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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2NGe C0=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uQ$^;Pr  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ~+X9g  
B<?[Mrdxw  
e!-,PU9+  
.R*!aK  
  class filler "^j>tii  
  { N;oQ^B'  
public : xiF7}]d+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AI vXb\wL  
} ; 1+;C`bnA  
}GMbBZ:nKK  
^jB8Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RrZM&lXY  
lf<S_2i  
ZIR0PQh\  
P;[OWSR[d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gU^$Sx7'  
-Y#sI3o*R8  
8M,9kXq{L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _ZB\L^j)  
Gl %3XdU  
%_-zWVJ  
9h90huyKF  
二. 战前分析 -ezY= 0Q&  
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。 B5V_e!*5F*  
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 WF&[HKOy/  
JG[o"&Sd  
thi1kJ`L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8(g:HR*;  
  /* --------------------------------------------- */ b+-f.!j  
vector < int *> vp( 10 ); XKA&XpF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 54;J8XT7  
/* --------------------------------------------- */ WL,&-*JAW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jxa D&4Fs8  
/* --------------------------------------------- */ >KLtY|o)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AUVgPXOwd  
  /* --------------------------------------------- */ b !@Sn/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qW:)!z3\  
/* --------------------------------------------- */ G|w=ez  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); up3O|lj4  
-4rDbDsr  
kd:$oS_*s  
{CG_P,FO  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3nZ9m  
1._1, _2是什么? jCAC `  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AsS$C&^  
2._1 = 1是在做什么? r)9Dy,  
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。 unJid8Lo  
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。 87%*+n:?*  
EpS(o>'  
jc[_I&Oc_  
三. 动工 8[CB>-9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $8USyGi3J  
m=AqV:%|  
*%w6 9#D  
Ut-B^x)gl  
template < typename T > {qW~"z*  
class assignment UX3BeUi.)  
  { ;@,Q&B2eM  
T value; $&s=68  
public : n%R;-?*v  
assignment( const T & v) : value(v) {} FlfI9mm  
template < typename T2 > zl-2$}<a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M/?KV9Xk2  
} ; 9odJr]  
{8,<ZZ_  
5(W"-A}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YCe7<3>J4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TSAU?r\P  
^=n+T7"J  
@D-AO_  
GLn{s  
  class holder i&njqK!wS  
  { >-_d CNZ  
public : F62V 3 Xy  
template < typename T > IW8+_#d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7"7rmZ   
  { cYx4~V^  
  return assignment < T > (t); ^_5L"F]sP  
} ihh4pD27g  
} ; Q9d`zR]  
pME{jD  
ZKQ hbNT  
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: RT93Mt%P  
< v]3g  
  static holder _1; <R%;~){  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6Ao%>;e*  
B QcE9~H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JG C=(;  
而不用手动写一个函数对象。 kyAXRwzI  
O3N0YGhJ  
[s9O0i" Y  
@prG%vb"  
四. 问题分析 9_\'LJ  
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。 6.5T/D*TT  
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。 {X2`&<i6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _|72r} j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2f U$J>Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !zPG? q]3  
{T"0DSV   
五. 问题1:一致性 h2ZkCML  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| KZ!3j_pKy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nd;fy$<J\  
d!KsNkk  
struct holder 2^t#6XBk/  
  { +(xeT+J  
  // -p-B2?)A  
  template < typename T > `X,yM-(  
T &   operator ()( const T & r) const +\li*G]:J  
  { #`GY}-hL!  
  return (T & )r; S$f6a'  
} Q^p|Ldj  
} ; h/x0]@M&  
@i^~0A#q*  
这样的话assignment也必须相应改动: p^(&qk?ut  
ut >4U'.H  
template < typename Left, typename Right > v7%X@j]ji  
class assignment 5L:1A2Z?c  
  { |AlR^N  
Left l; yNm:[bOER  
Right r; T!wo2EzE  
public : Te2zK7:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /8VP[i)u  
template < typename T2 > g8!wb{8?s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Xtwun  
} ; AamVms  
=9kN_:-  
同时,holder的operator=也需要改动: L lBN-9p  
liR ?  
