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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZZM;%i-B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RiG]-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, BD- c<K"  
o-<XR9,N*  
~6=aoF5"3?  
a$K6b5`>Rs  
  class filler osn ,kD*  
  { +2+|zXmT  
public : oT0:Ny  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [gGo^^aW#  
} ; L"RE[" m  
O{x-9p  
j1 H eX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ` ZBOaN^if  
^EJ]LNk }  
vddl9"V)  
C<#_1@^:8e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h t3P@;  
=6a=`3r!I  
G/ H>M%M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b ,x$wP+  
b#-=Dbe  
?)gc;K  
<m/XGFc  
二. 战前分析 _6m{zvyX>  
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。 Dtox/ ,"  
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 xFcW%m>9C  
):\+%v^  
5?A<('2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `(r0+Qx  
  /* --------------------------------------------- */ yU>ucuF  
vector < int *> vp( 10 ); +~EnrrT+W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;6$W-W _  
/* --------------------------------------------- */ uSJLIb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =gC% =  
/* --------------------------------------------- */ Tol V3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /[5\T2GI   
  /* --------------------------------------------- */ GX'S4B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M?5voV*  
/* --------------------------------------------- */ >y+?Sz!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @O/"s~d-  
Wcbm,O4u  
drvz [ 9;  
HQSFl=Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: \*M;W|8aB  
1._1, _2是什么? O>>/2V9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !D!"ftOm  
2._1 = 1是在做什么? mA#;6?6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MP_/eC ;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 XZ2 ji_D  
w\M"9T  
fZ(k"*\MZ  
三. 动工 XP[~ :+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r?9".H  
3e>U(ES  
e~SRGyIww  
r)B55;*Fh  
template < typename T > XT \2  
class assignment "EVf1iQ  
  { ^9]g5.z:  
T value; _C=01 %/  
public : _0y]U];ce  
assignment( const T & v) : value(v) {} OKAmw >{  
template < typename T2 > 21my9Ui]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ps^["3e  
} ; *uSlp_;kB  
C)~%(< D  
OnyAM{$g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T+PERz(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `4e| I.`^r  
Y5y7ONcn  
ix38|G9U  
qeC^e}h  
  class holder ~i.rk#{?D  
  { EN__C$  
public : KpIY>k  
template < typename T > fm$Qd^E|e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h*Mt{A&'.&  
  { Ff d4c  
  return assignment < T > (t); R2Lq??XA=  
} aU/y>Y <k  
} ; B 74  
MShcZtN  
%q.5; L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |[p]]) o  
{{)pb>E  
  static holder _1; M,cz7,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IR?nH`V  
)(rr1^Xer  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Nt^.xi7  
而不用手动写一个函数对象。 w4R~0jXy  
><$V:nsEO  
3T>6Q#W5eO  
'3~m},0  
四. 问题分析 =>JA; ft  
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。 \9~Q+~@{G  
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。 e(FT4KD~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >p`i6_P0P/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k8i0`VY5Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;2[OI  
TW wE3{iF  
五. 问题1:一致性 7+Nl)d:C J  
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?| \tA@A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x TqP`ljX  
#ApmJLeCO  
struct holder cEn|Q  
  { CtUAbR  
  // flz7{W  
  template < typename T > ]AZCf`7/?  
T &   operator ()( const T & r) const 6G(K8Q{>  
  { .yHK  
  return (T & )r; FbH@qHSH  
} ;kZJnN"y  
} ; Q(R -8"  
Galh _;=  
这样的话assignment也必须相应改动: m|;gl|dTB  
m8eoD{  
template < typename Left, typename Right > y3bL\d1  
class assignment A'"J'q*t  
  { ~Q]/=HK  
Left l; mE'HRv  
Right r; H_ NoW  
public : D( y c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #TV #*  
template < typename T2 > o=PW)37>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q'Uv5p"X  
} ; 7UqDPEXU]`  
muDOY~.  
