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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]U4C2}u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~:C`e4  
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, 6]!Jo)BF  
- t 4F  
44^jE{,9  
] :](xW%  
  class filler qw|B-lT{:  
  { n%vmo f  
public : "0>AefFd#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6lr<{k7Nw  
} ; 6: R1jF*eG  
^#h ;bX#  
Yv{$XI7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :9>U+)%  
_lH:%E*  
PGTjOkx  
K[V#Pj9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^m.%FIwR  
>n&+<06  
j3?@p5E(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \$,;@H5I^  
k_OzkEM9!  
1NN#-U  
&6\E'bBt  
二. 战前分析 A(C0/|#V  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +I.{y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 JVx-4?  
(3m^@2i  
JAmpU^(C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  </Dv?  
  /* --------------------------------------------- */ kf' 4C "}  
vector < int *> vp( 10 ); 0}>p)k3&A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2tp95E`(O  
/* --------------------------------------------- */ *u>[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <{HV|B7  
/* --------------------------------------------- */ wX@g >(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~P-^An^  
  /* --------------------------------------------- */ 8hX /~-H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SmP&wNHQf  
/* --------------------------------------------- */ @Rqn&tA8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =#I/x=L:  
&x[V<Gq  
:{#w-oC>6P  
a0wpsl iF  
看了之后,我们可以思考一些问题: vWYU'_=  
1._1, _2是什么? ^{O1+7d[.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _6sSS\  
2._1 = 1是在做什么? V$  MMK  
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。 Ez^wK~  
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。 }SW>ysw'm  
gF|u%_y-qt  
QIcc@PGT9a  
三. 动工 V9D>Xh!0H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,V+,3TT  
5q}7#{A  
RDu{U(!  
~N+H7T.L  
template < typename T > o7fJ@3B/  
class assignment Gd[: &h  
  { _/}/1/y$Y  
T value; io$fL_R=  
public : $viZ[Lu!m  
assignment( const T & v) : value(v) {} yzL6oU-{&  
template < typename T2 > u5P2*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f5t/=/6>F  
} ; y>JSo9[@  
#<R6!"TNoz  
@aWd0e]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8SO(pw9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FlLk.+!t  
t\,X G  
$_W kI^  
x?G"58  
  class holder K|wB0TiXP  
  { OGnuBK  
public : %Wg8dy|  
template < typename T > V.kf@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Cfst)[j  
  { SOJkeN  
  return assignment < T > (t); mA\}zLw+r9  
} C.=[K_  
} ; ggzcANCD<  
AKUmh  
c"S{5xh0&  
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: iq`caoi  
5}'W8gV?  
  static holder _1; Nb/Z+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~|8-Mo1ce  
#J*hZ(Pq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .vtV2lq  
而不用手动写一个函数对象。 OP\m~1  
mq oB]H,  
9at_F'> R  
I73=PfS:m  
四. 问题分析 2j-^F  
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。 T5+9#  
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。 w@hbY:Z9z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K\^S>dV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3|1v)E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qis/'9a  
[|APMMYK1  
五. 问题1:一致性 \) g?mj^  
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?| cFloaCz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A0gRX]  
)s>R~7  
struct holder ECvTmU'=  
  { u:%Ln_S  
  // \ H!Klp  
  template < typename T > `:YCOF  
T &   operator ()( const T & r) const KWi P`h8  
  { G Y+li {  
  return (T & )r; {1J4Q[N9m  
} h=MEQ-3jg  
} ; - ~`)V`@  
=]W[{@P  
这样的话assignment也必须相应改动: f2Z(hYH~  
9%^O-8!  
template < typename Left, typename Right > ?4YLt|sn  
class assignment \vqqs  
  { |sPUb;&~  
Left l; Isg\ fSK<j  
Right r;  ]YKxJ''u  
public : FZ=xy[q]~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `E8D5'tt  
template < typename T2 > e3]v *<bj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #9p|aS\  
} ; `]wk)50BVp  
b_a6|  
同时,holder的operator=也需要改动: J)= "Im)  
^.@F1k  
template < typename T > kJ.0|l0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?dAy_| zD  
  { -$cO0RSY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5O"$'iL  
} w7QYWf'  
#7p!xf^  
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。 oR'u&\mB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D7v_ <  
^D A<=C-[!  