template < typename T > e*+F pW@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =%zLh<3v  
  { `/Nm 2K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {bO|409>W  
} [^8n0{JiN  
Z%GTnG|rG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -XRn~=5   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3nY1[,  
Y(\T- bI  
return l(rhs) = r; )BfT7{WN  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qQ!1t>j+H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Soie^$ Y  
Qb8KPpd  
template < typename Tp > ZVeaTK4_ t  
class constant_t pfx3C*  
  {  0l;<5  
  const Tp t; 0&ByEN9 9  
public : @!&}}"<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *9)SmS s  
template < typename T > \rykBxs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mMMQ|ea  
  { E;21?`x5  
  return t; #,{+3Y&5-+  
} \5Vde%!$Z  
} ; Hi_ G  
bCZ g cN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SWp1|.=Sm  
下面就可以修改holder的operator=了 zqDR7+]  
ogFKUD*h&>  
template < typename T > x{NX8lN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 56 l@a{  
  { "P)*FT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8q`$y$06Dk  
} ^-FRTC  
|[9?ma  
同时也要修改assignment的operator() CF|]e:  
GE|+fYVM-$  
template < typename T2 > ~[k%oA%W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (H oqR  
现在代码看起来就很一致了。 i&8FBV-  
PA6=wfc  
六. 问题2:链式操作 9 2MTX Osp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [FUjnI  
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。 @\&m+;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。 S osj$9E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 10#oG{ 9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VL' fP2  
\D>$aLO*?  
template < typename T > MxzLK%am  
struct result_1 Knhp*V?  
  { ?^:h\C^a"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &D%(~|'  
} ; 0J.dG/I%  
&rDM<pO #-  
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: :b[`  v  
H A}f,),G  
template < typename T > ,3I^?5  
struct   ref pf4 ^Bk}e  
  { Ifk#/d  
typedef T & reference; s] /tYJYl  
} ; /v095H@  
template < typename T > .oEmU+  
struct   ref < T &> X0{/ydG F8  
  { 1_$xSrwcF  
typedef T & reference; nN$Y(2ZN  
} ; 8Ry74|`=R  
Ax oD8|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M5T9JWbN  
xoB},Xl$D  
template < typename T > OL7_'2_z.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~lEVXea!  
  { ,:+d g(\r  
  return l(t) = r(t); Ld^GV   
} R{,ooxH\J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tweY'x.{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BQ^H? jo  
JO14KY*%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7^} Ll@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /S:F)MO9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yBLK$@9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p2PY@d}}.  
最后的布局是: cNzt%MjP  
                Add tU"raP^ =  
              /   \ 4[ryKPa,  
            Divide   5 {%w!@-  
            /   \ o`khz{SU:  
          _1     3 hVj NZ  
似乎一切都解决了?不。 y80ykGPT\&  
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。 y{q*s8NY  
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。 zU6a't P  
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: j QU"Ved  
!? ^h;)a  
template < typename Right > P?BGBbC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JcJmds  
Right & rt) const ~_9"3,~o5  
  { 0=wK:Ex  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W:i?t8y\y  
} X5YiFLH>y\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ThW,Y" 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。 1 4 LI5T  
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。 *zO&N^X.4  
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。 cYNJhGY  
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。 ,? E&V_5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9iN.3/T8  
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: HG/p$L*  
# N~,F@t  
template < class Action > w",? Bef  
class picker : public Action F#xa`*AP  
  { Ou'?]{  
public : Y}6n]n;uR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }awzO#  
  // all the operator overloaded ? _\$  
} ; 4^6.~6a  
7dihVvL $  
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。 SFH-^ly&D  
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: DaNW~rd{  
