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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O~7p^i}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #g5't4zqx  
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, eh8<?(eK  
@B}&62T  
Yb,G^+;  
S(q4OQ B{  
  class filler ^XjvJa  
  { j@kRv@  
public : ;,[EJR^CI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1q;I7_{ 2  
} ; 853]CK<  
PW(_yB;  
?S;et2f  
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: ~:'gvR;x  
?h>(&H jWV  
Gl3 `e&7  
=|DkD- O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $i5G7b  
s.k`];wo  
S^_JC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N^@%qUvT]  
ur,V>J<5A  
gK]T}  
'Q^G6'(SaK  
二. 战前分析 7KYF16A4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v= 8~ZDY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x_>"Rnv:K  
C5W-B8>  
OV0cr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?Mgt5by  
  /* --------------------------------------------- */ ^@l5u=  
vector < int *> vp( 10 );  xLGTnMYd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); RMs1{64:  
/* --------------------------------------------- */ Rqv+N]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T`0`]z!~  
/* --------------------------------------------- */ Mz% d_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); btkMY<o7  
  /* --------------------------------------------- */ EHE6 -^F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *(_ON$+3  
/* --------------------------------------------- */ -h.3M0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t 's5~  
A=l?IC@O  
AH ?MJKY@Z  
Z:}2F^6  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]2u7?l  
1._1, _2是什么? =#PudF.\  
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。 a*e|>pDO  
2._1 = 1是在做什么?  t}* qs  
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。 QvyUd%e'5A  
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。 {BwN4r46  
_3g %F  
y D=)&->Ra  
三. 动工 Jq=>H@il  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qcy+ {j]  
rkER`  
d,E/9y\e  
OHXeqjhy  
template < typename T > ygu?w7  
class assignment //@sktHsw(  
  { GO&RR}  
T value; .x9nWa  
public : YH:W]  
assignment( const T & v) : value(v) {} r>D[5B  
template < typename T2 > ]mDsUZf<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x,@O:e  
} ; o2t@-dNi  
4$#ia F  
9Y*VzQE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kA->xjk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DNTRLIKa  
34&$_0zn  
{pi67"mYp  
B3i=pcef  
  class holder wNlV_  
  { 'e8d["N  
public : (Nve5  
template < typename T > E].a|4sh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6CzvRvA*P  
  { ,J4a~fPf  
  return assignment < T > (t); vU=k8  
} 7dL=E"WL  
} ; ~(L<uFU V  
F b`7 aFIf  
:/?R9JVI  
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: {  /Q?  
ob()+p.kK  
  static holder _1; *1 eTf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '3kL=(  
-V)5Tr=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EEnTq  
而不用手动写一个函数对象。 (]# JpQ  
"q#kh,-C  
_J$p <  
6T aT_29  
四. 问题分析 2QQYXJ^  
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。 z4OR UQ  
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。 r  E *u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X<bj2 w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;Z<*.f'^fc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [8(9.6f  
Kps GQM  
五. 问题1:一致性 LZ<( :S  
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?| ur_"m+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ry<}DK<u  
Ik2szXh[J  
struct holder N4JL.(m){I  
  { F[qI fh4  
  // YuZ   
  template < typename T > x#xO {  
T &   operator ()( const T & r) const ?p\II7   
  { _-2n3py  
  return (T & )r; _|V+["IS  
} Yka yT0!  
} ; < EE+ S#z  
< $/Yw   
这样的话assignment也必须相应改动: sA7K ;J})  
KPvYq?F>4  
template < typename Left, typename Right > _1bd)L&dF  
class assignment m##z  
  { HK4`@jYQ  
Left l; XhkL)) FcG  
Right r; NNrZb?  
public : x@(f^P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pt;Sk?-1  
template < typename T2 > W}i$f -K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m&vYZ3vK[  
} ; %^BOYvPx  
i: uA&9  
同时,holder的operator=也需要改动: 544I#!  
