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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PJC(:R(j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p{^:b6  
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, oxlor,lw/  
1fS&KO{a  
>] 'oN  
{x_.QWe5  
  class filler w Wb>V&3  
  { .Rk8qRB  
public : LBCH7@V1yR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >nghFm  
} ; S@HC$  
uI7n{4W*x  
w~b:9_reY  
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: $:F+Nf 8  
OX]$Xdb2:  
_M%S  
~4{q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "kyCY9) %  
wS*r<zj  
Y7}Tuy dC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7z4k5d<^_  
o{sv<$  
xR0T' @q  
I/Vw2  
二. 战前分析 iQgg[ )  
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。 8@m$(I +  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eUA]OF @  
UPuoIfuqI  
"#r)NYq`"|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u;_h%z5K  
  /* --------------------------------------------- */ 7EE{*}?0E  
vector < int *> vp( 10 ); fZo#:"{/K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T?pS2I~  
/* --------------------------------------------- */ )y,^M3$?C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5)!g.8-!  
/* --------------------------------------------- */ q,,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \0b}Z#'0  
  /* --------------------------------------------- */ f ,cd=vGj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P }sr  
/* --------------------------------------------- */ &W@2n&U.q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^z{szy?Fg  
z$%twBg}#  
'[{<a Eo  
UucI>E3?P{  
看了之后,我们可以思考一些问题: X/~uF 9a'<  
1._1, _2是什么? b"h'7C/  
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。 Jbu2y'zE  
2._1 = 1是在做什么? $y8-JR~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1D*=ZkA)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1|MRXK  
]y0Y(  
h 3CA,$HJ  
三. 动工 SndR:{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ODxZO3  
>NKJ@4Y  
x s{pGQ6Q  
f jx`|MJ  
template < typename T > Z>9@)wo  
class assignment ,dIev<  
  { Y$=jAN  
T value;  ? }M81  
public : j]BRfA  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tlw'05\{J  
template < typename T2 > 7Z6=e6/\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,|]J aZq  
} ; ~#pATPW@(  
p~$cwbQ!  
O(T5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1r;zA<<%R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *&NP?-E  
w 9dkJo  
N[e,){v  
`6U!\D  
  class holder ` =>}*GS  
  { u:l-qD9=(  
public : entU+Or  
template < typename T > QKG3>lU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3Qy@^"  
  { q)k:pQ   
  return assignment < T > (t); KNVu[P)rv  
} ;]dD\4_hK  
} ; ^#Ii=K-[^  
4ijtx)SA  
N''QQBUD  
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: Hb)FeGsd).  
w' 7sh5  
  static holder _1; c7e,lgG-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {X!OK3e  
/WuYg OI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C~ 1]  
而不用手动写一个函数对象。 1R2IlUlzFr  
 &9y Zfp  
QUrPV[JQ  
y)G-6sZ/  
四. 问题分析 -> cL)  
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。 >P/36'  
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。 IO%kXF.[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [l23b{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q(KjhM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g>lZs  
]S6Gz/4aV+  
五. 问题1:一致性 ?KC(WaGJQ  
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?| x)PW4{3qR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \9?[|m z  
5n@YNaoIb  
struct holder 8dczC  
  { 4>KF`?%4  
  // ;*(-8R/  
  template < typename T > 7~7L5PRW  
T &   operator ()( const T & r) const QN:v4,$d  
  { vF72#BNs  
  return (T & )r; kK? SG3  
} PYkhY;*  
} ; M+/G>U  
Vj*-E  
这样的话assignment也必须相应改动: ^CkMk 1  
H1bR+2s  
template < typename Left, typename Right > I3t5S;_8  
class assignment qRt!kWW  
  { +?_!8N8  
Left l; >US*7m }  
Right r; $L/`nd  
public : :{7+[LcH7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xg)8}  
template < typename T2 > KkJqqO"EL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7Uenr9)M  
} ; t<H"J__&  
86ao{l6lC  
同时,holder的operator=也需要改动:  .U1wVIM  
P'W} ]mCD  
template < typename T > Ln+l'&_nb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wI.aV>  
  { S=UuEmU5N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cAWn*%  
} =xI;D,@S  
IKD{3cVL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 cn'>dz3v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m:H^m/g  
m^A2 8X7  
return l(rhs) = r; 1Viz`y)^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -,J<X\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {2\Y%Y'}*  
R<|\Z@z  
template < typename Tp > ].d2CJ'  
class constant_t @^,q/%;  
  { >ahDc!Jyu  
  const Tp t; Y ;Ym=n'  
public : Xaq;d'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hkMeUxS  
template < typename T > 8!_jZf8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gQnr.  
