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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b_|u<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .A(i=!{q  
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,  #I;D  
VRtO; F  
tfA}`*$s  
2 Kl a8  
  class filler 8bt53ta  
  { nS.2C>A  
public : PyFj@n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9_UN.]  
} ; 'y.JcS!|  
=e{.yggE  
L7}i q0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lVoik *,B  
7TpRCq#  
84^[/d;!  
IC/Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ' S,2  
) |MJnx9  
Gm A!Mo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7}%H2$Do  
y(}Eko4u5  
B?3juyB`--  
h>klTPM>  
二. 战前分析 Xpl?g=B&u  
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。 "r..  
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 K6B4sE  
;& |qSa'  
qjAh6Q/E`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,{8v4b-  
  /* --------------------------------------------- */ bi$VAYn.^  
vector < int *> vp( 10 ); =|,A%ZGF$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PS@*qTin  
/* --------------------------------------------- */ )Gb,^NGr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7W|Zq6p i  
/* --------------------------------------------- */ DP*@dFU"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XYAmJ   
  /* --------------------------------------------- */ rwgsXS8W6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [PWL<t::c  
/* --------------------------------------------- */ mmP U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); si(cOCj/  
* t!r@k  
8r^ ~0nm  
d!V$Y}n  
看了之后,我们可以思考一些问题: %4,?kh``D  
1._1, _2是什么? @G*.1;jO  
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。 6(KmA-!b(O  
2._1 = 1是在做什么? BJ5}GX!  
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。 eW50s`bKY  
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。 C-w5KW  
Cj^{9'0  
>emcJVYV`[  
三. 动工 `@XehSQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t&}6;z 3  
62\&RRB i  
Lgi[u"Du  
PJ q yvbD  
template < typename T > /!T> b:0  
class assignment %e_"CS  
  { &HDP!SLS  
T value; !p[`IWZ  
public : zwr\:Hu4  
assignment( const T & v) : value(v) {}  CdZ BG  
template < typename T2 > XUmR{A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e;ty!)]  
} ; qZ X/@Yxz  
Tlodn7%",  
X?o( b/F -  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XG 0v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hfrnxeM#~  
!')y&7a~  
FWY2s(5p  
(OmH~lSO.  
  class holder AK-}V4C/A  
  { )/|6'L-2  
public : <Q5Le dN  
template < typename T > g^~Kze  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xf,5R9g/  
  { z`U Ukl}T  
  return assignment < T > (t); `G$1n#&  
} ]Pc^#=(R0  
} ; ;[$n=VX`  
kXc25y'blP  
A6"Hk0Hf  
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: nH[+n `{o  
pq! %?m]  
  static holder _1; B'weok  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8 0B>L  
(@sp/:`6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f CcD&<%  
而不用手动写一个函数对象。 -?a<qa?$  
,mFsM!|  
P?ep]  
eon!CE0  
四. 问题分析 "Ty/k8?  
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。 mpay^.(%  
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。 uCP>y6I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7Z,/g|s}z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t?)pl2!A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 olYsT**'  
D'[Uc6  
五. 问题1:一致性 nU z7|y  
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?| t+TYb#Tc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W WG /k17  
"ZMkL)'7-  
struct holder H-5<S@8  
  { Iy7pt~DJ,  
  // +cB&Mi5  
  template < typename T > ~H6;I$e[  
T &   operator ()( const T & r) const XvGA|Ekf<  
  { %y`7);.q  
  return (T & )r; @y|_d  
} Q(@IK&v  
} ; ! . HnGb+  
C;rG]t^%  
这样的话assignment也必须相应改动: #Gf+=G  
Ob<W/-%5tH  
template < typename Left, typename Right > xFF r  
class assignment 3Rv7Qx  
  { {rH9grb  
Left l; mDMt5(.   