同时,holder的operator=也需要改动: o)Px d  
[h>A<O  
template < typename T > fJ=(oF=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R%\<al$O  
  { 4^9qs%&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >wR)p\UEb  
} s7\Ee-x)s  
m:k;?p:x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *g9VI;X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R:+?<U&  
32pPeYxB!-  
return l(rhs) = r; bxWzm|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K.Cx 9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [#AI!-  
7\H_9o0$  
template < typename Tp > 1c*:" k  
class constant_t twt's,dO  
  { WpMm%G~'4t  
  const Tp t; '5A&c(  
public : DYrci?8Ith  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7f*b5$+r  
template < typename T > :OqEkh"$#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P%d3fFzK  
  { WDr=+=Zj  
  return t; A'D2uV  
} @wVDe\% ,  
} ; 9lkl-b6xG  
w}M)]kY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K.}jyhKIKi  
下面就可以修改holder的operator=了 dZddo z_  
 feM(  
template < typename T > *ozXilO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }h|HT  
  { .eCUvX`$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9niffq)h  
} CUft  
%6&c3,?U\n  
同时也要修改assignment的operator() &KV$x3  
VkId6k:>6C  
template < typename T2 > M"Z/E>ne  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g>a% gVly  
现在代码看起来就很一致了。 E{\T?dk1$  
DweF8c  
六. 问题2:链式操作 V<U9Pj^?^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q AsTiT6r  
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。 1l^ `  
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。 SP vKq=,  
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。 O7J V{'?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?xwZ< A  
0}e&ONDQ  
template < typename T > r jnf30  
struct result_1 1C/Vwf:@  
  { hD,xJ]zv1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sqj8I"<`  
} ; B9`_~~^U5  
Ss1&fZoj  
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: KB{/L5  
A>)W6|m|  
template < typename T > oJc7a z  
struct   ref   [ L  
  { =A_{U(>  
typedef T & reference; }kJ9< h,  
} ; #9A*BbY  
template < typename T > @-ir  
struct   ref < T &> ,fhwDqR ?  
  { yATXN>]l  
typedef T & reference;  ~!e(e2  
} ; X1Kze  
Re1}aLd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5X9*K  
?9~|K/`l  
template < typename T > MEtKFC|p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]XWtw21I1  
  { D/z*F8'c  
  return l(t) = r(t); jz I,B  
} 1NAtg*`  
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。 `R-VJR 2"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c =Zurqj  
m'2EiYX$}\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o%h[o9i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #BI6+rfv|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 , lBHA+@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }dEf |6_  
最后的布局是: Slp_o\s$@  
                Add `Tr !Gj_  
              /   \ %.:]4jhk  
            Divide   5 iP?lP= M  
            /   \ 7V"Jfh4_  
          _1     3 Qs 'dwc  
似乎一切都解决了?不。 NH,4>mV$!  
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。 %D ,(S-Uj  
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。 1Nz#,IdQ  
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|6[P  
i>=y3x"  
template < typename Right > x`K"1E{2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '~xjaa;.  
Right & rt) const :ZXaJ!  
  { 7[M@;$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z~jk_|?|?  
} irn }.e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -)e(Qt#ewl  
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。 %,udZyO3uR  
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。 WwLV^m]  
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。 &Z+.FTo  
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。 NDG?X s [2  
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? djDE0-QxcR  
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: g7K<"Z {M  
Jx8DVjy  
template < class Action > tSiQr I  
class picker : public Action ?1H>k<Jp  
  { 7K/t>QrBtU  
public : (2/i1)Cq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }G<A$*L1  
  // all the operator overloaded T>v`UN Bl]  
} ; }vW3<|z  
(y2P."  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ::Pf\Lb>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~0L:c&V  
02po;  
template < typename Right > @SAJ*h fb0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6/|"y  
  { 0"u=g)3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -n6T^vf  
} `^DP<&{  
bE"J&;|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5pq9x4&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7zu3o  
O9:J ^g  
template < typename T >   struct picker_maker A~'p~ @L  
  { ^NO;A=9b[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1 <wolTf  
} ; L$; gf_L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d)v!U+-|'  
  { WZ ,t~TN  
typedef picker < T > result;  >fgV!o4  
} ; w M#q [m;  
_;k))K^  
下面总的结构就有了: Le,+jm  
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。 L%f$ &  
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。 `e+eL*rZ~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9`DY6qfly  
至此链式操作完美实现。 [Ny'vAHOj  
$)7Af6xD  
&fifOF#[ e  
七. 问题3 &0J/V>k  
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。 xf8.PqVNo  
9q"G g?  
