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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :'=~/GR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xO9]yULgu  
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, e=F( Zf+1^  
9snyX7/!L  
j@?[vi  
M@2Qn-I  
  class filler RzY`^A6G6  
  { 84oW  
public : o|*|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A@  
} ; WJh;p: q[  
<}Wy;!L  
lTOM/^L  
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: 4-nr_ WCm4  
%_@5_S  
g7}z &S ;_  
SeJFZ0p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,, H$>r_;  
I}W-5%  
[|;Zxb:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ':R3._tw\  
+8vzkfr3It  
7Ae,|k  
>~wk  
二. 战前分析 3f2Hjk7,d  
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。 Z"%O&O  
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 ; R|#ae@  
~ :b:_ 5"  
$8T|r+<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r dG2| Tp  
  /* --------------------------------------------- */ <iprPk  
vector < int *> vp( 10 ); =&*QT&e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qL;T&h  
/* --------------------------------------------- */ QB|fFj58u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .lF\bA|  
/* --------------------------------------------- */ =wR]X*Pan  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 46?F+,Rzl  
  /* --------------------------------------------- */ U#]eN[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r5qx! >  
/* --------------------------------------------- */ c'Tu,-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7D~O/#dcc  
SnF[mN'  
_Il9s#NA%  
6r-n6#=  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3w:Z4]J  
1._1, _2是什么? 0|>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v7OV;e a$  
2._1 = 1是在做什么? M^JZ]W(  
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。 W*DIW;8p  
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。 ,JBw$ C  
Am?Hkh2  
#IrP"j^  
三. 动工 lnC Wu@{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |tJ%:`DGw  
#`L}.  
&eS70hq  
6'*Uo:]  
template < typename T > |>}0? '/]  
class assignment ?N?pe}  
  { pr,1Wp0l  
T value; KJJb^6P48W  
public : `rdfROKv  
assignment( const T & v) : value(v) {} WAmoKZw2  
template < typename T2 > R6$F<;nw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GV@E<dg$R  
} ; <^'+ ]?  
jhbH6=f4]^  
{2clOUi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _,0!ZP-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @N_H]6z4  
od's1'c R  
x)wt.T?eL  
~)8i5p;P/k  
  class holder |Ge/|;.v`  
  { 3a)Q:#okD  
public : /FV6lR!0^  
template < typename T > 0#{]!>R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YB1DL ^ :  
  { 1@z@  
  return assignment < T > (t); ow$l!8  
} ;AB,:*  
} ; rJQ|Oi&1i  
K/d &c]  
^W[`##,{Od  
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: 4-rI4A<  
L{,7(C=  
  static holder _1; x&/Syb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $,zM99  
O8N0]Mz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -xgmc-LGo  
而不用手动写一个函数对象。 $#JVI:  
-&D6w9w  
f#Cdx"  
j~f 7WJ  
四. 问题分析 `"mK\M  
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。 %c/"A8{eb  
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。 Afhx`J1KO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :XZom+>2n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UkbQ'P+oS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R/cq00g  
Jd2Y)  
五. 问题1:一致性 UXB8sS*wQ?  
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?| JU \J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |=}~>!!  
$<% nt  
struct holder -t'oW*kdL  
  { vk+%#w  
  // UMW^0>Z!v  
  template < typename T > $hp?5K M  
T &   operator ()( const T & r) const OSi9J.]O  
  { ]%8;c  
  return (T & )r; ;U3Vows  
} d]~1.i  
} ; $<e .]`R  
pz}hh^]t  
这样的话assignment也必须相应改动: tUF]f6  
Zw 8b -_  
template < typename Left, typename Right > J7^T!7V.  