u+T, n  
template < typename T > CX2q7azG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :JG}%  
  { uS10P7N}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9>Z#o<*_/  
} ])";Z  
K%#C+`Ij  
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。 &wC.?w$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %LaC$w_X  
N= q29JU  
return l(rhs) = r; a5+v)F/=  
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。 [t\Mu}b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tTxo:+xg  
EJ|ZZYke!  
template < typename Tp > tQ<2K*3]  
class constant_t Ji?UG@  
  { 4o8HEq!  
  const Tp t; Sgk{NM7|k  
public : %R5MAs&-5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CU M~*  
template < typename T > DY27'`n6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uy%PTi+A  
  { -5B([jHgR  
  return t; 43]&SXprH  
} QU;C*}0Zl  
} ; yKy)fn!  
{.)~4.LhQM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 545xs`Q_  
下面就可以修改holder的operator=了 ~}l,H:jk@  
G#M]\)f%  
template < typename T > +004 2Yi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LOo#  
  { Q&\ksM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /JY i^rZ  
} I>zn$d*0  
h^X.e[  
同时也要修改assignment的operator() 25KZe s)  
U?C{.@#w  
template < typename T2 > fxa^SV   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } / 1GZN *I  
现在代码看起来就很一致了。 a{6|[a R  
AFA*_9Ut  
六. 问题2:链式操作 +Uk.|@b=-V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U7'oI;C$e  
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。 tH!z7VZ  
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。 d'J?QH!N0  
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。 +N!{(R:"v}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yXmp]9$  
Ct33S+y  
template < typename T > j;vaNg|vQ  
struct result_1 bHG>SW\]`?  
  { ?':'zT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~hX'FV  
} ; j> M%?Tw  
FkkB#Jk4  
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: j<5R$^?U  
$dUN+9  
template < typename T > 8=Ht+Br  
struct   ref \OB3gnR  
  { 6g&nnA  
typedef T & reference; Y'R1\Go-  
} ; ,~w)@.  
template < typename T > 06O  
struct   ref < T &> t`{Fnf  
  { hidweg*7  
typedef T & reference; GDntGTE~sk  
} ; Fje%hcV  
|e(x< [s5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L0~O6*bk  
s2kynQ#a  
template < typename T > ?uv%E*TU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2F]MzeW  
  { s o s&  
  return l(t) = r(t); ttRH[[E(  
} zW.sXV,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 CAO{$<M5m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MQu6Tm H  
~;` #{$/C&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6dlPS{H#U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zD|W3hL2&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4'*K\Ul).H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 upKrr  
最后的布局是: #nz$RJsX  
                Add 3~'F^=T.Y  
              /   \ XCoOs<O:@  
            Divide   5 ^)I:82"|?  
            /   \ d_hcv|%  
          _1     3 Aed"J5[a  
似乎一切都解决了?不。 {F[Xe_=#"  
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。 %m`QnRX?D  
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。 vA`.8U 0S  
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: QkAwG[4  
64@s|m*  
template < typename Right > GC2<K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :gC2zv  
Right & rt) const &n wg$z{Y  
  { m+ YgfR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]y e &#  
} v8[1E>&vx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $%'z/'o!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~E~J*R Ze  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^DOcw@Z6HC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 fZC,%p  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Y#,MFEd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,vj^AXU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v2Y=vr  
){~.jP=-#  
template < class Action > hd' n"  
class picker : public Action !NtY4O/  
  { Y'9deX+  
public : \8ZNXCP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g(^l>niF:  
  // all the operator overloaded )2S\:&x  
} ; DQ$/0bq   
V"XN(Fd^  
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。 ,8 seoX^  
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: ai RNd~\  
cCIEG e6  
template < typename Right > mLO6`]p{H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tK*f8X+q  
  { ^=j$~*(LmX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I5,Fh>  
} 3IIlAzne;  
YzqhFFaj.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  V Euv  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^8)d8?}  
*k -UQLJ  
template < typename T >   struct picker_maker "-sz7}Mb  
  { 3 a`-_<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8*X8U:.0o  
} ; K"61i:F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ececN{U/  
  { =*I9qjla[?  
