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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \nWpV7TSN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w1b <>A?87  
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, M2S|$6t:  
yw<xv-Q=i  
D=vq<X'  
2cl~Va=  
  class filler t} M3F-NZ  
  { J|IDnCK  
public : do,X{\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LfApVUm  
} ; DPx,qM#h5O  
J;`~ !g  
<hbbFL}|%  
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: U8KY/!XZ  
[  _$$P*  
>xKRU5  
t@n (a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U'G`Q0n  
QEKFuY<E+  
bl<7[J.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z;fSd  
LH;G :  
^ym{DSx  
^aCYh[=  
二. 战前分析 '[^2uQc  
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。 =;=V4nKN  
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 bn35f<+  
M(uB ;Te  
Gf\_WNrSE+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jYz3(mM'J  
  /* --------------------------------------------- */ '4sD1LD~}  
vector < int *> vp( 10 ); 1_C6KS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]:s|.C%qI  
/* --------------------------------------------- */ [#Vr)\n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pQ{t< >  
/* --------------------------------------------- */ w"iZn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uLljM{ I  
  /* --------------------------------------------- */ OvG0UXRU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C>dJ:.K%H  
/* --------------------------------------------- */ E 5{)d~q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z]AS@}wWqg  
@\8gzvkt  
A#: c  
mU$7_7V~  
看了之后,我们可以思考一些问题: hp4(f W  
1._1, _2是什么? %Qz`SO8x?  
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。 ;%alZ  
2._1 = 1是在做什么? v6\2m c.  
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。 3+5\xRq  
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。 i%8&g2  
qL.Y_,[[  
U(4_X[qD  
三. 动工 KBe {  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ! hr@{CD  
(Nb1R"J `  
>L`mF_WG  
;_5 =g  
template < typename T > |7x^@i9w  
class assignment [frD L)  
  { R}9jgB  
T value; 2z# @:Q  
public : /exl9Ilt]  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2(/ /slP  
template < typename T2 > $yFuaqG`Wo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KocXSh U  
} ; {WOfT6y+  
G5J ZB7C  
[F[<2{FQF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }zxh:"#K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5)NBM7h  
"mDrJTWa  
L6=RD<~C  
D D;+& fe  
  class holder f+Li'?  
  { C*e[CP@u  
public : +STzG /9#  
template < typename T > 72vGfT2HtZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =e-aZ0P  
  { x>" JWD  
  return assignment < T > (t); -L?% o_  
} 8z8SwWS?  
} ;  .OS?^\  
)}\@BtcjA]  
/~cL L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VhIIW"1  
gD+t'qg$  
  static holder _1; 59BHGvaF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 psy(]Pf  
Pt0}9Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (G%gVk]  
而不用手动写一个函数对象。 ~<[5uZIo  
KqUSTR1e[  
@/NZ>.  
i=H>D  
四. 问题分析 NZW)X[nXM  
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。 :42;c:85  
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。 Mqf}Aiqk;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SH$cn,3F8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `oRs-,d|<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8yz((?LrDh  
ff./DMDafI  
五. 问题1:一致性 cBR8HkP~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (DP9& b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MGyB8(  
KXA)i5z  
struct holder ::R00gd  
  { aC Lg~g4  
  // 7oLf5V1~  
  template < typename T > }\L !;6oy  
T &   operator ()( const T & r) const yxWMatZ2  
  { =,8Eo"~\  
  return (T & )r; b<V./rWIB  
}  53*, f  
} ; 7RC096 ?}  
Il`k]XM  
这样的话assignment也必须相应改动: "mK i$FV  
o``>sBZOq  
template < typename Left, typename Right > 4FE@s0M,  
class assignment 4|41^B5Y  
