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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6T4I,XrY_F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8XG';K_  
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, |JP19KFx'B  
7Y R|6{@  
y$_@C8?H  
&!OEd ]  
  class filler *ziR&Fr!  
  { yIrJaS-  
public : Zk`yd8C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'E+"N'M|  
} ; "VZXi_P  
N+h05`  
NcP/W>lN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tAF?. \x"g  
7 @ )  
OQ7 `n<I<)  
m3TR}=n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z9*e%$+S  
:n QlS  
IO:*F0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h%krA<G9  
w4vV#C4X  
Rd&DH_<+^  
'*`#xNu[  
二. 战前分析 @p L9a1PJv  
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。 >WIc"y.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~Ix2O   
'gvR?[!t  
X!p`|i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G$>QH-p  
  /* --------------------------------------------- */ XTo7fbW*  
vector < int *> vp( 10 );  }:Gs ,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sVK?sBs]  
/* --------------------------------------------- */ ^J5{quV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IQRuqp KL  
/* --------------------------------------------- */ v6s,lC5qR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B*,)@h  
  /* --------------------------------------------- */ 0Gc@AG{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d<6F'F^w.7  
/* --------------------------------------------- */ 1^4:l!0D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,VHqZ'6  
@kqxN\DE  
 @Fb1D"!  
+yp:douERi  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z*i p=FYR  
1._1, _2是什么? P"8Ix  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \3$!)z  
2._1 = 1是在做什么? 80Dn!9j*  
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。 RqtBz3v  
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。 l!F$V;R  
U}RBgPX!  
&ASR2J  
三. 动工 ujZ`T0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bI55G#1G  
h 6Z:+  
`8ac;b  
f9W:-00QD  
template < typename T > kFv*>>X`  
class assignment Zd6ik&S   
  { P[ 2!D)A  
T value; T&?g)  
public : -GA F>  
assignment( const T & v) : value(v) {} c]PTU2BB8  
template < typename T2 > lPZ(c%P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n^Ca?|} ,  
} ; 5 wrRtzf  
x#J9GP.  
gSz<K.CT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x9"Cm;H%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H OR8Jwf:  
.|Huz k+  
UqOBr2 UmG  
;!MQ@Fi^  
  class holder %.Ma_4o Z  
  { -B *W^-;*  
public : C9!t&<\ }  
template < typename T > > S>*JP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iT>u&0B-  
  { Aqmpo3P[+  
  return assignment < T > (t); h Ma;\k  
}  Y~WdN<g  
} ; %_ibe  
jYHnJ}<  
*nCA6i  
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: QB*,+u4  
dFm_"135  
  static holder _1; % i4 5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2.D2 o  
wq$$. .E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tk&AZb,sP  
而不用手动写一个函数对象。 \Ii{sn9  
n#lbfN 4  
{p +&Q|  
)G/bP!^+(  
四. 问题分析 Q":_\inF  
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。 m/KaWrw/)  
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。 BNfj0e5b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )`DVPudiy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HwUaaK   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?woL17Gt  
rwRZGd *p  
五. 问题1:一致性 U.e!:f4{  
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?| --K) 7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !l (Vk  
T$5wH )<  
struct holder L4>14D\  
  { 9>)b6)J D  
  // ^kKLi  
  template < typename T > 9/k2 zXY  
T &   operator ()( const T & r) const >)kKP8l7  
  { V<QpC5  
  return (T & )r; b^/u9  
} )|~&(+Q?]  
} ; }r: "X<`  
|_;kQ(,  
这样的话assignment也必须相应改动: >Xn,jMUW  
e~]P _53  
template < typename Left, typename Right > I-]G{  
class assignment ]9oj,k  
  { -9b=-K.y  
Left l; ;_,jy7lf  
Right r; 7Qd4L.  
