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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Mrly(*!U"@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s;Sv@=\  
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, 1=Y pNXX  
Z[%vO?,  
wqE+hKs,  
_!C M  
  class filler (> VD#n  
  { x*a^msY%  
public : 7\<}378/^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HlgkW&}c^  
} ; caD|*.b  
f}ES8 Hh[  
+2 x|j>  
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: :p0<AU47  
5~H}%W,P  
;-"'sEu}  
E%e2$KfD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =LyR CrA  
aQ#6PO7.Z  
{Q/_I@m].  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EF5:$#  
_J ZlXY  
RA ER\9i  
|S.;']t+  
二. 战前分析 jA,| .P>  
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。 %Q.|qyq  
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 )mh,F# "L  
Nu4PY@m]C  
Kq&JvY^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?5Q_G1H&  
  /* --------------------------------------------- */ Br}0dha3E  
vector < int *> vp( 10 ); u8N"i),  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xd@_:ds  
/* --------------------------------------------- */ " LkI'>3}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0`~#H1TK  
/* --------------------------------------------- */ 0~=>:^H'`q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JL:\\JT.  
  /* --------------------------------------------- */ ,k+F8{Q.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?:c:D5N  
/* --------------------------------------------- */ BW5!@D2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1 R,?kUa  
"Cn<x\E b  
2|:x_rcj  
7&Qf))L  
看了之后,我们可以思考一些问题: nmy!.0SQ-  
1._1, _2是什么? dA[S@ysvG  
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。 ]`T*}$|  
2._1 = 1是在做什么? V:>ZSW4,^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?D9>N'yH8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i$"M'BG  
35 3*D%8  
WX}pBmU  
三. 动工 vf/|b6'y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ek,$XH  
r~Vb*~U"  
b X'.hHR  
6[S-%|f  
template < typename T > |L%d^m  
class assignment z3C@0v=u>  
  { Ns5'K^  
T value; \\v1 \  
public : vQsI^p  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gid6,J  
template < typename T2 > h$2lO^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *sYvV,  
} ; vi~NfD@s  
Cy2)M(RW  
.e1Yd8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =P7!6V\f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [;,Xp/  
)Nkf'&  
/4 %ycr6  
QNxY`  
  class holder  Mcm%G#  
  { L)-1( e<x  
public : TV[@!E a  
template < typename T > H?$gHZPI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (GB*+@  
  {  ;)ji3M  
  return assignment < T > (t); dvPlKLp  
} ||o :A  
} ; D{G~7P\.  
a~Nh6 x  
!r %u@[(  
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: 1b`WzoJgH  
L2`a| T=  
  static holder _1; 7>!Rg~M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l2 mO{'|C  
dH_g:ocA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3}gf %U]L  
而不用手动写一个函数对象。 vq-# %o  
CCp&+LRvR  
ql2O%B.6?  
v|@1W Uc,g  
四. 问题分析 N5jJ,iz  
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。 /^Ng7Mi!  
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。 ![3l K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %mr6p}E|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vD3j(d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SU>cJ*  
_8ubo\M~  
五. 问题1:一致性 oa2v/P1`  
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?| P^J#;{R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D+('1E?  
c!Wj^  
struct holder rLx'.:  
  { M~LYq  
  // JLu>w:\  
  template < typename T > =L9;8THY  
T &   operator ()( const T & r) const Wj"GS!5  
  { .XPPd?R  
  return (T & )r; c(r8 F[4w  
} eiwPp9[08  
} ; y vo4 .u  
Xot2L{EIUE  
这样的话assignment也必须相应改动: -'~61=PD  
X\HP&;Wd  
template < typename Left, typename Right > M.0N`NmS  
class assignment SPo}!&p$~  
  { 87q~ nk  
Left l; bC0DzBnM;  
Right r; 6y   
public : a n,$Z,G#K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _&}z+(Ug  
template < typename T2 > xn,I<dL39  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jrZH1dvE  
} ; +hUz/G+3  
%W,V~kb  
同时,holder的operator=也需要改动: #5=!ew  
Mv7=ZAm  
template < typename T > W}rLHAaDh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IfzZ\x .  