  { ^pV>b(?qw  
Left l; bKMR7&e.Ep  
Right r; ~TFYlV  
public : bd P,Zqd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {!eANm'  
template < typename T2 > X<}o> 6|d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } agU!D[M_G  
} ; :8-gm"awL5  
KW7? : x  
同时,holder的operator=也需要改动: ZMMo6;  
.A!0.M|  
template < typename T > bb/?02*)H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ytV)!xe  
  { qM!f   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xm,`4WdG  
} V;hwAQbF  
[H:GKhPC`  
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。 sqpOS!]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 , 64t  
]baaOD$Z  
return l(rhs) = r; ]F* a PV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 CndgfOF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 27 145  
;!JX-Jq  
template < typename Tp > fw|+7 O  
class constant_t oBNX8%5w  
  { T'b/]&0Tio  
  const Tp t; 8u'O` j  
public : =6:L+ V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T<e7(=  
template < typename T > d:<H?~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MjXE|3&  
  { hN_f h J  
  return t; Am4^v?q  
} W6Aj<{\F  
} ; 6;[/ 9  
1S(\2{Ylo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [&pW&>p3  
下面就可以修改holder的operator=了 9ze|s^  
u|OzW}xb7j  
template < typename T > G>w?9:V}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~'NpM#A  
  { ^2C /!Y<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k8 ;uC~L  
} ;64mf`  
4]aiT8))  
同时也要修改assignment的operator() 0 oj{e9h  
:9F''f$AP  
template < typename T2 > :IVk_[s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8hKP  
现在代码看起来就很一致了。 6snOMa GRu  
;w6fM  
六. 问题2:链式操作 Gl8&FrR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O%JsUKV  
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。 EwD3d0udL  
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。 `kNi*I^  
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。 )o9Q5Lq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :K^gu%,&$  
v"~Do+*+  
template < typename T > K4k~r!&OU  
struct result_1 sP?$G8-^  
  { W[>iJJwz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )v52y8G-p  
} ; 4j@i%  
\/*Nf?;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Wyq~:vU.S  
3xzkZ8]/  
template < typename T > k]Alp;hVd  
struct   ref %h"qMs S  
  { {+"g':><  
typedef T & reference; Ki/'Ic1  
} ; iO*`(s  
template < typename T > &whX*IZ{  
struct   ref < T &> V@v1a@=W  
  { &v$,pg%-:  
typedef T & reference; Lvi[*une|  
} ; ^IVe[P'  
&@% b?~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xEVLE,*?>  
JvfQib  
template < typename T > oe!:|ck<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {4: -0itG  
  { fimb]C I|x  
  return l(t) = r(t); 4O`6h)!NQ  
} l801` ~*gO  
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。 cGE=.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z6Nj<2u2  
(A29Z H  
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 -!J2x 8Ri  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W}XYmF*_?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n$XdSh/   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4L5o\'X  
最后的布局是: ieo|%N{'  
                Add F&QTL-pQW  
              /   \ x" 'KW (  
            Divide   5 ?0rOcaTY  
            /   \ v<;: 0  
          _1     3 hojHbmm4  
似乎一切都解决了?不。 |e*GzD  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Mlv<r=E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )?w&oIj5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: g .x=pt  
2yN%~C?$  
template < typename Right > 2wx!Lpr<i_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P</s)"@  
Right & rt) const _+ twq i  
  { 60GFVF]'2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {~"7vkc+  
} {r={#mO;p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E@w[&#  
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。 'h-3V8m^e  
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。 J=UZ){c>:.  
