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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Nw'03Jzx_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R`cP%7K  
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, N"G aQ  
/3,Lp-kp  
<- !1`@l>  
W\k8f+Ke  
  class filler X)[tb]U/Wx  
  { >< $LV&  
public : <;S$4tux  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )^ Y+Vn  
} ; )rK2%\Z  
zo( #tQ-'m  
^sD M>OHp  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: WJOoDS!i  
^iMr't\b  
C~B ]@xxK)  
Q+=pP'cV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); & "&s,  
3$nK   
uqC#h,~ 0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V_gl#e#  
 /ooGyF  
:J`@@H  
cK+TE8ao  
二. 战前分析 R J{$`d  
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。 =Z  
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 $] We|  
|nZ^RCHog  
RW L0@\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cjEqN8  
  /* --------------------------------------------- */ m!/TJhiQ  
vector < int *> vp( 10 ); D=-}&w_T"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hw]E#S  
/* --------------------------------------------- */ ;7lON-@BI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .J)TIc__|A  
/* --------------------------------------------- */ HrBJi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U=.PL\  
  /* --------------------------------------------- */ {h?pvH_>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  2h   
/* --------------------------------------------- */ }`B .(3n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G%erh}0~  
>ou= }/<  
JXK\mah  
ETdXk&AN  
看了之后,我们可以思考一些问题: \)6glAtN  
1._1, _2是什么? e^Zm09J  
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。 \Fz9O-jb4  
2._1 = 1是在做什么? 4!/JN J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R |c=I }@F  
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。 DXiA4ihr=  
JN0h3nZ_  
(F4e}hr&  
三. 动工 ?G,4N<]Nu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VL9wRu;  
q-JTGCFl  
&kg^g%%  
H#TkIFo]  
template < typename T > 0^ODJ7  
class assignment iS$[dC ?N  
  { S<i$0p8J;  
T value; J/je/PC  
public : =0)|psCsM  
assignment( const T & v) : value(v) {} -tg|y  
template < typename T2 > (;l@d|g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E3uu vQ#|  
} ; BsQ;`2  
NIV}hf YF  
UM7@c7B?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4\;zz8 5E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mn0.! J "  
\OwF!~&  
54_}9_g  
&6x(%o|  
  class holder C%o|}iv"  
  { #A/OGi  
public : OIblBQ!  
template < typename T > B.8B1MFm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V\L;EHtc$  
  { nrl?<4 _  
  return assignment < T > (t); ?v2_7x&  
} W'./p"2g  
} ; f;e#7_  
h.\I tK{)  
hfwJZ\_60  
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: ;+hh|NiQ  
cE\w6uBR1  
  static holder _1; hG1$YE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S2$E`' J  
]v ${k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g NI1W@)  
而不用手动写一个函数对象。 T)! }Wvv  
kF|$oBQ  
EG{+Sz  
7<j!qWm0  
四. 问题分析 4$Ai!a  
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。 `c Gks  
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。 F-;JN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bQaRl=:[:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Id=20og  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w~]2c{\Qz  
n_QuuUB  
五. 问题1:一致性 k \OZ'dS  
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?| $[T ~<I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yX&# rI  
ufL,K q4  
struct holder KMhrw s{&B  
  { ktU:Uq  
  // 534pX7dg  
  template < typename T > iA[T'+.Y  
T &   operator ()( const T & r) const <exCK*G  
  { QytO0K5  
  return (T & )r; >@N.jw>#T  
} ^A ]4  
} ; e#}t am  
=]@Bc 7@  
这样的话assignment也必须相应改动: G"r{!IFL  
Q4mtfpiDx  
template < typename Left, typename Right > YdI6 |o@vc  
class assignment u$w.'lK  
  { ckX8eg!f  
Left l; #hBqgG:>  
Right r; S1r{2s&  
public : icG 9x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SrA6}kS  
template < typename T2 > Md6u4c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wGO-Z']i  
} ; H [+'>Id:  
{JWixbA  
同时,holder的operator=也需要改动: t_/qd9Jv  
9^Xndo]y  
template < typename T > %Vo'\|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4H;g"nWqO  
  { 3\2&?VAjR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #mH28UT  
}  WDNj 7  
0,0WdJAe  
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。 v0'z''KM!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _~Lu%   
*r>Y]VG;S  