=1dI>M>tm  
template < typename Right > ^s\3/z>b4!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qdCWy  
  { {Hr$wa~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wLuv6\E  
} _eLWQ|6Fx  
59(U`X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QD{:vG g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 iq?#rb P#I  
9^P2I)aD  
template < typename T >   struct picker_maker ! BU)K'mj  
  { Kex[ >L10G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0ZAj=u@O  
} ; g|PC$p-z+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0f ER*.F  
  { F{k+7Ftc  
typedef picker < T > result; 1|,Pq9  
} ; gG54:  
4^c- D  
下面总的结构就有了: E04l|   
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。 ^=cXo<6D  
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。 mN0=i(H<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b M;`s5d  
至此链式操作完美实现。 %;`>`j5  
eX&Gw{U-f  
~E4"}n[3A#  
七. 问题3 oN[Th  
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。 8YY|;\F)J~  
 \d.F82  
template < typename T1, typename T2 > Al)$An-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TOl}U  
  { YHxbDf dA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #nyv+x;  
} ~#M d"3  
xu%'GZ,o9  
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: KB{RU'?f|  
vnX  
template < typename T1, typename T2 > ~4.r^)\  
struct result_2 gLj?Ys  
  { a7H0!9^h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zxD,E@lF  
} ; (g/7yO(s  
M%Ku5X6:/  
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? 5''*UFIF1  
这个差事就留给了holder自己。 {}e^eJ  
    !7H6i#g*  
zLjgCS<7  
template < int Order > g+q@i{Yn  
class holder; E|Bd>G  
template <> $]d*0^J 6  
class holder < 1 > ^Uw[x\%#gD  
  { p|6v~  
public : o|S)C<w  
template < typename T > 7r{qJ7$%  
  struct result_1 p(3sgY1  
  { 4dhqLVgL{  
  typedef T & result; ^kj=<+ v#  
} ; GA^mgm"O  
template < typename T1, typename T2 > /dHs &SU,  
  struct result_2 C77D{@SM  
  { ESQ!@G/n  
  typedef T1 & result; O?K./So&  
} ; sn\;bq  
template < typename T >  o sdOw8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tR`S#rk  
  { =(U/CI  
  return (T & )r; K\=8eg93Z  
} yM$J52#d#  
template < typename T1, typename T2 > ,j;PRJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9$WJ"]  
  { =v2%Vs\7k  
  return (T1 & )r1; +Tak de%~  
} ]Bu DaxWN  
} ; %&] 1FhL  
p]LnE `v  
template <> 7s>a2  
class holder < 2 > r7z6___  
  { G\H q/4  
public : vP]9;mQ  
template < typename T > (}H ,ng'4  
  struct result_1 @h-T:$  
  { 6TFo|z!C  
  typedef T & result; U^#?&u  
} ; U~is-+Uq  
template < typename T1, typename T2 > Y5TS>iEE]  
  struct result_2 swr"k6;G  
  { 2bQ/0?.).-  
  typedef T2 & result; s"mFt{Y  
} ; H:}}t]E  
template < typename T > lJ/6-dP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Yk"Hos  
  { +mWjBY  
  return (T & )r; *re 44  
} 7c1+t_Ew  
template < typename T1, typename T2 > 8GB]95JWwp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;<6"JP>0  
  { D u_$C[  
  return (T2 & )r2;  v4<j   
} Zw=G@4xoU  
} ; mxtgb$*  
iz x[  
-{x(`9H;  
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> >。 |'w^n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7>je6*(K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t[O+B 6  
fGO*% )  
return l(i, j) = r(i, j); v5Y@O|i#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &+;uZ-x  
cIZc:   
  return ( int & )i; FLbZ9pX}  
  return ( int & )j; Baq ~}B<  
最后执行i = j; [}k|  
可见,参数被正确的选择了。 x`2pr  
x70N8TQ_gK  
-uR{X G. D  
mTd<2Hy  
 # eEvF  
八. 中期总结 g~R/3cm4  
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: [t}):}~F|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2]Fu 1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6Kht:WE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O]_={%   
=YoTyq\  
sMJ#<w}Q  
g\J)= ,ju,  
)+B=z}:Nfz  
GMb!Q0I8  
九. 简化 NKh,z& _5-  
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。 u[[/w&UV.,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (-2R{! A  
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: }:^XX0:FK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KZ\dB;W< |  
  +-*/&|^等 sA2o2~AmM  
2. 返回引用。 jEE_D +K  
  =,各种复合赋值等 Q!) z)-hI  
3. 返回固定类型。 "gg(tp45  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <j"O%y.  