Right r; +8P,s[0<R_  
public : ^ @=^;nB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rR{,)fX;  
template < typename T2 > n&XGBwgW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =hH.zrI6e  
} ; 2y GOzc  
fnu"*5bE  
同时,holder的operator=也需要改动: /!&R9!6 :  
:14i?4F d  
template < typename T > mxG]kqi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : mGAt[Cc  
  { dE=Ue#1U@5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `sHuM*  
} iU2KEqCm  
i76 Yo5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VM=+afY5M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (M-ZQ -  
x^=M6;:  
return l(rhs) = r; {U11^w1"3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qN| fEO>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kJK,6mN  
&XLD S=j  
template < typename Tp > y9HK |  
class constant_t 7,$z;Lr0S  
  { TYgQJW?  
  const Tp t; S01wwZ  
public : '` CspY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5i So8*9}  
template < typename T > '?*g%Yuz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f|7u_f  
  { 9h,u6e  
  return t; Xh+ia#K  
} J{"kw1Lu  
} ; CC >=UF  
3TuC+'`G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /\d$/~BFi  
下面就可以修改holder的operator=了 f^Bc  
S[:xqzyDg  
template < typename T > gQWd&)'muf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V_^@  
  { i, nD5 @#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'W. V r4  
} T)CzK<LbR  
4/> Our 5  
同时也要修改assignment的operator() xl4=++pu)  
+FFG#6e  
template < typename T2 > -7-['fX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e&I t  
现在代码看起来就很一致了。 JN3cg  
(zo^Nn9VJ  
六. 问题2:链式操作 @$@mqHI}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D vkxI<Xa  
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。 q`|CrOzO  
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。 Fw4*  
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。 b%(6EiUA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wzcai 0y*  
wOgE|n  
template < typename T > m@xi0t  
struct result_1 N> Jw  
  { yWIm&Q:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3HV%4nZLf  
} ; *tQk;'/A]  
0&Gl@4oZ"  
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: 9|r* pK[  
8s}J!/2  
template < typename T > US&B!Q:v  
struct   ref >%b\yl%0  
  { ;]D(33) (  
typedef T & reference; jB$SUO`*  
} ; 8pZ< 9t'  
template < typename T > IfdI|ya  
struct   ref < T &> `d]Z)*9  
  { %B2XznZ:  
typedef T & reference; $+= <(*  
} ; C"<s/h  
czWw~'."  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LC69td&  
q ojXrSb"y  
template < typename T > T`YwJ6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jRZ%}KX  
  { N_wp{4 0/  
  return l(t) = r(t); _ *(bmJM  
} %n?vJ#aX%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h^|5|l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V-W'RunnW  
:> -1'HC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Se^^E.Z,W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `x8B n"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cSD{$B:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Z:YT&,f  
最后的布局是: fjz) Gp  
                Add 5>0.NiXGf'  
              /   \ Un=a fX?j  
            Divide   5 M].8HwC+  
            /   \ _2Py\+$  
          _1     3 2!&pEqs  
似乎一切都解决了?不。 3}Xc71|v  
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。 0%C^8%(x  
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。 HOW7cV'X  
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: D0bnN1VP  
=]>%t]  
template < typename Right > {ISE'GJj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %e%7oqR?  
Right & rt) const 19u =W(  
  { i?}>.$j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4YA./j%'  
} 0{rx.C7|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )/t6" "  
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。 Cnh|D^{s  
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。 {[OwMk  
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。 D_D,t8_Y  
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。 APBK9ky  
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? MiGcA EF;  
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: #6> 6S;Ib  
 -;c  
template < class Action > KX+ey8@[  
class picker : public Action MWwJzVL8  
  { K b(9)Re  
public : LsTffIP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XAic9SNu;  
  // all the operator overloaded 05e>\}{0  
} ; DZ`k[Z.VZ  
,@CfVQz  
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。 mUXk9X%n  
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: wK5_t[[  
v<h;Di@  
template < typename Right > S7sb7c'4 k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^X? D#\  
  { szq+@2:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2<6j1D^jM  
} 3)E(RyQA3  
zJl_ t0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y:so L:(F  
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。 h}Ygb-uZ  
X#J6Umutm  
template < typename T >   struct picker_maker ~<O,Vs_C/  
  { 'EX4.h a5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J_"3UZ~&  
} ; avNLV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &?<AwtNN  
  { `BT^a =5  
typedef picker < T > result; &YX6"S_B  
} ; Rt4di^v  
$h[Yzl  
下面总的结构就有了: Q1V2pP+=@  
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。 i?>Hr|  
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。 Rc9<^g`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [thboP.?  