class assignment xQ 3u  
  { U9sub6w6  
Left l; '?GZ"C2  
Right r; 7#. PMyK9  
public : kGiw?~t=%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} = d.W'q|  
template < typename T2 > A2_3zrE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %_O>Hy|p  
} ; \1'R}B@;  
I>~BkR+u%o  
同时,holder的operator=也需要改动:  VgoKi  
2MzFSmhc"  
template < typename T > <U`Nb) &  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tS|zf,7  
  { ^l9 *h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vm}.gQ  
} 1V$B^/_  
-"9)c^KVx  
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。 ']e4 !  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :?6$}GcW  
f|1FqL+T]  
return l(rhs) = r; <f{`}drp/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Cy'W!qH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <%uZwk>#  
0MGK3o)  
template < typename Tp > [z@RgDX v  
class constant_t .h^Ld,Chj  
  { ,8 ?*U]}  
  const Tp t; &?sjeC_  
public : Cs=i9.-A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =C1Qo#QQ%  
template < typename T > ([o:_5/8I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y,}43a0A  
  { J uKaRR~  
  return t; D|3QLG  
} CGl+!t{  
} ; @soW f  
3edK$B51;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Vzm7xl [  
下面就可以修改holder的operator=了 %t.IxMY  
6.=1k  
template < typename T > *.Hnt\4|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B#n}y  
  { #wuE30d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d}J#wT  
} wk/U"@lq  
Q 5TyS8  
同时也要修改assignment的operator() :u93yH6~8  
r T$g^  
template < typename T2 > -z1o~~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V t;&2v  
现在代码看起来就很一致了。 j'cCX[i  
\9Zfu4WR  
六. 问题2:链式操作 w*@Z-'(j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z9bPj8d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S]@iS[|?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K%_JQ0`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,{t!->K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4HmRsOl  
3_-m>J**  
template < typename T > W7> _nK+g?  
struct result_1  :Xr3 3  
  { iAhRlQ{Qu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >g=:01z9  
} ; sOenR6J<$  
dU n#'<g5  
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: ( h,F{7  
@},k\Is  
template < typename T > L6qA=b~iz  
struct   ref ;yrcH+I$_  
  {  ]^%3Y  
typedef T & reference; NPabM(<`  
} ; K*RRbtb  
template < typename T > hUc |Xm  
struct   ref < T &> ?"Q6;np*  
  { lph_cY3p  
typedef T & reference; P~>nlm82]  
} ; wO N Qlt  
l]cQ7g5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y+h=x4t  
|9M y>8k(  
template < typename T > EatDT*!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vUA`V\  
  { ]z NL+]1_  
  return l(t) = r(t); xSZw,  
} t F( mD=[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 yB[ LO( i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AP@d2{"m}  
#}?$mxME*  
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 F@3,>~[%I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oaE3Aa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]P^ +~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Wp:W1E{`  
最后的布局是: " WL  
                Add _bsfM;u.%  
              /   \ IC~D?c0H:  
            Divide   5 #k, kpL<a  
            /   \ 6, ~aV  
          _1     3 VtFh1FDI\  
似乎一切都解决了?不。 cMAfW3j: ;  
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。 &2^V<(19  
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。 Sj+#yct-  
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: cFQa~  
lN" rhZ  
template < typename Right > I}x*AM 7+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =r8(9:F!  
Right & rt) const "w1jr 6"  
  { <u\G&cd_tA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .=S{  
} )vzT\dQ|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O;"%z*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。 qB`P7!VN^]  
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。 u:|5jF  
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 /=v@@tj  
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。 !h\3cs`QU  
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? ;?9~^,l  
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: kPe9G  
hz|$3*q  
template < class Action > uOx$@1v,  
class picker : public Action !JA63  
  { 5+J/Qm8{bb  
public : A`Nb"N$H13  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4g9VE;Gd  
  // all the operator overloaded 6(=:j"w0  
} ; TvR2lP  
8wd2\J,]  
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。 gS ]'^Sr  
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: dewu@  
# L R[6l  
template < typename Right > ;.Y`T/eWS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qn7e6u@V  
  { h2]Od(^[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ub%q<sE*  
} &r_B\j3  
K||85l?<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _ev^5`>p/  
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。 I/l]Yv!  