template < typename T1, typename T2 > i$4lBy_2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~;nW+S$o  
  { "'6R|<u=:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2$oGy  
} CIf""gL9  
Xd 9<`gu  
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: W7 9.,#  
Bqb3[^;~  
template < typename T1, typename T2 > M,N(be-  
struct result_2 qAuq2pHA+d  
  { w7_2JS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )"y]_}  
} ; A;Uw b  
Py#iC#g~  
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? IV$2`)[A&X  
这个差事就留给了holder自己。 axd9b,  
    CV6W)B%Se  
>Y&o2zJy  
template < int Order > Re'Ek  
class holder; '>|5  
template <> c# WIB 4  
class holder < 1 > )hK1W\5  
  { s B!2't  
public : `jCq`-.  
template < typename T > SlUt&+)  
  struct result_1 s&qr2'F+z  
  { ,5Tw5<S  
  typedef T & result; $a+)v#?,  
} ; x8* @<]!  
template < typename T1, typename T2 > & A@ !g  
  struct result_2 m{sch`bP  
  { =_H)5I_\  
  typedef T1 & result; .#ATI<t  
} ; .t9zF-jk  
template < typename T > n!y}p q6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9i#K{CkC|  
  { .ZOyZnr Z  
  return (T & )r; 6c&OR2HGqO  
} n0kkUc-`   
template < typename T1, typename T2 > g3,F+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q"pnFK9/L  
  { Nh\y@\F>  
  return (T1 & )r1; t8FgQ)tk  
} MFLw^10(T  
} ; w'Q2Czso  
sR*JU%  
template <> _fANl}Mf:  
class holder < 2 > eE;")t,  
  { 8rsv8OO  
public : nzORG  
template < typename T > ecy41y'~:  
  struct result_1 &,@wLy^ T  
  { 5Ai$1'*p  
  typedef T & result; hTbot^/  
} ; t9 m],aH  
template < typename T1, typename T2 > esQRg~aCGy  
  struct result_2 tc<t%]c  
  { %epK-q9[  
  typedef T2 & result; ZI#Xh5  
} ; dbLxm!;(  
template < typename T > I Ux svW+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W'9=st'  
  { }\/f~ ?tEh  
  return (T & )r; yw)Ztg)  
} |1(9_=i'  
template < typename T1, typename T2 > m =2e1wc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LlG~aGhel  
  { 8?7:sfc  
  return (T2 & )r2; 4\yKd8I  
} >qI|g={M  
} ; I3V>VLv  
%S<( z5  
DY%#E9   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k|}S K9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "A?_)=zZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '%"#]  
p,w6D,h  
return l(i, j) = r(i, j); Ey "<hAF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^~dvA)bH  
+(<}`!9M*  
  return ( int & )i; ~X -.@k'  
  return ( int & )j; v+Q# O[  
最后执行i = j; (_lc< Bj  
可见,参数被正确的选择了。 lC i_G3C  
oFRb+H(E  
+iPS=?S  
~ Qt$)  
~:srm#IX  
八. 中期总结 "V`MNZ  
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: {L8(5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +>5 "fs$Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \l leO|m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D:HeP:.I  
Up$vBE8i]  
k]`3if5>  
[]M+(8Z_P  
uv[e0,@  
G#4cWn'  
九. 简化 `&U ['_%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gU}?Yy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HiG&`:P>q  
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: R%Yws2Le2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d0 tN73(  
  +-*/&|^等 `'[ 7M  
2. 返回引用。 3:Sv8csT  
  =,各种复合赋值等 m H'jr$ ?  
