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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8A:^K:Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t;!]z-Y>  
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, cHL]y0>  
hRr1#'&  
Y_@"v#,  
[tqO}D  
  class filler jRG\C=&(x  
  { $W$# CTM  
public : HB7(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -k&{nD|  
} ; m`$>:B  
dQ9 ah  
Vl<9=f7[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _A 2Lv]vfV  
jWvtv ng  
B'}"AC"  
+8AvTSgX%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *Y%Jl o  
n'K6vW3  
FLZSK:3B]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J &YQ]l  
=g~W%})  
+tt9R_S  
zA s&%OjG  
二. 战前分析 A59gIp*>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9tK>gwb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KE.Dt  
NZk&JND  
]JjK#eh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :.uk$jx  
  /* --------------------------------------------- */ J 02^i5l  
vector < int *> vp( 10 ); Es.nHN^]%K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1fFj:p./l_  
/* --------------------------------------------- */ LjaGyj>)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UTCzHh1  
/* --------------------------------------------- */ ,l HLH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {)@D`{$  
  /* --------------------------------------------- */ m`6VKp{YD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [i7YVwG4  
/* --------------------------------------------- */ uWjU OJEe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  s;Y<BD  
^.go O]  
Izo!rC  
%NajFjBI  
看了之后,我们可以思考一些问题: bik*ZC?E  
1._1, _2是什么? >(3\k iYS  
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。 -M4p\6)Ge  
2._1 = 1是在做什么? >72JV; W]  
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。 6/tI8H3E  
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。 SfB8!V|;  
m"d/b~q  
i ]o"_=C  
三. 动工 W7=V{}b+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2Y OKM #N]  
s_ bR]G  
dqc1 q:k?$  
gR Nv-^  
template < typename T > *:hy Y!x  
class assignment mfom=-q3k  
  { Dl C@fZD  
T value; ".U^if F  
public : riCV&0"n  
assignment( const T & v) : value(v) {} WE6\dhJ<  
template < typename T2 > }Ln@R~[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~/-eyxLTm  
} ; -rSIBc:$8  
#0"~G][#  
+(?>-3_z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U \oy8FZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kV&9`c+  
aeP[+I9  
cpZc9;@IC  
h#qN+qt}  
  class holder OqUr9?+  
  { Bv9kSu9'~  
public : 5[gh|I;D  
template < typename T > !EBY@ Y1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y`GOER  
  { \9{F5S z  
  return assignment < T > (t); 6GL=)0Ah  
} T!2=*~A  
} ; jqnCA<G~B-  
D'_Bz8H!p  
cYNV\b4-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lr@#^  
8g~EL{'  
  static holder _1; q]% T:A=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /rc%O*R  
1(#;&:$`i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d 8o53a]  
而不用手动写一个函数对象。 -db75=  
M+P$/Wk  
^%>kO,  
m D58T2 Z  
四. 问题分析 jd-glE,Y/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K^[#]+nQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ao9R:|9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S:bC[}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aelO3'UN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _5Bcwa/  
&^".2)zU  
五. 问题1:一致性 O;9?(:_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \2C`<h$fN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {zLhiUH a0  
3ec`Wa  
struct holder R^#@lI~  
  { OE`X<h4r  
  // =aG xg57  
  template < typename T > - y AQ  
T &   operator ()( const T & r) const vH[47CvG5  
  { Nw_@A8-r  
  return (T & )r; G}d-(X  
} m#!=3P7T  
} ; YB(Gk;]  
|N/G'>TS  
这样的话assignment也必须相应改动: BUZ _)  
w'Tq3-%V  
template < typename Left, typename Right > PmpNAVE'  
class assignment K2)!h.W  
  { iBg3mc@OO  
Left l; uQ1@b-e`5  
Right r; o{:xp r=(  
public : b*kfWG-6t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #-VMg+14  
template < typename T2 > hfWFD,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `>C<}xO  
} ; 2x]>l? 5b  
YZf6|  
同时,holder的operator=也需要改动: &[vw 0N-  
(2ot5x}`j  
template < typename T > g|X;ahTT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const friWW ^  
  { 1c4/}3*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DOS0;^f  
} 0|4%4 Mt  
hwYQGtjF  
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。 LW6ZAETyL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H`hnEOyLp  
xM>W2  
return l(rhs) = r; _ gj&$zP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;*TIM%6#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S[3iA~)Z-  