return l(rhs) = r; 5b;~&N4~  
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。 |a>,FZv8e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yUEvva  
nXfd f-  
template < typename Tp > ;_p!20.(  
class constant_t ZFRKzPc {V  
  { 80 ckh  
  const Tp t; Oz Axnd\.N  
public : 5 N:IH@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $Ahe Vps@@  
template < typename T > G]O5irsV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N%!{n7`N:  
  { w L4P-4'  
  return t; q0VR&b`?>D  
} _~O*V&  
} ; c[a^fu!  
c]R27r E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  N}KL'  
下面就可以修改holder的operator=了 ^JAp#?N^9  
8QQh1q2  
template < typename T > nt$q< 57  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (ty&$  
  { arN=OB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); % !Ih=DZ  
} w[OUGn'  
@z>DJ>htN  
同时也要修改assignment的operator() )8;At'q}  
~9n30j%]s  
template < typename T2 > N."x@mV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d8K|uEHVz  
现在代码看起来就很一致了。 . :~E.b  
40}7O<9*  
六. 问题2:链式操作 [I`:%y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1h?QEZ,6a  
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。 }Dx.;0*:  
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。 ]Wtg.y6;  
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。 lESv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zJo?,c  
XvVi)`8!u  
template < typename T > +`uNO<$~f  
struct result_1 c/E'GG%Q%  
  { k{D0&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; st)qw]Dn;Y  
} ; i@mS8%|l  
m}6Jdt'|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2WC$r8E  
*U +<Hv`C  
template < typename T > jcHyRR1R  
struct   ref lcK4 Uq\q  
  { V&7NN=  
typedef T & reference; 3%)@c P:?  
} ; &z@}9U*6b  
template < typename T > f4$sH/ 2#v  
struct   ref < T &> R5&<\RI0  
  { kLc@U~M  
typedef T & reference; R]3j6\  
} ; aNP\Q23D  
d|>/eb.R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `R!Q(rePx  
g{CU1c)B  
template < typename T > k/1S7X[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hDXaCift  
  { [9G=x[  
  return l(t) = r(t); "RgP!  
} AkCy C1  
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。 a(X V~o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l+j !CvtI  
,0{x-S0jX<  
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 <<R2 X1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w|abaMam  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7^tYtMm|U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YdyTt5-  
最后的布局是: xjD."q  
                Add |K9*><P?)2  
              /   \ M4(57b[`  
            Divide   5 >>|47ps3  
            /   \ YQb503W"d~  
          _1     3 E1SWZ&';  
似乎一切都解决了?不。 7M8cF>o  
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。 0s79rJ  
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。 d"L(eI}G  
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: e?FQ6?  
IwRP,MQ~  
template < typename Right > z[6avW"q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e4|a^lS;  
Right & rt) const HJBGxy w  
  { Kj)sL0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;" Aj80  
} <@[;IX`YN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LcB+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。 $@O?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %!eRR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 I L,lXB<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /GX>L)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \Zh&[D!2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oUO3,2bn  
 ? 8/r=  
template < class Action > +~ Hb}0ry  
class picker : public Action fDqDU  
  { q%QvBN  
public : JdLPIfI^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `e fiX^  
  // all the operator overloaded Ijap%l1I  
} ; v_Df+  
`Tf}h8*  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4_ypFuS^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  v\CBw"  
@$!6u0x  
template < typename Right > P3-O)m]jv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S(nQ?;9,  
  { 63J3NwFt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >F:1a\c  
} .c&&@>m@.  
V8nQ/9R;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $_;rqTk]g  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <Np Mv!g  
ij#v_~g3  
template < typename T >   struct picker_maker i/I  
  { ]*'_a@h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lNf);!}SM  
} ; o5 ~VT!'[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U<;{_!]  
