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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E V@yJ]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y<h6m]H  
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, @,m 7%,  
@MP;/o+  
,\T7{=ZG\!  
=q}Z2 OoYh  
  class filler i0F6eqe=J  
  { |$g} &P8;  
public : KW!+Ws  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  De2$:?  
} ; 5Od&-~O  
G > t  
?&!e f {  
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: 6)c-s|#  
PD~vq^@Q  
D$+g5u)  
=IKgi-l*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $,B;\PX  
]k8f1F  
Z*Rg ik  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZW4$Ks2]Y  
:D4'x{#H  
izzX$O[=:  
H@b4(6  
二. 战前分析 4'TssRot@h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WL?qulC}h1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -@ra~li,yQ  
tSe[*V4{'  
t37<<5A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N>CNgUyP  
  /* --------------------------------------------- */ `Tei  
vector < int *> vp( 10 ); *Nfot v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'S|7<<>4k  
/* --------------------------------------------- */ U }AIOtUw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IJVzF1vC  
/* --------------------------------------------- */ 34Cnbtq^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); upZ tVdd  
  /* --------------------------------------------- */ v!$:t<-5N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @1xIph<z  
/* --------------------------------------------- */ L6#4A3yh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |>OBpb  
9s*QHCB0  
2j#Dwa(lZQ  
iXq*EZb"R  
看了之后,我们可以思考一些问题: `<kB/T  
1._1, _2是什么? {pA&Q{ ^  
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。 PT }J.Dwx  
2._1 = 1是在做什么? &er,Wyc(  
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。 3y,2RernK  
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。 BMqr YW  
*nc3A[B#C  
(G/(w%#7_  
三. 动工 V%z?wDC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5S, Kq35$(  
b^&azUkMN  
{9X mFa  
vCNq2l^CW  
template < typename T > #6v357-5  
class assignment ^d@2Y0hH  
  { tRO=k34  
T value; Zw _aeJ  
public : KCAV  
assignment( const T & v) : value(v) {} ' MBXk2?b  
template < typename T2 > w/"vf3}(9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \.}ZvM$  
} ; %H;}+U]Z  
=<7z :]  
|a a\t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K&RIF]0#G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4HR36=E6  
' Ttsscv  
jm@,Ihz=wI  
QnP?j&  
  class holder .ZV='i()X  
  { P3n#s2o6y  
public : 0kNKt(_  
template < typename T > dJ#go*Gn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /qMnIo  
  { Tl'wA^~H  
  return assignment < T > (t); j"hEs(t  
} FRajo~H  
} ; #/jug[wf*!  
X d o\DQn  
?Z_T3/ f  
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: Kh[l};/F  
~, E }^  
  static holder _1; l U8pX$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  @;$cX2  
:CK`v6 Qs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D B65vM  
而不用手动写一个函数对象。 B :S8{  
*S"RU~1_  
[3s-S+n @  
_P!b0x~\  
四. 问题分析 T/2k2r4PD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L\UGC%]9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <#4""FO*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -CuuO=h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8)=(eI$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 </D.}ia  
}Hq3]LVE  
五. 问题1:一致性 Ez"*',(  
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?| Y]KHCY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LU+SuVm  
8h }a:/  
struct holder fP5i3[T  
  { y<w_>O  
  // Y0krFhL'x0  
  template < typename T > ZO cpF1y  
T &   operator ()( const T & r) const -j]c(Q MA]  
  { }e/vKW fT  
  return (T & )r; iE HWD.u  
} 8/(}Wet  
} ; D_0sXIbg  
]' [:QGr  
这样的话assignment也必须相应改动: ^|p D(v  
L.yM"  
template < typename Left, typename Right > G+Z ,i c  
class assignment &9)/"  
  { /<n7 iIK)  
Left l; F-rhxJd  
Right r; % &&)[  
public : )^ZC'[93  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {<@ud0A:\  
template < typename T2 > "_\"S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pZopdEFDK|  
} ; _AX,}9  
Hzm_o>^KC  
同时,holder的operator=也需要改动: I&#:/|{:5  
*EvW: <  
template < typename T > ~cSXBc,+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h)ZqZ'k$  
  { nRB3VsL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FXDB> }8  
} |v8h g])I+  
O50<h O]l  
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。 E;s_=j1f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f3G:J<cL  
b way+lh  
return l(rhs) = r; L~{(9J'(  
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。 d]E={}qo&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bAH<h   
CN ( :  
template < typename Tp > |yO%w#  
class constant_t /eH37H  
  { B E8_.>  
  const Tp t; 4]tg!ks  
public : og35Vs0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =|aZNHqH  
