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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^^lx Ot  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -:kIIK   
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, 1=,y +Xpw  
$}'(%\7"  
^KnK \  
Rt:^'Qi$!  
  class filler 1w,34*-}  
  { )\j dF-s  
public : >q0%yh-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &YcOmI/MM  
} ; C,A/29R,s  
w0+X;aId  
GwfCl{l  
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: hu1ZckIw?  
=LODX29  
L|}s Z\2!  
~@)s)K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >x3lA0m  
rlA/eQrS  
+ ~5P7dh6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ rQ,%dH  
Yufj y=!  
H9PnJr8 \  
VX82n,'=t  
二. 战前分析 FUlhEH  
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。 "*.N'J\  
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 fm`V2'Rm  
dgIH`<U$  
F>3 o0ke}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > <Zu+HX  
  /* --------------------------------------------- */ w^ OB  
vector < int *> vp( 10 ); 096Yd=3h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H17I" 5N  
/* --------------------------------------------- */ xb<|m2<)H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1DhC,)+D}q  
/* --------------------------------------------- */ d6 ef)mw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vV*J;%MO  
  /* --------------------------------------------- */ fU?#^Lg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lgS7;  
/* --------------------------------------------- */ 1YJ?Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =4co$oD}  
|/^S%t6*  
gBi3^GxjM?  
9Li*L&B)  
看了之后,我们可以思考一些问题: =>B"j`oR  
1._1, _2是什么? w$AR  
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。 Eu:/U*j  
2._1 = 1是在做什么? 'vZIAnB8  
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。 } `r.fD  
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。 ZQ+DAX*MS  
:i4(cap&}F  
-{ 1P`&G  
三. 动工 IsE3-X|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R:YVmqd  
BZHoRd{EH  
M TZCI}  
!CcDA/0  
template < typename T > X,_K )f  
class assignment $/D?Vw:]  
  { @R50M (@W  
T value; jhQoBC>:  
public : W h9L!5  
assignment( const T & v) : value(v) {} !ess.U&m'  
template < typename T2 > `Ucj_6&Tqs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1' U  
} ; i79$D:PcLa  
$%MgIy  
6>rz=yAM_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]!"w?-h Si  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J ( d[05x0  
=<3HOOC  
5rB>)p05[  
T`fT[BaY  
  class holder anbw\yh8  
  { {+hABusq  
public : >pLJ ,Z  
template < typename T > /~w*)e)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r^}0 qO,XM  
  { 3kC|y[.&  
  return assignment < T > (t); x4c|/}\)*  
} 1b3k|s4   
} ; >_ZEQC  
p03I&d@w>  
g:)iEw>a  
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: LX7P?j  
|~ fI=1;;x  
  static holder _1; qS @3:R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tm.60udbo  
{{Ox%Zm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3= sBe HL  
而不用手动写一个函数对象。 k+-?b(z)$  
{c9 f v H  
#J&3Zds  
5tpC$4m  
四. 问题分析 2I_ yUt-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'hU5]}=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )~=8Ssu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~nU9j"$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -o%? ]S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r YKGX?y  
zY:3*DiM  
五. 问题1:一致性 f;BY%$  
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?| D1ZyJs#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }i"[5:  
$Bz};@  
struct holder hQ<7k'V  
  { =bC'>qw}  
  // /7#e  
  template < typename T > T^|k`  
T &   operator ()( const T & r) const AaA!U!B  
  { {24>&<p  
  return (T & )r; }W}(k2r  
} o}:x-Y  
} ; fm-m?=  
IxCesh  
这样的话assignment也必须相应改动: }6-olVg  
y4h =e~  
template < typename Left, typename Right > ,H+Y1N4W(  
class assignment U[x$QG6m!  