  { ?i5=sK\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h[}e5A]}  
} Zg/ ],/`  
z%44@TP  
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。 OoOr@5g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $0P7^4)w:  
x}X hL  
return l(rhs) = r; $E h:m&hq  
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。 -cL wjI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L2{b~`UvP  
<g'0q*qE  
template < typename Tp > x{I, gu|+  
class constant_t vCsJnKqK  
  { 6<m9guv  
  const Tp t; @lTd,V5f  
public : MHF7hk ps}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r l>e~i  
template < typename T > RE.t<VasP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C[Nh>V7=  
  { DA9f\q   
  return t; 26[m7\O  
} ;QqC c!b  
} ; Be~In~~  
[[' (,,r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rkWiGiisM  
下面就可以修改holder的operator=了 :3.!?mOe2  
8 GW0w  
template < typename T > #55_hY#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hL}AgY@  
  { z\+Ug9Of  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iNv"!'|  
} *TC#|5  
h$$2(!G4  
同时也要修改assignment的operator() R&FO-{S  
`<IaQY  
template < typename T2 > 5"2pU{xmK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #?klVK&e/  
现在代码看起来就很一致了。 yLEA bd%+  
Pm== m9  
六. 问题2:链式操作 H.#zbKj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !A'3Mw\Nm  
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=T&$tZ<  
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。 NEff`mwm5)  
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。 X^7n/|%*.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \<Di |X1  
pv@w 8*  
template < typename T > N.dcQQ_iS  
struct result_1 ,FWsgqL{l  
  { a&%v^r[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y[d>7fcf  
} ; KkyZd9  
'QQa :3<x  
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: WWN2  
$64sf?aZ>#  
template < typename T > }Wz[ox9b  
struct   ref =H/ 5  
  { Y?xc#'  
typedef T & reference; UIK4]cYC'  
} ; AGK{t+`  
template < typename T > Z:.*fs5  
struct   ref < T &> \fJ _,  
  { ]!v\whZ>  
typedef T & reference; E3QyiW  
} ; &2,^CG  
Hd?#^X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bEli!N$  
+XpQ9Cd  
template < typename T > \vF*n Z5/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "P8( R  
  { OTD<3Q q  
  return l(t) = r(t); #y*p7~|@  
} 5m9;'SF  
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。 3h**y %^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KhZ\q|5  
 [1g   
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 2}U:6w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UX@8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z=zD~ka  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~$]Puv1V>  
最后的布局是: Q&8epO|J  
                Add 7O<K?;I  
              /   \ g^[BnP)I  
            Divide   5 b{a\j%  
            /   \ > 8%O;3-m#  
          _1     3 |G(I,EPag  
似乎一切都解决了?不。 *nlDN4Y[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `Tc"a_p9t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y%Tm `$^V  
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: {C5-M!D{<  
#D .hZ=!  
template < typename Right > Oj#/R?%,X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e|eWV{Dsz  
Right & rt) const <~n%=^knE  
  { M sQ=1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BjV;/<bt  
} uQiW{Kja2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yQE9S+%M  
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。 lX/: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。 SY$%)(c8kL  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %OJq(}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 MQq!<?/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2 sK\.yS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <8BNqbX  
%:yVjb,Yf  
template < class Action > Vu;z|L  
class picker : public Action  J7p?9  
  { Vw+RRi(  
public : +k\cmDcb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }TRVCF1  
  // all the operator overloaded +l;AL5h  
} ; b] ~  
?<U">8cP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 S^_F0</U,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: bFsJqA.A  
}xpo@(e  
template < typename Right > RKb (  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |vgYi  
  { Zb$P`~(%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U(5Yg  
} 4q*mEV  
5U6b\jxX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zqj EVVB  
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。  >f*Zf(F  
}ZJ*N Y  
template < typename T >   struct picker_maker A>%mJ3M  
  { \?"p]&2UcB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qKk|2ecTB5  
} ; + I4s0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MS;^@>|wj  
  { F?XiP.`DR  
typedef picker < T > result; U:uF rb,  
} ; a]@BS6  
fr<V])  
下面总的结构就有了: y=LN| vkQ  
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。 B~2M/&rM\  
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。 'Xu3]'m*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j.+ }Z |  
至此链式操作完美实现。 ?63ep:QEk  
0ni/!}YP_  
p{[(4}ql  
七. 问题3 tgC)vZ&a  
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。 j> dL:V&`  
3]h*6 V1$  
template < typename T1, typename T2 > e#(X++G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BVu{To:g  
  { <\oD4EE_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X9;51JV  
} >\[|c  
[Nu py,v  
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: nJY3 1(p  
l`."rei%)  
template < typename T1, typename T2 > ;@H:+R+(  
struct result_2 Z+2 j(  
  { 1!Afq}|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qe|U*K 2_  
} ; Or :P*l  
mq+<2 S  
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? ]MnQ3bWq"j  
这个差事就留给了holder自己。 =)nJ'}x  
    G{gc]7\=Cd  
_FkIg>s  
template < int Order > f"t+r /d  
class holder; .zsY VtK  
template <> sPvjJr"s  
class holder < 1 > 96i #  
  { :*MR$Jf  
public : |>KOlwh5n  
template < typename T > ,PeE'$q  
  struct result_1 _2w8S\  
  { 3f(tb%pa5  
  typedef T & result; N)4R.}  
} ; TNlOj a:  
template < typename T1, typename T2 > .,\^{.E  
  struct result_2 SLda>I(p7&  
  { qK]Om6 a~  
  typedef T1 & result; W~/{ct$Y  
} ; k,-0OoCL-!  