4. 原样返回。 A:xb!= 2  
  operator, c,AZ/t  
5. 返回解引用的类型。 /'`6 ; uRN  
  operator*(单目) PdjCv+R6?  
6. 返回地址。 [;F{mN  
  operator&(单目) VD4S_qx  
7. 下表访问返回类型。 yA0Y 14\*  
  operator[] E 8^sy*f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6=BZ~ed  
  operator<<和operator>> P=pY8X:  
!G>(j   
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。 C zpsqTQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B%(K0`G#X  
Fj3^ #ly  
template < typename Left > |$w0+bV*  
struct value_return 0$?qoS  
  { 6m\*]nOy4  
template < typename T > jDp]R_i  
  struct result_1 JchA=n  
  { { "}+V`O{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z=%IcSx;  
} ; yHtGp%j  
8tC+ lc  
template < typename T1, typename T2 > 5D-BIPn=JV  
  struct result_2 e18T(g_i  
  { W&LBh%"g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZnQ27FcW  
} ; %IPyCEJD  
} ; ~q5-9{ma  
2}|vWKej{  
k$?&]! <o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !yk7HaP  
7j95"mI  
下面我们来剥离functor中的operator() : (RL8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <EOg,"F  
IwnYJp:9v  
return l(t) op r(t) Ta,u-!/ I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y!BB7cK6  
return op l(t) n<+~ zQ  
return op l(t1, t2) =^"~$[z(  
return l(t) op k~ZBJ+ 94  
return l(t1, t2) op dvxf lLd @  
return l(t)[r(t)] %!D_q ~"H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >Ziy1Dp  
6J]~A0vsi}  
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: V9gVn?O0  
单目: return f(l(t), r(t)); @eA %(C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mn Qal>0~  
双目: return f(l(t)); vB]3Xb3a  
return f(l(t1, t2)); vr<)Ay  
下面就是f的实现,以operator/为例 W3aXW,P.V  
7kOE/>P?  
struct meta_divide #<D@3ScC  
  { US"2O!u  
template < typename T1, typename T2 > rg"TJ"Q-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rR3m' [  
  { SG1&a:c+.  
  return t1 / t2; <b3x(/  
} |:\$n}K  
} ; G)4 ZK#wz  
VoWA tNU  
这个工作可以让宏来做: .59KE]u  
K%kXS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aViJ   
template < typename T1, typename T2 > \ 4|I7:~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |qQ{8T%)  
以后可以直接用 ;,()wH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7=; D0SS  
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 q+r ` e  
(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。。。) (ej:_w1  
M ,Zm|3L  
5~v(AB(x  
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 .ou!g&xu  
8  /5sv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Smi%dp.  
class unary_op : public Rettype H^]Nmd8Q)  
  { ce 7Yr*ZB  
    Left l;  n.=e)*  
public : o",f(v&u%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N`y}Gs  
"u .)X3  
template < typename T > yBJ/>SAcG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +e&m#d  
      { ~W]#9&yQ  
      return FuncType::execute(l(t)); :<'i-Ur8  
    } A73V6"  
GMVC&^  
    template < typename T1, typename T2 > byEvc[/>Ys  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c13vEn!c  
      { C.b,]7i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  Dlqn~  
    } tjBh$)  
} ; Z[DetRc-  
rC* sNy2  
rTWh(8T  
同样还可以申明一个binary_op YlZYS'_  
7F>gj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vLi/'|7  
class binary_op : public Rettype !$%/ rQ9  
  { s BeP;ox  
    Left l; _"R3N  
Right r; )x_W&*oZ  
public : HPu/. oE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} krEH`f  
L:|X/c9r[  
template < typename T > EqNz L*E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Ct`4pA  
      { = ]dz1~/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mq|A8>g  
    } BK`Q)[  
0~PXa(!^K  
    template < typename T1, typename T2 > I?^Q084  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3D 4]yR5  
      { _WRR 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4Zv.[V]iOO  
    } kxr6sO~  
} ; :,xyVb+  
^P3g9'WK  
.(P@Bl]XJ  
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 Fy4<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D[>XwL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IS5.i95m  
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。 mG}^'?^K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2|T|K?R^  
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。。。 *_2O*{V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GY0XWUlC  
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) oP43NN~  
下面是修改过的unary_op :Ul'(@  
I>YtWY|ed  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t5X G^3X@  
class unary_op z$I[kR%I{  
  { N+C%Z[gt[  
Left l; >Rl0%!  