typedef picker < T > result; {H74`-C)W  
} ; < jF<_j  
Nnw iH  
下面总的结构就有了: ;N|6C+y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -|5&3HVz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J$o J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ar yr  
至此链式操作完美实现。 ak zb<aT  
~JJv 2  
*zcH3a,9"x  
七. 问题3 X9J^Olq  
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。 9TLP(  
;_!;D#:  
template < typename T1, typename T2 > $si2H8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?(z3/ "g]  
  { _kS us  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lz>hP  
} ej~ /sO  
o,L!F`W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: WW.=>]7;  
2rk_ ssvs  
template < typename T1, typename T2 > z3,z&Ra  
struct result_2 %PpB$  
  { E+gUzz5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qluyJpt  
} ; @({65gJ*  
1<*-, f  
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? " 1 Bn/Q  
这个差事就留给了holder自己。 Q_Rr5/  
    > 01k u  
I/adzLQ  
template < int Order > J GdVSjNC  
class holder; d 9|u~3  
template <> PF~&!~S>W  
class holder < 1 > R!O'DM+  
  { d;z`xy(C  
public : 8mi IlB  
template < typename T > _<8n]0lX3  
  struct result_1 \*7Tj-#  
  { }.#C9<"}  
  typedef T & result; rfk';ph  
} ; QL3%L8  
template < typename T1, typename T2 > #/aWG  x_  
  struct result_2 ^J327  
  { ^U52 *6  
  typedef T1 & result; F=cO=5Iz  
} ; g#e"BBm=A  
template < typename T > B}vI<?c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q8U]Hyp(`  
  { Gh j[nsoC~  
  return (T & )r; /2c?+04+  
} vR-/c  
template < typename T1, typename T2 > n`6vM4rM)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v^vEaB  
  { )gE:@ 3  
  return (T1 & )r1; .gB#g{5+J  
} bAgKOfT  
} ; ']V 2V)t  
 h /on  
template <> fQ<V_loP.@  
class holder < 2 > [bAv|;  
  { 7w9) ^  
public : b3Do{1BV  
template < typename T > *@yYqI<1a  
  struct result_1 Kh27[@s  
  { PpbW+}aCF  
  typedef T & result; F](kU#3"S  
} ; "*UHit;"+{  
template < typename T1, typename T2 > 1iUy*p65:  
  struct result_2 BQm H9g|2  
  { T =:^k+  
  typedef T2 & result; J &c}z4  
} ; ]_-<[0  
template < typename T > B!,})F$x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T^"d%au  
  { b747eR 7E  
  return (T & )r; lGxG$0`;;  
} >LjvMj ]  
template < typename T1, typename T2 > CEwG#fZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zU(U^  
  { Ls9G:>'rR  
  return (T2 & )r2; #CM2FN:W  
} h5F1mr1Sa  
} ; @+\OoOK<L  
$v+g3+7  
X/?3ifP6I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3o6N&bQ b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qq5)|m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]R0^ }sI  
Q?vGg{>  
return l(i, j) = r(i, j); ifuVVFov  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Y:bvs.j  
C6GYhG]  
  return ( int & )i; !x>P]j7A}Y  
  return ( int & )j;  +&|WC2#  
最后执行i = j; zF{5!b  
可见,参数被正确的选择了。 srUpG&Bcx  
<jV_J+#  
KnlVZn[3t  
/<GygRs  
qUCiB}  
八. 中期总结 GeE|&popO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: B;^7Yu0,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oSxHTbp?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .a$][Jny  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jyvc(~x  
qV5ME #TJ  
ZYg="q0x&  
BVG 3 T  
[~ fJ/  
vQztD _bX%  
九. 简化 `6UW?1_Z5  
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。 9hcZbM]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \s [Uq  
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:  F`f#gpQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R7+k=DI  
  +-*/&|^等 ! XA07O[@  
2. 返回引用。 2uz<n}IV  
  =,各种复合赋值等 yt$V<8a  
3. 返回固定类型。 UA}k"uM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d!!5'/tmS  
4. 原样返回。 K5b8lc  
  operator, X=-pNwO   
5. 返回解引用的类型。 |Zz3X  
  operator*(单目) .I[uXd  
6. 返回地址。 r%F{1.  
