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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .B~yI3D`M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Hb*Z_s  
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, qc,EazmU  
xwsl$Rj  
agwbjkU/  
7WmLC  
  class filler H][TH2H1  
  { :MF`q.:X  
public : ku m@cA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f3! Oc  
} ; xSN;vrLHR  
N~/X.D4e#  
l=XZBe*[g'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YG0/e#5  
F>{bVPh VA  
#g$I>\O<  
2H$](k?   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ru`7iqcz  
DDmC3  
TU_'1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0cB]:*W  
.?NfV%vv  
yWZ_  
kXhd]7ru  
二. 战前分析 `TO Xkt j  
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。 'Y2$9qy-L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X HJdynt/  
gKTCfD~  
*bpN!2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E7h@Y~bNhW  
  /* --------------------------------------------- */ Jk}3c>^D  
vector < int *> vp( 10 ); ?& :N|cltD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^NU_Tp:2^  
/* --------------------------------------------- */ \,NT5>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BDfMFH[1  
/* --------------------------------------------- */ X_X7fRC0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gHp4q!SJ7  
  /* --------------------------------------------- */ yx?oxDJg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tBzE(vW  
/* --------------------------------------------- */ [K #$W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XO?WxL9k]  
+?6]Vu&|f  
SPb`Q"  
4Wz1O$*  
看了之后,我们可以思考一些问题: pSQ2wjps  
1._1, _2是什么? qdk!.A{   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Z*3RI5)dx  
2._1 = 1是在做什么? W!ug^2"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r:o9:w:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 E^n!h06~G  
~ a 2A"#f  
]v:,<=S  
三. 动工 TVvE0y(9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'g<{l&u  
[r 7Hcb  
n,2p)#?  
.sit5BX  
template < typename T > nl2Lqu1  
class assignment t5l<Lm)  
  { #"A`:bjG  
T value; B7C<;`5TiD  
public : z I9jxwXU  
assignment( const T & v) : value(v) {} )ty>{t  
template < typename T2 > }duqX R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k:/Z6TLk3  
} ; ^`xS| Sq1D  
]D@aMC$#  
o}waJN`yI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2@_3V_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vbd ;Je"  
nY;Sk#9  
5<GeAW8ns]  
O '#FVZ.g  
  class holder ,%/F,O+#  
  { <au_S\n  
public : hUi5~;Q5Fi  
template < typename T > H]V(qq{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hb1h .F  
  { [Ti ' X#  
  return assignment < T > (t); _{if"  
} (F;*@Z*R  
} ; 1F0];{a  
K7x;/O  
Pj56,qd>s  
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: D)L~vA/8b  
XH0Vs.w  
  static holder _1; c;29GHs2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #WDpiV7B  
;gaTSYVe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -1d$w`  
而不用手动写一个函数对象。 KIuj;|!q  
CO ZfR~}  
JeVbFZ8  
wuCZz{c7  
四. 问题分析 y4n~gTo(?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pIm ]WNX(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'Q7t5v@FF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jfvlkE-uK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |d42?7}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Kzt:rhiB  
rmX5-k  
五. 问题1:一致性 [r]<~$  
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?| pR*3Q@Ng  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Bd>ATc+580  
o=5hG9dj  
struct holder 6>)KiigZ\  
  { _Co v>6_i  
  // |j8#n`'  
  template < typename T > H- WNu+  
T &   operator ()( const T & r) const l)KN5V  
  { SzG %%CXH_  
  return (T & )r; 3uvl'1(%J  
} rP6k}  
} ; l~f9F`~'  
rw@N=`4P  
这样的话assignment也必须相应改动: jt @2S  
BlqfST#6  
template < typename Left, typename Right > 2mx }bj8  
class assignment &&}c R:U,  
  { =AHV{V~  
Left l; E}36  
Right r; |~Awm"  
public : u91  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jx&+e,OST  
template < typename T2 > x41t=E](  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "1P2`Ep;  
} ; _ -ec(w~/  
gs@^u#O  
同时,holder的operator=也需要改动: z;0]T=g  
[ifQLsHA  
template < typename T > OWN|W,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %z @T /  
  { "VsS-b^P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HqOnZ>D  
} Oh}@c~7;  
T(qHi?Y  
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。 (ke<^sv7!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b]8\% =d  
I= z+`o8  
return l(rhs) = r; ,*p(q/kJh~  
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。 iVqF]2 >  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 127@ TN"  
QX-M'ur99  
template < typename Tp > ~vR<UQz  
class constant_t ;ZrFy=Iv  
  { 5kv]k?   