3. 返回固定类型。 \(LHcvbb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F#^.L|d4  
4. 原样返回。 ;D[b25  
  operator, jL)aU> kN  
5. 返回解引用的类型。 5\tYs=>b<  
  operator*(单目) yXw xq(32  
6. 返回地址。 U<NpDjc"  
  operator&(单目) g5to0  
7. 下表访问返回类型。 \?fl%r2  
  operator[] m-a _<xo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?^&!/,  
  operator<<和operator>> ls6ywLP{  
s^9N7'  
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。 "FaG5X(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JCZJ\f*EZ  
f(?`PD[  
template < typename Left > +Z[%+x92  
struct value_return 0p$?-81BJ  
  { q#PGcCtu  
template < typename T > MT#9x>  
  struct result_1 MnsnW{VGX  
  { TR@$$RrU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "O|fX\}5  
} ; $(}kau  
DD'<zL[  
template < typename T1, typename T2 > W.n@  
  struct result_2 R< xxwjt  
  { M)EUR0>8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sa+:c{  
} ; K"b vUH  
} ; 4Df TVO"h  
<z)MV oa  
^ I,1kl~i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qg6Hk:^r  
n]coqJ  
下面我们来剥离functor中的operator() :N)7SYQT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Zml9 ndzT  
Ed*`d>  
return l(t) op r(t) [dU/;Sk5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~5}b$qL#`  
return op l(t) =4JVUu~Z  
return op l(t1, t2) +Mm0bqNN  
return l(t) op 4b3p,$BWS  
return l(t1, t2) op <k^9l6@  
return l(t)[r(t)] WM=kr$/3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >o>'@)I?e6  
-07(#>  
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: B{1+0k  
单目: return f(l(t), r(t)); 6x/ X8zu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6nGDoW#  
双目: return f(l(t)); rzaEVXbz1  
return f(l(t1, t2)); web&M!-  
下面就是f的实现,以operator/为例 bJB:]vs$  
gYzKUX@  
struct meta_divide 9fl !CG  
  { {Y'_QW1:2  
template < typename T1, typename T2 > YN>#zr+~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4 <]QMA0  
  { Cv$TNkP*  
  return t1 / t2; cS ];?tqrA  
} [S</QS!  
} ; <!OP b(g2  
tg8VFH2q.z  
这个工作可以让宏来做: 1NOz $fW  
'OX6e Y5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J?%D4AeS]v  
template < typename T1, typename T2 > \ ^ <|If:|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bR&hI9`%F  
以后可以直接用 c@nl;u)n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U-n33ty`H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ax>c&%vo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (vj2XiO^+  
Gh{k~/B  
ki+9 Ln;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /CA)R26G  
v@t*iDa?7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3UN Jj&-`  
class unary_op : public Rettype !&'xkw`  
  { &aF_y_f\  
    Left l; ] &G5/ ]f  
public : A&t'uY6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} swLgdk{8n  
:&or'Yi}  
template < typename T > |g'sRTKJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <RhKlCP  
      { i*U\~CZjT  
      return FuncType::execute(l(t)); VJR'B={h  
    } ]7u8m[@  
.ySesN: C~  
    template < typename T1, typename T2 > Bgs~1E@8V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3.dUMJ$_  
      { jZ{S{"j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |[{;*wtv  
    } GO?-z0V  
} ; SpkVV/  
%ri4nKGS  
BklB3*n  
同样还可以申明一个binary_op xd .I5  
O5=ggG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y\%}VD2k  
class binary_op : public Rettype k Lv_P[I  
  { |t]9RC.;7  
    Left l; "rKIXy  
Right r; !<YRocQY  
public : quKD\hL$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uRL3v01?H0  
AV2q*  
template < typename T > 5r+0^UAO:J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y?5yzD:  
      { VUnEI oKM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?xf;#J+{8  
    } Czci6 Lz  
3,F/i+@  
    template < typename T1, typename T2 > +I Ze`M%n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -y\N9  
      { eLC&f}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <#s-hQ  
    } O?2<rbx  
} ; n7MS{`  
c'|MC[^A  
MV/~Rmd.  