  operator&(单目) 'H:lR1(,  
7. 下表访问返回类型。 H=EvT'g  
  operator[] pkhZW8O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6M F%$K3  
  operator<<和operator>> 9MVW~ V  
X#IVjc:&L  
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。 +\SbrB P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "h\{PoG  
JQ!D8Ut  
template < typename Left > bc%7-%  
struct value_return $f_Brc:n {  
  { ACc.&,!IZ  
template < typename T > >AV?g8B;  
  struct result_1 -49OE*uF  
  { _<&IpT{w+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  !1;DRF  
} ; UEt #;e  
8&B{bS  
template < typename T1, typename T2 > 19h8p>Sx0  
  struct result_2 F(:+[$)  
  { ` Y"Rh[C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !ZHPR:k|  
} ; DtR-NzjB  
} ; pJ1GB  
uG~%/7Qt{  
'Q?nU^:F#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W%@6D|^  
|v:8^C7  
下面我们来剥离functor中的operator() d'J))-*#UO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qVx0VR1:  
*[k7KG2_U  
return l(t) op r(t) _"Y;E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (WX,&`a<$  
return op l(t) Ay/ "2pDZ  
return op l(t1, t2) %#Fd0L  
return l(t) op Y<I/y  
return l(t1, t2) op t :sKvJ  
return l(t)[r(t)] hBO I:4u[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !Tr +:SM  
' w!o!_T6  
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: o0_RU<bWN  
单目: return f(l(t), r(t)); b> Iq k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fo^M`a!va0  
双目: return f(l(t)); .^fq$7Y}7  
return f(l(t1, t2)); pu=Q;E_f[  
下面就是f的实现,以operator/为例 32:q'   
8it|yK.G@&  
struct meta_divide M n3cIGL  
  { ts aD5B  
template < typename T1, typename T2 > /m(vIl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M8Q-x-7  
  { dt<PZ.  
  return t1 / t2; [ wi "  
} v_En9~e^n  
} ; P] ouLjyq  
zsc8Lw  
这个工作可以让宏来做:  \|L@  
\2*<Pq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VrrCW/ o  
template < typename T1, typename T2 > \ !i2=zlpb[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?yU|;my  
以后可以直接用 N yFa2Ihd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pg;agtI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S2@[F\|r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 120<(#  
D9 OS,U/l  
H_3S#.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [j`It4^nC  
ubjuuha"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H*?U@>UU  
class unary_op : public Rettype RgZBh04q  
  { &NL=Bd  
    Left l; pdngM 8n  
public : rc<^6HqD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r\.1=c#"bP  
u yzc"d i  
template < typename T > !FX;QD@"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *}$T:kTH  
      { ![18+Q\  
      return FuncType::execute(l(t)); 50F6jj  
    } C7[_#1Oz  
TwqyQ49  
    template < typename T1, typename T2 > |)B&-~a+p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &gw. &/t  
      { z;xp1t @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `_N8A A  
    } ;^^u_SuH  
} ; u`xmF/jhQ  
7  g8SK  
F<M#T  
同样还可以申明一个binary_op 6@t4pML  
l`UJHX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G^ZL,{  
class binary_op : public Rettype FVPhk2  
  { H 0aDWFWS  
    Left l; MS)#S&  
Right r; J}Bg<[n  
public : h \hQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5?&k? v@  
S#8wnHq  
template < typename T >  Xai ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Thr74M  
      { ;EP7q[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EW%%W6O6  
    } s/Fc7V!;  
Cg |_ ) _w  
    template < typename T1, typename T2 > tV<}!~0,*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KwndY,QD  
      { m"t\@f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^/47 *vcN5  
    } Ek~Qp9B  
} ; 2asA]sY  
Ok/~E  
Am'5|  
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 EDcR:Dw3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `Rub"zM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )mz [2Sfg  