  O]$*EiO\  
public : Et @=Ic^E  
rA1zyZlz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^5FJ}MMJf  
&F<J#cfe8  
template < typename T > BCa90  
  struct result_1 &2P:A  
  { k@cZ"jYA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yP<:iCY  
} ; s&_IWala  
+[ZMrTW!0C  
template < typename T1, typename T2 > -6em*$k^  
  struct result_2 X d19GP!  
  { [pRVZV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v ,G-k2$Qe  
} ; 8vX*SrM  
OxmlzQ"vM  
template < typename T1, typename T2 > N$ qNe'b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @> +^<  
  { pZ@W6}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /`j  K  
}  OGE#wG"S  
t`Y1.]@U  
template < typename T > Lv,ji_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H(5ui`'s  
  { v4,syd*3|V  
  return OpClass::execute(lt(t)); kw}ISXz v  
} 9Ww=hfb5UW  
*'`3]!A  
} ; lo>-}xd  
^%4( %68  
p)[ BB6E  
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 +lDGr/  
好啦,现在才真正完美了。 RB$ 8^#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2o s6c te  
)z*$`?)k  
template < typename Right > 7Y @=x#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )@lo ';\  
  { $S)e"Po~5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qhn&;{{  
} <5!RAdaj+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =aCIaL&9Y  
00.iMmJ  
u%gm+NneK  
v&CO#vK5.  
b3 %&   
十. bind Ph! KL\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jQK2<-HZ3  
先来分析一下一段例子 0t:|l@zB  
_uy5?auQ  
''\cBM!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1 Q0Yer  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ygkd~g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fXXm@tMx>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Cn./Naq  
我们来写个简单的。 h.s<0.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9B6_eFb  
对于函数对象类的版本: ^v'g~+@o  
aD2CDu  
template < typename Func > 8 *(W |J  
struct functor_trait R2H\;N  
  { wHN` - 5%  
typedef typename Func::result_type result_type; B"E(Y M  
} ;  JY050FL  
对于无参数函数的版本: Velbq  
,n,7.m.D  
template < typename Ret > ;uWI l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <x%my4M  
  { loqS?bC ]  
typedef Ret result_type; H @&"M%  
} ; >* Qk~kv<%  
对于单参数函数的版本: BS<>gA R;/  
qU x7S(a  
template < typename Ret, typename V1 > EBn:[2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vo9)KxR  
  { .n|3A3:  
typedef Ret result_type; WG[0$j  
} ;  C>K"ZJ  
对于双参数函数的版本: $Ln2O#  
j"$b%|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?[>BssW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :#!F 7u  
  { kp &XX|  
typedef Ret result_type; ?k7/`g U  
} ; 1 FIiX  
等等。。。 {*]= qSz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '?!<I  
*.;}OX^X  
template < typename Func > Y @ ,e  
struct func_return ])ZJ1QL1  
  { V:" \(Y  
template < typename T > qI%9MI;BV  
  struct result_1 QX~72X=(  
  { Hd@T8 D*A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cJE>;a  
} ; $MVeMgPa  
PQ!?gj  
template < typename T1, typename T2 > BxN#Nk~  
  struct result_2  S~5 =1b  
  { 1MzB?[gx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ah@GSu;7  
} ; U>M>FZ  
} ; -3XnK5  
nh.v?|  
c$Nl-?W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8w@jUGsc  
E=U^T/  
template < typename Func, typename aPicker > ^~k FC/tQ  
class binder_1 "@<g'T0  
  { /)<7$  
Func fn; 0BwQ!B.  
aPicker pk; 9lwo/(s  
public : <h>fip3o  
"kuBjj2  
template < typename T > *q 9$SDm  
  struct result_1 )d a8 Ru  
  { !m.')\4<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y?SJQhN6W  
} ; oTa+E'q  
NZ? =pfK\s  
template < typename T1, typename T2 > RoXOGVo  
  struct result_2 r3lr`s`  
  { #S74C*'8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cr\/<zy1-e  
} ; a +Qj[pS  
pDS4_u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fHp#Gi3Lz  
\Hx#p`B%  
template < typename T > O pX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +( 7vmC.  