  const Tp t; q 7+|U%!9  
public : yg4ILL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G_5NS<JE"S  
template < typename T > lFgE{; z@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O#U_mgfzJ  
  { 4vH.B)S-  
  return t; Gg7ZSB 7  
} aUBu"P$J  
} ; `\-MpNw  
6z67%U*8r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cja-MljD  
下面就可以修改holder的operator=了 lo >:S1  
4MgG]  
template < typename T > Lhgs|*M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g{7?#.7  
  { ><@& &u.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'Cywn^Ym#  
} %__.-;)o  
JnH5v(/  
同时也要修改assignment的operator() 6tM@I`l  
.aIFm5N3?  
template < typename T2 > lU3Xd_v O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %x$mAOUv  
现在代码看起来就很一致了。 0I.!  
*\wf(o>Q  
六. 问题2:链式操作 K;f=l5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Fg^zz*e  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [  **F  
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。 %{P." ki  
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。 w?p8)Q6m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OoAZ t  
gkv,Om  
template < typename T > ![_GA)7  
struct result_1 jM(!!A jpC  
  { RQ51xTOL4]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'nqVcNgb  
} ; "}UYsXg  
%gx>|  
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: tgm(tDL  
Yf^/YLLS  
template < typename T > f]^ @z<FC  
struct   ref {S5D~A*a+  
  { n %P,"V  
typedef T & reference; O/4)aW3B  
} ; [k6,!e[/uG  
template < typename T > %PU {h  
struct   ref < T &> qv+}|+aL:  
  { !yTjO  
typedef T & reference; a<V* )  
} ; V-9z{  
AqP\g k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l_*:StyR+  
X`n*M]  
template < typename T > X 7"hTD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |a[ :L  
  { 9!6yo  
  return l(t) = r(t); @sb00ad2q  
} /B9jmvj`  
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。 bk-aj'>+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u&Dd9kMz  
!' @  
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 ,k3aeM~`%w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CU(W0D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?{6[6T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  SjO Iln  
最后的布局是: zn{[]J  
                Add Tn3f5ka'  
              /   \ d "vd_}P~  
            Divide   5 ('px X+  
            /   \ mkmVDRK  
          _1     3 Kx[z7]1@  
似乎一切都解决了?不。 -[`FNTTV C  
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。 Aonq;} V e  
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。 Th//uI+  
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: ud.Bzg:/  
3#T_(  
template < typename Right > RJI*ZNb A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6hm6h7$F1  
Right & rt) const Y_Lsmq2!  
  {  7QkAr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,s1n! @9  
} IyA8+N y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (gv ~Vq  
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。 D+  **o  
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。 M+TF0c  
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。 DV~1gr,\  
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。 eDSBs3k7H  
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? \ow0Y >  
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: 5{|\h}  
$pGk%8l%  
template < class Action > aw:0R=S,>  
class picker : public Action {*C LWs4  
  { p^``hP:J  
public :  goT:\2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JZ=a3)x"  
  // all the operator overloaded H{T)?J~  
} ; dfq5P!'  