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。 d kHcG&)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BNw^ _j1  
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。。。 16_HO%v->  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v`A^6)U#M  
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) o7i/~JkTP  
下面是修改过的unary_op QZ$94XLI  
S7N3L."  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qw!cd-zc  
class unary_op ({zt=}r,  
  { s3HwBA  
Left l; ^3B{|cqf  
  kj~)#KDN  
public : -==@7*x!Z  
~ ' 81  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BG_m}3j  
p%EU,:I6  
template < typename T > .Qg!_C  
  struct result_1 kSv?p1\@&P  
  { $qYtN`b,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z'=*pIY5f  
} ; iT1"Le/N  
c[}h( jkP  
template < typename T1, typename T2 > Q:& ,8h[  
  struct result_2 ~Z!xS  
  { <6Q]FH!6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |}b~ss^  
} ; \:mx Ri  
Po'yr]pr  
template < typename T1, typename T2 > r483"k(7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wv>Pn0cO  
  { %H75u 6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AR\>P  
} 7Te`#"  
pN6!IxN$  
template < typename T > j*t>CB4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r5%K2q{  
  { QMea2q|3$  
  return OpClass::execute(lt(t)); %_;q<@9)  
} \u ?z:mV  
;W]NT 4p  
} ; [X0Wfb}{  
JM!rop^  
3P3x^NI  
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 GzWmXm  
好啦,现在才真正完美了。 (C*G)Aj7  
现在在picker里面就可以这么添加了: LH@)((bi4v  
E#JDbV1AC  
template < typename Right > jv>l6)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E@^`B9 ;Q7  
  { o\vIYQ   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U~-Z`_@^-  
} rQg7r>%Q  
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。 <&\HXAOd  
e.hHpjWi?Z  
z=<x.F  
`=Pn{JaD  
Izm8 qt=m  
十. bind xfCq;?MupW  
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。 u4bPj2N8I  
先来分析一下一段例子 fp|!LU  
9-[g/qrF  
nF0$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8~AO~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SoeL_#+^W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lTW5> %  
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。 >e :&kp  
我们来写个简单的。 |B<+Y<)f^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VJ;n0*/  
对于函数对象类的版本: *X8<hYKZq  
2LGeRw  
template < typename Func > oRFHq>-.g  
struct functor_trait |VbF&*v`  
  { P0uUVU=B|  
typedef typename Func::result_type result_type; Sq8` )$\  
} ; EzqYHY+_r  
对于无参数函数的版本: zRN_` U  
0^nnR7  
template < typename Ret > Z7% |'E R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~F~g$E2 }  
  { \_}Y4  
typedef Ret result_type; Qc#<RbLL  
} ; ba& \~_4  
对于单参数函数的版本: pE@Q (9`b{  
b/cc\d<  
template < typename Ret, typename V1 > T5?@'b8F6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `=0}+  
  { Q!(16  
typedef Ret result_type; +!Q<gWb  
} ; ))V)]+  
对于双参数函数的版本: ]f#ZU{A'mt  
{r Q6IV3=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fiqeXE?E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S {gB~W  
  { Tm~a& p  
typedef Ret result_type; L^uO.eI"m  
} ; ^M6xRkI  
等等。。。 NBZFIFO<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -:b0fKn  
H(9%SP@[c  
template < typename Func > GhpVi<FL  
struct func_return T<Y^V  
  { {\9vW; '  
template < typename T > f#}P>,TP  
  struct result_1 K n%[&  
  { 37Ux2t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~6L\9B )  
} ; z}&w7 O#   
:5IbOpVM  
template < typename T1, typename T2 > f(!:_!m*  
  struct result_2 5D 9I;L{  
  { '1{co/Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *m6~x-x  
} ; oG~a`9N%C  
} ; !PJD+SrG  
v MTWtc!6  
\9T CP;{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1eQa54n  
C1_':-4  
template < typename Func, typename aPicker > 1uBnU2E  
class binder_1 'z7,)Q&8  
  { p+#$S4V  
Func fn; :@# '&(#~  
aPicker pk; c+$alw L~  