XN=67f$Hw  
template < typename Tp > > et-{(G  
class constant_t *iO u'  
  { enS}A*Io  
  const Tp t; s8"8y`u  
public : {P%9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yOU(2"8p  
template < typename T > |077Sf|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3rW|kkn  
  { 6 gL=u-2  
  return t; Rk<@?(l!6x  
} E51dV:l  
} ; }_/Hdmmx  
96cJ8I8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VZr>U*J[:  
下面就可以修改holder的operator=了 `_I@i]i^  
Qf M zF  
template < typename T > OVzt\V*+%W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e~%  ;K4  
  { Pt:e!qX)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M-L2w"  
} LsEXM-  
H={DB  
同时也要修改assignment的operator() \J..*,'  
9_s6l  
template < typename T2 > =' ZRfb&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )~4II.`%^  
现在代码看起来就很一致了。 Mv 544>:  
EC2+`HJ"  
六. 问题2:链式操作 GcIDG`RX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \6n!3FLl  
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。 ZX!r1*c 6  
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。 $n^ MD_1!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {e[%;W%c&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &X@Bs-  
sIG7S"k>p  
template < typename T > Y?CCD4"qn  
struct result_1 b5$Jf jI  
  { [yl sz?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nkxzk$  
} ; Hgeg@RP Q  
ORGD  
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: >z;[2 n'  
OaJB=J%  
template < typename T > 0N[&3Ee8  
struct   ref X'.qYsS  
  { O ,rwP  
typedef T & reference; C*U'~qRK  
} ; ;k"Bse!/  
template < typename T > iLP7!j  
struct   ref < T &> Tus}\0/i>  
  { |b-9b&  
typedef T & reference; `p;eIt  
} ; M;cO0UIwO  
0&qr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GoA4f3  
3G.5724,  
template < typename T > Qy<[7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IDkWGh  
  { /27JevE  
  return l(t) = r(t); rg0m a  
} sw A+f   
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。 ul%h@=n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZX ?yL>4  
D3|oOOoG  
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 QM3,'?ekRH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f|^dD`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  tz#gClo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mRB   
最后的布局是: xe7O/',pa=  
                Add I1[g&9,  
              /   \ A7(hw~+@  
            Divide   5 u` oq(?|  
            /   \ Fk(JSiU  
          _1     3 j1_ @qns{  
似乎一切都解决了?不。 <;E  
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。 `_b`kzJ  
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。 hN['7:bQ  
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: 3qY K_M^[  
5H=ko8fZ=  
template < typename Right > ~/mw x8~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T+N|R  
Right & rt) const [M.f-x:  
  { k >t )g-,2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "ZTTg>r  
} | 8qBm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bSVlk`  
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。 :2njp%  
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。 e]jH+IR:>  
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。 Bo<>e~6P  
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。 R!l:O=[<  
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? u:aW 8  
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: TCT57P#b  
I^oE4o  
template < class Action > jV(6>BAI_  
class picker : public Action C3G)'\yL  
  { Wf{O[yL*  
public : V([~r,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kdb(I@6  
  // all the operator overloaded rr#K"SP  
} ; Vd=yr'?  
=6aS&B(SN  
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。 spasB=E  
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: A 'G@uD@3  
+~xnXb1  
template < typename Right > &$`yo`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DGevE~  
  { ,f1q)Qf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >~K qg~  
} rDm'Z>nTf  
jy]JiQ B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `DT3x{}_S  
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。 8k(P,o  
upeU52@\  
template < typename T >   struct picker_maker C7H/N<VAq  
  { DJP2IP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -hkQ2[Ew#  
} ; [:^-m8QC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K |DWu8  
  { 88c<:fK  
typedef picker < T > result; $lhC{&tBV  
} ; 7LO%#No",  
e^ lWR]v  
下面总的结构就有了: ]v#r4Ert  
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。 c1%H4j4/  
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。 CRbdAqofV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fX jG5Tv  
至此链式操作完美实现。 w '3#&k+  
E~LT b) !  