template < typename T > `<d.I%}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G^nG^HTo5  
  { ^gx~{9`RR  
  return t; xBc|rqge  
} -O?HfQ  
} ; C F','gPnc  
BK4S$B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d3q.i5']G  
下面就可以修改holder的operator=了 5o 5DG  
=cS5f#0  
template < typename T > \3^V-/SJf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aV|V C $  
  { cL*oO@I&_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LKcp.i  
} =,;$d&#*h  
3Fn}nek  
同时也要修改assignment的operator() hx&fV#m  
#`gX(C>  
template < typename T2 > ~K#92  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R,78}7B  
现在代码看起来就很一致了。 qOy(dG g  
N [3Y~HX!q  
六. 问题2:链式操作 yH-&o,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Whx^B:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 K)    
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qGH[kd  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )@I] Rk?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +C7E]0!r  
pXlqE,  
template < typename T > TA/hj>rV  
struct result_1 b3[[ Ah-  
  { [Z2[Iy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \^9n&MonM  
} ; e#k rr  
1)h<)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: de2G"'F  
fi>.X99(G  
template < typename T > 7Ko*`-p  
struct   ref 'D`lVUB  
  { qGV(p}$O  
typedef T & reference; B,_K mHItd  
} ; E_A5KLP  
template < typename T > AEnkx!o  
struct   ref < T &> KG(FA  
  { wT- -i@@  
typedef T & reference; E"p _!!1  
} ; H/M]YUs/3  
OqMdm~4B!j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /KC^x= Xv:  
BNE:,I*&  
template < typename T > kZG; \  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hQe78y  
  { G)[gLD{g?  
  return l(t) = r(t); xLFMC?I  
} K]B`&ih  
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。 |pBFmm*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :TP4f ?FA  
+{=U!}3|  
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 $eT[`r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ./3/3& 6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (?'vT %  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (_FeX22+  
最后的布局是: RAu(FJ  
                Add '[8w8,v(  
              /   \ @<$m`^H  
            Divide   5 v)O].Hd  
            /   \ W0mvwYON[  
          _1     3 h(AL\9{=}  
似乎一切都解决了?不。 R"HV|Dm|m  
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。 @8m%*pBg  
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。 =to.Oa RR  
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: p|nPu*R-\  
"{E%Y*  
template < typename Right > ~"\v(\Pe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q'3tDc<  
Right & rt) const Z]{=Jy !F  
  { mDp8JNJNE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); { g[kn^|  
} PB"=\>]`N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G#`  
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。 fW=<bf  
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。 >)NS U  
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。 :%AEwRZ  
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。 C :sgT6  
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? %wru)  
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: G?LC!9MB  
'lpCwH  
template < class Action > WQN`y>1#@_  
class picker : public Action ?8s$RYp14  
  { *v(Q-FW  
public : PWp=}f.y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} di+ |` O  
  // all the operator overloaded 9^H.[t  
} ; Iy;"ht6  
PU%f`)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jHE^d<=O^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %zY5'$v `  
x<rS2d-Y  
template < typename Right > P~lU`.X}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `S4*~Xx  
  { 3:#6/@wQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sqV~ Dw  
} hg<[@Q%$o  
BUsxgs"),  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iyR"O1]  
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。 9dAtQwGR"6  
`S-%}eUv  
template < typename T >   struct picker_maker +!ljq~%  
  { n,s 7!z/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4,R"(ej  
} ; b?,%M^9\`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "WtYqXyd  
  { ^jRX6  
typedef picker < T > result; ` s+kYWg'Z  
} ; \5j}6Wj  
Z;1r=p#s  
下面总的结构就有了: H0])>1sWB  
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。 ! N!pvK;  
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。 (xTGt",_Jo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aqK+ u.H  
至此链式操作完美实现。 %#&njP  
t\YM Hq<Y  
e9/Mjq\  
七. 问题3  tKh  
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。 %;u"2L0@  
>/ A'G  
template < typename T1, typename T2 > +`1~zcu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OR $i,N|  
  { ue+{djz[4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z>y# ^f)r  
} #l- 0$  
q o^mp  
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: ~UeTV?)  