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。 d5DP^u  
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。 $]@O/[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gbm0H-A:*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }B y)y;~  
Y4mC_4EU  
template < class Action > [E>R.Oe  
class picker : public Action fO].e"}  
  { ]7a;jNQu  
public : [6D>f?z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FU%~9NKX  
  // all the operator overloaded GR,J0LT   
} ; ?75\>NiR  
dQ:?<zZ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 K7IyCcdB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Kb}MF9?:e  
K~c^*;F  
template < typename Right > 6Wj@r!u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JE0?@PI$  
  { x6LjcRS|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KNy`Lj)VPY  
} Hu[]h]  
3bWum  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xE%O:a?S  
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。 OI+E (nA  
FbveI4  
template < typename T >   struct picker_maker /H')~!Yz  
  { 2Ok?@ZdjA{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mc?';dEG  
} ; #c-b}.R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MDk*j,5V  
  { +%P t_  
typedef picker < T > result; JwZ?hc  
} ; TfJL+a0  
OCCEL9d  
下面总的结构就有了: EYG"49 c  
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。 ;4 ,'y  
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。 tWm>j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J' W}7r  
至此链式操作完美实现。 T?>E{1pS  
PdT83vOCE  
UxyY<H~Wx  
七. 问题3 dY8(nQG  
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。 t\8&*(&3F  
C1d 04Q  
template < typename T1, typename T2 > 'Q5&5UrBr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sGSsUO:@j;  
  { ,'~ #Ch  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8Jr1_a  
} U R}kB&t  
K"L_`.&Q  
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: c15r':.5  
"3SWO3-x  
template < typename T1, typename T2 > O}QFq14<+  
struct result_2 Rp0|zP,5  
  { +P|2m"UA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~ FGe ~  
} ; D}w<84qX  
n12UBvc}%  
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? W2`.RF^  
这个差事就留给了holder自己。 7,*%[#-HE  
    `)$`-Pw*  
B| tzF0;c  
template < int Order > i2*d+?Er  
class holder; V$(/0mQV(  
template <> ,;%yf?  
class holder < 1 > ~AQ>g#|%  
  { lV\lj@  
public : u_LY\'n  
template < typename T > 34ha26\np  
  struct result_1 B oqJ   
  { bj}=8k0  
  typedef T & result; O}C)~GU  
} ; ,^ 7 CP  
template < typename T1, typename T2 > zie=2  
  struct result_2 ,)zt AFn=  
  { x` 2| }AP(  
  typedef T1 & result; `}gdN};  
} ; @u/H8\.l  
template < typename T > yxwWj>c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Wu|)tx  
  { P? (vW&B  
  return (T & )r; 3;-^YG  
} (bv,02  
template < typename T1, typename T2 > @uM EXP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L,?/'!xV  
  { h*3{6X#(/  
  return (T1 & )r1; A2NF<ZsD  
} G`F8!O(  
} ; "~/9F  
QL97WK\$  
template <> ;wR 'z$8  
class holder < 2 > RPH1''*!  
  { B76 v}O:  
public : 44HiTWQS?l  
template < typename T > .'1SZe7O  
  struct result_1 /ZW&0 E  
  { _9@ >;]  
  typedef T & result; >.<ooWw  
} ; YTQps&mD.  
template < typename T1, typename T2 > J-V49X#  
  struct result_2 _6MdF<Xb/  
  { B[F-gq-  
  typedef T2 & result; ka/XK[/'  
} ; 02\JzBU  
template < typename T > m!O;>D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yp1bH+/u  
  { }H RK?.Vj:  
  return (T & )r; nWJ:=JQ i"  
} Tfx :"u  
template < typename T1, typename T2 > 5f^>b\8+ |  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zN{JJ3-  
  { gsPl _  
  return (T2 & )r2; UXH"si:  
} P=`1rjPE  
} ; 8uch i  
T5|c$doQ  
a}gk T]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8;8c"'Mn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q'G,!];qL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \NK-L."[  
}$kQs!#  
return l(i, j) = r(i, j); hat>kXm2K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `uo, __y  
;AIc?Cg  
  return ( int & )i; y&oNv xG-  
  return ( int & )j; sbo^"&%w  
最后执行i = j; c|AtBgvf  
可见,参数被正确的选择了。 WKl+{e  
TWd;EnNM  
909md|9K3  
zl%>`k!>  
6X)@ajGWg~  
八. 中期总结 yz\c5  
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: }]+xFj9[>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yGj.)$1},@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;o-yQmdh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xHo&[{  
Pc_VY>Ty  
JOb MZA$  
2c(aO[%h9  
Jblj^n?Bm  
A8DFm{})c  
九. 简化 3y A2WW  
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。 %Dig)<yx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <>Y?v C  
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: &dR=?bz-A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iv&v8;B  