9b?SHzAa  
七. 问题3 nenU)*o  
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。 ~EK'&Y"1  
\,J/ r!  
template < typename T1, typename T2 > F@R1:M9*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3s"0SLS4  
  { PvGDTYcKp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Jvun?J m  
} tDr#H!2 3  
K-&V,MI  
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: ZNYH#mJX*  
_0 gKK2  
template < typename T1, typename T2 > _gD pKEaY  
struct result_2 mrV!teP  
  { JsO *1{6g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "bDs2E+W  
} ; d&#~ h:~  
kh%{C] ".1  
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? jYiv'6z  
这个差事就留给了holder自己。 >J u]2++lx  
    Z'H5,)j0R  
&i!vd/*WlD  
template < int Order > g#]wLm#  
class holder; @y31NH(  
template <> waKT{5k  
class holder < 1 > "QvmqI>  
  { QMEcQV>  
public : >AJSqgHQ,  
template < typename T > S~]mWxgZ  
  struct result_1 LHJ":^  
  { ~Y.tz`2D  
  typedef T & result; =V"(AuCVE  
} ; 'Wa,OFd\8  
template < typename T1, typename T2 > si4don  
  struct result_2 C{2xHd/*  
  { m!U9m  
  typedef T1 & result; oA1a/[#  
} ; inlk++Og  
template < typename T > "(qw-kil  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4[r/}/iGo  
  { fr!Pj(Q1  
  return (T & )r; Y<0 4RV  
} xnE|Umz  
template < typename T1, typename T2 > HNL42\Kz!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xUfbW;;]UU  
  { V] Et wA  
  return (T1 & )r1; 5s?Hxn  
} _{jjgQJ5  
} ; eSW{Cb  
$`Ix:gi  
template <> fL]Pztsk+  
class holder < 2 > l|5fE1K9U  
  { ;\MW$/[JCy  
public : Hi]cxD*`  
template < typename T > % >;#9"O4  
  struct result_1 XR!us/U`a  
  { n<B<93f/  
  typedef T & result; CkswJ:z)sc  
} ; j1 =`|  
template < typename T1, typename T2 > cwV]!=RtO  
  struct result_2 5[n(7;+gw  
  { gl&5l1&  
  typedef T2 & result; r < cVp^  
} ; 5{$LsL  
template < typename T > ^9-&o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X>?b#Eva  
  { n&A'C\  
  return (T & )r; ^T~gEv  
} CIVnCy z  
template < typename T1, typename T2 > 16SOIT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /s];{m|>  
  { >&!RWH9*q  
  return (T2 & )r2; vy,&N^P  
} $)H@|< K  
} ; ,YhdY 6  
R/`q/0T.  
}K hjlPhx  
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> >。 -uh(?])H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OIl#DV.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;+1RU v  
XhsTT2B   
return l(i, j) = r(i, j); ~ 8aJ S,u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X0*QV- RN  
ps$7bN C  
  return ( int & )i; LK"  bC  
  return ( int & )j; fIGFHZy,  
最后执行i = j; e|4&b@  
可见,参数被正确的选择了。 *._|-L  
LW:o8ES33  
[31p&FxM  
4d:{HLX,  
PR|R`.QSs  
八. 中期总结 c%*($)#  
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: &uUo3qXQ5l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dz>;<&2Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a}SdW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PA w-6;  
_7DkS}NJs  
(z$r:p  
~ d^<_R  
;6 +}z~  
.Wi{lt  
九. 简化 a^5^gId5l!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A[WV'!A,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |#l=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e4FM} z[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1y^K/.5-  
  +-*/&|^等 #y|V|nd  
2. 返回引用。 ?[x49Ux,P  
  =,各种复合赋值等 rw)kAe31  
3. 返回固定类型。 0ult7s}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /J)l/oI  
4. 原样返回。 Jw~( G9G  
  operator, rwIe qV{:  
5. 返回解引用的类型。 i* R,QN)  
  operator*(单目) 80M;4nH^5  
6. 返回地址。 mW%?>Z1=>d  
  operator&(单目) kj5Q\vr)  
7. 下表访问返回类型。 .lhn;*Yi  
  operator[] ^[Cv26  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w<9>Q1(  
  operator<<和operator>> 5BR5X\f0  
juBw5U<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;d$qc<2uA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VGL#!4wK  
~"Gf<3^y+  
template < typename Left > d7Ur$K\=y  
struct value_return FZiW|G  
  { A|}l)!%  
template < typename T > '2zL.:~  
  struct result_1 x( mE<UQN  
  { *]JdHO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~8|t*@D  
} ; :T3/yd62N  
&4dz}zz90  
template < typename T1, typename T2 > #[MJ|^\i  
  struct result_2 =OJ;0 /$6  
  { aj,)P3DJu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~8`:7m?  