YR`Mi.,Sfm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \ o&i63u  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1P\_3.V{  
pf`li]j'V  
template < typename Right > uNY]%[AnJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ] H[FZY  
  { DEC,oX!bI1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yMa5?]J  
} 3?uP$(l  
, 0rC_)&B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v+=_  
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。 J=U7m@))Y#  
Q$9`QY*6"p  
template < typename T >   struct picker_maker b\\?aR |  
  { p8^^Pva/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KXFa<^\o  
} ; !<2*B^   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ':w6 {b  
  { n%<.,(.(S  
typedef picker < T > result; zj;y`ENj  
} ; F<w/@ .&m  
;SVF"Uo  
下面总的结构就有了: i9M6%R1m}E  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m%E7V{t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [P{Xg:0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4"j5@bppJ  
至此链式操作完美实现。 }H ,A T  
LVLh&9  
j{P,(-  
七. 问题3 WiviH#hF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ahq^dx#o  
#PA"l` "  
template < typename T1, typename T2 > MOmp{@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aTs_5q  
  { TniZ!ud  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rb~Kyy$  
} =4MiV]  
FM7N|] m  
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: hoeTJ/;dm  
<ZrZSt+<  
template < typename T1, typename T2 > +V8yv-/{  
struct result_2 3P6!j  
  { =8dCk\/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R4JO)<'K&  
} ; qW<: `y  
{YbqB6zaM  
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? M3F8@|2  
这个差事就留给了holder自己。 ?j0blXl  
     (lPNMS|V  
9 au)K!hN  
template < int Order > km<~H w>Z  
class holder; Wu Gm~<NS  
template <> #G{T(0<F  
class holder < 1 > 6U+#ADo  
  { >uJrq""+  
public : c*1x*'j.  
template < typename T > ?I/,r2ODLh  
  struct result_1 SKfv.9  
  { iKS9Xss8  
  typedef T & result; U.6hLFcE  
} ; #lLL5ji  
template < typename T1, typename T2 > Da@tpKU)p  
  struct result_2 LL6f40hC  
  { esu6iU@  
  typedef T1 & result; kb7\qH!n  
} ; KuI>:i;  
template < typename T > yMSRUQ x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |_=jXf\TL  
  { zPkg3H  
  return (T & )r; !s)$_tG  
} oC[wYUDg  
template < typename T1, typename T2 > Yu1xJgl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :6M0`V;L  
  { Y]gt86  
  return (T1 & )r1; *,n7&  
} ?<LG(WY  
} ; Y+=@5+G  
-owfuS?i=  
template <> #i ]@"R  
class holder < 2 > }> 1h+O  
  { ~IWi @m{  
public : d,)F #;^5  
template < typename T > Z.mV fy%  
  struct result_1 <m6I)}K  
  { p$%h!.~99T  
  typedef T & result; }.gg!V'9w  
} ; ytC{E_  
template < typename T1, typename T2 > 0'~b<>G%  
  struct result_2 XWUT b\@  
  { Jb$z(?S  
  typedef T2 & result; P`%ppkzV6  
} ; 2E1TJ.[BS  
template < typename T > =91'.c<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vaxg^n|v9  
  { G[^G~U\+!  
  return (T & )r; V[bc-m  
} \S@A /t6pa  
template < typename T1, typename T2 > k?8W2fC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IGqmH=-  
  { s,29_z7  
  return (T2 & )r2; Q.] )yqX6  
} Q:Ms D.  
} ; q7PRJX  
Z{CL!  
jI V? p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /&|pXBY$;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yptsq@s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LK%B6-;~-  
S BoF (0<  
return l(i, j) = r(i, j); ?^!dLW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1!C,pXU#:  
Kk(ucO  
  return ( int & )i; cU6#^PFu  
  return ( int & )j; E0h p%:  
最后执行i = j; s*X\%!l9  
可见,参数被正确的选择了。 Iw:("A&~  
v}Nx*%  
$^XPk#$m  
$P@cS1sB  
} 2.}fHb2  
八. 中期总结 ,Df36-74v5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .#eXNyCe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hpyre B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S p )}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "$'~=' [  
6K y;1$  
5q#|sVT7R  
yk)j;i4@  
4Qo1f5 >N  
D6oby*_w  
九. 简化 wEbs E<</  
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。 eEh0T %9K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &aQ)x   
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: vWovR`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q{ 1U  
  +-*/&|^等 }\{1`$*~  
2. 返回引用。 F)5Aq H/p  
  =,各种复合赋值等 79x9<,a)  
3. 返回固定类型。 7x]nY.\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {4 d$]o0V  
4. 原样返回。 %Eh%mMb^  
  operator, u_"h/)C'H  
5. 返回解引用的类型。 1c"m$)a4  
  operator*(单目) 4w6K|v<X  
6. 返回地址。 Y fA\#N0;3  
  operator&(单目) X&~Eo  
7. 下表访问返回类型。 p4EItRZS  
  operator[] M\6`2q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b . j^US^  
  operator<<和operator>> mlWIq]J  
@/(7kh +  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7qz-RF#s8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N8q Z{CWn  
Umt ia~x=&  
template < typename Left > kAliCD)  
struct value_return ')-(N um  
  { r3_gPK  
template < typename T > 4Z<l>!  