  +-*/&|^等 q,%:h`t\  
2. 返回引用。 cz/Q/%j$/  
  =,各种复合赋值等 hhI)' $  
3. 返回固定类型。 jrMe G.e=D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :+rUBYWx  
4. 原样返回。 O+~ 7l?o  
  operator, 'ZP)cI:+X  
5. 返回解引用的类型。 =ll=)"O  
  operator*(单目) EU-]sTJLF  
6. 返回地址。 wJ+Aw  
  operator&(单目) $uDqqG(^  
7. 下表访问返回类型。 a%vrt)Gx  
  operator[] A,gEM4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 beXNrf=bG  
  operator<<和operator>> sJG5/w  
NbRn*nb/T  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *G5c|Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )C hqATKg  
Ts$@s^S]  
template < typename Left > E=]4ctK  
struct value_return ut2~rRiK  
  { q,>?QBct*  
template < typename T > YDC&u8  
  struct result_1 ZD>a>]  
  { qe$^q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ciQZHH2  
} ; ^|MjJsn  
Q{g;J`Z)p  
template < typename T1, typename T2 > Tr&M~Lgb)  
  struct result_2 2aN<w'pA  
  { U/l?>lOD\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BX+.0M  
} ; _-TA{21)  
} ; @A<PkpNL  
tw=oH9c80  
l fZ04M{2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gB'fFkd  
M]]pTU((  
下面我们来剥离functor中的operator() @`36ku  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4qi[r)G  
[K/m  
return l(t) op r(t) ;)AfB#:d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0\9K3  
return op l(t) o=J9  
return op l(t1, t2) }J:+{4Yn  
return l(t) op 5N[9 vW  
return l(t1, t2) op Z;l`YK^-  
return l(t)[r(t)] [U@; \V$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _ *f  
``VW;l{  
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^"bLf(4  
单目: return f(l(t), r(t)); RoGwK*j0+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W,^W^:m-x  
双目: return f(l(t)); q@hzo>[  
return f(l(t1, t2)); K14^JAdY/  
下面就是f的实现,以operator/为例 M=qb^~ l  
1 rs&74-  
struct meta_divide DV)3  
  { EZ;"'4;W  
template < typename T1, typename T2 > :#k &\f-Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]i<[d ,  
  { KnhoaBB  
  return t1 / t2; 5q9s,r_  
} r KH:[lK m  
} ; ew _-Eb  
?<Wb@6kh`  
这个工作可以让宏来做: w;UqEC V  
/H7&AiA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uj>WgU  
template < typename T1, typename T2 > \ yXI >I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'H8(=9O1d  
以后可以直接用 ",aT WQgN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tVrY3)c  
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 YOr:sb   
(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。。。) GeszgtK{T  
>MK>gLg}!  
=@2FX&&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 7>XDNI  
c;0Vs,DUmG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j>Iaq"  
class unary_op : public Rettype "tjLc6Xl^  
  {  qy)_wM  
    Left l; BrRL7xX  
public : K~=UUB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sJwyj D$b  
#U8rO;$  
template < typename T > yz8mP3"c:o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fXI:Y8T  
      { DejA4XdW  
      return FuncType::execute(l(t)); oi}i\: hI  
    } G,Z^g|6  
!q"W{P  
    template < typename T1, typename T2 > wo_,Y0vfB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fb8%~3i>  
      { sGh(#A0Pt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2(5ebe[  
    } Hbv6_H  
} ;  |@NiW\O  
T91moRv  
t!Sq A(-V  
同样还可以申明一个binary_op V%$/#sza  
pym!U@$t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f&v9Q97=  
class binary_op : public Rettype 9zYVC[o  
  { ctE\ q  
    Left l; uqz]J$  
Right r; SBA?^T  
public : g&/T*L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iq( )8nxi  
`al<(FwGE  
template < typename T > >pUtwIP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jZ NOt  
      { bfo["  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PkI:*\R  
    } 87hq{tTs]  
&0f5:M{P  
    template < typename T1, typename T2 > vfVj=DYj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9z6XF]A  
      { y;/VB,4V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (o3 Iy  
    } jKt7M>P  
} ; Eke5Nb  
6Gf?m;  
2eMTxwt*S  
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 jLg9H/w{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A}eOFu`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mI74x3 [  
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。 .^B*e6DAD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pz"0J_xDM  
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。。。 Lemui)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p/+a=Yo  
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) p K0"%eA  
下面是修改过的unary_op  *6q5S4 r  
E>l~-PaZY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > sQkhwMg  
class unary_op oJN#C%r7  
  { 7uzk p&+:  
Left l; v:H$<~)E|  
  |i++0BU  
public : Ub6jxib  
0_88V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (o`{uj{!  