 %JZIg!  
template < typename T >   struct picker_maker 1C{~!=6#  
  { 7E'C o|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E {MSi"  
} ;  xMU)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~i4@sz&  
  { \l~h#1|%;s  
typedef picker < T > result; Tq+pFEgQ`@  
} ; wP i=+  
Jor?;qo3  
下面总的结构就有了: STMcMm3  
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。 +?p ;,Z%5  
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。 ZO~N|s6B^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T+fU +GLD  
至此链式操作完美实现。 ~zx-'sc?  
d?>sy\{2  
1<F/boF~  
七. 问题3 lF<(yF5  
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。 i || /=ai  
&uM?DQ`o8  
template < typename T1, typename T2 > 11u qs S2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wU3Q  
  { 0=04:.%D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); = ~yh[@R)  
} ~kL":C>2  
G7yxCU(I\  
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: L2N/DB'{  
Y9u2:y!LdL  
template < typename T1, typename T2 > r |(Lb'k  
struct result_2 -4;u|0_  
  { lk}x;4]Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CH2o[&  
} ; A-<qr6q  
R~b$7jpd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :V [vE h  
这个差事就留给了holder自己。 X qh+  
    [|3 %~s|Sv  
v1: 5 r  
template < int Order > pD{Li\LY  
class holder; q7;)&_'  
template <> ,70|I{,Km  
class holder < 1 > .R1)i-^  
  { uZNR]+Yu@  
public : 5VI'hxU4Qg  
template < typename T > s=q}XIWK  
  struct result_1 k3Y>QN|q8  
  { -Fb/GZt|  
  typedef T & result; y ^YrGz.  
} ; S7V;sR"V2  
template < typename T1, typename T2 > tY7u\Y;^  
  struct result_2 %n( s;/_  
  { jE{z4en  
  typedef T1 & result; q>Y_I<;'g  
} ; ?#W>^Za=  
template < typename T > kn! J`"b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T+\BX$w/4e  
  { PW}Yts7p  
  return (T & )r; |YH1q1l  
} 2$jY_{B+x  
template < typename T1, typename T2 > ZnQnv@{8 l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Cibc .vt  
  { dM QnN[d6  
  return (T1 & )r1; 4m~\S)ad  
} Axr 'zc  
} ; !nu#r$K(  
'  _N >  
template <> '?QZ7A  
class holder < 2 > i'a M#4V  
  { 9J<KR #M  
public : Th-zMQ4  
template < typename T > {MIs%w.G  
  struct result_1 N @k:kI  
  { U-k6ZV3&8  
  typedef T & result; o;"!#Z 1SJ  
} ; *d@}'De{8  
template < typename T1, typename T2 > 5ewQjwW0  
  struct result_2 Na#2sb[)  
  { p 0-\G6  
  typedef T2 & result; /({5x[  
} ; VRD2e ,K  
template < typename T > Blu^\:?#z-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JAgec`T%  
  {  p.zU9rID  
  return (T & )r; &fW;;>  
} -QRKDp  
template < typename T1, typename T2 > &We'omq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J?%Z7&/M>  
  { w=OT^d 9n  
  return (T2 & )r2; wTOB'  
} \"n&|_SZ\  
} ; ^E5Xpza  
0\.y0 K8  
WC`<N4g|  
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> >。  ;v.l<AOE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $?0<rvGJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1y 6H2  
~,ac{%8x  
return l(i, j) = r(i, j); M5D,YC3<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +^`c" qJo  
K~[/n<ks  
  return ( int & )i; Qg3 -%i/@  
  return ( int & )j; <n0-zCf  
最后执行i = j; }Za[<t BWS  
可见,参数被正确的选择了。 3wD6,x-e   
c!s{QWd%  
.sCo,  
HgbJsv$  
zVp|%&  
八. 中期总结 X^"95Ic  
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: eGZId v1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n}a# b%e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (xq25;|Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YckexfL  
d!,V"*S  
l'c|I &Y]  
V<+d o|@F  
([s2F%S`@  
>&p_G0-  
九. 简化 #t9&X8: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。 IA''-+9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :  wb\N'b  
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: w!%Bc]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1#XMUbFc  
  +-*/&|^等 )KkA<O}f  
2. 返回引用。 DLf6D | "  
  =,各种复合赋值等 [S'ngQ"f`  
3. 返回固定类型。 }&ZO q'B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $YFn$.70\  
4. 原样返回。 GT`:3L  
  operator, }KJ/WyYW  
5. 返回解引用的类型。 AuSL?kZ4|Y  
  operator*(单目) *|MPYxJ<  
6. 返回地址。 H!HkXm"  
  operator&(单目) )J5(M`  
7. 下表访问返回类型。 J/=b1{d"n  
  operator[] v cqL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Gh|q[s*k  
  operator<<和operator>> "c=\?   