return l(rhs) = r; ufR|V-BWx  
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。 eI|FrBq%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~ &/Nl_#  
uJ"#j X  
template < typename Tp > Vb 36R _u  
class constant_t :MDFTw~|  
  { jhT/}"v  
  const Tp t; G>dXK,f<B0  
public : .t ^1e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !le#7Kii  
template < typename T > @>`N%wH'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pDC`Fi  
  { 1xxTI{'g[  
  return t; <a CzB7x  
} b#709VHm  
} ; axG%@5  
!rx5i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0>Kgz!I  
下面就可以修改holder的operator=了 Y}vV.q  
o &b\bK%E  
template < typename T > uxW |&q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iR4"I7J  
  { $hM9{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J^kSp  
} p E1uD4lLb  
eT F s9$  
同时也要修改assignment的operator() 98}l`J=i  
#,j m3M qj  
template < typename T2 > j1JdG<n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zPvTRW~H\  
现在代码看起来就很一致了。 H2_6m5[&,  
 @C'qbO{  
六. 问题2:链式操作 =+e;BYD#!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Vg7+G( ,  
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。 dDe$<g5L4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ud-c+, xX  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ze`ms96j{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >wV2` 6  
]{-ib:f~  
template < typename T > 5t-(MY  
struct result_1 7r3EMX\#Qm  
  { f+Bv8 g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }g.)%Bw!  
} ; O sIvW'$\  
=rNI&K_<  
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: Yu%ZwTvw  
Oi!uJofW  
template < typename T > U,9=&"e b  
struct   ref r-}C !aF]  
  { ~RM_c  
typedef T & reference; }5gQ dj[Y  
} ; uY )|   
template < typename T > } AHR7mu=  
struct   ref < T &> 9H%L;C5<  
  { u_)'}  
typedef T & reference; @}e5T/{X}T  
} ; -[lOf  
*Q3q(rdrp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E7Pz~6  
nrZZkQNI  
template < typename T > s4\_%je<v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )e\IdKl=  
  { <yE d'Z  
  return l(t) = r(t); /`B:F5r  
} "\Nn,3qp  
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。 7gbu7"Qc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IsiCHtY9  
*p%=u>?&  
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 20RISj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v+`gQXJ"G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^&8xfI6?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !.5,RIf  
最后的布局是: [,ns/*f3R  
                Add d#3E'8  
              /   \ Hk|wO:7Be  
            Divide   5 U> 1voc  
            /   \ xrl!$xE GX  
          _1     3 QPpC_pZh  
似乎一切都解决了?不。 w57D qG>  
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。 kC-OZVoO  
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。 {`1gDKH  
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: ^NiS7)FX  
b$1W>  
template < typename Right > 3N5b3F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6{PlclI !  
Right & rt) const La'XJ|>V  
  { S U$U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z |CL:)h  
} J PK( S~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |.Y}2>{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P+nd?:cz  
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。 aqzIMOAf  
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。 ;/g Bjp]H  
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。 8!(09gW'>  
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? {]6Pd`-  
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: /KH,11 )yc  
"WE*ED  
template < class Action > 8%D 2G i  
class picker : public Action 3c.,T  
  { wXnluE  
public : ii :E>O(0B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?m>!P@ M  
  // all the operator overloaded &;]KntxB  
} ; Tweku}D7  
5ps7)]  
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。 OkaN VTB  
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: ^TF71u o  
%DR8M\d1~H  
template < typename Right > W2F*+M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cg]>*lH  
  { oi:!YVc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Vy8TV3D  
} :sL?jGk\  
:7[20n}w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >q7/zl  
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。 Qaeg3f3F3  
wYAi-gdOi  
template < typename T >   struct picker_maker kI|7o>}<   
  { n3Q Rn^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nA?Ks!9T  
} ; lrL:v~g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gJC~$/2  
  { .ZK^kcyA  
typedef picker < T > result; vle`#c.  