x7O-Y~[2  
template < typename T > 2}8v(%s p  
  struct result_1 |\pbir  
  { oq}'}`lw"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !qG7V:6  
} ; $|8!BOx8t  
Jv^h\~*jH  
template < typename T1, typename T2 > .V,@k7U,V  
  struct result_2 9T<x&  
  { EFz&N\2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eA<0$Gs,h  
} ; !KUi\yQ1  
~@}Bi@*  
template < typename T1, typename T2 > eio 4k-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B {>7-0  
  { e%b6(%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u?C#4  
} \-g)T}g,I  
|ZmUNiAa  
template < typename T > VVlr*`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q<M2,YrbAI  
  { jyCXJa-!-  
  return OpClass::execute(lt(t)); a |X a3E  
} /'/Xvm3  
$&=S#_HQS  
} ; LGn:c;  
n@) K #  
'dn]rV0(C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug DMOMh#[  
好啦,现在才真正完美了。 kDsFR#w&`  
现在在picker里面就可以这么添加了: \.-bZ$  
gw!vlwC&T  
template < typename Right > w(L4A0K[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :> 5@cvc  
  { q#%xro>m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j:v@pzTD  
} fb~ytl<  
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。 uLV#SQ=bZN  
{e 14[0U-  
YuO.yh_  
tS6qWtE  
\2h!aRWR  
十. bind M!o##* *`  
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。 a^I\ /&aw'  
先来分析一下一段例子 LcTP #  
#"G]ke1l$  
lgk  .CC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e~=;c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %#kg#@z_`e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %lGl,me H  
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。 9w7n1k.  
我们来写个简单的。 r97pOs#5:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2fL;-\!y(  
对于函数对象类的版本: H*PSR  
Y^wW2-,m  
template < typename Func > 8)_XJ"9)G  
struct functor_trait 50S&m+4d+  
  { _z|65H  
typedef typename Func::result_type result_type; C&(N I  
} ; Yo6*C  
对于无参数函数的版本: ``hf=`We  
gtppv6<Mj4  
template < typename Ret > D9H?:pmv?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > asppRL||  
  { 8.O8No:'&  
typedef Ret result_type; I=`U7Bis"  
} ; V@g'#= {r  
对于单参数函数的版本: )6Fok3u  
uxr #QA  
template < typename Ret, typename V1 > S4_YT@VD%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a .k.n<  
  { f*?]+rz  
typedef Ret result_type; iP7(tnlW$  
} ; rX2.i7i,  
对于双参数函数的版本: yPb"V  
!$gR{XH$]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )"7iJb<E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AP 2_MV4W  
  { Pd_U7&w,5  
typedef Ret result_type; 8}O lL,fP  
} ; at,XB.}Z]  
等等。。。 4O^xY 6m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8;JWK3Gv  
'-Vt|O_Q  
template < typename Func > I 5^!y  
struct func_return I;wp':  
  { |ATvS2  
template < typename T > -cAo@}v  
  struct result_1 _@ qjV~%Sy  
  { 286jI7T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pmyXLT  
} ; L>Fa^jq5  
w;4<h8Wn5  
template < typename T1, typename T2 > 4V)kx[j  
  struct result_2 #lL^?|M  
  { .SU8)T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,is3&9  
} ; rZ}:Z'`  
} ; TrEu'yxy8*  
kTOzSiq  
(R=:X+ k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y51e%n$  
DEKP5?]  
template < typename Func, typename aPicker > Z>k#n'm^z  
class binder_1 Ot_]3:`J~  
  { 6]WAUK%h  
Func fn; |\pj;XU  
aPicker pk; h+g_rvIG*  
public : /NI;P]s.  