public :  JW D`}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dn(!wC]  
template < typename T2 > kR<sSLEb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f 2WVg;Z  
} ; aTvyz r1  
C'JI%HnQ  
同时,holder的operator=也需要改动: TO6F  
U,W OP7z  
template < typename T > N[_T3(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7{#p'.nc5  
  { $--8%gh dG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q8{Bx03m6  
} imM!Me 0TE  
Z",0 $Gxu  
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。 .I`>F/Sjr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O*u   
E{,Wp U  
return l(rhs) = r; 2*cNd}qr  
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。 >ywl()4O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8{>|%M  
T9yI%;D  
template < typename Tp > )G2Bx+Z;L  
class constant_t Ne u$SP  
  { -'&l!23a~  
  const Tp t; [<@L`ki  
public : V^s, 3C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $_<[kci %  
template < typename T > .x=abA$!9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &lzY"Y*hA0  
  { [G_ ;78  
  return t; 4e#g{,  
} G#7*O`  
} ; *).  
z 0?MeH#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [J2evi?  
下面就可以修改holder的operator=了 >!fTWdD^  
B&MDn']fV/  
template < typename T > lMgguu~qg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CEj_{uf|  
  { Te+#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K3zY-yIco  
} 3~sV-  
[Q T ;~5  
同时也要修改assignment的operator() \n}%RD-Ce  
c]*yo  
template < typename T2 > R~=c1bpdq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z(A60b}  
现在代码看起来就很一致了。 fHaF9o+/b  
(Nzh1ul\}  
六. 问题2:链式操作 Ic3a\FTr\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^iH[ 22 b4  
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。 K"l~bFCZ8  
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。 4zs0+d +  
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。 3ML^ dZ'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9"[,9HN  
YMo8C(  
template < typename T > &&;.7E  
struct result_1 Ea4zC|;  
  { Ktk?(49  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +P))*0(c_  
} ; &DW !$b  
_#~D{91 j:  
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: OIFjc0  
HDhkg-QC  
template < typename T > PVi;h%>Y  
struct   ref LDegJer-v  
  { p4uzw  
typedef T & reference; y_: {p5u  
} ; tO&n$$  
template < typename T > "y8W5R5kL4  
struct   ref < T &> TTO8tT3[6}  
  { %Ja0:e  
typedef T & reference; h8WM4 PK  
} ; X!V#:2JY  
GYtgw9 "Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )-I/ej^  
]R~hzo  
template < typename T > {JdXn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gR/?MJ(v  
  { 26}3  
  return l(t) = r(t); q"269W:  
} |zRrGQY m  
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。 BuvnY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~"*W;|)  
~APS_iG[  
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 ,OrrGwp&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T Q![  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lt~&K$t7~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Eg&5tAyM  
最后的布局是: (0@b4}Z  
                Add I>8_gp\1  
              /   \ D<70rBf2  
            Divide   5 n"?*"Ya  
            /   \ ~|<'@B!6  
          _1     3 a?ete9Q+  
似乎一切都解决了?不。 T: My3&6  
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。 y ~-v0/  
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。  "O# V/(  
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: i\ uj>;B  
IT#Li  
template < typename Right > bR}fj.gP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `s69p'<;p  
Right & rt) const k v_t6(qd  
  { {^Q,G x(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;mI^J=V3  
} ,+d8   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O,7S1  
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。 le_a IbB"P  
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。 bp" @ p:  
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。 'PrBa[%  
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。 GfSD% "  
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? K/(QR_@?  