} ; (764-iv(  
o!-kwtw`l  
下面总的结构就有了: zo>@"uH4  
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。 C_ 4(- OWq  
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。 $4ZjNN@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y1c2(K>tu  
至此链式操作完美实现。 6k-  
a*(,ydF|L  
eN{ewn#0.  
七. 问题3 Qf#=Y j  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =d M'n}@U  
,\Uc/w R  
template < typename T1, typename T2 > si=m5$V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x=%wP VJ  
  { O.Xhi+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NA;OT7X[  
} aF]cEe  
F9PXQD(  
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: xjK@Q1MJ  
eOUv#F  
template < typename T1, typename T2 > 3s B9t X  
struct result_2 k|D =Q  
  { eRm 9LOp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6O0CF}B*  
} ; DT#F?@LG(  
G'IRqO *]  
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? GMW,+  
这个差事就留给了holder自己。 ]7DS>%m Y(  
    LzGSN  
'LW~_\  
template < int Order > bTepTWv  
class holder; (F=q/lK$  
template <> "l[ c/q[  
class holder < 1 > `*-rz<G  
  { 7+;CA+;  
public : Bh ,GQHJ  
template < typename T > NSkIzaNY  
  struct result_1 !}I+)@~\w  
  { /:-Y7M*   
  typedef T & result;  SodYb  
} ; HyGu3  
template < typename T1, typename T2 > :TkR]bhm  
  struct result_2 /w "h'u  
  { h;DLD8L  
  typedef T1 & result; )PCh;P0C  
} ; |!hN!j*)  
template < typename T > Hkzx(yTi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C7Ny-rj}IA  
  { b`& :`  
  return (T & )r; Zg=jDPt}  
} Wi<g  
template < typename T1, typename T2 > K.r "KxCm|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XpIl-o&re  
  { f=paa/k0  
  return (T1 & )r1; G3${\'<  
} QA=mD^A  
} ; 2}0S%R(  
/vNHb _-  
template <> B2T=O%  
class holder < 2 > [DD#YL\P  
  { lcfX(~/m^  
public : jeWI<ms  
template < typename T > 5fY7[{ 2  
  struct result_1 ^E]y >Y  
  { ;/ASl<t,  
  typedef T & result; OOZxs?pR  
} ; ^?R8>97_?  
template < typename T1, typename T2 > 8fWk C<f}  
  struct result_2 X[J?  
  { vM?jm! nd  
  typedef T2 & result; "1z#6vw5a  
} ; m5 l,Lxj  
template < typename T > U#g ,XJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JIU8~D  
  { cxz\1Vphd  
  return (T & )r; @&9, 0 x  
} RfQ*`^D  
template < typename T1, typename T2 > TxP8&!d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LXS)(-&  
  { T7LO}(I.&  
  return (T2 & )r2; {66P-4Ev(  
} OJT%?P%@{  
} ; _fjHa6S  
^8V8,C)  
/Y0oA3am  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Lq]t6o ]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LO@o`JF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bzyy;`;6Q~  
bsv!z\}  
return l(i, j) = r(i, j); ]S7>=S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NudY9 ~   
'cPE7uNT  
  return ( int & )i; ,;)_$%bHc  
  return ( int & )j; :wY(</H  
最后执行i = j; q!y!=hI  
可见,参数被正确的选择了。 Nin7AOO  
89P'WFOFK  
E~ +g6YlT  
ub9,Wd"^  
T;sF@?  
八. 中期总结 &Y jUoe  
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: 8;$zD]{D1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B\\M%!a>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O&evv8 6L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MuF{STE>->  
X86r`}  
ZZrv l4h  
~S~4pK  
e/R$Sfj]  
qCy SL lp0  
九. 简化 D_M73s!U  
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。 Kb~i9x&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z<OfSS_]R  
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: GQ6~Si2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #'8'5b  
  +-*/&|^等 HQGH7<=Om  
2. 返回引用。 TT^L) d  
  =,各种复合赋值等 KJi8LM  
3. 返回固定类型。 NeR1}W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N) '|l0x0  
4. 原样返回。 b8&z~'ieR  
  operator, ?/}-&A"  
5. 返回解引用的类型。 r1[#_A`Yn  
  operator*(单目) !|~yf3  
6. 返回地址。 ,SH^L|I  
  operator&(单目) p9[gG\  
7. 下表访问返回类型。 !@[@&.  