  { 4%~*}  
Left l; mN]WjfII  
Right r; ;UTM9.o[  
public : Q&r. wV|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lb'tVO  
template < typename T2 > C_Q3^mLx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A_S7z*T  
} ; JH]S'5X8K  
07:V[@'  
同时,holder的operator=也需要改动: T(x@ gwc  
L5x;# \#p  
template < typename T > WyatHC   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E8r6P:5d`  
  { |;~=^a3?q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qA!p7"m|  
} pZ|{p{_j  
o{#aF=`{  
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。 ?V!5VHa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P'tXG  
' 4i8&p`/  
return l(rhs) = r; Cwls e-  
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。 uOzoE_i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G8+&fn6  
G3^<l0?S  
template < typename Tp > Z[*unIk  
class constant_t lH=|Qu  
  { 5Z_C (5)/Y  
  const Tp t; zTB&Wlt  
public : u>9` ?O44  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C\5G43`  
template < typename T > QyVAs;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )S+fc=  
  { D#1R$4M=  
  return t; Og%Y._  
} SgxrU&::  
} ; i%.NP;Qq]M  
R`<2DC>h9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7BU7sQjs  
下面就可以修改holder的operator=了 kVWcf-f  
E& 6I`8  
template < typename T > z7IJSj1gQI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Rmmu#-{Y  
  { \O "`o4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hH5~T5?\  
} f}2}Ta  
7!cLTq  
同时也要修改assignment的operator() \_,p@r]Q  
q,)V0Ffe[|  
template < typename T2 > V5ZC2H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E} XmZxHV  
现在代码看起来就很一致了。 0ex.~S_Oj4  
J78.-J5 j0  
六. 问题2:链式操作 [k%hl`}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Wj,s/Yr:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 KHZ[drb6$  
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。 d]s^?=gM  
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。 asYk #;z\"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~) _Nh  
lj}3TbM  
template < typename T > y*^UGJC:  
struct result_1 _-({MX[3k<  
  { kQbZ!yl>[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }ZVond$y4  
} ; Ed u(dZbKg  
{ DP9^hg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: WlQCPC  
nC,QvV  
template < typename T > Hj r'C?[  
struct   ref 1Z c=QJw@  
  { ^,I2 @OS  
typedef T & reference; F\+AA  
} ; FhY#3-jH  
template < typename T > '(B -{}l  
struct   ref < T &> ~wuCa!!A  
  { yC1OeO8{  
typedef T & reference; {p1`[R&n#  
} ; RD[P|4eY  
J.h` 0$!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9#U]?^DJ@  
F hUi{`  
template < typename T > Jyg1z,B <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?SgFD4<~P  
  { aXj UDu7  
  return l(t) = r(t); #d$z W4ur2  
} F_:zR,P%#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 X,VI5$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8%B_nVc  
4!{lySW  
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 ;iX~3[]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B,%6sa~I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2fr%_GNu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h+B7BjA>G  
最后的布局是: *d=}HO/  
                Add ^yB]_*WJ  
              /   \ D%o(HS\E  
            Divide   5 x+4K,r;  
            /   \ |x1OWm1:<  
          _1     3 t'eu>a1D  
似乎一切都解决了?不。 i kfJ!f  
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。 K_L7a>Fr  
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。 $7AsMlq[(  
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: ,V 52Fj  
Cydo~/  
template < typename Right > u|}\Af  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u~uz=Yse  
Right & rt) const GYQ:G=  
  { A@< !'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #1$4<o#M  
} M5:.\0_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3Ed  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?P[:,0_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 q-Z<.GTq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Sc{&h8KMTb  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 DDkN3\w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1(Vv-bq$  
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: heIys.p  
D+uo gRS61  
template < class Action > v[uVAbfQ  
class picker : public Action j;}-x1R  
  { %!Eh9C*  
public : d)uuA;n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZVH 9je  
  // all the operator overloaded wwdmz;0S  
} ; P<R^eLZ<&  
_ -RqkRI  
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。 gWU#NRRc  
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: [VXQ&  
"vybVWEE  
template < typename Right > &M@ .d$<C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |GQq:MB;z  
  { !b!An; ',  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BTr oe=R  
} bTeuOpp  
( ww4(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KB~[nZs7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 C {*?  
b&`~%f-  
template < typename T >   struct picker_maker A94:(z;{  
  { Y_n/rD>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y S7lB  
} ; c$[2tZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ek5j;%~g1  
  { _$T !><)y  
typedef picker < T > result; qfT9g>EF  
} ; b~fl,(sZp  
[F*yh9%\  
下面总的结构就有了: y]{b4e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?yAb=zI1b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 A*0X ~6W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K3:z5j.X  
至此链式操作完美实现。 ]~  N.  