至此链式操作完美实现。 +TX/g~  
G11cNr>*  
j#igu#MB*  
七. 问题3 ^ KOzCLC  
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。 42@a(#z(U  
Lk nVqZ|k  
template < typename T1, typename T2 > $c =&0yt5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1uM/2sX  
  { fN[n>%)VO<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wZ>Y<0,  
} (#u{ U=  
!; WbOnLP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (j N]OE^  
:~-i&KNk  
template < typename T1, typename T2 > !R{em48D  
struct result_2 ;1E_o  
  { 6ZgNHARS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j+0.= #{??  
} ; ZKQo#!}  
:uvc\|:s  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V.j#E 1P  
这个差事就留给了holder自己。 b%<jUY  
    R0IF'  
MPG+B/P&  
template < int Order > %8<2>  
class holder; npj5U/  
template <> RAOKZ~`  
class holder < 1 > L9J;8+ge  
  { 4k*qVOBa6R  
public : sH@  &*  
template < typename T > kA,4$ 2_o  
  struct result_1 B$`d&7I;D  
  { wRi~Yb?  
  typedef T & result; Cz[5Ug'V  
} ; `axQd%:AC  
template < typename T1, typename T2 > `&,_xUA  
  struct result_2 1:5P%$?b  
  { +7^w9G  
  typedef T1 & result; w= B  
} ; 8E-Ip>{>  
template < typename T > wOM<X hZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o{g@Nk'f  
  { <>?^4NC<M  
  return (T & )r; ,i;9[4QMX  
} . Nk6  
template < typename T1, typename T2 > BiE$mM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K)N)IZ1q  
  { ]%||KC!O  
  return (T1 & )r1; +>^[W~[2  
} F*. /D~K  
} ; 9QZ}Hn`p  
ec#_olG%  
template <> e00RT1L  
class holder < 2 > +Bn?-{h=  
  { VAt>ji7c  
public : P2|}*h5(  
template < typename T > Ipg\9*c`  
  struct result_1 69-$Wn43<  
  { }il%AAI9}r  
  typedef T & result; % hNn%Oy:E  
} ; z 3Zu C{  
template < typename T1, typename T2 > 65uZ LsQ  
  struct result_2 >*Sv0#  
  { d{?)q  
  typedef T2 & result; s^obJl3  
} ; #qPV Qt  
template < typename T > %odw+PhO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YdPlN];[  
  { KqFmFcf|  
  return (T & )r; FU^Y{sbDg  
} y+l<vJu  
template < typename T1, typename T2 > zkH<aLRB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bL+sN"Km  
  { 7eTA`@v5A  
  return (T2 & )r2; zj%cd;  
} O^y$8OKEi,  
} ; K~P76jAe$  
zf}rfn  
DrW/KU,{+(  
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> >。 1a \=0=[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (2n3exx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t!NrB X  
hU |LFjc  
return l(i, j) = r(i, j); <?{ SU   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) no eb f  
*4zoAslU1  
  return ( int & )i; 9 Wxq)  
  return ( int & )j; C,V|TF.i2  
最后执行i = j; r7zf+a]  
可见,参数被正确的选择了。 ^!N;F"  
mm3zQ!2j.  
n\~"Wim<b  
/^nP_ID  
xKRfl1  
八. 中期总结 i(dXA(p  
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: NHst7$Y<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r9U[-CX:"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z1z =P%WK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;Of?fe5:  
**"zDY*?W  
fo/(()  
'5&B~ 1&  
k i~Raa/e  
Yqq$kln  
九. 简化 1 8l~4"|fk  
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。 `K1PGibV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P#M<CG9  
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: B' <O)"1w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I_{9eG1w?  