  { KE1@z]  
  return fn(pk(t)); ]tV{#iIJ*  
} *xNjhR]7v  
template < typename T1, typename T2 > CMf~Yv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "+"dALX{3K  
  { H_$f v_  
  return fn(pk(t1, t2)); 7.'j~hJL  
} +[nYu)puP  
} ; CZno2$8@e  
~bQ:gArk  
8k}CR)3@C  
一目了然不是么? \A"a>e  
最后实现bind 9jFDBy+  
L.&Vi"M <@  
Gi_X+os  
template < typename Func, typename aPicker > ^O9m11  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <}>-ip?  
  { -P uVI5L<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ho{?m^  
} lt2& uYgp  
xg!\C@$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VH*(>^Of F  
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。 5 `mVe0uI  
i; uM!d}  
十一. phoenix ;Awzm )Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;{u#~d}  
( I~XwP&  
for_each(v.begin(), v.end(), j>=".^J  
( l@9:V hU(  
do_ Xq$0% WjG  
[ nr%^:u  
  cout << _1 <<   " , " qoq<dCt3  
] PltPIu)F  
.while_( -- _1), BbhdGFG1  
cout << var( " \n " ) _$x *CP0(  
) jDR\#cGrZ  
); rV{e[fGd  
r!=VV!XZ  
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: >@\-m  
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 -Euy5Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D7oV&vXg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dv>zK#!  
p`ZGV97  
X> KsbOZ  
template < typename Cond, typename Actor > UY^f|f&  
class do_while $t?e=#G  
  { ?q6eV~P  
Cond cd; 4WnxJ]5`  
Actor act; ,4UJ| D=J  
public : Gj0NN:  
template < typename T > l#:Q V:  
  struct result_1 XP1_{\  
  { :H 7 "W<  
  typedef int result_type; 43fA;Uc{Y`  
} ; "*WXr$  
N:zSJW`1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O2B$c\pw  
 #pK)  
template < typename T > yLX\pkAt4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G 0 yt%qHE  
  { }9dgm[C[b  
  do V19*~v=u  
    { .42OSV  
  act(t); S] a$w5ZP  
  } 'r0gqtB  
  while (cd(t)); Ks-><-2+N  
  return   0 ;  q\"$~*  
} ^m9cEl^:nQ  
} ; W525:h52{  
4#uoPkLK  
cR} =3|t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `.XU|J*z,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 xg&vZzcl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8'$n|<1X  
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。 bx> D  
下面就是产生这个functor的类: C09@2M'  
YVi]f2F%  
;'urt /  
template < typename Actor > 'UKB pm/  
class do_while_actor Qp}<8/BM\  
  { :#vrNg(M  
Actor act; g=wnly  
public : 1^mO"nX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D]REZuHOI  
~yV0SpL  
template < typename Cond > !% Md9Mu!o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RY&~{yl$"1  
} ; z\, w$Ef+  
Rh|&{Tf  
coBxZyM 1}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cD]t%`*  
最后,是那个do_ W=drp>Uj  
"cZ.86gG`:  
FK>r c3 q  
class do_while_invoker Fa8>+  
  { /}wGmX! -!  
public : _kfApO )O  
template < typename Actor > /$E1!9J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LF8B5<[O  
  { % rkUy?=vu  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3JwmLGj}  
} \I> ,j,c  
} do_; hM-qC|!  
5we1q7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D*b> l_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a,X3=+_K  
最后来说说怎么处理break和continue z[B7k%}  
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。 GCrMrZ6  
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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