y.mda:$~=  
template < typename T > Z&+ g;(g  
  struct result_1 "^})zf~_  
  { FrGgga$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hF~n)oQ  
} ; \/r}]Vz  
k8&;lgO '  
template < typename T1, typename T2 > k<CJ{u0<  
  struct result_2 7rc0yB  
  { X9W@&zQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X!TpYUZ '  
} ; Tztu}t]N  
KOk4^#h@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;u_X)  
l*Gvf_UH  
template < typename T > )l C)@H}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O`IQ(,yef  
  { 'T*&'RQr  
  return fn(pk(t));  dVtG/0  
} pZ.ecZe/  
template < typename T1, typename T2 > NvceYKp:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S6Q  
  { WUn]F~Lt  
  return fn(pk(t1, t2)); vxBgGl  
} e:DCej^z  
} ; H(ARw'M  
~ D j8 z+^  
'urafE4M  
一目了然不是么? l`lk-nb  
最后实现bind ].w4$OJ?  
v!~fs)cdE|  
G:<aB  
template < typename Func, typename aPicker > &AeX   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'x#~'v*  
  { f643#1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {I%cx Q#y  
} ? =Z?6fw  
J5K^^RUR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @1roe G  
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。 pK>N-/?a  
Cw3 a0u  
十一. phoenix ?=sDM& '  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J/y83@  
@Md/Q~>  
for_each(v.begin(), v.end(), yLvDMPj  
( <`=j^LU  
do_ UERLtSQ  
[ .5_2zat0H  
  cout << _1 <<   " , " 2`K=Hby  
] gh]cXuph  
.while_( -- _1), ZPLm]I\]  
cout << var( " \n " ) AofKw  
) SwGx?U  
); Mk 6(UXY  
Qz1E 2yJ  
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: PO: {t  
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 UcHJR"M~c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Rsm^Z!sn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yS'I[l  
-$ls(oot  
4SxX3Fw  
template < typename Cond, typename Actor > q"lSZ; 'E  
class do_while -=Q*Ml#I  
  { +5*95-;0  
Cond cd; >1Ibc=}g  
Actor act; )D7m,Wi+  
public : s2V:cMXFn  
template < typename T > L,/%f<wd  
  struct result_1 D;*SnU(9L  
  { b{&)6M)zo  
  typedef int result_type; Dcgo%F-W  
} ; d7;um<%zn  
Se}c[|8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zY{A'<\O  
194)QeoFw  
template < typename T > ydA8wL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TF\C@4Z  
  { S9y}  
  do v@L;x [Q  
    { U?Zq6_M&  
  act(t); 6<QQ@5_  
  } @Cyvf5|bL  
  while (cd(t)); 4xje$/_d  
  return   0 ; *w\W/Y  
} $Ds2>G4c  
} ; B~ GbF*j  
77f9(~ZnT  
N =}A Z{$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U%QI a TN*  
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。 zwjgE6  
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。 [}=B8#Jl-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。 e X|m  
下面就是产生这个functor的类: AQvudx)@"  
6A-|[(NS  
904}Jh,  
template < typename Actor > G5 WVr$  
class do_while_actor O<?R)NH-P  
  { 14yv$,  
Actor act; ^6V[=!& H  
public : "ze|W\Bv!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &j"?\f?  
db7B^|Di  
template < typename Cond > oD .Cs'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #q=Efn'  
} ; +a+Om73B2  
^hM4j{|&M  
*.t 7G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zb>?8  
最后,是那个do_ <\^8fn   
f2`2,?  
VY4yS*y  
class do_while_invoker _]H&,</  
  { yvB.&<]No  
public : Z@!+v 19^  
template < typename Actor > e*NnVys  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /nA{#HY  
  { YNF k  
  return do_while_actor < Actor > (act); <PH #[dH  
} htF] W|z  
} do_; T(Eugl"  
NZ0;5xGR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? igPX#$0XU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /y}xX  
最后来说说怎么处理break和continue vA8nvoi  
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。 8<Av@9 *}  
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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