  +-*/&|^等 pZNlcB[Qn-  
2. 返回引用。 Iwd"f  
  =,各种复合赋值等 2}W6{T'  
3. 返回固定类型。 l%vhV&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L>|A6S#y8/  
4. 原样返回。 G5C#i7cpm  
  operator, Pj^k pjV  
5. 返回解引用的类型。 4kN:=g  
  operator*(单目) D(W7O>5vQ2  
6. 返回地址。 qCv}+d)  
  operator&(单目) .>cL/KaP  
7. 下表访问返回类型。 QZeb+r  
  operator[] oQE_?">w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2g`uC}  
  operator<<和operator>> aTs y)=N  
HvL9;^!  
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%?|br  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]Y/pSwnV  
@5 POgQ8  
template < typename Left > )xXrs^  
struct value_return YjMbd?v  
  { a-o hS=W  
template < typename T > \p_8YC  
  struct result_1 /-cX(z 7  
  { h_}BmJh_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =h1 QN  
} ; ^U|CNB%.  
q, 19NZ  
template < typename T1, typename T2 > }tg:DG  
  struct result_2 +RKE|*y  
  { Ii2g+SlQDa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _a:!U^4  
} ; N NXwT0t  
} ; %)!~t8To  
g#bfY=C  
X_Of k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2v; 7ohK  
B[k+#YYY  
下面我们来剥离functor中的operator() p{pzOMi6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [sh"?  
<]SS gQ9/"  
return l(t) op r(t) -n$rKEC4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ny&Fjzl  
return op l(t) d1LTyzLr  
return op l(t1, t2) >@92K]J  
return l(t) op R,b O{2O  
return l(t1, t2) op Yi! >8  
return l(t)[r(t)] wh[:wE]eX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z[A|SyZp  
77[;J  
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: q?'gwH37  
单目: return f(l(t), r(t)); "vHAp55B{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %BP)m(S7  
双目: return f(l(t)); 5In8VE !P  
return f(l(t1, t2)); h,RUL  
下面就是f的实现,以operator/为例 , $F0D  
bT6)(lm  
struct meta_divide jnLo[Cf,H8  
  { "rlSK >`  
template < typename T1, typename T2 > GeW$lA I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i{x0#6_Y  
  { hF%~iqd  
  return t1 / t2; 1RO gUJ;  
} ;<ma K*f\S  
} ; ("@V{<7(t  
@%B!$\]  
这个工作可以让宏来做: .Yv.-A=ZIg  
S5JR`o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _=M'KCL*)  
template < typename T1, typename T2 > \ Hbj:CViYq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GZ>% &^E  
以后可以直接用 jtOsb91c}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9Q5P7}%p  
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 Pj5#G0i%  
(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。。。) "+ JwS  
*"bp}3$^^  
^XB8A=xi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3B|-xq;]I  
D{d$L9.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KO;61y:  
class unary_op : public Rettype av$_hEjo|D  
  { r4>I?lD  
    Left l; F0(Sv\<::  
public : ]O ` [v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P T.jR*  
<R8Z[H:bV  
template < typename T > *U^hwL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hCoL j6Vx  
      { wef^o"aP  
      return FuncType::execute(l(t)); 4gNRln-  
    } ^W05Z!}  
"8 mulE,  
    template < typename T1, typename T2 > %4KJ&R (>[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qg.:w  
      { P&^7wud-sb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >Ga1p'8FtU  
    } lH>XIEj  
} ; Cb-E<W&2D  
ABDUp:  
%$KO]   
同样还可以申明一个binary_op 0>MI*fnY"  
9o'6es..@Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > # Kr.!uD  
class binary_op : public Rettype j7+t@DqQ  
  { u@'zvkb@  
    Left l; GLF"`M/g  
Right r; i)3\jO0&GU  
public : gQDK?aQX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W>nb9Isp  
X($SBUS6  
template < typename T > B9-[wg#0G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z!eq/  
      { %.U{):lNx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6|Q'\  
    } r2'rf pQ  
wO%:WL$5  
    template < typename T1, typename T2 > ]w_)Spo.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;qK6."b`;  
      { ZHasDZ8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h'KtG<+  
    } 5^/[]*  
} ; d vxEXy  
;BVhkW A  
PlUjjJU  
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 "6QMa,)D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `%p6i| _Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e6'O,\  
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。 $ '*BS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b{Ss+F  
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。。。 L{pg?#\yC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -rlX<(pl)  
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) D.`\ ^a  
下面是修改过的unary_op o |iLBh$)  
c<e\JJY5?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H/Q)zDP  
class unary_op n#cN[C9  
  { I|z#Aoc  
Left l; >t(@?*ZFT  
  ,[ L$  
public : R2W_/fsG  
!g"9P7p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2,0F8=L  
hh&y2#Io  
template < typename T > ppKCY4  
  struct result_1 C<XDQ>?  