  { )qWwh)\;!  
  return t; pKSCC"i&j  
} u?^V4 +V  
} ; oRV}Nz7hr  
Rh=" <'d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e5L+NPeM6v  
下面就可以修改holder的operator=了 l<=;IMWd  
59E9K)c3  
template < typename T > I7ao2aS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =ZgueUz,  
  { iE%"Q? Q/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x YS81  
} ~A0]vcP  
:'%6  
同时也要修改assignment的operator() 'Y?-."eKh  
X=)V<2WO  
template < typename T2 > bLc5$U$!I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CoN[Yf3\  
现在代码看起来就很一致了。 Al$z.i?R  
oi #B7  
六. 问题2:链式操作 wuqe{?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (NJ{>@&  
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。 LlTD =tJ0  
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。 EGu%;[  
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。 BA;r%?MRL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M 8},RR@{  
)G P;KUVae  
template < typename T > \/ bd  
struct result_1 U8_{MY-9}  
  { hRkCB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  |$Yk)z3  
} ; sI>w#1.m/&  
0seCQANd  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: g6M>S1oOO  
z/7q#~J,  
template < typename T > )_#V>cvNG  
struct   ref 4_#$k{  
  { Ob0sB@  
typedef T & reference; {oQs*`=l>  
} ; 8}QM~&&.  
template < typename T > sW>%mnx  
struct   ref < T &>  3.&BhLT  
  { Iiy5;:CX:q  
typedef T & reference; 4^7 v@3  
} ; o}N@Q-i gq  
LU3pCM{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %YG?7PBB  
LjZlKB5C  
template < typename T > EP>u%]#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t{k:H4  
  { yF)o_OA[uR  
  return l(t) = r(t); j\}.GM'8  
} Y\ [|k-6  
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。 Aztrq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F^dJ{<yX  
J8'"vc}=  
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 .f~9IAXP`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =*UK!y?n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;dIk$_FN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g]~vZj  
最后的布局是: /T _M't@j  
                Add %i9S"  
              /   \ !6/UwPs  
            Divide   5 {vu\qXmMv  
            /   \ oO2DPcK  
          _1     3 -H?c4? 5  
似乎一切都解决了?不。 AR| 4^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 91R# /i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YidcVlOsO  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Wa;N(zw0h  
O8;/oL4 U  
template < typename Right > 9o@3$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V,r~%p  
Right & rt) const W;u.@I&  
  { cU;Bm}U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w2B)$u  
} wNa5qp 0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =!TUf/O-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 E\iK_'#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?P9aXwc  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f) sy-o!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .; MS 78BR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1RAkqw<E  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: C4m+Ta %  
r8:r}Qj2w[  
template < class Action > /?.?1-HM  
class picker : public Action Ca-"3aQkc  
  { f2g tz{r  
public :  AG(6.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KhjC'CU,  
  // all the operator overloaded `Vvi]>,cg`  
} ; ^G4YvS(  
TQR5V\{&%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Du_5iuMh  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ay8]"sa  
cAR `{%b  
template < typename Right > c>bns/f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b9H(w%7ucU  
  { :8 2T!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .}__XWK5  
} 2 ZK]}&yC  
UyGo0POW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]J Yz(m[   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +C% 6jGGh  
& bTCTDZh  
template < typename T >   struct picker_maker n Bm ]?  