!i0:1{.  
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。 aZ- )w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zPZy#7/A  
?2QssfB  
template < typename Left > J/WPffqD  
struct value_return F~z4T/TN%G  
  { SkVW8n*s  
template < typename T > -&%#R_RV  
  struct result_1 ,C!MHn^$  
  { a'W-&j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -g_PJ.Hk  
} ; /id(atiF^  
6imDA]5N&  
template < typename T1, typename T2 > ]#KZ W)M  
  struct result_2 NgQ {'H[Y  
  { OV^) N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t d-EB&i\  
} ; N'3Vt8o,  
} ; [iB`- dE,  
67%o83\  
+Z#lf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 89?AcZ.D  
?HAWw'QW  
下面我们来剥离functor中的operator() |'Z6M];8t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d 6j'[  
(khjP ,  
return l(t) op r(t) ?kISAA4x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x)5#*Q  
return op l(t) <Hig,(=`.  
return op l(t1, t2) ?3k;Yg/  
return l(t) op QzCu$ [  
return l(t1, t2) op S3A OT  
return l(t)[r(t)] Ks7DoXCvE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {H=DeQ  
l0l2fwz(  
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: X70G@-w  
单目: return f(l(t), r(t)); H<Ed"-n$I<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k[&+Iy  
双目: return f(l(t)); ]|@RWzA  
return f(l(t1, t2)); Xq` '^)  
下面就是f的实现,以operator/为例 XN'x`%!*3#  
s: ~3|D][  
struct meta_divide m?`U;R[  
  { 2*ZB[5_V  
template < typename T1, typename T2 > 2 <y!3OeN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Rbm"Qz  
  { ^~E?7{BL  
  return t1 / t2; t n>$5}^;  
} g/'CX}g`  
} ; b<u   
PVC\&YF  
这个工作可以让宏来做: z GhJ  
f,wB.MN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H<92tP4M  
template < typename T1, typename T2 > \ gf$5pp-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /r^J8B*  
以后可以直接用 _VFl.U,   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MdV-;uf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _l<e>zj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !yI , ~`Z  
]2`PS<a2  
fRS)YE@a:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5ztHar~f  
<x e=G]v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @ )owj^sA  
class unary_op : public Rettype Z/n\Ak sE  
  { |]kcgLqj  
    Left l; Y]!8Ymuww@  
public : Ou/JN+2A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jODx&dVr  
cOkjeHs 5  
template < typename T > o&g-0!"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vN'Y);$  
      { Z#0hh%E"|y  
      return FuncType::execute(l(t)); 1iyd{r7|  
    } O{:_-eI&d  
O4H %x  
    template < typename T1, typename T2 > k<x  %  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -L<''2t  
      { NZ`Mq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >U?HXu/TJr  
    } P4@<`Eb  
} ; hYO UuC  
tu {y  
Ry2rQM`  
同样还可以申明一个binary_op #!!Ea'3Iq  
jLRUWg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |O =Fz3)  
class binary_op : public Rettype O {u^&V]  
  { DY<Br;  
    Left l; Huzw>  
Right r; Q%:#xG5AmE  
public : Sg;c|u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `hJSo?G>  
}$EcNm$%  
template < typename T > $w!;~s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CDOqdBQ  
      { q):Ph&'r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z@5t7e)!R  
    } =73""ry  
Ck<g0o6  
    template < typename T1, typename T2 > BfQRw>dZ"{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *p )1c_  
      { <~ E'% 60;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =fy~-FN_  
    } _c| aRRW  
} ; V$e\84<  
-UgD  
57:Wh= x  
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 >9KQWeD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w s(9@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (W.euQy  
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。 V *2 =S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f?xc-lX5R  
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。。。 49Sq)jd<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sR%,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) ?FC6NEu}8  
下面是修改过的unary_op !L5[s  
M+Rxt.~6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "f'pa&oHi  
class unary_op -t28"jyj  
  { ~c8Z9[QW  
Left l; K]q9wR'q  
  ep]tio_  
public : ,XmTKO c  
pfCNFF*"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gwFHp .mE  
/W !A^  
template < typename T > DkO>?n:-C  
  struct result_1 <&&xt ?I.  