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 cUm9s>^)/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7GIv3Dc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v:HgpZo+  
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。 |v1 K@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fN4p G*D  
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。。。 e N-{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vXnpx}B  
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) {tT`It  
下面是修改过的unary_op ~NcJLU!au  
7YN)T?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a[$.B2U  
class unary_op g~y9j88?  
  { apMYBbC  
Left l; c0qv11,:t  
  kCwTv:)  
public : a:| 4q  
aEk*-v#{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 IHD?pnZ  
NSgHO`gU8  
template < typename T > ( Lu.^  
  struct result_1 t!T}Pg(Bo  
  { F889JSZ%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jF3!}*7,  
} ; 8x9kF]=  
"{B ek<  
template < typename T1, typename T2 > o5D"<-=>  
  struct result_2 H4m6H)KOG  
  { 23f[i<4e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PPqTmx5S  
} ; j^ _I{  
3N bn|_`(  
template < typename T1, typename T2 > !Q(xOc9>Ug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } g*-Ty  
  { @*uX[)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9V],X=y~  
} J@GfO\ o  
vaf9b}FL  
template < typename T > YT5>pM-%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4'd{H Rs  
  { #LN I&5  
  return OpClass::execute(lt(t)); \i,cL)HM  
} rq1kj 8%2  
%)/f; T6  
} ; ).]m@g:ew  
{\aSEE /'  
VBX# !K1Q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r$#G%FMv  
好啦,现在才真正完美了。 46zaxcY<!  
现在在picker里面就可以这么添加了: {IMzR'PN  
0lRH Yu  
template < typename Right > Z8&C-yCC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sv;zvEn;-L  
  { ZW?7g+P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0v@/I<  
} AIm$in`P  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jOb[h=B"  
nP3GI:mjL  
]hj1.V+  
@:7gHRJ!  
?&"^\p  
十. bind } x.)gW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 aVP|:OAj  
先来分析一下一段例子 >jX UO  
y@M}T{,/  
3\KII9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <c ovApx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~}5Ml_J$,l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 30_un  
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。 u3wC}Zo  
我们来写个简单的。 ;-?ZI$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M?B(<j1Ri  
对于函数对象类的版本: &'7"i~pC  
~+#--BhV  
template < typename Func > ?*'$(}r3  
struct functor_trait ,8I AhQa  
  { qP"JNswI_  
typedef typename Func::result_type result_type; X[Ek'=}  
} ; =4e=wAO(i  
对于无参数函数的版本: p{a]pG+3  
Ys$YI{  
template < typename Ret > Uk:.2%S2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @LKG\zYBu  
  { #Q3PzDfj  
typedef Ret result_type; RW 7oL:$dt  
} ; c[ ony:6  
对于单参数函数的版本: =$8@JF'  
[S]!+YBK  
template < typename Ret, typename V1 > d=Do@) m|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cIr1"5POXK  
  { wz+5 8(  
typedef Ret result_type; 0sd-s~;  
} ; +V9B  
对于双参数函数的版本: ^ 6.lb\  
dPx<Dz;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?Y{^un  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8},<e>q  
  { ~u0xXfv#  
typedef Ret result_type; A,gx5!J  
} ; }{8Fo4/  
等等。。。 HB7(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -k&{nD|  
YvruK: I  
template < typename Func > `OP>(bU0  
struct func_return d>, V  
  { lmQ6X  
template < typename T > #jZ@l3  
  struct result_1 5ttMua <G?  