Nk -xnTZ"  
8 t=H  
七. 问题3 JzywSQ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }*!L~B!  
<FkaH8,7  
template < typename T1, typename T2 > n5 ~Dxk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aO1.9! <v  
  { 8HLL3H0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y'>9' /&  
} OcF_x/#  
|g{50 r'=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l5^Q  
Yl au  
template < typename T1, typename T2 > W<&/5s  
struct result_2 ^-?^iWQ G  
  { (BH<\&yHE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C\"C12n{  
} ; %6fnL~ A  
%fld<O  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _gK}Gi?|  
这个差事就留给了holder自己。 :fRta[  
    )M7yj O!  
#"A`:bjG  
template < int Order > 5);"()g32  
class holder; IW n G@!  
template <> iDDq<a.A  
class holder < 1 > )2EvZn  
  { 4Kj 8 i  
public : qYe`</  
template < typename T > .DwiIr'  
  struct result_1 j# c@dze  
  { H{E(=S  
  typedef T & result; tAjT-CXg  
} ; PQ!'<  
template < typename T1, typename T2 > "(H%m9K  
  struct result_2 =1>G * ,  
  { c9H6\&  
  typedef T1 & result; bp8sZK"z  
} ; dh{py  
template < typename T > Da! fwth  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !|VtI$I>x  
  { # r>)A  
  return (T & )r; yAGQD[ih  
} =?Co<972Z  
template < typename T1, typename T2 > Q!-"5P X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  1l}Am>}  
  { DZESvIES  
  return (T1 & )r1; ~<IQe-Q 5  
} N>L)2WKFT  
} ; )=glN<*?  
?:GrM!kq76  
template <> [xfg6  
class holder < 2 > p `oB._ R  
  { Xq"9TYf$  
public : V=1yg24B<  
template < typename T > a]V#mF |{  
  struct result_1 `mZ1!I-T  
  { [G+@[9hn%  
  typedef T & result; 0ZL>-  
} ; -{?xl*D  
template < typename T1, typename T2 > &2y9J2aA  
  struct result_2 w5-^Py  
  { ~ c~j  
  typedef T2 & result; P-^-~/>n  
} ; /HqD4GDoug  
template < typename T > .d#Hh&jj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 92,@tNQQ}  
  { (ux9"r^g;x  
  return (T & )r; D][I#v h  
} f e6Op  
template < typename T1, typename T2 > D@{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d`?EEO  
  { $WE _aNfja  
  return (T2 & )r2; H- WNu+  
} l)KN5V  
} ; SzG %%CXH_  
(7~vOWs:[  
`yhc,5M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l~f9F`~'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rw@N=`4P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jt @2S  
BlqfST#6  
return l(i, j) = r(i, j); ^^xzaF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oe9S$C;$'  
=AHV{V~  
  return ( int & )i; E}36  
  return ( int & )j; YSZ[~?+  
最后执行i = j; oqK: 5|  
可见,参数被正确的选择了。 ``Um$i~e%  
Ex}TDmTu  
H 0Sm4  
b?9'-hK<  
(d <pxx  
八. 中期总结  >qI:  
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: ZkMHy1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (Zy=e?E,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hL;??h,!_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1mEW]z  
i-k(/Y0  
7` XECIh  
uxq#q1  
M 8mNeh  
1-!|_<EW1  
九. 简化 kl&_O8E+K  
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。 iIo>]\Pw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3fop.%(  
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: 127@ TN"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +@rc(eOwvN  
  +-*/&|^等 V/"41  
2. 返回引用。 >\5ZgC  
  =,各种复合赋值等 H/G;hk  
3. 返回固定类型。 3bugVJ9 3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )4+uM'2%  
4. 原样返回。 ."q8 YaW  
  operator, @ 6b;sv1W  
5. 返回解引用的类型。 SYOU &*  
  operator*(单目) 8wS9%+  
6. 返回地址。 f K4M:_u  
  operator&(单目) WN#dR~>  
7. 下表访问返回类型。 Hp fTuydU  
  operator[] %ZlnGr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y2C/DyuAY|  
  operator<<和operator>> \g@jc OKU  
L\<J|87p?  