XHJ` C\xR  
template < typename T1, typename T2 > YIgHLM(  
struct result_2 \ %MsG  
  { [YODyf}M>\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :O&jm.2m  
} ; T2rBH]5  
iV#A-9  
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? [\h?mlG?  
这个差事就留给了holder自己。 PP!-*~F0Jr  
    A X1!<K  
?fC9)s  
template < int Order > d8 Jf3Mo  
class holder; Wuk8&P3  
template <> Dyo^O=0c  
class holder < 1 > v)gMNzt  
  { 3>MILEY^  
public : =)g}$r &<  
template < typename T > /|}yf/^9X  
  struct result_1 !m-`~3P#l,  
  { .GNyA DQp  
  typedef T & result; $-t@=N@vO?  
} ; /hVwrt(  
template < typename T1, typename T2 > ae@!M  
  struct result_2 2T(+VeMQ=  
  { 3}mg7KV&  
  typedef T1 & result; jgPUR#)  
} ; MXEI/mDYK  
template < typename T > T=sAy/1oR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ibwV #6  
  { 's5rl  
  return (T & )r; Ck %if  
} Q_iN/F  
template < typename T1, typename T2 > :X-S&S X0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XSK<hr0m  
  { T2azHo7  
  return (T1 & )r1; ~&MDfpl  
} 1t^9.!$@y  
} ; ErJ@$&7  
BV7P_!vt  
template <> w >2G@  
class holder < 2 > OA\] |2 :  
  { YtWw)IK  
public : >35w"a7S  
template < typename T > OUGkam0UK  
  struct result_1 ;]>)6  
  { ]W2#8:i  
  typedef T & result; z8{-I@+`  
} ; M,li\)J!&  
template < typename T1, typename T2 > f`/('}t  
  struct result_2 b30Jr2[  
  { !'BXc%`x[  
  typedef T2 & result; O j:I @c  
} ; (&v|,.c^)1  
template < typename T > ly6zz|c5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <BZC5b6  
  { kMnG1K  
  return (T & )r; 1t?OD_d!8  
} A9K$:mL<2  
template < typename T1, typename T2 > ]a~sJz!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n@;B_Bt7  
  { zG9D Ph  
  return (T2 & )r2; =VZ_';b h  
} e?+-~]0  
} ; m$v >r\*X  
CX\XaM)l  
 ^QJJ2jZ  
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> >。 +s8R]3NJ_H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xfqin4/jC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EleJ$ `/  
t[X^4bZd  
return l(i, j) = r(i, j); cYC^;,C &|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MOCcp s*  
0wV9Trp  
  return ( int & )i; ' F9gp!s8~  
  return ( int & )j; %3#C0%{x  
最后执行i = j; T=M##`jP%  
可见,参数被正确的选择了。 c6c@ Xd V  
s>L.V2!$0  
Z^as ?k(iM  
.RFH@''  
. 43cI(  
八. 中期总结 QQV8Vlv"  
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: -PSgBH[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `<>QKpAn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?0* [ L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '#LzQ6Pn  
)qbkKCq/FB  
Z/?{{}H+  
?jlz:Z4  
<y^_&9  
$S?gQN.e  
九. 简化 r#)1/`h  
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。 ZM v\j|{8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -XV+F@`Md  
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: y||RK` H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YT(Eh3ID  
  +-*/&|^等 kV?fie<\)  
2. 返回引用。 ^w~B]*A :"  
  =,各种复合赋值等 $VF,l#aR  
3. 返回固定类型。 o#f"wQH;p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p2t0 4p!  