  { [F<E0rjwM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o2fih%p?1  
} ; }aWy#Oe  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tLzLO#/n  
  { eRUdPPq_d  
typedef picker < T > result; _H$Lu4b)N  
} ; hjL;B 'IL  
hBU)gP75  
下面总的结构就有了: qT#e -.G  
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。 ).KA0-  
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。 5]O{tSj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gWj-@o\  
至此链式操作完美实现。 B.N#9u-vW  
` o)KG,  
7xnj\9$m  
七. 问题3 ~"+"6zg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '!m6^*m|c  
M+ [ho]  
template < typename T1, typename T2 > ~kW?]/$h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +tPBm{|  
  { %`]+sg[i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )n&hO_c/  
} 56AC%_ g>  
oc1BOW z  
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: |~Dl<#58  
' i+L  
template < typename T1, typename T2 > tpWGmj fo>  
struct result_2 B&cIx~+  
  { 3=enk0$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;!<}oZp{  
} ; OnTe_JML  
bZ* = fdh  
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? u99a"+  
这个差事就留给了holder自己。 _xKn2?d8g  
     7)2K6<q  
V 20h\(\\  
template < int Order > tSHW"R  
class holder; =MNp;  
template <> yGR{-YwU!  
class holder < 1 > wR%Ta-  
  { 3aW<FSgP  
public : &y!?R$?b  
template < typename T > FGDVBUY@  
  struct result_1 aAjl 58  
  { ;UQza ]i  
  typedef T & result; `Gio 2gl9  
} ; D4VDWv  
template < typename T1, typename T2 > y_m+&Oe  
  struct result_2 HzTmNm)  
  { ,AnD%#o  
  typedef T1 & result; 6b|<$Je9  
} ; K6DN>0sY  
template < typename T > 5Zq hyv=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  l<6G Z  
  { >.meecE?Q  
  return (T & )r; fZiAl7b!  
} J?O0ixU  
template < typename T1, typename T2 > 01r%K@ xX\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (p>|e\(]0  
  { R XCn;nM4  
  return (T1 & )r1; Znb={hh  
} $d*9]M4  
} ; "\wMs  
kY)Vr3uGA  
template <> i$NlS}W  
class holder < 2 > (d_z\U7l  
  { / l$enexSt  
public : /DAR'9@h  
template < typename T > ,@ '^3u  
  struct result_1 G*9(O:  
  { 2+9VDf2  
  typedef T & result; jR%*,IeB  
} ; gG?@_ie  
template < typename T1, typename T2 > 7P1Pk?pxy  
  struct result_2 4)gG_k  
  { x7S\-<8  
  typedef T2 & result; !Gmnck&+  
} ; V,-we|"  
template < typename T > x3y+=aj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tz1^"tx9  
  { i(4<MB1a  
  return (T & )r; @j\:K<sk  
} :+\0.\K0!  
template < typename T1, typename T2 > .OdtM X y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,ua1sTgQ  
  { B0Df7jr%`>  
  return (T2 & )r2; LdZVXp^  
} SA TX_  
} ; ~P|;Y<?3  
?~o`mg  
#*g=F4>t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OHndZ$'fI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^MpMqm1?8;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0GUJc}fgvN  
Da-Lf2qT9  
return l(i, j) = r(i, j); x?L[*N_ml  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FJ3S  
@1*^ttC  
  return ( int & )i; WFF?VBT'^  
  return ( int & )j; JV~ Dly>  
最后执行i = j; )Q1>j 2 &  
可见,参数被正确的选择了。 <Z^by;d|z  
|0[Buh[_:c  
~$y"Ldrp  
>eTbg"\  
P<vl+&*  
八. 中期总结 WZ-~F/:c%  
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: .I^4Fc}&4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q;68tEupR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B<d=;V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LhL |ETrJ  
owIpn=8|Q  
^*AI19w!Ys  
U<'N=#A J  
{T8;-H0H  
SW9 C 8Q  
九. 简化  {b!{~q  
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。 M+%Xq0`T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6 - 3?&+  
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: 'C5id7O&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h7#\]2U$[5  
  +-*/&|^等 <q7o"NI6FZ  
2. 返回引用。 _*AI1/>`  
  =,各种复合赋值等 %Xh}{o$G  
3. 返回固定类型。 j:%,lcF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $M}"u [Qq  
4. 原样返回。 -_ 9k+AV  
  operator, Cfi4~&  
5. 返回解引用的类型。 BdD]HXB|_  
  operator*(单目) %r|sb=(yT  
6. 返回地址。 YYT;a$GTo  
  operator&(单目) M86"J:\u]  
7. 下表访问返回类型。 p)SW(pS  
  operator[] mOJdx-q?r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3H,x4L5j  
  operator<<和operator>> `Abd=1nH  
LGhK)]:  
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。 x'L=p01  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5len} ){  
)^(gwE  
template < typename Left > m.+h@  
struct value_return jG1(Oe;#  
  { hNXZL>6  
template < typename T > *J4!+GD  
  struct result_1 KtaoOe  
  { af|h4.A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ur+U#}  
} ; Ae7FtJO  
^Q#_  
template < typename T1, typename T2 > %2:UsI  
  struct result_2 ^0zfQu+!  