template < typename T > Z u/w>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sBLOrbo  
  { `o?PLE;)p  
  return (T & )r; +aN"*//i  
} vQy+^deW  
template < typename T1, typename T2 > z/wwe\ a5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3L9@ELY4  
  { #'BPW<Ob  
  return (T1 & )r1; 8wMwS6s:  
} P DwBSj  
} ; jmF)iDvjuZ  
PxA OKUpI  
template <> +#9 4 X)*  
class holder < 2 > PQP|V>g  
  { KpT=twcK  
public :  rp=Y }  
template < typename T > w%-S5#  
  struct result_1 h !?rk|  
  { |IDZMd0  
  typedef T & result; r! ~6.  
} ; |q c<C&O  
template < typename T1, typename T2 > d&naJ)IoF)  
  struct result_2 .0p'G}1  
  { %:Z_~7ZR  
  typedef T2 & result; yw >Frb5p  
} ; Ho1V)T>  
template < typename T > ANTWWs}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7m8(8$-6  
  { eV j7%9  
  return (T & )r; 6eb~Z6n&?  
} f dJ<(i]7W  
template < typename T1, typename T2 > /rHlFl|Wy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !\!j?z=O8  
  { hGRHuJ  
  return (T2 & )r2; q4Mv2SPT  
} Uh+6fE]p  
} ; v1p^=" IHI  
"b) hj?  
&]pY~zVc  
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> >。 *W2o$_Hs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c$x >6&&L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZFs xsg^r  
>4J(\'}m|  
return l(i, j) = r(i, j); xtut S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a\}` f=T  
*Tr9pq%m  
  return ( int & )i; <GLn!~Px@5  
  return ( int & )j; .-)kIFMi  
最后执行i = j; iXL?ic  
可见,参数被正确的选择了。 xNjWo*y v  
?C']R(fQ\  
+[}<u--  
sgRWjrc/  
a%5/Oc[[  
八. 中期总结 + ]iK^y-.r  
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: }ld^zyL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^U##9KkP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jZ''0Lclpc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /0Mt-8[  
yW&ka3j\  
[Y.=bfV!  