} ; Ut]+k+ 4  
} ; *sQcg8{^  
6B$q,"%S@  
JFL>nH0mk.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wl^R8w#Z$  
m"c :"I6  
下面我们来剥离functor中的operator() TaJB4zB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2S`?hxAL  
1G~S |,8p  
return l(t) op r(t) aKF*FFX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q-rL$%~='  
return op l(t) Y<\^ 7\[x  
return op l(t1, t2) 'cDx{?  
return l(t) op cD1o"bq  
return l(t1, t2) op &$`hQgi  
return l(t)[r(t)] ihT~xt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] URcR  
%[<Y9g,:Q  
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: o-7>eE}+  
单目: return f(l(t), r(t)); !\[+99F#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N12:{U  
双目: return f(l(t)); bt+,0\Vg5  
return f(l(t1, t2)); _ nT{g  
下面就是f的实现,以operator/为例 3-40'$lE  
+w| 9x.&W  
struct meta_divide m8+(%>+7  
  { l^NC]t  
template < typename T1, typename T2 > vjViX<#(V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) puJ#w1!x`  
  { !/K8xD$  
  return t1 / t2;  'k&?DZ!  
} 7dh1W@\  
} ; ~$O1`IT  
bAxTLIf  
这个工作可以让宏来做: +?RGta'%k  
@E`?<|B}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -jg (GGJ  
template < typename T1, typename T2 > \ /7$mxtB5%L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ( g :p5Rl  
以后可以直接用 M/V(5IoP (  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $mco0 %$  
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 zvv:dC/p<  
(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。。。) )He#K+[}^4  
fm1X1T.  
qUhRu>   
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 ]0c Pml  
IN^9uL]B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4lc)&  
class unary_op : public Rettype KGZ?b2N?Va  
  { _J?SIm  
    Left l; zW{ 6Eg  
public : ;'RFo?u K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }F`beoMAkM  
<l\N|+7R  
template < typename T > o}8{Bh^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t\j!K2  
      { d+z[\i  
      return FuncType::execute(l(t)); urY`^lX~  
    } o%(bQV-T  
/L) 9tt.  
    template < typename T1, typename T2 > MQcE6)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5{ >0eFzG  
      { 0yof u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i8V0Ty4~N  
    } ]S8LY.Az5  
} ; n~z\?Y=*  
G=M] 8+h  
!awh*Xj6  
同样还可以申明一个binary_op Oo%!>!Lt,  
3 %(Y$8U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EHf)^]Z  
class binary_op : public Rettype sV0Z  
  { >.dHt\  
    Left l; 4E"d/  
Right r; ='/Z;3jt]x  
public : 3\!F\tqD \  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oo'w-\2]p  
#-x@"+z  
template < typename T > KvFR8s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V> a*3D  
      { 5]"BRn1*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5 Rz/Ri\c=  
    } <A~GW 'HB  
ZL91m`r  
    template < typename T1, typename T2 > ,zgNE*{Y"4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uIP iM8(  
      { =Q?f96T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); | 1V2tx  
    } oXc/#{NC  
} ; j8 H Oc(  
[%.18FWI  
G j6. Iv  
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 2:J,2=%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KVijs1q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S!j^|!  