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: @[v,q_^8  
R:l&2  
template < class Action > \ (`2@  
class picker : public Action Y9-F\t=~  
  { e1b?TF@lz  
public : Q e/XEW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +P 9eE,WR  
  // all the operator overloaded r(>812^\  
} ; xxg/vaQt=s  
o/&K>]8M  
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。 gKQs:25  
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: iW2\;}y  
fVZ9 2Xw B  
template < typename Right > #I MaN%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v2r|) c,h  
  { wQ/.3V[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z&c}  
} Qe!3ae`Z  
?v:FGO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z{t `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。 PZ#up{[o  
BK)<~I  
template < typename T >   struct picker_maker *Ej;}KSv  
  { 0nBDF79  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b)#rUI|O  
} ; g9;s3qXiG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `gC J[  
  { `t9k!y!GV  
typedef picker < T > result; g[O  
} ; 7K&Uu3m  
4o ";p}[b  
下面总的结构就有了: Cb|1Jtb  
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。 2( I4h[  
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。 -da: j-_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K } T=j+  
至此链式操作完美实现。 KSS]%66Y  
R-<8j`[0  
Wt@hST  
七. 问题3 v:Gy>&  
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。 /kw;q{>?o  
CAx eJ`Q  
template < typename T1, typename T2 > r9! s@n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =z"8#_3A  
  { @(*A<2;N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Zl'/Mx g  
} h-O;5.m-P  
_ iDVd2X"H  
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: R i,_x  
(GGosXU-v  
template < typename T1, typename T2 > (~bx%  
struct result_2 zN;P_@U  
  { !;vv-v,LQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3G<4rH]  
} ; @PLJ)RL  
H2Z e\c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GL-b})yy  
这个差事就留给了holder自己。 }CZw'fhVWO  
    JC9$"0d7  
bZAL~z+ V  
template < int Order > tcRJ1:d  
class holder; a9 q:e  
template <> oclU)f.,  
class holder < 1 > SO STtuT  
  { Ahba1\,N$  
public : Bxw(pACf  
template < typename T > Dm}M8`|X  
  struct result_1 zkqn>  
  { 4W49*Je  
  typedef T & result; z%T|L[(6  
} ; L A A(2  
template < typename T1, typename T2 > XpkOCo02  
  struct result_2 |'P$zMAF  
  { 1tI=Dw x  
  typedef T1 & result;  .9r85  
} ; Ndb7>"W  
template < typename T > qP&:9eL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B/;'D7i|S  
  { %I!2dXNFRF  
  return (T & )r; [dz3k@ >0  
} Rrl  
template < typename T1, typename T2 > dS <*DP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d+5~^\lV  
  { {,*vMQ<^  
  return (T1 & )r1; 3iX\):4  
} `$6~QLUf  
} ; uM,Ps}  
E,K>V:P*  
template <> gX-hYQrC  
class holder < 2 > P,3w b  
  { b5 NlL`g  
public : HOCj* O4  
template < typename T > L@zhbWY  
  struct result_1 E]m?R 4  
  { aHYISjZ]>  
  typedef T & result; T*=*$%  
} ; U1lqg?KO  
template < typename T1, typename T2 > h9}*_qc&kV  
  struct result_2 (C).Vj~  
  { Ar,n=obG  
  typedef T2 & result; ,p(&G_  
} ; Ks6\lpr  
template < typename T > /Yg&:@L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t&[<Dl/L  
  { >nih:5J,ja  
  return (T & )r; 9^8OIv?m8  
} )i[Vq|n  
template < typename T1, typename T2 > -TG ="U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b8YdONdy  
  { pz)>y&_o  
  return (T2 & )r2; _'L16@q  
} 0%}*Zo(e+  
} ; J>nBTY,_<  
`JPkho  
Vq{3:QBR  
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> >。 -<5{wQE;|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GQCdB>   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z(Y:  
d(ypFd9z  
return l(i, j) = r(i, j); T{f$S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qe ip h  
5dE=M};v  
  return ( int & )i; Ov?J"B'F  
  return ( int & )j; IOuqC.RJ}o  
最后执行i = j; S1mMz i  
可见,参数被正确的选择了。 vW vu&3tx  
DU]KD%kl  
qdv O>k3  
H, :]S-T  
c>^(=52Q  
八. 中期总结 6},[HpXRc4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fHH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0('ec60u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :N$-SV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rq[d\BN0.d  
l$EN7^%w  
cY_ke  
p@4GI[4  
5~:/%+F0=  
) =29Hm"  
九. 简化 emnT;kJ>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,%l}TSs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A0k?$ko  
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: (uDd_@a9t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8j3Y&m4^  
  +-*/&|^等 qa )BbK^i  
2. 返回引用。 ?&~q^t?u  
  =,各种复合赋值等 pxd=a!(  
3. 返回固定类型。 15<? [`:6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )(-;H|]?  
