以直接用 _L` uC jA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 08{^Ksg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +?ZP3vgGA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^$C&{%  
Nn-k hl|11  
O!hp=`B,jf  
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 @o*~\E<T  
u"%D;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Kjfh};-C  
class unary_op : public Rettype oM^vJ3  
  { =S6bP<q  
    Left l; H3vnc\d~  
public : f Ayh9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r..f$FF)\  
"w0~f6o  
template < typename T > YlT&.G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -5]lHw}  
      { ]dl.~;3~~  
      return FuncType::execute(l(t)); M;'GnGFf  
    } @%*@Rar  
fv+d3s?h  
    template < typename T1, typename T2 > P*>?/I`G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~`^kP.()  
      { W"pHR sf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %K8YZc(&  
    } R.l!KIq  
} ; &iq'V*+-\  
4M|C>My  
:w Y%=  
同样还可以申明一个binary_op /.rj\,  
) ?B-en\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tJQZRZViu  
class binary_op : public Rettype | 2<zYY  
  { "'+C%  
    Left l; ])bgUH  
Right r; VPuo!H  
public : TOgH~R=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _*[vKS A&  
l x0BKD?n  
template < typename T > =h=-&DSA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xC= $ym]  
      { |0>rojMq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $sb@*K}:4  
    } q o-|.I  
W>Pcj EI  
    template < typename T1, typename T2 > $AvaOI.l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mh3L(z]/E  
      { OVgak>$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >b#CR/^z  
    } tQyQ+1  
} ; 4AvIU!0w  
Dp#27Yzc  
*Sbc 8Y  
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 @m:' L7+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cFJZ|Ld  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p<Tg}fg  
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。 XgKYL<k?S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _U*1D*kLI[  
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。。。 kDE:KV<"c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -cZuP7oA  
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) Oq3t-omXS  
下面是修改过的unary_op 8(A k  
@8:c3 (!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =M4wP3V/  
class unary_op {S%;By&[  
  { L+lye Ir'  
Left l; v] Xy^7?  
  >%_i#|dE>  
public : Kl(u~/=6  
xBw ua;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %F;uW[4r  
w#bdb;  
template < typename T > IWhe N  
  struct result_1 Q2@yUDd!  
  { [E}pU8.t6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I;P!   
} ; [{ A5BE -  
SQuW`EHBgs  
template < typename T1, typename T2 > RT9%E/m  
  struct result_2 #so"p<7 R  
  { Y[;Z7p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k9&pX8#  
} ; -#AO4xpI  
|B),N f|a  
template < typename T1, typename T2 > K5+ONA<c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J'lqHf$T  
  { gGbqXG^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oYeFO w`  
} 6" . v6  
LQ"xm  
template < typename T > <bBgevL+_K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qKuHd~M{ 1  
  { H<`7){iG  
  return OpClass::execute(lt(t)); ` B+Pl6l)F  
} >9Y0t^Fl  
(i^<er q  
} ; x^UAtKSy  
#~qY%X  
qNbgN{4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hB]<li)"C  
好啦,现在才真正完美了。 ')E4N+h/  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~NO'8 Mr  
)7N$lY<  
template < typename Right > NUX2{8gs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xa%2w]  
  { +r__>V,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v;R+{K87  
} fu`|@S  
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。 T4"*w  
3#c0p790  
AjO|@6  
j|(bdTZY:  
#K[6Ai=We}  
十. bind ~`Rooh3m  
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。 1|#j/  
先来分析一下一段例子 3=kw{r[2lM  
@)Sd3xw[  
N< 7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P;l D ri  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I-|1eR+3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QU^?a~r  
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。 Q!}LtR$  
我们来写个简单的。 ;!/g`*?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MG0d&[  
对于函数对象类的版本: JAcNjzL  
e5.sqft  
template < typename Func > 1ba* U~OEg  
struct functor_trait u69s}yZ  
  { u-#J!Z<T8  
typedef typename Func::result_type result_type; l( 0:CM  
} ; LDq(WPI1#  
对于无参数函数的版本: Z"g6z#L&  
:jioF{,  
template < typename Ret > nL-kBW Ed>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7e`h,e=  
  { 5NAB^&{Z<X  
typedef Ret result_type; 3D"?|rd~  
} ; e't1.%w  
对于单参数函数的版本: g7U>G=,;?U  
F6 c1YI[  
template < typename Ret, typename V1 > ^B7C8YP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SB2Ij',  
  { )Aa  h  
typedef Ret result_type; dW>$C_`?  