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。 wkT;a&_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J9@}DB  
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。。。 !P|5#.eC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sMi{"`37  
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) Qyj(L[KJ  
下面是修改过的unary_op |QYZRz  
jKt-~:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &tBA^igXK  
class unary_op  R<&FhT]  
  { $Xt;A&l2?  
Left l; A^pW]r=Xtk  
  u(9X  
public : UD*+"~  
]V<"(?,K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :o\5K2]:  
B T7Id  
template < typename T > Qq0O0U  
  struct result_1 i| xt f  
  { P0#`anUr1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;QidDi_s>  
} ; IxP^i{/1?  
]18Ucf  
template < typename T1, typename T2 > Iq,v  
  struct result_2 uYTCdZQh  
  { #{>uC&jD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I<`V_  
} ; >ITEd  
nO_!:6o".  
template < typename T1, typename T2 > IO[^z v4F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u{+!& 2}k  
  { 6^ik|k|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DQ5W6W  
} 6K// 1U$  
Q [:<S/w  
template < typename T > R9=K(pOT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y`]rj-8f0B  
  { hZ o5p&b  
  return OpClass::execute(lt(t)); I7bi@t  
} 7sguGwg)_  
^f0(aYWx  
} ; 86{ZFtv  
~>w:;M=sV8  
96)v#B?p  
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 >t,O2~  
好啦,现在才真正完美了。 YE_6OLW  
现在在picker里面就可以这么添加了: r]-+bR  
{r{>?)O  
template < typename Right > |` v^d|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \P?--AI q<  
  { @WJf)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +{0=<2(EC  
} Wbd_a R (  
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。 "s;ci~$  
}#|2z}!  
[k ~C+FI  
P,`=]Y*  
hG~Uz   
十. bind e#m1X6$.e  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (-'PD_|  
先来分析一下一段例子 /xf.\Z7<  
U TS{H  
wKLN:aRF2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .> ,Z k S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P|v ?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lR[z<2w\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6,zDBax  
我们来写个简单的。 ]wR6bEm7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p`L L   
对于函数对象类的版本: ex:3ua$N  
]eD[4Y\#t  
template < typename Func > }M="oN~w  
struct functor_trait YZ{;%&rB  
  { yW:AVqE)t  
typedef typename Func::result_type result_type; )Kr(Y.w  
} ; $WJy?_c  
对于无参数函数的版本: iI}nW  
0O^U{#*$I  
template < typename Ret > xT/9kM&}L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0*{@E%9  
  { .:SfM r;G  
typedef Ret result_type; ,`+Bs&S 8  
} ; S~} +ypV  
对于单参数函数的版本: xNx`J@xt$  
^[*AK_o_DQ  
template < typename Ret, typename V1 > #e*$2+`[A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o=@ UXi  
  { Hj1k-Bs&'w  
typedef Ret result_type; W >Kp\tD  
} ; s7AI:Zv  
对于双参数函数的版本: %K`4k.gN  
BHIM'24bp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8@Q"YA 3d+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7V |"~%  
  { o` 2 5  
typedef Ret result_type; r"6lLc  
} ; (s.o  
等等。。。 br10ptEx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mxZ4 HD{  
J ( =4  
template < typename Func > ayN*fiV]  
struct func_return 2pw>B%1WP)  
  { jw/ wcP  
template < typename T > J511AoQ{R  
  struct result_1 x[Hhj'  
  { "NlRSc#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $F<%Jl7_Z  
} ; qP@L(_=g  
~y`Pwj  
template < typename T1, typename T2 >  -\5[Nq{N  
  struct result_2 Z#%}K Z  
  { "rL"K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0VG^GKmx  
} ; &#$2;-q8+  
} ; Xk;Uk[  
wX@H &)<s  
L/c4"f|.*v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3KR2TcT#{  
zv&ePq\#  
template < typename Func, typename aPicker > m<~>&mWr  
class binder_1 9$8X> T^   
  { $]xE$dzJ  
Func fn; "Fo  
aPicker pk; 6_x}.bkIx=  