  { 5'set?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $z_yx `5  
} ; :aOR@])>o  
} ; ^=x/:0  
;n't:yQW  
)5@P|{FF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ykC3Z<pI.  
E+Bc>xl@ m  
下面我们来剥离functor中的operator() ~R;/u")@e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )1 -<v);  
XHA|v^  
return l(t) op r(t) r:sa|+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8oE`>Y  
return op l(t) J!om"h  
return op l(t1, t2) 5$ik|e^:y  
return l(t) op Nk@-yZ@,8  
return l(t1, t2) op _|\X8o_  
return l(t)[r(t)] W/UA%We3+L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0m3hL~0(a  
Zv}F?4T~:  
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: brTNwRze  
单目: return f(l(t), r(t)); N7s0Ua'-v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gbhw7 (&  
双目: return f(l(t)); -;gQy[U  
return f(l(t1, t2)); '=;e# C`<{  
下面就是f的实现,以operator/为例 LZ)g&A(j?  
d*tWFr|J-  
struct meta_divide t0f7dU3e;L  
  { n1; a~0P  
template < typename T1, typename T2 > T8m]f<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &vmk!wAs  
  { :? )!yI  
  return t1 / t2; Un8' P8C  
} i1x4$}  
} ; *w;?&)8%  
S }`f&  
这个工作可以让宏来做: f2c <-}wR  
.QP`Qn6(P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fBh"  
template < typename T1, typename T2 > \ h 8$.mQr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~2>Adp  
以后可以直接用 "81'{\(I_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) At@0G\^  
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 rd&d~R6  
(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。。。) $W|JQ h  
,~cK]!:>s  
7l7VT?<:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &/[MWQ  
T"P}`mT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~U w<e~  
class unary_op : public Rettype R'Ue>k  
  { KAZ<w~55c  
    Left l; :uAL(3pQ  
public : D`QMlRzXy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _b8KK4UR  
k(G6` dY  
template < typename T > @Nb/n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /$%&fo\[  
      { `.;U)}Tn  
      return FuncType::execute(l(t)); <SJ6<'  
    } 7[=G;2<  
8qkQ*uJP  
    template < typename T1, typename T2 > eTjPztdJbx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z(c8]Wu#  
      { 9wCgJ$te  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (P? |Bk [  
    } \X\< +KU  
} ; a)W|gx6Y  
Y 22Ai  
~hq\XQX  
同样还可以申明一个binary_op * 4J!@w  
"tl{HM5u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J jZB!Lg=  
class binary_op : public Rettype Otu?J_d3  
  { |};d:LwX  
    Left l; r]LP=K1  
Right r; U{dK8~  
public : .pZYPKMaE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .}F 39TS2  
]N}/L lq  
template < typename T > W\j'8^kI9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gm5%X'XL  
      { L[44D6Vg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E[t[R<v,P!  
    } .feB VRg  
[pms>TQ2  
    template < typename T1, typename T2 > nv0D4 t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ]LsT  
      { w8 S pt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,y"vf^BE.  