} ; 92S,W?(  
对于双参数函数的版本: B#;0{  
Cu +u'&U!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |9cSG),z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jneos~ 'n8  
  { YO^iEI.  
typedef Ret result_type; @jevY81)  
} ; ?e+$?8l[3  
等等。。。 Sk&l8"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I &I q  
meNz0ve  
template < typename Func > 4Z<  
struct func_return 0vm}[a4+i;  
  { $y&1.caMa  
template < typename T > h9 &V   
  struct result_1 [?Ub =sp  
  { _ 0Ced&i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bZsg7[: C  
} ; mMRdnf!Uid  
=3Hv  
template < typename T1, typename T2 > XYr J/!*.  
  struct result_2 om h{0jA0  
  { 0#cy=*E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7msAhz  
} ; VQ#3#Hj  
} ; m3<+yz$!r  
x1&W^~  
i0jBZW"_1$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E&$yuW^z  
W ~f(::  
template < typename Func, typename aPicker > /FP5`:PfL  
class binder_1 `n5"0QRd  
  { L;Z0`mdz  
Func fn; 6/V3.UP-  
aPicker pk; $37 g]ZD  
public : Vv1|51B  
6Htg5o|W  
template < typename T > 4k-+?L!/G  
  struct result_1  ,Uhb  
  { 3I\n_V<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 91>fqe  
} ; UhA"nt0  
Bw%Qbs0Q  
template < typename T1, typename T2 > ';Zi@f"  
  struct result_2 LJk%#yV|_  
  { : G\<y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D%6;^^WyUx  
} ; Mj[f~  
M" ^PW,k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J]f3CU,<N  
2MZCw^s>  
template < typename T > U!U$x74D5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E dZ\1'&/9  
  { U- )i+}Ng  
  return fn(pk(t)); 8JmFi  
} jck}" N  
template < typename T1, typename T2 > 2^i(gaXUQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KM^ufF2[  
  { "Ph^BU Ab  
  return fn(pk(t1, t2)); o sKKt?^?  
} -B86U6^s  
} ; UTXSeNP  
/cU<hApK  
cM&{+el  
一目了然不是么? Yw#2uh  
最后实现bind +\v?d&.f0  
{%_L=2n6  
q$=#A7H>3)  
template < typename Func, typename aPicker > 6{txm+U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y*X_T,K 8  
  { n=[/Z!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pR~U`r5z  
} BCA&mi3q  
hP15qKy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1dK*y'rx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wiiCd  
D-c`FG'  
十一. phoenix jYKor7KTqT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Qjb:WC7he  
Hro-d 1J7  
for_each(v.begin(), v.end(), -,U3fts  
( <)3u6Vky9  
do_ EVGt 5z  
[ x9JD\vZ  
  cout << _1 <<   " , " :8OZ#D_Hl  
] @H=:)* ;  
.while_( -- _1), /HaHH.e  
cout << var( " \n " ) 4q k9NK2 U  
) ]?(-[  
); , 'u W*kx  
I"ok&^t^}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _WRFsDZ'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a*&B`77`|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I"A_b}~*}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Eq j_m|@  
=o$sxb E(  
ATK_DE Au  
template < typename Cond, typename Actor > ):[7E(F=  
class do_while \hx1o\  
  { IhVO@KJI  
Cond cd; l`f/4vy  
Actor act; 6V7B;tB  
public : N(Fp0  
template < typename T > bAx-"Lu  
  struct result_1 ,)vDeU  
  { FG.em  
  typedef int result_type; u=`L )  
} ; (pv+c,  
;wz^gdh;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NTYg[VTr  
ewctkI$,5  
template < typename T > @`q:IIgW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BRgXr  
  { P\1L7%*lU  
  do @$[?z9ck"  
    { )b)-ZS7  
  act(t); w9< R#y[A  
  } `erV$( M  
  while (cd(t)); [YlKR'_  
  return   0 ; W3MJr&p  
} #h` V>;  
} ; {zQ8)$CQ  
_`&m\Qe>  
-?V-*jI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z2qW\E^_r  
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。 0i!uUF  
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。 dfKF%27  
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。 }dgfqq  
下面就是产生这个functor的类: haK3?A,"_A  
 zv0l,-o  
J;.wXS_U8  
template < typename Actor > 2 ^h27A  
class do_while_actor /Z'L^ L%R  
  { J?? -j  
Actor act; e2s]{obf  
public :  D~S<U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *>7>g"  
{< )1q ;  
template < typename Cond > #U! _U+K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,':fu  
} ; !t$'AoVBq  
n}F&1Z  
RYQ<Zr$!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WA)yfo0A  
最后,是那个do_ l{I6&^!KS  
3er nTD*`  
~zCEpU|@N  
class do_while_invoker = RA /  
  { O#:$^#j&  
public : C'\- @/  
template < typename Actor > (eI5_`'VC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <*16(!k0  
  { 60P#,o@G  
  return do_while_actor < Actor > (act); K28+]qy[  
} XewVcRo  
} do_; "& ])lz[u  
ZZ2vvtlyG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )97SnCkal  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sGy eb5c  
最后来说说怎么处理break和continue :o0JY= 5  
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。 UK595n;P  
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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