public : 3{I=.mUUm  
g6HphRJ5s  
template < typename T > Ug%<b  
  struct result_1 nqBG]y aI  
  { :LU"5g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !>?4[|?n<  
} ; JvT %R`i  
N;e}dwh&  
template < typename T1, typename T2 >  ?L`MFR  
  struct result_2 I=Gr^\x=  
  { "tEj`eR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \z&03@Sw  
} ; J{a Q1)  
tvG g@Xs\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hqdC9?\  
>|y>e{P  
template < typename T > F0X5dv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &h98.A*&  
  { >aNbp  
  return fn(pk(t)); B:B0p+$I  
} }x{rTEq  
template < typename T1, typename T2 > ]t8{)r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JI28O8  
  { $1:}(nO,  
  return fn(pk(t1, t2)); 9[6G8;<D&  
} _Ac/ir[,:  
} ; WK/b=p|#o  
7*R{u*/e  
DKe6?PG  
一目了然不是么? &\CJg'D:m  
最后实现bind TsoCW]h  
[i2A{(x  
WV5r$   
template < typename Func, typename aPicker > |_xZ/DT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]b5%?^Z#  
  { ,+swH;=7#r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |?4~T:  
} ~xsb5M5  
Yg\{S<wr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5 ]A$P\7~1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P]~N-xdV  
 m^W*[ ^p  
十一. phoenix ~N)( ^ 4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (MF+/fi  
KqT#zj  
for_each(v.begin(), v.end(), W)G2Cs?p  
( }Rf}NWU)|  
do_ ,I 9][_  
[ Qivf|H619  
  cout << _1 <<   " , " G.A=hGw  
] SaX,^_GY  
.while_( -- _1), lo IL{2  
cout << var( " \n " ) v Ie=wf~D`  
) bn^mL~  
); -N /8Ho  
}.fZy&_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "t3uW6&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N2+mN0k;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D;1 6}D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p 02nd.R6  
f }evw K[S  
UBUB/N Y  
template < typename Cond, typename Actor > ^VM"!O;h{  
class do_while r_!{!i3B  
  { Mm:a+T  
Cond cd;   2  
Actor act; 0{^l2?mgSb  
public : L@d]RMNv  
template < typename T > v%69]a-T  
  struct result_1 e{q p!N1!  
  { +j)-L \  
  typedef int result_type; 2fHIk57jP  
} ; !9ceCnwbNN  
46Y7HTwE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0{U]STj  
tW Cv]*  
template < typename T > JN;TGtB^p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B J:E,P`_  
  { dd?x5|/#  
  do ArEH%e  
    { )sY$\^'WY  
  act(t);  9^b7jw  
  } ".*a)  
  while (cd(t)); ;Wfv+]n9  
  return   0 ;  gnKU\>2k  
} rS,* s'G  
} ; (F4dFh  
[7SI<xkv  
oJ4mxi@|#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "R\\\I7u  
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。 ^Yf)lV&[  
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。 dctA`W@:-  
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。 ~,M;+T}[r  
下面就是产生这个functor的类: Kc-A-P &Ry  
o%N0K   
jiw`i  
template < typename Actor > R"8})a gw  
class do_while_actor ^,ZvKA"}+/  
  { YDZ1@N}^B  
Actor act; L&3Ar'  
public : !)51v {  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W~+!"^<n  
g[D,\  
template < typename Cond > zn?a|kt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '%eaK_+7  
} ; ^}Dv$\;6  
|+$j( YuH  
h!t2H6eyF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p[k9C$@e}  
最后,是那个do_ +"N<-  
~YT>:Np  
(`uC"MLk  
class do_while_invoker u}@% 70A  
  { c-3YSrY  
public : -V<=`e  
template < typename Actor > =vqE=:X6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &s6(3k  
  { :+Z>nHe  
  return do_while_actor < Actor > (act); =Y=^]ayO/  
} 46.q a nh  
} do_; I;|5C=!  
[u9S+:7"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [&]YVn>kj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {*5;:QnT  
最后来说说怎么处理break和continue 7:R{~|R  
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。 /="D]K)%b8  
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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