  struct result_1 ({VBp[Mh  
  { K-C,+eI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g0OS<,:  
} ; ,b(S=r  
,O)\,tg  
template < typename T1, typename T2 > ZcRm5Du~:  
  struct result_2 7YjucPH#  
  { XL=R]IC<.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %pkq ?9  
} ; %d J>8.jW@  
} ; R<-C>D  
15 11<,  
"BfmX0&?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 73ljW  
3F}KrG  
下面我们来剥离functor中的operator() 5yiiPK$qr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f1$mh1J W  
}C"*ACjF   
return l(t) op r(t) 'f7 *RSKqb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ydqmuZ%2h#  
return op l(t) ]q7 LoH'S  
return op l(t1, t2) +%\j$Pv  
return l(t) op 7U`S9DDwq  
return l(t1, t2) op o>-v?Ug  
return l(t)[r(t)] s7i.p]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cgXF|'yI&l  
cloSJmUlQ  
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: e@-Mlq)  
单目: return f(l(t), r(t)); {/xs9.8:JX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TK/'=8  
双目: return f(l(t)); W.D3$  
return f(l(t1, t2)); `A _8nW)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,Z7Z!.TY!  
s [F' h-y  
struct meta_divide =G F  
  { x <\D@X^  
template < typename T1, typename T2 > 4 6lEJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hYXZ21(K#  
  { a`~eC)T  
  return t1 / t2; H!.D2J   
} %e7(HfW-U  
} ; L(n/uQ :  
51 +M_ ~  
这个工作可以让宏来做: i!$^NIcJ  
Q_0x6]/!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h4\6h  
template < typename T1, typename T2 > \ * m&: Yje  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `-EH0'w~"  
以后可以直接用 |ch^eb^7"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G+ X [R^RD  
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 J-\?,4mcP  
(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。。。) niHL/\7u  
jJ"EGFa8  
s P4 ,S(+e  
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 jc.JX_/  
B%J%TR_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "I}Z2  
class unary_op : public Rettype l5Wa'~0qA  
  { ?5v5:U(A  
    Left l; {I-a;XBX  
public : k gu[!hD1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7 Jx-W|  
C{hcK 1-K  
template < typename T > M 1^C8cz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const soq".+Q  
      { qm}>J^hnB#  
      return FuncType::execute(l(t)); s >VEuLY*  
    } Sj{ia2AE_  
rt^45~  
    template < typename T1, typename T2 > C9F+e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N.{jM[\F  
      { VHT@s7u0"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /uE^H%9h  
    } [)SR $/A  
} ; 2>}\XKF).  
xOL)Pjo /m  
8q?;Hg  
同样还可以申明一个binary_op fQ36Hd?(5  
T6I%FXm}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4,U}Am1Q  
class binary_op : public Rettype /Fo/_=FE2  
  { C. Ja;RFq  
    Left l; O GFE*  
Right r; 2yQ}Lxr(  
public : y2#>c*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E!I  
zzfn0g  
template < typename T > 80$0zbw$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &6t3SZV  
      { a}Fk x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uPFHlT  
    } pH\^1xj =  
zd9]qo  
    template < typename T1, typename T2 > ;>Ca(Y2M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >WGP{  
      { kWs+2j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^V: "zzn&  
    } ^'7C0ps+A  
} ; \+{t4Im  
r9] rN  
v : "m  
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 fi&uB9hc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c3V]'~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2>$F0 M  
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。 XD^ dlL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _;e!ZZLG  
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。。。 fQQsb 5=i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "X5_-l  
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) z9M.e.  