4. 原样返回。 !^su=c  
  operator, At=d//5FFP  
5. 返回解引用的类型。 C,l,fT  
  operator*(单目) hd9HM5{p  
6. 返回地址。 9AB U^ig  
  operator&(单目) &Q?@VN i  
7. 下表访问返回类型。 V27RK-.N!  
  operator[] -~ ~h1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d:K\W[$Bz  
  operator<<和operator>> .06D_L"M  
Yr-SlO>  
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。 ~i%=1&K&`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <O'U-. Gc  
J}xM+l7uY  
template < typename Left > s)qrlv5H  
struct value_return nD*iSb*  
  { %hYgG;22  
template < typename T > vQi=13Pw  
  struct result_1 e c]kt'  
  { ;NRh0)%|o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;HXk'xN  
} ; P1LOj  
-\?-  
template < typename T1, typename T2 > pK3A/ry<  
  struct result_2 m#RJRuZ|2V  
  { !X-\;3kC0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d%'#-w'  
} ; { %X2K  
} ; xNOKa*  
;Y*K!iFWH  
X<;.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }UW*[dCf>C  
*FC8=U2\X  
下面我们来剥离functor中的operator() e*}zl>f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N { oVz],  
IVSC7SBiT  
return l(t) op r(t) G`0O5G:1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K.}jOm  
return op l(t) 3/n?g7B  
return op l(t1, t2) ~3:hed7:  
return l(t) op NzQvciJ@"  
return l(t1, t2) op Cst1nGPL  
return l(t)[r(t)] xQvI$vP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ljz)%y[s  
G^)]FwTs  
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: K _VIk'RB  
单目: return f(l(t), r(t)); _D4qnb@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mnM]@8^G  
双目: return f(l(t)); +-'F]?DN'  
return f(l(t1, t2)); M{24MF   
下面就是f的实现,以operator/为例 7Fo^ :"  
-&2Z/qM&!  
struct meta_divide ivo><"Y(r  
  { S,:!H@~B  
template < typename T1, typename T2 > BGibBF^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aYa`ex  
  { ,byc!P  
  return t1 / t2; F(`|-E"E;  
} ZXQ5fBx  
} ; E6~VHQa2?  
-M=BD-_.h  
这个工作可以让宏来做: W'vekuM  
++,I`x+p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $;Fx Zkp  
template < typename T1, typename T2 > \  }cMkh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .c]>*/(+  
以后可以直接用 Nxe1^F33  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L-?ty@-i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m^L!_~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) F*U(Wl=  
JR `$t~0t  
>|%3j,<U  
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 QTa\&v[f  
bI0xI[#Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I=&i &6v8G  
class unary_op : public Rettype PR|z -T  
  { ~`Bk CTT  
    Left l; @* vVc`;  
public : 26aDPTP$<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )e0kr46  
e]1'D  
template < typename T > ,TWlg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \l(J6Tu  
      { k^ZP~.G  
      return FuncType::execute(l(t)); w3q'n%  
    } 3\}u#/Vb  
rAP="H<  
    template < typename T1, typename T2 > ~-vCY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &u&WP  
      { Szt2 "AR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tx d0S!  
    } HUjX[w8  
} ; G8vDy1`q6  
Z4Q]By:/L  
0^S$_L  
同样还可以申明一个binary_op 4r4 #u'Om  
 mhrF9&s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >z%YKdq  
class binary_op : public Rettype W2rd [W  
  { :y7K3:d3  
    Left l; )e5=<'f 1  
Right r; M>5OC)E  
public : |*JMPg?zI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hO[_ _j8  
db,?b>,EE  
template < typename T > T1$p%yQH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1_S]t[?I/  
      { ) ??N]V_U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3}s]F/e  
    } pW.WJ`Rk  
QWa@?BO2p  
    template < typename T1, typename T2 > Ox#vW6;)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VsSAb%  
      { mW!n%f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &,<,!j)Jr  
    } Htr]_<@  
} ; }v}F8}4  
x&DqTX?b,  
40MKf/9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'z,kxra|n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -h7ssf'u[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qq.$! $  
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。 uQH]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _!zc <&~I  
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。。。 0 cKsGDm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G{6@]72  
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) HdtGyh6X0  
下面是修改过的unary_op `AE6s.p?  