  operator[] e'2w-^7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _Lgi5B%   
  operator<<和operator>> ( "wmc"qH  
zxC~a97`  
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&f{LpB`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OZ4%6/  
`>u^Pm  
template < typename Left > m[<z/D  
struct value_return O|0V mm  
  { 6+/BYN!&4  
template < typename T > n!h952"  
  struct result_1 d,E2l~s  
  { #D^( dz*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VJS1{n=;k  
} ; "0m\y+%8  
s&M#]8x;x  
template < typename T1, typename T2 > r#(*x 2~,  
  struct result_2 4[rX\?^e  
  { Lklb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B pp(5  
} ; WDF6.i ?  
} ; <q:2' 4o  
8TCbEPS@Q  
ZM_-g4[H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $|VD+[jSV  
'5\?l:z  
下面我们来剥离functor中的operator() eA-$TSWh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o,!W,sx_  
 / !aVv  
return l(t) op r(t) GpXU&A'r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zU";\);  
return op l(t) :nS p  
return op l(t1, t2) ~j[mME}  
return l(t) op !RwMUnp  
return l(t1, t2) op Dv}VmC""  
return l(t)[r(t)] l}W"> yQ0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YLp#z8 1e  
I @ D<rjR  
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: 3XhLn/@  
单目: return f(l(t), r(t)); Z9 zsvg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &:#"APX  
双目: return f(l(t)); m6o o-muAr  
return f(l(t1, t2)); ;-VXp80J  
下面就是f的实现,以operator/为例 H(DI /"N  
gH/(4h  
struct meta_divide <*z9:jz Q  
  { a 1~@m[  
template < typename T1, typename T2 > b$Q#Fv&P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) __i))2  
  { Q #p gl  
  return t1 / t2; }@vf=jm>  
} NW~`oc)NS  
} ; ?tkd5kE  
8xx2+  
这个工作可以让宏来做: F@1Eg  
p*|Ct  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +@MG$*}Oz  
template < typename T1, typename T2 > \ i([|@Y=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sPRs;to-  
以后可以直接用 ^]9.$$GU\A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JPq' C$  
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 %D>cY!  
(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。。。) /\m>PcPa  
nBtKSNT#Q  
te+r.(p  
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 xd!GRJ<I  
K}tC8D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a.up&g_$  
class unary_op : public Rettype &,'CHBM  
  { rhC x&L  
    Left l; 2[1lwV  
public : 35Fs/Gf-n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >+Y@rj2  
m">2XGCn  
template < typename T > i)@H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Gh#2 U  
      { ^"+Vx9H"{  
      return FuncType::execute(l(t)); /e7BW0$1  
    } 6f&qtJQ<A  
 \1?:  
    template < typename T1, typename T2 > U?j[ 8z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !DXK\,;>  
      { 43Ua@KNi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PDpDkcy|QM  
    } _.5AB E  
} ;  dQI6.$?  
T_oL/x_;  
M! uE#|  
同样还可以申明一个binary_op R!2E`^{Wl  
vpoJ{TPO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 14yzGhA  
class binary_op : public Rettype {$'oKJy*  
  { U\6Ee-1#_  
    Left l; h-5] nL3  
Right r; `A$zLqz)Vm  
public : T<U_Iq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 34t[]v|LD  
h 2C9p2.  
template < typename T > Oo x,4 &  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Duq.`XO  
      { $;j{?dvm.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TTo5"r9I 8  
    } te&p1F  
?e[]UO  
    template < typename T1, typename T2 > .|GnTC q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uk)D2.eS,  
      { 9.Yn]O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .>^U mM  
    } 9Qn*frdY,  
} ; vn^*  
6IKi*}  
I~25}(IDZ"  
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<uK}fg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "*N]Y^6/A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6Q NO#!;  
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。 %=5m!"F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :7pt=IA  
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。。。 \/?&W[TF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p&ZLd`[  
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)  S=X_7V  
下面是修改过的unary_op yOyuMZo6  
Y |aaZ|+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o.])5i_HV  
class unary_op 2Y%E.){  
  { J pKCux  
Left l; L[lS >4e N  
  wZ/ b;%I!  