下面是修改过的unary_op $,KP]~?  
%'"HGZn b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <rB3[IJo  
class unary_op 7!r#(>I6?1  
  { Ns2,hQFc  
Left l; m4"N+_j  
  3ximNQ} S  
public : 9k\)tWe  
x7.QL?qR.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5pM&h~M  
`V&1]C8x  
template < typename T > `*NO_ K  
  struct result_1 hV-V eKjZ(  
  { ~!ZmF(:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T A\4uy6o  
} ; =naR{pI  
NfTCp A  
template < typename T1, typename T2 > hj&fQ}X  
  struct result_2 5iQmZ [  
  { zJ;>.0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 u-$  
} ; 2e9jo,i  
Zk=*7?!!  
template < typename T1, typename T2 > veUa|Bx.(v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J3e:Y!  
  { /2;dH]o0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E dn[cH7  
} yB,{#nM>8  
FxCZRo&  
template < typename T > 7v_i>_m]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #wenX$UTh3  
  { UvxSMD:A  
  return OpClass::execute(lt(t)); V1SqX:;b&  
} >ZT& `E  
OM.k?1%+M  
} ; p}3NJV  
.xGo\aD  
NunV8atn:  
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 :n'yQ#[rn  
好啦,现在才真正完美了。 0#oBXu  
现在在picker里面就可以这么添加了: sM9FE{,mx  
@Od^k#  
template < typename Right > Kt W6AZJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {p`mfEE (  
  { Y?yo\(Cdx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e74zR6  
} B%tIwUE2  
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。 Vb@ 4(Q  
U4>O\sU  
[o2w1R\H+x  
"h=6Q+Ze  
d^F|lc ]8  
十. bind TUh&d5a9H  
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。 ]^=|Zd-  
先来分析一下一段例子 qib 7Z]j  
6HoqEku/Q  
[X,A'Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AR%hf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "8N"Udu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TQP+>nS,  
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。 Q%ruQ#  
我们来写个简单的。 X rF3kz!44  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pDu{e>S|:  
对于函数对象类的版本: *AZ?~ i^o  
v`JF\"}S  
template < typename Func > N.Dhu~V  
struct functor_trait *E:x E/M!2  
  { qmZ2d!)o  
typedef typename Func::result_type result_type; \6sqyWI %  
} ; zZ%DtxUoU.  
对于无参数函数的版本: }A]BpSEP  
dUS  ZNY  
template < typename Ret > )QmGsU}?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h#i\iK&A  
  { 'b^l'KN:S  
typedef Ret result_type; ~eP  
} ; Nl@k*^  
对于单参数函数的版本: W wuZ(>|  
W9Nmx3ve  
template < typename Ret, typename V1 > JqEW= 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u~W{RHClW  
  { G.g|jP'n  
typedef Ret result_type; iq?l#}]  
} ; eNRs&^  
对于双参数函数的版本: !X|k"km"  
{<2>6 _z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hd B |#t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #,L~w  
  { 7^$)VBQ/  
typedef Ret result_type; '0|o`qoLzA  
} ; "PMQyzl  
等等。。。 +t98 @  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DkgUvn/S  
z8HsYf(!  