  { U^\~{X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I_7EfAqg(  
} ; AAgA]OD,  
& jvG]>CS'  
template < typename T1, typename T2 > EQC  
  struct result_2 GY xI$y0:  
  { ze N!*VG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Iq \oB  
} ; uD5yw #`  
cU|jT8Q4H  
template < typename T1, typename T2 > &y\2:IyA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 89mre;v`  
  { ypo=y/!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &Sa~Wtm|*  
} MDt?7c  
7:'>~>'  
template < typename T > <t{AY^:r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I xBO$ 2  
  { >/bK?yT<  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZRGZ'+hw  
} Qpf]3  
_1Gut"!{\  
} ; S\gP=.G  
z-gG(  
Ct+%  
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 va2A@U  
好啦,现在才真正完美了。 A"iD4Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: >]8.xkQq  
REBDr;tv  
template < typename Right > i]%"s_l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m]q!y3  
  { -$ z"74  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >Fk `h=Wd  
} ^VPl>jTg  
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。 5>Yd\(`K  
/+O8A}  
<OSvRWP)  
u?Mu*r?  
tN> B$sv  
十. bind 2_b'mepV  
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。 >I~z7 JS  
先来分析一下一段例子 pu*u[n  
})vr*[  
Vp"Ug,1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pF+wH MhUe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z}2e;d 7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g_c)Ts(  
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。 -8 =u{n  
我们来写个简单的。 8Flf,"a   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 166c\QO  
对于函数对象类的版本: o 0ivja  
i/~QJ1C  
template < typename Func > C-^%g [#  
struct functor_trait 810<1NP  
  { 8'WMspX  
typedef typename Func::result_type result_type; RTBBb:eX  
} ; T&"dBoUq>G  
对于无参数函数的版本: h21(K}  
TM}'XZ&  
template < typename Ret > m&0BbyE.z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;s. 5\YZ"k  
  { aX'g9E  
typedef Ret result_type; ]N <]  
} ; VN-#R=D  
对于单参数函数的版本: T_tDpq_|  
 `pd   
template < typename Ret, typename V1 > Yj7= T%5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rspoSPnY1  
  { Y\Qxdq  
typedef Ret result_type; %i -X@.P  
} ; 6`baQ!xc.  
对于双参数函数的版本: ~73i^3yf  
C6V&R1"s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;(0(8G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zjic"E1  
  { ml33qXW:  
typedef Ret result_type; cov#Z ux  
} ; "i{_<;p O  
等等。。。 DkF2R @  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eMl]td rI  
>6l;/J  
template < typename Func > kuj1 2  
struct func_return ,*nZf|  
  { $,e?X}4  
template < typename T > j #I:6yA3  
  struct result_1 _95}ifSVm  
  { L740s[,`o#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yg+IkQDf4U  
} ; 3q|cZQK!1  
2^ ,H_PS  
template < typename T1, typename T2 > g#'fd/?Q  
  struct result_2 29iIG 'N  
  { BU]WN7]D$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rg?{?qK\K  
} ; U%^eIXV|  
} ; EAD0<I<>  
7edPH3  
\>Ga-gv6/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (,Ja  
j FPU zB"  
template < typename Func, typename aPicker > X<Th{kM2  
class binder_1 XYb^C s;  
  { G !1~i*P$u  
Func fn; 1qLl^DW  
aPicker pk; KM/U?`6>:  
public : A{aw< P|+  
J+71FP`ZH  
template < typename T > U R1JbyT  
  struct result_1 5oU`[&=Ob  
  { tM^;?HL]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SE;Tujwhqi  
} ; RGl=7^M  
U/X|i /  
template < typename T1, typename T2 > W,HH *!  
  struct result_2 4fw1_pv_D  
  { #+K Kvk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =% q?Cr  
} ; m"gni #  
{Ax)[<i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pt6hGSo.  