public : XA75tU[#  
]pr(hk  
template < typename T > Hh`x>{,|S  
  struct result_1 `7$0H]*6  
  { ~x;1&\'k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }qU(G3  
} ; $'Z\'<k[  
 Xr'Y[E [  
template < typename T1, typename T2 > AX3iB1):K  
  struct result_2 !\w@b`Iv8  
  { I?c "\Fe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :MPWf4K2s  
} ; <yzgZXxIaS  
gE2k]`[j]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YLs%u=e($  
:4RD .l  
template < typename T > uj#bK 7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x&>zD0\ :\  
  { @9S3u#vP  
  return fn(pk(t)); sbn|D\p  
} \`3YE~7J/  
template < typename T1, typename T2 > 46`(u"RP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '| (#^jAj  
  { fui;F"+1  
  return fn(pk(t1, t2)); {jB& e,  
} 40,u(4.m*  
} ; 2;X{ZLo  
b.HfxYt(  
5n,?&+*L  
一目了然不是么? USBU?WDt  
最后实现bind t* eZe`|  
=(\ /+ 0-[  
2MS-e}mi  
template < typename Func, typename aPicker > }!-BZIOlO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V*]cF=W[A  
  { 9w\ yWxl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h# R;'9*V  
} j$v2_q  
$&D$Uc`U>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Z:zL^rvn  
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。 NQb!?w  
^f][;>c  
十一. phoenix 8K(3{\J[V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7i(U?\A;.  
EVs.'Xg<  
for_each(v.begin(), v.end(), i$`OOV=/e  
( "eKNk  
do_ #r{`Iv ?nn  
[ Op''=Ar#sh  
  cout << _1 <<   " , " 2Lravb3  
] 7bcl^~lY  
.while_( -- _1), , c3gW2E  
cout << var( " \n " ) ^\|Hz\"*  
) D9.H<.|36  
); -<e8\Z`  
TNgf96) y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X{2))t%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r(qAe{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d3% 1 P)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E1'| ;}/  
k)l*L1Y4:  
c j-_  
template < typename Cond, typename Actor > {zGM[A  
class do_while &U <t*"  
  { #$/SM_X14C  
Cond cd; P!uwhha/g  
Actor act; H#P)n R M  
public : H_3-"m&3  
template < typename T > ]<y _ =>  
  struct result_1 g$=y#<2?  
  { 8Ter]0M&  
  typedef int result_type; Hz A+Oi  
} ; BEU^,r3z  
Hzos$1DJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fh)`A5#  
wD9Gl.uQ  
template < typename T > bD*z"e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TF0DQP  
  { P?QVT;]  
  do a+wc"RQ |  
    { ,V$PV,G  
  act(t); G3 h&nH,>  
  } #f *,mY|>  
  while (cd(t)); 0LQ|J(u  
  return   0 ; Z?XgY\(a(Q  
}  k2]Q~  
} ; 3RYg-$NK[  
Xgq-r $O2X  
"l83O8 L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2y_R05O0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M{sn{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ojea~Y]Sr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |[%CFm}+?  
下面就是产生这个functor的类: Glz yFj  
MSef2|"P#  
.Ioj]r  
template < typename Actor > UXU!sd  
class do_while_actor (t^&L  
  { Os1o!w:m5  
Actor act; xRTr<j0s  
public : QtF'x<cB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W_]Su  
52RFB!Z[  
template < typename Cond > D4';QCwo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WnATgY t  
} ; u+U '|6)E  
I\8f`l  
|dLA D4%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -;VKtBXP</  
最后,是那个do_ m\h. sg&  
Q#wl1P  
S`N_},  
class do_while_invoker 2!UNFv#=$  
  { ~c;D@.e\  
public : \1^qfw  
template < typename Actor > ,7wxVR%Ys  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KN41 kkN  
  { aWtyY[=  
  return do_while_actor < Actor > (act); SL( WE=H  
} ^N{Lau  
} do_; +x?_\?&Ks  
_b ~XBn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]yR0"<W^xO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;JNI $DR  
最后来说说怎么处理break和continue x{Gdr51%  
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。 xKo l  
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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