    } msw'n  
} ; 8=bn TJf  
P;(@"gD8z5  
O_s /BoB@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q7pCF,;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 noaR3)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MYV3</Xj*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~:,}?9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _Cf:\Xs m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nGTGX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vC&0UNe$  
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) 1r4NP  
下面是修改过的unary_op **-rPonM[  
5o{U$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dVq9'{[3  
class unary_op Jo qhmn$j  
  { )Dms9:  
Left l; KiMlbF.~V  
  *eD[[HbKX  
public : 6qQ_I 0f  
VPYcA>-%u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2OI 0B\  
0 -M i q  
template < typename T > xc'uC bH  
  struct result_1 VWd`06'BN'  
  { |j/Y#.k;{0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #N`MzmwS  
} ; zGme}z;1@  
KN@ [hb7%  
template < typename T1, typename T2 > s hq +  
  struct result_2 ^^k9Acd~p  
  { 2T%sHp~qt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e6J>qwD?  
} ; kDJqT  
|61ns6i!  
template < typename T1, typename T2 > 4TQmEM,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N DI4EA~z  
  { 2 N(Z^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3J8>r|u;1'  
} ADxje%!1O  
08AD~^^  
template < typename T > 3XUVUd~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xsn M}  
  { sJQ~ :p0e  
  return OpClass::execute(lt(t)); bFG?mG:  
} >sAaLR4  
YVHf-uP  
} ; kwww5p ["  
8)s0$64Ra  
Pdh`Gu1:3  
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 $B9?>a|{A  
好啦,现在才真正完美了。 usKP9[T$  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9%R"(X)  
nT~XctwF  
template < typename Right > M d Eds|D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S^i8VYK,C5  
  { K5<2jl3S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); it>Bf;  
} s LDEa  
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。 u46Z}~xfb  
-d2)  
7Kj7or|  
}U9dzU14  
<AJRU l  
十. bind 4S+E% b|)  
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。 pP# _B  
先来分析一下一段例子 oFt_ yU-  
h1B_*L   
xe.f]a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1NTx?JJfW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rHybP6C<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xU{0rM"  
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。 dB&<P[$+8  
我们来写个简单的。 U0|bKU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #PC*l\ )  
对于函数对象类的版本: ())_4 <  
L*p7|rq$"  
template < typename Func > x~IrqdmW  
struct functor_trait .4w"3>  
  { p_zVrlVb  
typedef typename Func::result_type result_type; V%t_,AT  
} ; 'F*OlZ!BWy  
对于无参数函数的版本: n Jz*}=  
uHZjpMoM  
template < typename Ret > ~U]%>Zf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]A+t@/k  
  { EronNtu8i  
typedef Ret result_type; X=Y(,ZR(&  
} ; o8A8fHl  
对于单参数函数的版本: 1n*"C!q  
bz,"TG[  
template < typename Ret, typename V1 > =_6 Q26  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yk^2<?z>2  
  { 64y9.PY  
typedef Ret result_type; gC%$)4-:  
} ; cdI"=B+C\  
对于双参数函数的版本: c>r~pY~$  
b; vVlIG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z0YL,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q{[y4c1bG{  
  { 6Y.k<oem  
typedef Ret result_type; \|4F?Y  
} ; p2O[r  
等等。。。 kA2)T,s74  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HFYe@2r  
RN&8dsreZp  
template < typename Func > `USze0"t0:  
struct func_return Q2m 5&yy@s  
  { .G<Or`K^i  
template < typename T > iH dX  
  struct result_1 <P*7u\9&  
  { tqt~F2u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <I?f=[  
} ; =8]Ru(#Ig  
ne[H`7c  
template < typename T1, typename T2 > PKGqu,J,  
  struct result_2 )1YGWr;ykS  
  { plzwk>b_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a@ ? Bv  
} ; 4VA]S  
} ; ?H{?jJj$H  
ds2xl7jg  
:efDPNm5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e9CvdR  
qr*e9Uk^  
template < typename Func, typename aPicker > _jVJkg)]  
class binder_1 ,[_)BM  
  { Kr4%D*  
Func fn; daf-B-  
aPicker pk; -O@/S9]S)  
public : 6hFs{P7  
Idj Z2)$  
template < typename T > OaByfo<S  
  struct result_1 mndEB!b  
  { ,yfJjV*I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g ZES}]N  
} ; xKT;1(Mk  
ILHn~d IC  
template < typename T1, typename T2 > g,Rh Ut9  
  struct result_2 vMJC  
  { Aq$o&t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [2 Rz8e^  
} ; "/hLZl  
sBE@{w%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R^K:hKQ  
UyMlk  
template < typename T > I wu^@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LsK fCB}  
  { m .En!~t  
  return fn(pk(t)); tU8aPiUl  
} 0.wN&:I8t  
template < typename T1, typename T2 > L_=3`xE _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^<aj~0v  
  { a uve&y"R  
  return fn(pk(t1, t2)); s21)*d  
} 2%pe.s tQ  
} ; `ih#>i_ &  
'?E@H.""  