  { m*VM1kV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Umwd <o  
} ; 23a&m04Rk  
r{~K8!=oU]  
template < typename T1, typename T2 > "WKE% f  
  struct result_2 J?Kgev%  
  { cpV:y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @=jcdn!\M  
} ; LGb.>O^  
ebF},Q(48  
template < typename T1, typename T2 > k]*DuVCOX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #]`ejr:2O  
  { 7 R1;'/;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z4#lZS`'A  
} /uSEG<D  
#vN\]e  
template < typename T > )9@I7QG?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oh{!u!L`]  
  { z_XI,u}  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~5aq.hF1,A  
} ,nO:Pxn|  
4i'2~w{/  
} ; /wIev1Z!Y  
C._I\:G^  
64s9Dy@%F  
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 ~mUP!f  
好啦,现在才真正完美了。 `m5cU*@D  
现在在picker里面就可以这么添加了: rn1FCJ<;H  
*(&,&$1K  
template < typename Right > QsYc 9]:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kb%j;y  
  { ;8sEE?C$g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Tr}@fa  
} O'JH= '  
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。 ~S Js2- 2  
BzH7E[R49  
ih1s`CjG  
hIa@JEIt  
DSix(bs9  
十. bind Ai iOs?  
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。 avls[Bq  
先来分析一下一段例子 KM (U-<<R  
Ks09F}  
WT(R =bLw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =1n>vUW+J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =_cWCl^5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <2y~7h:  
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。 ;BoeE3* 6  
我们来写个简单的。 xPqpNs-,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vzaxi;S<  
对于函数对象类的版本: s4SR6hBO  
zEY Ey1  
template < typename Func > >T~{_|N  
struct functor_trait l;Zc[6  
  { CT4R/wzY7  
typedef typename Func::result_type result_type; +C\?G/  
} ; >C_! }~  
对于无参数函数的版本: (m3p28Q?  
[ sz#*IJ  
template < typename Ret > .(;k]U P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > txr!3-Ne'!  
  { CNcH)2Mk  
typedef Ret result_type; 0e8)*2S  
} ; m{Q{ qJ5>  
对于单参数函数的版本: 6?}8z q[  
R|NmkqTK~(  
template < typename Ret, typename V1 > 7+T\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r~nrP=-%  
  { $.kIB+K  
typedef Ret result_type; T:cSv @G  
} ; 9L:v$4{LU  
对于双参数函数的版本: e~rBV+f  
uK(+WA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > & PHHacp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E_?3<)l)RI  
  { %X GX(  
typedef Ret result_type; @b!fs  
} ; WF-imI:EK  
等等。。。 RWTv,pLK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hPFIf>%}  
w/G5I )G  
template < typename Func > 6mdJ =b#  
struct func_return  Mw'd<{  
  { :g<dwuVO  
template < typename T > :Np&G4IM>  
  struct result_1 Ev0V\tl>0  
  { "cJ5Fd:*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vzbl* Zmx  
} ; `p1`Sxz?  
J+DuQ;k;  
template < typename T1, typename T2 > LZ&CGV"Z-  
  struct result_2 #3u8BLy$Q  
  { =K8`[iH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  ^r ;}6  
} ; 3)0*hq&83  
} ; f.+e  
nk-6W4  
SCxzT}#J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <;9 vwSH>  
2b|vb}|t{  
template < typename Func, typename aPicker > wZrdr4j  
class binder_1 Bfw>2  
  { P!bm$h*3?  