0%xR<<gir  
template < typename T > L$+d.=]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m]FaEQVoE  
  { ""1#bs{n  
  return fn(pk(t)); gppBFS  
} 1B)Y;hg6&  
template < typename T1, typename T2 > Iv$:`7|crX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K*R)V/B/l  
  { $!YKZ0)B'0  
  return fn(pk(t1, t2)); 2;r]gT~  
} |SGgy|/a#  
} ; .FIt.XPzv  
}P<Qz^sr_  
uY^v"cw/F  
一目了然不是么? (jU/Wj!q  
最后实现bind ]y3pE}R  
8tb6 gZz  
#yW.o'S+  
template < typename Func, typename aPicker > xGYSi5}z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JDLTOLG  
  { Lw*;tL<,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WnD^F>  
} A <4_DVd@@  
-Y*VgoK%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h ?uqLsRl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3gb|x?  
wgCvD  
十一. phoenix 8YNu<   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yiiyqL*E  
:w@F?:C  
for_each(v.begin(), v.end(), i 3m3zXt  
( 6}ce1|mkg/  
do_ C>.e+V+':  
[ p6`Pp"J_tr  
  cout << _1 <<   " , " B?+ .2  
] !X^Hi=aV  
.while_( -- _1), >A-<ZS*N  
cout << var( " \n " ) k!5m@'f  
) <lUOJV{&\  
); XMGx ^mn  
g3Z:{@m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ))!Bg?t-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {J (R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [`d$X^<y;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O7%2v@j|8  
-K"4rz  
P` #QGZ>  
template < typename Cond, typename Actor > gw"~RV0  
class do_while 2K;#Evn'j  
  { F*M|<E=  
Cond cd; S=' wJ@?;  
Actor act; *I0Tbc O  
public : qz9tr  
template < typename T > syv$XeG=}  
  struct result_1 } ^i b  
  { EFAGP${F  
  typedef int result_type; 'Gjq/L/x  
} ; %JtbRs(~q  
-T7xK/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qos`!=g?  
 B$^7h!  
template < typename T > {XgnZ`*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' _dzcN,z  
  { Zk&h:c  
  do r [s!F=^  
    { 9GgA6#  
  act(t); [$\z'}  
  } - hzjV|  
  while (cd(t)); 1S0pd-i  
  return   0 ; Y#FO5O%W  
} jij<yM8$g  
} ; N L'R\R  
/- 4$7qd  
]u#JuX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?7[alV~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ri#H.T<'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u=r`t(Z1H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r[_4Lo @G  
下面就是产生这个functor的类: 1zftrX~v!X  
BI2; ex  
Z{R[Wx  
template < typename Actor > S[,8TErz  
class do_while_actor ; |L<:x/  
  { ZDx@^P y  
Actor act; Q7gY3flg  
public : LO:fJ{ -  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TZRcd~5$  
T*~H m  
template < typename Cond > 06*rWu9P3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }LP!)|E  
} ; s%pfkoOY%  
[zkikZy  
Q;u SWt<{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DJ@|QQ  
最后,是那个do_ |3hY6aty  
xJZ@DR,#  
7=XL!:P  
class do_while_invoker >dzsQ^Nj  
  { _qXa=|}V.  
public : /`npQg-  
template < typename Actor > vuQ%dDxI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Avlz=k1*  
  { 27F~(!n  
  return do_while_actor < Actor > (act); gEQNs\Jn L  
} _7T@5\b:;  
} do_; P u0uKE  
x]|+\1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l8h&|RY[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C0*@0~8$9  
最后来说说怎么处理break和continue ,)!u)wz  
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。 )yK[Zb[  
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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