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。 %cMayCaI!@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J= DD/Gp  
^A;ec h7I  
template < typename Left > y|.dM.9V  
struct value_return A<g5:\3  
  { JDMsco+j5  
template < typename T > Od]wh  
  struct result_1 c$3ZEe  
  { 6Qm .k$[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dnX^?  
} ; ui^v.YCMI  
*\wf(o>Q  
template < typename T1, typename T2 > K;f=l5  
  struct result_2 ,!^w  
  { |1 LKdP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L\kT9wWK|  
} ; w?p8)Q6m  
} ; OoAZ t  
nx4E}8!Lh  
jM(!!A jpC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait inx0W3d"T  
'nqVcNgb  
下面我们来剥离functor中的operator() "}UYsXg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pvd9wKz  
7m 9T'  
return l(t) op r(t) ngaQa-8w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ),I7+rY  
return op l(t) AzBpQb*  
return op l(t1, t2) >z8y L+  
return l(t) op }(if|skau  
return l(t1, t2) op E{|n\|  
return l(t)[r(t)] Fd0\T#k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^TY8,qDA  
51M'x_8  
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: rxIYgh  
单目: return f(l(t), r(t)); v]KI=!Gs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mc5$-}1V,  
双目: return f(l(t)); `?Xt ,  
return f(l(t1, t2)); }A_>J7w  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~f%AbDye  
cE]#23  
struct meta_divide o)6udRzBv  
  { 8"S? Toqq  
template < typename T1, typename T2 > evGUSol?:n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?"q S%EH  
  { 7llEB*dSA  
  return t1 / t2; }\\6"90g*  
} T]J#>LBd  
} ; zzBqb\Ky  
'Xzi$}E D  
这个工作可以让宏来做: ^-7{{/  
H~"XlP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ / k8;k56  
template < typename T1, typename T2 > \ +^.Q%b0Xx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /T2f~1R  
以后可以直接用 x?Oc<CQ-2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ( G6N@>V(`  
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 TMQu'<?V  
(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。。。) O/R>&8R$  
y0XI?Wr  
} "ts  
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 $JXQn  
mJ5LRpXN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h?:Y\DlU'  
class unary_op : public Rettype pNzGpCk  
  { gb0ZGnI  
    Left l; OECXNx  
public : TS<uBX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IyA8+N y  
9Fh(tzz  
template < typename T > zuZlP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P X<,/6gz  
      { %z0@4G q  
      return FuncType::execute(l(t)); Kq0hT4w  
    } J#W>%2 "s  
&hYjQ&n  
    template < typename T1, typename T2 > jNNl5.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t| zLR  
      { 6Gs,-Kb:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Cx/duod p  
    } ^5~[G%G4  
} ; S.OGLLprp  
jQ31u  
$rC`)"t  
同样还可以申明一个binary_op ]g; K_>@  
W}1h~rNy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |KC3^  
class binary_op : public Rettype 9?W38EF  
  { ;nJCd1H  
    Left l; )FqE8oN-  
Right r; -Q8pWtt  
public : 4[&6yHJ^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} " ,rA  
u$[T8UqF  
template < typename T > ~1h-LbFI2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c$'UfW  
      { *WgP+"h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &WHEPdD  
    } 6%_d m'  
0\U28zbMJw  
    template < typename T1, typename T2 > Ja#idF[V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z [5HI;  
      { n{Mj<\kL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Qq$ql27  
    } Q\:'gx8`  
} ; tIC_/ 6  
q& Vt*  
Yazpfw 7'd  
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 6C/D&+4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 es(vWf'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W:>RstbnMG  
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。 %]Nz54!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rd 1&?X  
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。。。 ix&hsNzD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?I 1@:?Qi  
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) }Gz"og*8  
下面是修改过的unary_op 5J&n<M0G1  
TCF[i E{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uj/le0  
class unary_op *qBMt[a  
  { Qzh:*O  
Left l; R/O_*XY  
  73.o{V  
public : 6v1#i  
%9NGVC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g}qK$>EPS  
xD1B50y U  
template < typename T > IW1]H~1w  
  struct result_1 ,?#-1uIGL>  
  { +dh]k=6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y_QxJ~6t  
} ; y9)l,@D  
Qw5M\   
template < typename T1, typename T2 > C.(ZXU7  
  struct result_2 `?6m0|\@  
  { L6A6|+H%E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sq)Nn&5A  
} ; KQ9:lJKr  
t8)Fkx#8}  
template < typename T1, typename T2 > {fN_itn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f (n{7  
  { d) o<R;F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JrL/LGY  
} "iZ-AG!C  
IW BVfN->}  
template < typename T > Z21XlbK   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a 5)[?ol  
  { Mc6Cte]3|  
  return OpClass::execute(lt(t)); nC&rQQFF  
} @xkM|N?  