  { q,<l3rIn  
typedef picker < T > result; 6 rj iZ%  
} ; }st~$JsV1  
I\1"E y  
下面总的结构就有了: 9C2pGfEbn}  
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。 EpKZ.lCU  
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。 #d3_7rI0V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V=p"1!(  
至此链式操作完美实现。 -s!J3DB  
D\+x/r?-I  
4H;7GNu  
七. 问题3 .>}I/+n  
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。 D "5|\  
$] xH"Z%"  
template < typename T1, typename T2 > `xHpL8i$5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XR9kxTuk  
  { )B +o F7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tmoCy0qWz  
} j>?nL~{  
f*rub. y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: DJ7ak>"R  
jtpHDS  
template < typename T1, typename T2 > 1%vE7a>{  
struct result_2 _Dqi#0#40p  
  { %'h:G Bkd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PX_9i@ZG  
} ; BeQ'\#q,  
Ix,b-C~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N0}[&rE 8  
这个差事就留给了holder自己。 ;<[!;8  
    1 oKY7i$  
&&52ji<3  
template < int Order > h$$JXf  
class holder; .sQV0jF{  
template <> !`7evV:  
class holder < 1 > 'YG P42#  
  { K3h];F! ^  
public : {+cx}`  
template < typename T > U';)]vB$  
  struct result_1 [tSv{  
  { PPrvVGP   
  typedef T & result; ewN|">WXQ  
} ; 3I)oqS@q'  
template < typename T1, typename T2 > I4w``""c  
  struct result_2 /O$~)2^h  
  { T,a{mi.hNR  
  typedef T1 & result; W ^Fkjqpv  
} ; fV7 k{dR  
template < typename T > 2?Ryk`2i)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ".Q]FE@>  
  { #Dgu V  
  return (T & )r; 1I'}Uh*  
} |x1Ttr,  
template < typename T1, typename T2 > i !sVQ(:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n#WOIweInf  
  { !,Gavt7f  
  return (T1 & )r1; s"nntC  
} K iXD1Zpz  
} ; n%;tVa  
g(s}R ?  
template <> &WAU[{4W  
class holder < 2 > +/n]9l]#h  
  { $^ir3f+  
public : KYKF$@ <G  
template < typename T > A>F&b1  
  struct result_1 X"g,QqDD  
  { cdH`#X  
  typedef T & result; -gC%*S5&  
} ; ho~WD'i  
template < typename T1, typename T2 > L{&1w  
  struct result_2 gMq;  
  { ,g?M[(wtc  
  typedef T2 & result; 0e]J2>  
} ; >b3IZ^SB#$  
template < typename T > >dF #1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {i3x\|  
  { <b\.d^=B  
  return (T & )r; ;YQ6X>  
} Yu&\a?]\2  
template < typename T1, typename T2 > FU}- .Ki  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QJkiu8r  
  { F3Da-6T@  
  return (T2 & )r2; _3f/lG?&-  
} 1uA-!T*e>  
} ; Ly, ];  
JPT&!%~  
U'5p;j)_  
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> >。 Sqmjf@o$>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kIt1kw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PiR`4Tu  
tC f@v'1t  
return l(i, j) = r(i, j); p{r{}iYI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D,-L!P  
T_)+l)  
  return ( int & )i; r`u 9MJ*  
  return ( int & )j; ! c~3`7v  
最后执行i = j; Z,XivU&  
可见,参数被正确的选择了。 FEa%wS{  
Mwj7*pxUh  
{Y]3t9!\  
N;m62N  
p<@+0Uw2  
八. 中期总结 GBd mT-7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &w%%^ +n |  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;lTgihW-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <_bGV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =*y{y)B^g  
!a5e{QG0  
9@Z++J.^y  
S|@ Y !  