4. 原样返回。 E8}evi  
  operator, :Z6j5V;s  
5. 返回解引用的类型。 fZ7AGP   
  operator*(单目) 'D ?o^  
6. 返回地址。 Q zaD\^OF  
  operator&(单目) Kmx^\vDs  
7. 下表访问返回类型。 Y`bTf@EP>  
  operator[] 9iZio3m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d`B<\Y#{Us  
  operator<<和operator>> BU/A\4xQ,Y  
lYQ|NL():  
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。 wLXJ?iy3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yivu|q  
X4!7/&  
template < typename Left > vb6EO[e% I  
struct value_return qVE0[ve  
  { =ZIT!B?4  
template < typename T > gaY&2  
  struct result_1 p#ar`-vQ  
  { \BXzmok  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~&73f7  
} ; "/i$_vl  
- Fbp!*. u  
template < typename T1, typename T2 > YoKyiO!   
  struct result_2 +)jll#}?  
  { JL= cIH8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; chE!,gik  
} ; hb5K"9Y  
} ; ;J5z  
x^ f)I|t  
#lP8/-s^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;X,u   
"[|b,fxR  
下面我们来剥离functor中的operator() e}e8WR=B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ns8s2kYcm  
x 6`!  
return l(t) op r(t) "+"=iwEAz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l:!L+t*}6  
return op l(t) L9 D`hefz  
return op l(t1, t2) d7X&3L%Oq  
return l(t) op K}R+~<bIY  
return l(t1, t2) op p%"dYH%]&0  
return l(t)[r(t)] x.?5-3|d$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,JV0ib,  
b]+F/@h~]  
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: Y$r78h=4  
单目: return f(l(t), r(t)); WVy'f|3;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~hLan&T  
双目: return f(l(t)); @dDeOnF  
return f(l(t1, t2)); pFd8p@m_2  
下面就是f的实现,以operator/为例 LSJ?;Zg(=z  
tF0jH+7J-  
struct meta_divide -Ks>s  
  { w6% Q"%rp  
template < typename T1, typename T2 > #dA$k+3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \WCQ>c?~  
  { v~P,OP("c  
  return t1 / t2; o|(5Sr&H  
} NXY jb(4:  
} ; I#M3cI!X?  
;!4gDvm  
这个工作可以让宏来做: M<fhQJ  
`a& kD|Yh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ smQ^(S^  
template < typename T1, typename T2 > \ 2@D`^]]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; do}LaUz  
以后可以直接用 jmM|on!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *x"80UXL  
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 ;Ba%aaHl  
(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。。。) LwH#|8F  
rVYoxXv  
>1~ /:DJ  
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 _/s"VYFZ  
_IDZ.\'>$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pN%&`]Wev  
class unary_op : public Rettype N4!`iS Y  
  { &v{Ehkr*  
    Left l; zH8E,)  
public : fd\RS1[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4>hHUz[_  
aLJm%uW6m&  
template < typename T > g{65QP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @X2*O9  
      { |p11Jt[  
      return FuncType::execute(l(t)); +2~k Hrv  
    } ,kN;d}bg  
#< im?  
    template < typename T1, typename T2 > 6[> lzEZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X*8y"~X|vq  
      { *v>ZE6CL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -u2i"I730  
    } 5'~_d@M  
} ; _kj]vbG^;  
"s*-dZO  
J!6FlcsZm  
同样还可以申明一个binary_op RLB3 -=9t  
*T|B'80  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gE-y`2SU  
class binary_op : public Rettype 0+1wi4wy/  
  { 1uw#;3<L  
    Left l; E9HMhUe  
Right r; > VG  
public : H",B[ YK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _'u]{X\k{J  
X%1TsCKMj  
template < typename T > rH+OXGoB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3FEJ 9ZyG  
      { b'H'QY   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |?`5~f  
    } ;?-AFd\i  
o`?rj!\  
    template < typename T1, typename T2 > woYD &Oml  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ie}O ZM  
      {  +]db-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }I"C4'(a  
    } I5$P9UE+^9  
} ; t8Zo9q>  
^NW[)Dq1<  
(B7G'h.?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7io["zW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yzA05npTl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m7 =$*1k  
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。 GP|=4T}Bf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !d* [QD8  
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。。。 S2~cAhR|M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zo9<96I&  
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) JE?p'77C  
下面是修改过的unary_op V|7YRa@  
L+%"e w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ) nfoDG#O  
class unary_op N+-Tp&:wY  
  { XZ rI w  
Left l; Q=\ Oa(I  
   6 K $mW  
public : \u3\TJ  
Pf?kNJ*Tv)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *dzZOe>,  
E*_^+ %  
template < typename T > ));#oQol9  
  struct result_1 PJnC  
  { Y4T")  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BG{f)2F\  
} ; 'm%{Rz>j  
R;& >PFmq  
template < typename T1, typename T2 > <_tmkLeZf  
  struct result_2 G4&s_ M$  
  { DA =U=F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W+nu=iQ!  