public : [#/@ v/`  
qIk( ei  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iH)-8Q  
bP{uZnOM2P  
template < typename T > ~4M?[E&  
  struct result_1 d*Kg_He-  
  { =p&uQ6.i+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IvM>z03  
} ; :jGgX>GG  
TTz_w-68  
template < typename T1, typename T2 > [+b&)jN*2  
  struct result_2 %^bN^Sq -  
  { y@\J7 h:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2UEjn>2  
} ; &Tk@2<5=  
@!%HEs!# #  
template < typename T1, typename T2 > h F *c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fy^MI*}BZ  
  { YBQ{/"v%|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?$%2\"wX~7  
} dA$qzQ  
K"VRHIhfg  
template < typename T > |%fM*F^7/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6='x}Qb\H  
  { !p(N DQm  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ky)*6QOw  
} ^zR*s |1Q  
{Zf 9} !qF  
} ; _yc &'Wq  
>\Ml \CyL  
2E0$R%\  
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 Hs(U|BXU  
好啦,现在才真正完美了。 {GS$7n  
现在在picker里面就可以这么添加了: P]`m5 N  
u-HBmL  
template < typename Right > pSS8 %r%S'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w~WW2 w  
  { |:5[`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1D)=q^\I  
} ?Z"<&tsZ  
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。 X!f` !tZ:{  
9oxn-)6JC  
qp2&Z8S\D  
Vnnl~|Xx  
O 718s\#  
十. bind w>6 cc#>q  
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。 Mtq^6`JJ'  
先来分析一下一段例子 2Z*^)ZQB  
a VIh|v  
6>F]Z)]}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <CGJ:% AY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N3?hu}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #~6au6LMC  
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。 5U<;6s  
我们来写个简单的。 nSB@xP#&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JI|MR#_u  
对于函数对象类的版本: td(4Fw||1y  
]BY<D`$$P  
template < typename Func > ;<nQl,2N  
struct functor_trait n{xL1A=9  
  { ;7N~d TBQ  
typedef typename Func::result_type result_type; "$PX [:  
} ; wak'L5GQE  
对于无参数函数的版本: ^THyohK  
`*--vSi  
template < typename Ret > Q ;$NDYV1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > obSLy Ed  
  { GJn ~x  
typedef Ret result_type; ?TY/'-M5  
} ; ;BYv&(#u1q  
对于单参数函数的版本: @Jr@ fF}  
?a'P;&@7  
template < typename Ret, typename V1 > #]lK!:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]% I|C++0  
  { t(=Z@9)]4F  
typedef Ret result_type; CL<m+dW%*  
} ; xc_-1u4a9  
对于双参数函数的版本: TV*@h2C"i  
E{}Vi>@V?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 287)\FU;3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jQ9i<-zc  
  { e\' =#Hw  
typedef Ret result_type; ^ /7L(  
} ; )G@/E^ySM  
等等。。。 70yM]C^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MUvgmJsN  
tqicyNL  
template < typename Func > 7q'T,'[  
struct func_return 0M 5m8  
  { FmC [u  
template < typename T > {}N=pL8MS  
  struct result_1 n_@cjO  
  { pEX|zee  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ><"0GPxrx  
} ; do=s=&T  
HiT j-O  
template < typename T1, typename T2 > > PONu]^  
  struct result_2 esK0H<]  
  { *e *V%w~75  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _q3|Ddm2LN  
} ; P%Tffsl  
} ; ;B6m;[M+  
Pm!/#PtX  
U$^$7g 3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tzdh3\6F  
DI7g-h8`  
template < typename Func, typename aPicker > IHvrx:7  
class binder_1 CyD)=e {  
  { 5nv1%48Ri  
Func fn; nbdjk1E`~  
aPicker pk; 6$LQO),,  
public : xoyH5ZK@  
*{s 3.=P.  