7#T@CKdUd  
&.0wPyw  
九. 简化 ROfke.N\'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3i}$ ~rz]U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _1$+S0G;  
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: F20%r 0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L#IY6t  
  +-*/&|^等 XT==N-5,  
2. 返回引用。 xxdxRy9/  
  =,各种复合赋值等 1BzU-Ma  
3. 返回固定类型。 DshRH>7s8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E@="n<uS  
4. 原样返回。 FEA/}*2F  
  operator, <@@@Pl!~  
5. 返回解引用的类型。 hM(Hq4ed,  
  operator*(单目) Qcs0w(  
6. 返回地址。 etP`q:6^c  
  operator&(单目) FFF7f5F  
7. 下表访问返回类型。 $:DhK  
  operator[] Y:'c<k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jLul:* L  
  operator<<和operator>> u/?;J1z:  
P(zquKm  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B"RZpx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iF+50d  
jin?;v  
template < typename Left > r3Ih]|FK#  
struct value_return ve=1y)  
  { YjG:ECj}  
template < typename T > sWLH"'Z  
  struct result_1 !un_JZD  
  { =(5}0}j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; QV%eTA  
} ; zhwajc  
Nx(y_.I{K  
template < typename T1, typename T2 > Zxv{qbF  
  struct result_2 ;|K(6)  
  { W}oAgUd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VoUAFEcs  
} ; `qbsDfq@  
} ; Tq >?.bq9  
<QE/p0.  
<.6$zcW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +wr 5&  
z#| tl/aP9  
下面我们来剥离functor中的operator() (KG>lTdN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O7I|<H/gVE  
r|7hm:F)  
return l(t) op r(t) rwdj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D'Sdz\:4  
return op l(t) #EU x1II  
return op l(t1, t2) QGd"Z lQ  
return l(t) op j6$_U@)%O  
return l(t1, t2) op !Lj+&D|z  
return l(t)[r(t)] [k6 5i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] })r[q sv  
w-MnJ(r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uBC*7Mkm  
单目: return f(l(t), r(t)); Nb;Yti@Y.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1Q$Z'E}SK@  
双目: return f(l(t)); ;zvg]  %  
return f(l(t1, t2)); ?en%m|}0  
下面就是f的实现,以operator/为例 <:BhV82l  
+#y[sKa  
struct meta_divide E>?T<!r~j  
  { ^Q4m1? 40  
template < typename T1, typename T2 > )zVD!eG_9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r@(hRl1k'  
  { 8>K2[cPD  
  return t1 / t2; f8 M=P.jz  
} l*yJU3PW  
} ; L$FLQyDR  
r0\cgCn  
这个工作可以让宏来做: ~3z10IG  
v ~%6!Tr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sL tsvH#  
template < typename T1, typename T2 > \  0$l D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /z+}xRS  
以后可以直接用 t=ry\h{Pc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) < F Cr L  
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 }3!.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。。。) PV%7 m7=x  
z|SLH<~  
R3$e q )  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9Kyr/6w4-k  
Re b^w,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k^.9;FmQ  
class unary_op : public Rettype '&}B"1  
  { S<LHNZu|^A  
    Left l; 5X-cDY*|  
public : '%R Yo#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L +s,,k  
(byFr9z  
template < typename T > @hWt.qO3s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fF8g3|p:  
      { :U<`iJwY  
      return FuncType::execute(l(t)); 4jrY3gyBX  
    } ,.f GZ4  
M(S:&GOU  
    template < typename T1, typename T2 > PhM3?$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OY6l t.t  
      { C=AX{sn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l23#"gGb  
    } BaTE59W  
} ; /W/ =OPe  
>+fet ,  
Ohnd:8E  
同样还可以申明一个binary_op 5>JrTO 5  
t8 #&bU X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wgdij11e  
class binary_op : public Rettype +X0?bVT  
  { sL XQ)Ce  
    Left l; s&!g )  
Right r; O%y.  