} ; r );R/)&  
/YKd [RQ  
template < typename T1, typename T2 > 0bNvmZ$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bm588UQ  
  { +Qs]8*^?;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >%JPgr/ 8  
} Otn,UoeeB  
?I.9?cQXZ  
template < typename T > R+sT &d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @nxo Bc !P  
  { #u<Qc T@  
  return OpClass::execute(lt(t)); MatXhP] Fi  
} (iIw }f)w  
K,f:X g!:  
} ; qZoDeN-CC  
UNI< r  
I Mgd2qIC  
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 p:,Y6[gMo  
好啦,现在才真正完美了。 QbU5FPiN  
现在在picker里面就可以这么添加了: B( [x8A]  
eh# 37*-  
template < typename Right > yIw}n67  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^}3^|jF  
  { <QtZ6-;_f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T}~TW26v  
} BT{;^Hp  
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。 J=V  
gmTBT#{6yH  
WxdQ^#AE  
)cf i@-J+#  
myx/|-V"F  
十. bind !Jg;%%E3:i  
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。 (Guzj*12  
先来分析一下一段例子 ]{-.?W*$  
jA? #!lx_  
+qxPUfN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !+x Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >nSsbhAe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~KK 9aV{  
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。 -luQbGcT3  
我们来写个简单的。 ia6 jiW x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6|97;@94  
对于函数对象类的版本: pMF vL  
S"Al [{  
template < typename Func > vwR_2u  
struct functor_trait 5<?Ah+1  
  { 337.' |ZE  
typedef typename Func::result_type result_type; @xG&K{j  
} ; Z\$Hg G  
对于无参数函数的版本: uL'f8Pqg  
N_t,n^i9>*  
template < typename Ret > (1/Sf&2i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OhF55,[  
  { DF%d/a{]  
typedef Ret result_type; 3)OZf{D[  
} ; #86N !&x  
对于单参数函数的版本: FOaA}D `]  
gv!8' DKn  
template < typename Ret, typename V1 > Z0|5VLk,<{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pP\Cwo #,  
  { !3Dq)ebBz  
typedef Ret result_type; o7y<Zd`Bj  
} ; 0'q4=!l  
对于双参数函数的版本: $CcjuPsK  
%wD#[<BGn>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  yCX5 5:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l\U Q2i  
  { 1- RY5R}VR  
typedef Ret result_type; mq:k |w^6  
} ; Xz]l#w4 Pp  
等等。。。 u09Tlqh0 3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I#l}5e5  
G,8mFH  
template < typename Func > +/OSg.  
struct func_return whI{?NP  
  { .j6udiv5  
template < typename T > 2j\_svw'  
  struct result_1 [V}vd@*k  
  { .=y=Fv6X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iAd&o `C  
} ; = XZU9df  
3 ML][|TR  
template < typename T1, typename T2 > ci,(]T +!  