template < typename T > zE1=*zO`  
  struct result_1 ZA.i\ ;2  
  { Jj,fdP#\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hvOl9W>  
} ; I#9q^,,F  
=w2_1F"  
template < typename T1, typename T2 > /'Q2TLy=  
  struct result_2 xBg. QV  
  { ":V,&o9n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \2VYDBi?|  
} ; ysFp`  
[WW ~SOJe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (I\qTfN4  
%3mh'Z -[f  
template < typename T > d{*e0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D) ;w)`  
  { ;)rXQm  
  return fn(pk(t)); *g!7PzJ'  
} Qs7*_=+h  
template < typename T1, typename T2 > x5%x""VEK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G'f5MP 1  
  { C}Ucyzfr,p  
  return fn(pk(t1, t2)); l{4rKqtX  
} )k6kK}  
} ; 'O[0oi&  
h #(J6ht  
p-JGDjR0G  
一目了然不是么? 2tI,`pSU  
最后实现bind @tg4rl  
<T+{)FV  
-&JQdrs  
template < typename Func, typename aPicker > j6DI$tV~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p^*A&7d:P  
  { Q$8&V}jVW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z` (">J  
} 0UOjk.~b  
oJe`]_XZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _q=ua;I&  
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}K.-S`MQ  
%hCd*[Z}j  
十一. phoenix $c}-/U 8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,f^ ICM  
rWNywxnT  
for_each(v.begin(), v.end(), osZ] R  
( Lf+"Gp  
do_ B\Uocn  
[ lL"ANlX-P  
  cout << _1 <<   " , " V2LvE.Kj  
] }0idFotck  
.while_( -- _1), |ZtNCB5{^j  
cout << var( " \n " ) W$Sc@!M3{  
) MZ"|Jn  
); s"B+),Jod  
)%vnl~i!  
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: #dDM "s  
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 ][`%vj9r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E_T!|Q.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @^Yr=d ba  
3{9d5p|\i  
}va>jfy  
template < typename Cond, typename Actor > yoG*c%3V?  
class do_while  4}F~h  
  { yZkS   
Cond cd; {3!E8~  
Actor act; t[o_!fmxZ  
public : a6!|#rt  
template < typename T > t4Pi <m:7  
  struct result_1 e\r%"~v  
  { ?@CbaX~+K  
  typedef int result_type; P(cy@P,D  
} ; )W*A[c 2  
#Fz/}lO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M.\V/OX  
4/AE;y X  
template < typename T > ip!-~HNwJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $rm/{i_7  
  { 0t7vg#v|  
  do Z7p!YTA  
    { 8\Bb7*  
  act(t); K/M2L&C  
  } A\<W x/  
  while (cd(t)); 3<HZ)w^B  
  return   0 ; 4d\V=_);r  
} Ui.S)\B  
} ; DB3qf>@?  
nM|F MK^  
Vh N6 oI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1P?|.W_^1  
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。 Z}S7%m  
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。 H{hzw&dZ<P  
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。 v?_L_{x;W  
下面就是产生这个functor的类: (D0\uld9  
tE,& G-jU  
EYA=fU  
template < typename Actor > '}$$0S.DC  
class do_while_actor 8p]9A,Uq&  
  { i!)\m0Wm  
Actor act; oI-,6G}  
public : **JBZ\'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sO{TGk]*  
f$ 7C 5  
template < typename Cond > %~L"TK`?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~z)JO'Z$  
} ; #mkf2Z=t-  
MUSsanCA  
Q89fXi0Ivb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FG^lh  
最后,是那个do_ sE&1ZJ]7  
HI7w@V8Ed  
-5JN`  
class do_while_invoker ["[v  
  { )]kxLf#  
public : 3S" /l  
template < typename Actor > ,B'fOJ.2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .y<u+)  
  { |}b~YHTs  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7}vI/?r  
} kpXxg: c  
} do_; zd/kr  
me@)kQ8M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DTG-R>y^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SDB \6[D  
最后来说说怎么处理break和continue Bj<s!}i{[  
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。 4:5M,p  
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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