public : Z@ * ^4Ve  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L*1C2EL/q  
 &jf:7y  
template < typename T > Y:/z)"u,C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BYrj#n5  
      { /N7j5v(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); soXeHjNl  
    } f 6Bx>lh  
+hRAU@RA  
    template < typename T1, typename T2 > z'JtH^^Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6fQNF22E  
      { iu2{%S)w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1pVagLlb:7  
    } ^N _kiSr  
} ; ?A;x%8}  
U`D/~KJ{Y  
U|={LU  
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 *f=H#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =U!M,zw4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %%}U -*b  
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。 pM= @  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oEd+  
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。。。 0{j] p^'<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +ZEj(fd9  
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) F??})YX  
下面是修改过的unary_op >uN{cohs  
;tP-#Xf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i<l_z&  
class unary_op +*]"Yo~]}  
  { *Fb]lM7D  
Left l; 4R0'$Ld4  
  L}pMjyM  
public : \wEHYz  
P3UU~w+s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *]NG@^y  
V6P2W0 m  
template < typename T > sygxV  
  struct result_1 (`\ DDJ[  
  { bfcQ(m5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #$2 {l,>  
} ; ,$s NfW  
z{Z4{&M  
template < typename T1, typename T2 > RC'4%++Nz  
  struct result_2 /.P9n9  
  { jYDpJ##Zb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yNCd} 4Ym5  
} ; /9T.]H ~  
B;x5os  
template < typename T1, typename T2 > WxLbf +0o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~(i#A>   
  { }z%fQbw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); * -uA\  
} 9U~fc U6  
T_iX1blrgh  
template < typename T > lTb4quf8I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #uTNf78X  
  { )Fk*'6  
  return OpClass::execute(lt(t)); uCkXzb9_z  
} [$\KS_,Mn  
Wh).%K(t  
} ; kU :ge  
`/ <y0H  
nA owFdCD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0O>T{<  
好啦,现在才真正完美了。 0'wchy>  
现在在picker里面就可以这么添加了: xER-TT #S  
^IQtXae6M  
template < typename Right > g[G+s4Nv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2 |`7_*\  
  { W%ml/ 4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1t+uMhy*y  
} L6d^e53AP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y{>T['"@  
u~rPqBT{d3  
~8JOPzK  
Ms<v81z5T  
--OAsbr  
十. bind Qg6tJB   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;t~Y>,  
先来分析一下一段例子 tJe5`L  
,#Pp_f<  
g"{`g6(+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8I8{xt4   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (usFT_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PGd?c#v#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /07iQcT(  
我们来写个简单的。 Cl6P,C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OYyF*F&S[  
对于函数对象类的版本: ''^2rF^  
ppuJC ' GW  
template < typename Func > ilRPV'S^  
struct functor_trait 8B?*?,n5  
  { B/Js>R  
typedef typename Func::result_type result_type; <=~*`eWV  
} ; @Os0A  
对于无参数函数的版本: %MCJ%Ph  
h[bC#(  
template < typename Ret > #.<Dq8u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [jz@d\k$_  
  { z? Iu;X  
typedef Ret result_type; 3qQ}U}-;|  
} ; EG8%X"p  
对于单参数函数的版本: o\<JG?P  
o)wOXF  
template < typename Ret, typename V1 > |w"G4J6ha  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z*R~dHr   
  { 8UzF*gS  
typedef Ret result_type; 00LL&ot  
} ; PYwGGB-  
对于双参数函数的版本: d};[^q6X  
z57q |  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > = Rn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S c ijf 9  
  { $azK M,<q  
typedef Ret result_type; e6>[ZC  
} ; %+((F +[  
等等。。。 4~AY: ib|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \j<aFOT(  
HJ!!"  
template < typename Func > \qDY0hIv t  
struct func_return bZ#KfR  
  { dUBf.2 ry  
template < typename T > IrIW>r} -  
  struct result_1 hltUf5m'b  
  { iA|n\a~ny,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _} j6Pw'  
} ; ?Ld:HE  
7:zoF], s  
template < typename T1, typename T2 > R|k!w]  
  struct result_2 BC85#sbl  
  { ,g1~4,hqQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9&HaEAme  
} ; aI;fNy /K  
} ; /IG3>|R  
"AlR%:]24~  
[,Y;#;   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 + jN)$Y3Ya  
m;sYg  
template < typename Func, typename aPicker > DG=_E\"#  
class binder_1 PWV+ M@  
  { 3W[Ps?G  
Func fn; MnQ 6 !1Z  
aPicker pk; Pk8(2fAYk  
public : SwO8d;e  
PkOtg[Z  
template < typename T > 9?|m ^  
  struct result_1 [C3wjYi  
  { wh3Wuh?x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m;<5QK8f  
} ; aSeh?2n8  
(OG>=h8?  