Func fn; :sT<<LtI-  
aPicker pk; z eIBB  
public : o'Tqqrr  
` S85i*  
template < typename T > mg >oB/,'Z  
  struct result_1 sFS_CyN!7  
  { &Vgjd>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  2 H^9Qd  
} ; _\o +9X!  
@Gn9x(?J  
template < typename T1, typename T2 > 9MM4C  
  struct result_2 yMz@-B  
  { }3[ [ONA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bJ. ((1$  
} ; R4V>_\D/  
N;[w`d'#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +}9%Duim  
yxA0#6so  
template < typename T > kFk+TXLDIt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Q:`:ODy`5  
  { ]Dx?HBM"DC  
  return fn(pk(t)); ? # G_ &  
} RI*Q-n{  
template < typename T1, typename T2 > 2! wz#EC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3U:0,-j"  
  { [BV{=;iD  
  return fn(pk(t1, t2)); SxT:k,ji  
} wp*;F#:G  
} ; GB[W'QGiq  
U}Hmzb  
M>I}^Zp!  
一目了然不是么? +%gh?  
最后实现bind 4a)qn?<z  
t9P` nfY  
@ $(4;ar  
template < typename Func, typename aPicker > @&M $`b ^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hZzsZQ`  
  { .2Rh_ful  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8:M~m]Z+|  
} _bMs~%?~/  
'Y"q=@Ei9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vkR"A\:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ![Jxh,f  
r2&{R!Fj`  
十一. phoenix  ;\iQZ~   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lXz<jt@5  
cIgFSwQ 4  
for_each(v.begin(), v.end(), jJ?3z ,h  
( LQ{4r1,u]  
do_ {ZfTUt)-P  
[ <w,aS;v6jp  
  cout << _1 <<   " , " ,[ Ytl  
]  &$+yXN  
.while_( -- _1), 1y?TyUP  
cout << var( " \n " ) @8_K^3-~e  
) pCg0xbc`  
); zSq+#O1#  
j f^fj-  
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:  %gf8'Q  
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 D@j `'&G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2+?M(=4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X$st{@}ZB  
J\ 3~  
vO&1F@  
template < typename Cond, typename Actor > beIEy(rA  
class do_while DsFrA]  
  { =n#xnZ3  
Cond cd; m Y%PG  
Actor act; lv8tS-  
public : bo@1c0  
template < typename T > (nV/-#*  
  struct result_1 '{Ywb@Bc  
  { ex29rL3  
  typedef int result_type; 0Z@u6{Z9R  
} ; )I5f`r=Ry  
a{)"KAP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]7br*t^zv  
e j`lY  
template < typename T > E7jv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i-/'F  
  { `#l_`j=r$  
  do WRo#ZVt9$  
    { fd)}I23Q'  
  act(t); R a 9/L  
  }  lual'~  
  while (cd(t)); G-;pMFP(?  
  return   0 ; s=KA(4p  
} ,Ma$:6`f  
} ; 61wGIN2,  
u/,m2N9cL  
jN B-FVaT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +i K.+B  
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。 ,':?3| $c  
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。 O"{NHNG\oT  
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。 pG|DT ?  
下面就是产生这个functor的类: W;hI[9  
KWd]?e)  
:K W   
template < typename Actor > &0N 3 p  
class do_while_actor ^srx/6X  
  { t/y0gr tm6  
Actor act; WMYvE\"  
public : M'[J0*ip  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CaK 0o*D  
_\u'~wWl  
template < typename Cond > :@n e29,}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /)v X|qtIY  
} ; \bfNki  
XV!P8n  
:]?I|.a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GV%ibqOpQj  
最后,是那个do_ <.:B .k  
0] 5QX/I  
Z}XA (;ck  
class do_while_invoker jgukW7H  
  {   5)mn  
public : =G*<WcR  
template < typename Actor > /J5wwQ (:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LnM+,cBz  
  { 6LUB3;g7  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;[%AeN5W  
} E?%rmdyhL!  
} do_; mGoUF$9 k  
UF0PWpuO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HbV[L)zYG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k}JjSt1_A;  
最后来说说怎么处理break和continue B(E+2;!QF  
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。 DQwbr\xy\  
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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