template < typename Func > 9R p2W  
struct func_return )MZC>:  
  { !VwmPAMr#v  
template < typename T > y4@gGC=  
  struct result_1 Yi(1^'Bi  
  { brh=NAzt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u$%A#L[  
} ; kneuV8+(5  
q$[n`w-  
template < typename T1, typename T2 > i9rS6<V'  
  struct result_2 A>=E{  
  { ju|]Qlek  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6;o3sf@Tf  
} ; %_MEfuL  
} ; vJ"i.:Gf4  
!\-WEQrp\  
DP 9LO_{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dC.bt|#Oz  
a(;!O}3_)(  
template < typename Func, typename aPicker > {uU 2)5i2-  
class binder_1 $ rUSKm#  
  { ACg;CTB b  
Func fn; pr tK:eGe2  
aPicker pk; 03=5Nof1  
public : ?]#OM_,8  
A`[@ 8  
template < typename T > rn8cdM N  
  struct result_1 %MZP)k,&U  
  { ` #OSl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xc*U+M >U  
} ; %'bJ:  
VfSj E.|  
template < typename T1, typename T2 > e_.Gw"/Yl  
  struct result_2 6)qp*P$L  
  { rh!;|xB|+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7" 4z+w  
} ; -)v@jlg02  
d(-EcY>?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} irbw'^;y  
R_ ZK0ar  
template < typename T > $TG =w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7I9aG.;  
  { o(!@7Lqq  
  return fn(pk(t)); a~PK pw2%  
} AiP!hw/V$  
template < typename T1, typename T2 > / vxm"CJR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const os4{0Mxu  
  { u5B:^.:p  
  return fn(pk(t1, t2)); dtZE67KS  
} 4;<ut$G  
} ; Dnw|%6Y  
Fh8lmOL;?  
-TO\'^][X  
一目了然不是么? w_hHfZ9E  
最后实现bind ALc`t(..}A  
a0=WfeT  
T 2F6)e  
template < typename Func, typename aPicker > tyh@ ^7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %eg+F  
  { H,QTYXi "  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y7/F _{  
} wSEWwU[  
0.Ta Xbi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 15U(={  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,ho3  
q{0R=jb  
十一. phoenix :|+Qe e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g%nl!dgS  
h6~$/`&]b  
for_each(v.begin(), v.end(), _n;;][]S  
( bQ'8SCe  
do_ `=UWqb(K_  
[ @-HG`c ct  
  cout << _1 <<   " , " pav'1d%  
] i,I B!x  
.while_( -- _1), H/+B%2Zj  
cout << var( " \n " ) z^<L(/rg9"  
) 7 aV%=_  
); w[tmCn+  
lVOu)q@l7g  
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: "]K>j'^Zs<  
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 1y#D?R=E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aJ Z"D8C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eI45PMP  
t>=fTkB  
^XbU~3(  
template < typename Cond, typename Actor > 7lV.[&aKW  
class do_while 1#IlWEg  
  { I/Jb!R ~  
Cond cd; |a1{ve[  
Actor act; BTgG4F/)  
public : jTO), v:w  
template < typename T > b 5yW_Ozdh  
  struct result_1 ;OqB5qd  
  { W-NDBP:  
  typedef int result_type; Ym%xx!9  
} ; wE+${B03  
.*m>\>Gsgw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J'$>Gk]  
@)o^uU T  
template < typename T > fU=B4V4@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YIw1  
  { ~ab:/!Z  
  do T,aW8|  
    { $9Hcdbdm  
  act(t); fhL,aCS=  
  } nt*Hc1I  
  while (cd(t)); R2Zgx\VV'  
  return   0 ; MxT-1&XL  
} |$?bc3  
} ; _ODbY;M  
,eTU/Q>{,&  
T5a*z}L5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h1'\:N`  
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。 pe^u$YE  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ns6(cJ^a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xJ#d1[kzo  
下面就是产生这个functor的类: 6DH~dL_",%  
"g$IP9?U  
/p8dZ+X  
template < typename Actor > O,Cb"{qH8  
class do_while_actor nBk)WX&[K  
  { uj :%#u  
Actor act; BNL;Biy t7  
public : uEX!xx?Q#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JvY}-}?c  
H$y-8-&)  
template < typename Cond > 0`^&9nR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xlQBe-Wg  
} ; =Xo =Qcr  
h5(4*$%  
Hy^N!rBxfO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HDF |{  
最后,是那个do_ AvfNwE  
y&V@^ "`  
9I4K}R  
class do_while_invoker rk #sy$  
  { BocSwf;v.  
public : Mnscb  
template < typename Actor > zG(\+4GE!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2nR[Xh?L  
  { :Of^xj>A  
  return do_while_actor < Actor > (act); YJ\Xj56gv  
} /Njd[= B  
} do_; g*_cP U0~m  
VIv&ofyAR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <ZNzVnVA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RS8Hf~0G  
最后来说说怎么处理break和continue \SB c;  
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。  iKT[=c  
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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