template < typename T1, typename T2 > Zf?jnDA  
  struct result_2 |vj!,b88n#  
  { 2~)q080jh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j2|UuWU  
} ; K14{c1  
OQ<NB7'n0A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E;r~8^9)  
hw&~OJeo  
template < typename T > P1ynCe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^p~3H  
  { 8 =3$U+  
  return fn(pk(t)); rgu7g  
} 0urM@/j+  
template < typename T1, typename T2 > =l$qwcfbo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lw{'mtm  
  { Rx4O?7;  
  return fn(pk(t1, t2)); gjy:o5{vA*  
} 9riKSp:5  
} ; ":^cb =  
oSoU9_W  
1L.yh U\  
一目了然不是么? Il#9t?/  
最后实现bind zj'uKBDl  
jF%l\$)/  
K-7i4 ~  
template < typename Func, typename aPicker > 0Yc#fD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YRP$tz+ _  
  { 0bG2YMs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yl~h `b4  
} J OH=)+xj  
t/:]\|]WB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2d-C}&}L\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p"/B3  
qXQ7Jg9  
十一. phoenix @&]%%o+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Yc1ve  
Hh.l,Z7i7D  
for_each(v.begin(), v.end(), (:T\<  
( Kg;1%J>ee  
do_ fmq9u(!R  
[ cXvq=Rb  
  cout << _1 <<   " , " 626 !6E;T  
] mGqT_   
.while_( -- _1), '#0'_9}  
cout << var( " \n " ) \LpR7D  
) YV>]c9!q  
); V3$Yr"rZ;  
o@KK/f  
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: {z/Y~rf  
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 *_7%n-k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K0O&-v0"1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lZ9rB^!  
P>3 ;M'KsO  
/a!M6:,pX  
template < typename Cond, typename Actor > i>68gfx  
class do_while .0>2j(  
  { [<M~6]  
Cond cd; Q)s[ls  
Actor act; ^p 4 33  
public : Q4,!N(>D  
template < typename T > 3ud_d>  
  struct result_1 Wc+)EX~KS  
  { >FabmIcC  
  typedef int result_type; K`?",G?_  
} ; Q-}yZ  
{"uLV{d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q5H! ^RQm  
%Z=%E!*  
template < typename T > 89[5a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~SRK}5E  
  { ]l WEdf+  
  do z.q^`01/H  
    { 5dE@ePO[/9  
  act(t); M &g1'zv?/  
  } 3b2[i,m<L  
  while (cd(t)); lef,-{X-  
  return   0 ; R6A{u(  
} =k\V~8XZ  
} ; hY@rt,! 8  
Io81zA  
M_wj>NXZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #DI%l`B  
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。 U- UD27  
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。 S_VZ^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。 u2G{I?  
下面就是产生这个functor的类: 8(Ab NQ  
+I {ZW}rA  
D 1Q@4  g  
template < typename Actor > TUQ+?[  
class do_while_actor #Jo#[-r  
  { uoM;p'  
Actor act; R>iRnrn:-  
public : tJ NJ S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #~(VOcRI  
? %9-5"U[  
template < typename Cond > AUm"^-@x#>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a$*)d($  
} ; oXef<- :  
Qt@_C*,P  
qBKRm0<W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1'[RrJ$Q  
最后,是那个do_  0#AS>K5  
F?wfh7q  
d@a FW  
class do_while_invoker GEdWpYKS-`  
  { \CP)$0j-&o  
public : ok"v`76~f5  
template < typename Actor > [zO:[i 7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9Q<8DMX^  
  { WPmH4L>T  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0Y_?r$M  
} pu:Ie#xTDf  
} do_; jo8hVWJ7V*  
<,r|*pkhp~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LX [_6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \{HbL,s  
最后来说说怎么处理break和continue rff=ud>Jf  
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。 F%t_9S,)O  
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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