*m 6*sIR  
一目了然不是么? n8&x=Z}Xs  
最后实现bind ~}G#ys\1  
368H6 Jj  
s%N6^}N  
template < typename Func, typename aPicker > z2dW)_fU$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !:D,|k\m  
  { NE@P8pQ>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %1i *Y*wg  
} .n}k,da@(  
I=8MLv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "N=q>jaX  
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。 tqU8>d0^  
d^|r#"o[  
十一. phoenix L%.=Sb mS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XfwH1n/o#  
A+hT2Ew@t}  
for_each(v.begin(), v.end(), fp"GdkO#}i  
( R1:7]z0B  
do_ DEenvS`,P  
[ >LFj@YW_)  
  cout << _1 <<   " , " ;:Y/"5h  
] :*Z@UY   
.while_( -- _1), 8WG_4e  
cout << var( " \n " ) 1[". z{V3*  
) 4 ..V  
); e/IVZmUn^  
M[&p[P@  
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: 2AjP2  
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 PE+{<[n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U9//m=_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A~wyn5:_  
/<IXCM.  
Mwd.S  
template < typename Cond, typename Actor > 71HrpTl1fw  
class do_while WQY\R!+  
  { z`|E0~{-  
Cond cd; o@|kq1m8  
Actor act; [i]%PVGW  
public : ]Ai!G7s8P  
template < typename T > YZ5[# E@l  
  struct result_1 6IL-S%EGK1  
  { I8:G:s:  
  typedef int result_type; 'i8?]` T  
} ; 4"V6k4i5  
S)A;!}RK6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ns[.guWu-  
%VgK::)r  
template < typename T > d#HN '(2t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JU-eoB}m  
  { bg,VK1  
  do $/P\@|MqYQ  
    { 8EZ,hY^  
  act(t); 9CHn6 v ~)  
  } P6 mDwR  
  while (cd(t)); 1);E!D[  
  return   0 ; G)7J$4R  
} hmtDw,j  
} ; ! 9=Y(rb  
Z , 98  
C3 (PI,,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RS  Vt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s Qa9M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )Z@hk]@?_[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Th5}?j7  
下面就是产生这个functor的类: ]\J(  
E&|EokSyN  
@|Hx >|p  
template < typename Actor > 8BM[c;-{g`  
class do_while_actor o%73M!-  
  { <+; cgF!+  
Actor act; VI^~I;M^  
public : -<q@0IYyi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =&;}#A%m  
{Gr"oO`&"  
template < typename Cond > V?z-Dt C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )yv~wi  
} ; >4AwjS }H  
coc :$Sr%  
^p #bxN")  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  1O@ cev;  
最后,是那个do_ hHqsI`7c  
~=pyA#VVJ"  
Bd*\|M  
class do_while_invoker Fk&A2C}$b  
  { L"V~M F  
public : wHhIa3_v  
template < typename Actor > DBzF\-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZZF\;  
  { 0Ewt >~n  
  return do_while_actor < Actor > (act); [ r=U-  
} |#(g 8ua7  
} do_; L~L]MC&  
M% FKg/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m}fY5r<<;/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t)*A#  
最后来说说怎么处理break和continue {]:B80I;2  
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。 ^]?Yd)v  
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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