aQ~x$T|  
} ; Mm[%v t40  
&1':s|c  
Jc%>=`f  
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 Zz3#Kt5t3  
好啦,现在才真正完美了。 mifYk>J^9  
现在在picker里面就可以这么添加了: #uXOyiE  
X7 Za Q .  
template < typename Right > vp_$6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i ~FCt4  
  { =0]Mc$Ih  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [ $"iO#oO  
} bL[PNUG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Iw<c 9w8  
[a |fm*B!  
v S+~4Q41  
\qTNWA #'  
G#*!)#M <  
十. bind c3pt?C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Sl_zO?/PF  
先来分析一下一段例子 B]qh22Yib  
^LcI6 h  
' R@<4Ib|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} */+s^{W7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y3zO7*-@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;_SS3q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1Ev+':%  
我们来写个简单的。 IIR?@/q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E8dp  
对于函数对象类的版本: 4*,q 1yK  
Sd\@Q% }o\  
template < typename Func > OLR1/t`V  
struct functor_trait N^ET qg  
  { '_&(Iwu  
typedef typename Func::result_type result_type; SmLYxH3F  
} ; y-X'eCUz  
对于无参数函数的版本: uHIWbF<0oo  
s+w<!`-  
template < typename Ret > Y'HF^jv]R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N*MR6~z4  
  { 7cy~qg  
typedef Ret result_type; xXYens}  
} ; B*AMo5  
对于单参数函数的版本: V$_0VN'+Z  
@ixX?N)V  
template < typename Ret, typename V1 > #<e7 Y0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Rj&7|z  
  { Gehl/i-  
typedef Ret result_type; U+RPn?Q  
} ; &e)p6Egl  
对于双参数函数的版本: 9}mp,egV  
,Ex\\p-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2~U+PyeNz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^MW%&&,BL  
  { )/AvWDKvO  
typedef Ret result_type; Iq=B]oE  
} ; 8WGM%n#q  
等等。。。 :V2 Q n-N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy prs<ZxbQb  
Xda<TX@-  
template < typename Func > iHn]yv3 #  
struct func_return wEbs E<</  
  { eEh0T %9K  
template < typename T > &aQ)x   
  struct result_1 =arsoCa  
  { MB 5[Js|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JT9<kB/07  
} ; *!/#39  
H7= z%Y9y  
template < typename T1, typename T2 > >z -(4Z  
  struct result_2 t5APD?5 c  
  { "3MUrIsB>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4<K`yU]"  
} ; *4:/<wI!  
} ; xwxjj  
z{jAt6@7  
D5b _m|7%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c]r|I %D  
NKKO A  
template < typename Func, typename aPicker > ?t42=nvf  
class binder_1 UhTr<(@  
  { k f!/9  
Func fn; ?KXQ)Y/su  
aPicker pk; x=#5\t9  
public : .8!0b iS  
FxX3Pq8h  
template < typename T > `VE&Obp[  
  struct result_1 P$ef,ZW"  
  { Hu7zmh5FF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [\ YP8^..  