  { KO|pJ3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "W@XP+POAY  
} ; 0i\',h}9  
8*yo7q&  
template < typename T1, typename T2 > EF=dXm/\  
  struct result_2 7"q+"0G  
  { ~*!u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g(<T u^F  
} ; k\pDJ7wF^  
} ; Mi}I0yhVm  
rQEi/  
3eTrtCe$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ESMG<vW&f  
*J_iXu|  
template < typename Func, typename aPicker > VD24X  
class binder_1 poD \C;o"  
  { ,?k%jcR  
Func fn; 5#0e={X  
aPicker pk; Ud#X@xK<h  
public : T^$g N|  
<jUrE[x  
template < typename T > P>Q{He:  
  struct result_1 %l} Q?Z  
  { 0)AM-/"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BF36V\  
} ; HK0::6n{  
's[BK/  
template < typename T1, typename T2 > W7L+8LU;  
  struct result_2 4TUtY:  
  { ~o@\ n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :)p)=c8%  
} ; JoCA{Fa}  
,;.B4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EqnpMHF  
b,sGq  
template < typename T > v**z$5x9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i3Hz"Qs;  
  { Sty! atEWT  
  return fn(pk(t)); *bA+]&dj\  
} u#+RUtM  
template < typename T1, typename T2 > 9 g Bjxqm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3;a R\:p@w  
  { ,?g=U8y|  
  return fn(pk(t1, t2)); \+k, :8s/  
} ^/>Wr'w   
} ; 4\N_ G @  
6F`qi:a+  
#JA}LA"l  
一目了然不是么? 5"JU?e59M  
最后实现bind F7{R~mS;  
c>ad0xce6  
|2)Sd[ q  
template < typename Func, typename aPicker > dEASvD'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lC#RNjDp/~  
  { TDlZ!$g(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e?V,fzg  
} ~G>jw"r  
TbLe6x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yl-fbYH  
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。 [pii  
3Y z]8`C  
十一. phoenix 5W+{U8\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z%V*K  
DVI7]+=nV  
for_each(v.begin(), v.end(), }[ ].\G\G  
( !?nu?  
do_ g96T*T  
[ v&fGCD\R  
  cout << _1 <<   " , " pOm@b `S%  
] 2;G98H  
.while_( -- _1), P,i"&9 8  
cout << var( " \n " ) G0}Dq M Ti  
) McjS)4j&.  
); ,"Tjpdf  
y%4 Gp  
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: P5xI  
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 q IM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z>F@n Tzb>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k6@b|  
J58#$NC `'  
1otspOy  
template < typename Cond, typename Actor > =7 VCtd/  
class do_while Z_FNIM0f  
  {  c/ _yMN  
Cond cd; -vV'Lw(  
Actor act; /D[dO6.  
public : 2F1ZAl  
template < typename T > *g1L$FBG  
  struct result_1 dK.R[ aQ  
  { ic-IN~J-  
  typedef int result_type; ASW4,%cl  
} ; ivfXat-  
#{x5L^v>]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R4b-M0H  
%M9;I  
template < typename T > zPVd(V~(T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >AG^fUArH  
  { " 9@,l!  
  do 1Bg_FPu  
    { y"vX~LR  
  act(t); , /&Z3e  
  } @`wn<%o$  
  while (cd(t)); )lh8 k {  
  return   0 ; ?E<c[*F05  
} QH~Jy*\+PX  
} ; .+yW%~0  
j0FW8!!-g  
3B{[%#vO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7^MX l  
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+6]u_J  
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。 ;i\C]*  
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。 F$Q04Qw  
下面就是产生这个functor的类: Jx$iwu  
.x}gg\  
;,XyN+2H  
template < typename Actor > ;/'|WLI9  
class do_while_actor tz4 ]hF  
  { , T\-;7  
Actor act; &>(gt<C$  
public : 5 y   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6Y1J2n"  
:CaTP%GW  
template < typename Cond > ZenPw1-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )eYDQA>J  
} ; ewnfeg1  
rbyY8 bX  
"MnSJ 2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )KY:m |Z  
最后,是那个do_ g9KTn4  
aMTFW_w  
^Kqf ~yS%  
class do_while_invoker Au.:OeJm  
  { eA=WGy@IcN  
public : YEv Lhh  
template < typename Actor > _KN/@(+F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {.CMD9F[  
  { 40#9]=;}  
  return do_while_actor < Actor > (act); SEM8`lnu  
} C\Vg{&'  
} do_; [2 zt ^  
8IGt4UF&?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _1|$P|$P.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /L v1$~  
最后来说说怎么处理break和continue dMvp&M\\'  
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。 nY_?Jq  
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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