  struct result_2 $`pf!b2Z  
  { UBo0c?,4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S)CsH1Q  
} ; '2,~'Zk  
} ; opX07~1  
SH*'<  
^Z (cV g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /E>;O47a  
f5}afPk  
template < typename Func, typename aPicker > J%bNt)K}  
class binder_1 \ %-<O  
  { BRFsw`c  
Func fn; I=`?4%  
aPicker pk; B<W}:>3  
public : +'H[4g`  
X[z;P!U  
template < typename T > pj'gTQ),0  
  struct result_1 <O jK $KV  
  { 2OG/0cP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q0*E&;|  
} ; r#-  
\F _1 C=  
template < typename T1, typename T2 > bLT3:q#s  
  struct result_2 N2h5@*1Y  
  { "|\hTRQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +U fw  
} ; UMcM&yu-  
3s\UU2yr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ] 0i[=  
$W._FAAJ#  
template < typename T > b:1B >  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vuQA-w7  
  { hB?#b`i^  
  return fn(pk(t)); $G=^cNB|JB  
} C&O8fNB_  
template < typename T1, typename T2 > )Rr6@o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,Csdon  
  { ]t[%.^5#  
  return fn(pk(t1, t2)); H )X[%+  
} {/[@uMS_6]  
} ; eI-fH  
;Q ZG<  
R ENCk (  
一目了然不是么? [gzaOP`f  
最后实现bind bbL\xq^  
s'O%@/;J  
ft"-  
template < typename Func, typename aPicker > @Y~gdK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }3 /io0"D  
  { J~x]~}V&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t!D'ZLw  
} XT0-"-q  
|dIR v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;5X6`GlS#5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +;,{`*W+N  
'[ c-$X2Ak  
十一. phoenix ^P^"t^O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V7$ m.P#uM  
Yjg$o:M  
for_each(v.begin(), v.end(), 3P_.SF  
( 1@Ba7>%'  
do_ Hc/7x).  
[ e`Yj}i*bx]  
  cout << _1 <<   " , " h!B{7J  
] -O} )Y>=}  
.while_( -- _1), .)*&NY!nsl  
cout << var( " \n " ) $`xpn#l z  
) c{ 'Z.mut  
); 1dD%a91  
MpKXC   
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: cg )(L;  
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 l@4pZkdq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e"@r[pq-{u  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z%#e* O0  
)~M@2;@L  
,]wab6sY  
template < typename Cond, typename Actor > W *0!Z:?  
class do_while 4n#u?)  
  { H Qj,0#J)  
Cond cd; y^r'4zN'  
Actor act; X&Oo[Z  
public : u`EK^\R  
template < typename T > s-#@t  
  struct result_1 mB2}(DbhE  
  { ' !huU   
  typedef int result_type; hLfWDf*T|  
} ;  2  
I/'>MDB!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !fs ~ >  
%g*nd#wG  
template < typename T > K-YxZAf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ln<[CgV8  
  { /5%'q~  
  do 2k!uk6  
    { &[`2 4Db  
  act(t); }[%F  
  } %2RXrH2&H  
  while (cd(t)); mAH7; u<  
  return   0 ; 9f['TG,"  
} v~RxtTu  
} ; '3XOU.  
l[ko)%7V  
A@M2(?w4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g=KK PSK  
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。 hW~% :v  
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。 ^PdD-tY<  
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。 qY&(O`?m&  
下面就是产生这个functor的类: Cpzdk~+H  
tzl,r"k3  
i K@RQi  
template < typename Actor > +;H=_~b  
class do_while_actor `-nSH)GBM  
  { bSM|"  
Actor act; {? yRO]  
public : C\rT'!Uk\Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <S_0=U  
[YQtX_;w  
template < typename Cond > oCwep^P(v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;E}&{w/My  
} ; x ~l"'qsK  
e?\Od}Hbw  
0#c-qy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1`II%mf[  
最后,是那个do_ ,>g( %3C  
PazWMmI  
:z?T /9,C  
class do_while_invoker zCq6k7u  
  { WKr4S<B8mr  
public : L9[m/(:y  
template < typename Actor > B8cg[;e81  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wV-N\5!r%H  
  { $sL+k 'dY  
  return do_while_actor < Actor > (act); h1)+QLI  
} zv1,DnkqF  
} do_; +Km xo4p  
i(u zb<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rI)&.5^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8}z PDs  
最后来说说怎么处理break和continue .>`7d=KT  
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。 O[ans_8  
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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