} ; rM=A"  
yj R O9  
template < typename T1, typename T2 > 0Ida]H  
  struct result_2 {:X];A$  
  { ]e~^YZOs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TkoXzG8yE<  
} ; ;_a oM&  
1@S6[&_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} RT"2Us]*  
Z^6(&Rh  
template < typename T > Ux T[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kte.E%.PE  
  { :+Ax3  
  return fn(pk(t)); gtGKV  
} aQ:f"0fL  
template < typename T1, typename T2 > )o</gt)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z 2VCK@0  
  { l_-n&(N2<[  
  return fn(pk(t1, t2)); N>Y50  
} Z;'.pU~  
} ; .l5" X>  
08?MS_  
SvP\JQ<c  
一目了然不是么? k1U8wdoT  
最后实现bind J_E(^+  
0_mvz%[J  
xt,L* B  
template < typename Func, typename aPicker > ~*c=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %*q0+_  
  { qg{<&V7fE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]"g >>N  
} QU!'W&F6  
I*S`I|{J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,Z7Z!.TY!  
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。 s [F' h-y  
=G F  
十一. phoenix 7XWBI\SW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4 6lEJ  
hYXZ21(K#  
for_each(v.begin(), v.end(), a`~eC)T  
( H!.D2J   
do_ )B$P#dP)i  
[ #]DZrD&q  
  cout << _1 <<   " , " xqC<p`?4  
] ?b7g9 G4  
.while_( -- _1), "5JNXo,H  
cout << var( " \n " ) [H%?jTQ  
) LsQ8sFP_"  
); tm1UH 4  
6Hbf9,vI  
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: `h9)`*  
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 Gb|}Su  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _<*GU@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2 C]la  
%SO%{.}Z f  
SKpPR;=q|:  
template < typename Cond, typename Actor > $dp#nyP  
class do_while Wejwj/EU%  
  { kTZx-7~  
Cond cd; U%t/wq  
Actor act; 8{<[fZyC  
public : .e2A*9,  
template < typename T > %;\G@q_p{  
  struct result_1 :6j :9lYL2  
  { *Z]WaDw  
  typedef int result_type; /3[ 9{r  
} ; 42>m,fb2[  
iqednk%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [x<6v}fRn  
bxdXZB n  
template < typename T > iE^a%|?}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V}|v!h[O8  
  { ? TT8|Os  
  do "8muMa8Q%  
    { IiK(^:~%  
  act(t); #>:(#^Uu  
  } yLz,V}  
  while (cd(t)); )Bn>/-  
  return   0 ; \;*}zX  
} ^~6]0$yJ  
} ; pP0Vg'V  
uB <F.!3  
M=AvD(+ha  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U7"BlT!V\  
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。 H : T N  
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。 .K@x4 /1  
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。 q#(/*AoU  
下面就是产生这个functor的类: (HaKF7Jsi  
ft/^4QcyAM  
<P^hYj-swh  
template < typename Actor > mheU#&|  
class do_while_actor 1n`1o-&l-  
  { .^LL9{?  
Actor act; D=~B7b:  
public : 1U7,X6=~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (eRKR2% q  
WR a+zii,  
template < typename Cond > (}C^_q:7d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E./__Mz@  
} ; %[n R|a<  
wt}%2x} x  
9PKoNd^e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H9~%#&fF  
最后,是那个do_ m(Y.X=EZr  
~n/Aq*  
TmYP_5g:  
class do_while_invoker Cfr<D3&,]  
  { JEsLF{  
public : ;wbUk5Tf/  
template < typename Actor > \o B'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M 20Bc,VI  
  { z9M.e.  
  return do_while_actor < Actor > (act); "brRME3  
} t$K@%yU2  
} do_; SH vaV[C  
;vJ\]T ml  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2Io6s '  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ns2,hQFc  
最后来说说怎么处理break和continue m4"N+_j  
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。 3ximNQ} S  
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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