8tSY|ME  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kJ"rRsK  
class unary_op XdThl  
  { @d{}M)6\!  
Left l; W=A0+t%XC  
  X=-=z5  
public : !VIxEu^ke  
_ZavY<6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} } 'xGip@W  
6R^F^<<  
template < typename T > IW i0? V  
  struct result_1 ^PFiO 12  
  { "Cxj_V@\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :tO?+1  
} ; En7+fQ  
MHWc~@R  
template < typename T1, typename T2 > [V_mF  
  struct result_2 \mu';[gLd  
  { ynra%"sd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9nQyPb6  
} ; n1|]ji[c  
l+6@,TY1U  
template < typename T1, typename T2 > M6MxY\uM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }` `oojz  
  { a9lYX*:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yg}L,JJU<  
} "Vc|D (g  
"fNv(> -7s  
template < typename T > dk]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kc r)W  
  { u* iqwm.  
  return OpClass::execute(lt(t)); P[H`]q|  
} moVf(7  
zB y%$5~Fw  
} ; 0|va}m`<3G  
_`QMEr?  
G2[2y-Rv  
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 oKSW:A  
好啦,现在才真正完美了。 .-s!} P"  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jp)PKS ![  
"OUY^ cM  
template < typename Right > gDfM}2]/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RToX[R;1E  
  { 3S^Qo9S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Tz& cm =  
} 3s:)CXO  
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。 w\t  
+f]I7e:qp  
g+.E=Ef8<4  
$\4Or  
Tig6<t+Q  
十. bind AsZyPybq  
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。 \<%FZT_4~  
先来分析一下一段例子 =8r,-3lC;  
S9/\L6Rmf  
&:+_{nc,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q"xDRQA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Pt;\]?LVrD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H~hAm  
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。 y7*^H  
我们来写个简单的。 yNx"Ey dk`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [iSLn3XXRX  
对于函数对象类的版本: oDA'}[/  
0j/i):@  
template < typename Func > qn\>(&  
struct functor_trait Z3T26Uk  
  { R91u6r#  
typedef typename Func::result_type result_type; ~u-`L+G"6  
} ; tQ?}x#J  
对于无参数函数的版本: 1hp@.Fv  
X_|} b[b  
template < typename Ret > Fn%:0j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .^1=*j(;  
  { ]7"mt2Q=3  
typedef Ret result_type; BQ&h&57K  
} ; r>q`# ~  
对于单参数函数的版本: J.`.lQ$z  
AB#hh i#  
template < typename Ret, typename V1 > ')FNudsC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +V\NMW4d  
  { ||,;07  
typedef Ret result_type; ]X _&  
} ; m :^,qC  
对于双参数函数的版本: @fYA{-ZC  
$S cjEG:6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i|d41u;@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n:!J3pR  
  { ,wEM  
typedef Ret result_type; 1Q;` <=  
} ; O 1X !  
等等。。。 `")  I[h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E0h!%/+-L  
EX5kF  
template < typename Func > -jw=Iyv  
struct func_return E|Lh$9XONA  
  { 2I4P":q  
template < typename T > 1Q$ M/}  
  struct result_1 Mo<p+*8u:  
  { nz&JG~Qfm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CUd'*Ewu  
} ; bcE DjLXq  
=f p(hX"  
template < typename T1, typename T2 > .lnD]Q  
  struct result_2 i! nl%%  
  { \d;Ow8%d/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ixkg,  
} ; xMh&C{q  
} ; vNt2s)J$  
>y@w-,1he  
2gv(`NKYE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m1hf[cg  
GgYomR:  
template < typename Func, typename aPicker > yiUdUw/  
class binder_1 (TQXG^n$gY  
  { ,O+7nByi[V  
Func fn; N!3f1d7RQ  
aPicker pk; C u:-<  
public : yC5|"+ A$  
EKf4f^<  
template < typename T > '37b[~k4  
  struct result_1 "8I4]'  
  { ^b#E%Rd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2S4z$(x3  
} ; |+bG~~~%j  
HKwGaCj`  
template < typename T1, typename T2 > _4$DnQ6&  
  struct result_2 Fr3t [:D  
  { (K6S tNtN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zQ}N mlk  
} ; XD}_9p  
YPnJldVn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N-E`go  
+hgCk87%#  
template < typename T > qI*1+R}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -<]_:Kf{;&  
  { C/Bx_j((  
  return fn(pk(t));  a|uZJ*  
}  LB7I`W  
template < typename T1, typename T2 > 1o78e2B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %0]b5u  
  { , vyx`wDd  
  return fn(pk(t1, t2)); -U[`pUY?f  
} `+c9m^  
} ; PM!t"[@&  
!13 /+ u  
&W// Ox )f  
一目了然不是么? d ovwB`5  
最后实现bind >Eg. c  
b2%bgs  
luk2fi<$  
template < typename Func, typename aPicker > 9R"N#w.U]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e7qMt[.  
  { W;]U P$5l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 00a<(sS;  
} 0P3|1=  
1'm`SRX#e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )"jn{%/t  
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。 J*KBG2+13  
}.V0SM6  
十一. phoenix PG[O?l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rRrW   
x][9ptr h  
for_each(v.begin(), v.end(), =k<4mlok^  
( )X!DCL:16  
do_ exEld  
[ as |c`4r\O  
  cout << _1 <<   " , " [piF MxZP  
] * r4/|.l  
.while_( -- _1), (VPM>ndkw  
cout << var( " \n " ) 1S]gD&V  
) $]U5  
); Fif^V  
S]%U]  
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: &G|jzXE  
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 '[yqi1 &  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $N+ {r=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -1r & s  
9eN2)a/  
Q @OC=  
template < typename Cond, typename Actor > .6 ?>t!&W  
class do_while $aPHl  
  { t6g)3F7T  
Cond cd; <AAZ8#^  
Actor act; *[1u[H9Cv  
public : OQL09u  
template < typename T > !k= 0X\5L  
  struct result_1 fov=Yd!  
  { |RAQ%VXm  
  typedef int result_type; q>|[JJ*6_N  
} ; 4>"cc@8&~  
3 +8"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,F`KQ )\"  
'D0X?2  
template < typename T > B`?N0t%X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,7fc41O3V  
  { A{8K#@!  
  do >SxZ9T|%  
    { w^due P7J  
  act(t); ueE?"Hk  
  } rT sbP40  
  while (cd(t)); [*?_  
  return   0 ; fr'huvc  
} :Hf0Qx6  
} ; x'@32gv  
xf^<ec  
>Z2,^5P{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;la#Vf:]  
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。 D-o7yc"K  
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。 rZ!Yi*? f  
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。 m,@1LwBH  
下面就是产生这个functor的类: hLyTUt~\L  
`j}_BW_  
1~R$$P11[9  
template < typename Actor > uK;K{  
class do_while_actor !O F?xW  
  { 9b"9m*gC  
Actor act; MS st  
public : WG8iTVwx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B|Fl ,55  
up3?$hUc.  
template < typename Cond > $c@w$2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r)6uX  
} ; %_b^!FR  
w\o)bn  
SLJ&{`"7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XDpfpJ,z"}  
最后,是那个do_ ] Wx>)LT  
e~+(7_2  
yHWi [7$  
class do_while_invoker A$%Q4jC}  
  { ocIt@#20 K  
public : * MSBjH|  
template < typename Actor > E\]OySC%C$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G}!7tU  
  { lX98"}  
  return do_while_actor < Actor > (act); a>wfhmr  
} F>~ xzc  
} do_; 0$eyT-:d  
XYqpI/s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y4xT:G/M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 10C 2=  
最后来说说怎么处理break和continue X5uS>V%/  
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。 87QZun%  
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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