e'->Sg  
M0$E_*  
je%D&ci$  
九. 简化 'mZQ}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。 R2JPLvs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J$lfI^^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;SX~u*`R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !+]KxB   
  +-*/&|^等 eJeL{`NS  
2. 返回引用。 MG~bDM4  
  =,各种复合赋值等 wNU;gz  
3. 返回固定类型。 4W}mPeEeV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /EuH2cy$l  
4. 原样返回。 yCN?kHG  
  operator, ^?*<.rsG  
5. 返回解引用的类型。 + )[@  
  operator*(单目) GWv i  
6. 返回地址。 LqNyi   
  operator&(单目) F x^X(!)~]  
7. 下表访问返回类型。 >dgz/n?:v  
  operator[] ]B$J8.{q0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a ,"   
  operator<<和operator>> vmh>|N4a7  
3gnO)"$  
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。 RC?vU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9E NI%Jz  
{h PB%  
template < typename Left > UZ#oaD8H6  
struct value_return Vf<q-3q  
  { 1}Y3|QxF  
template < typename T > %0 i)l|  
  struct result_1 /4@ [^}x  
  { z:Z-2WV2o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SlwQ_F"4L  
} ; JW )f'r_f  
/nn~&OU  
template < typename T1, typename T2 > pRd'\+  
  struct result_2 vPc*x5w-  
  { $HtGB]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q^?a|l  
} ; Qqx!'fft  
} ; Cy *.pzCi  
[P6m8%Y|s  
:(wFNK/0{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y B,c=Wx  
kW1w;}n$  
下面我们来剥离functor中的operator() {&UA6 0~6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 57=d;Yg e  
K:GEC-  
return l(t) op r(t) E@yo/S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j=Izwt>   
return op l(t) tP"6H-)X&  
return op l(t1, t2) /V63yzoY  
return l(t) op QZIzddwp  
return l(t1, t2) op ('AAHq/  
return l(t)[r(t)] HUAYtUBH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k61mRO  
ZhoV,/\+  
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: 7mf&`.C np  
单目: return f(l(t), r(t)); V )1.)XC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !zllv tK4  
双目: return f(l(t)); ,aa 4Kh  
return f(l(t1, t2)); IN.g  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q J-|zS.W  
^9 ]iUx  
struct meta_divide U^7bj  
  { <i]0EE}%  
template < typename T1, typename T2 > C ocw%Yl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VBw 5[  
  { 841y"@*BY  
  return t1 / t2; - jCj_@n  
} ?$T^L"~  
} ; w52p y7  
nO!&;E&  
这个工作可以让宏来做: RV);^, b  
ar6+n^pi0]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |cgjn*a?M  
template < typename T1, typename T2 > \ C*3St`2@9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J7^ UQ  
以后可以直接用 "|[9 Q?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P/.<sr=2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5bAdF'~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gPT_}#_GxM  
8?Ju\W  
U$~6V%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 G"OP`OMDc  
b9m`y*My  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GqR|hg  
class unary_op : public Rettype {-8Nq`w  
  { 'Grii,  
    Left l; ge:a{L  
public : &)gc{(4$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =y_KL  
 BgQ/$,  
template < typename T > Wbei{3~$Y"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'jt59/f  
      { ENIg_s4  
      return FuncType::execute(l(t)); q4&! mDU  
    } NjpWK ;L  
u[Kz^ga<  
    template < typename T1, typename T2 > kLF`6ZXtd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B^r?N-Z A  
      { ;?tH8jf>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X%j`rQk`  
    } {H)hoAenA  
} ; {+=hYB|&  
P.C?/7$7Z+  
|Z{#DOT  
同样还可以申明一个binary_op yxHo0U  
-0#"<!N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HbI{Xf[6LP  
class binary_op : public Rettype ,;Wm>V)o  
  { `bfUP s  
    Left l; hxH6Ii]\  
Right r; $q z{L~ <  
public : iD G&Muc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |oLGc!i  
$rmxwxz&W:  
template < typename T > cx$h"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *X/Vt$P  
      { C@eL9R;N1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7@\.()  
    } "Zh,;)hS  
L"vrX  
    template < typename T1, typename T2 > _ia&|#n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O- QT+]  
      { 8wvHg_U6W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L6PgWc;m  
    } m~AAO{\:b  
} ; V [g^R*b  
j8p<HE51  
k>mXh{ (  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (ct1i>g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 os"R'GYmf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qe>_\-f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VsL,t\67  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N,-C+r5}<4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cB){b'WJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tjwf;g}$  
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) py:L-5  
下面是修改过的unary_op cM'MgX9  
#%@bZ f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?.Vuet  
class unary_op Lw,}wM5X  
  { {l,&F+W$C  
Left l; LYECX  
  v#&;z_I+  
public : _>\33V-?b  
ElUFne=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qsW&kW~  
 ~d eS*  
template < typename T > syW[uXNLZ  
  struct result_1 x5uz$g  
  { X^N6s"2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xOKJOl  
} ; Z9$pY=8^?  
@2hhBW  
template < typename T1, typename T2 > >IrQhSF  
  struct result_2 7;q0'_G  
  { eLPtdP5k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IC'+{3.m8  
} ; p-{ 4 $W  
d9:I.SA)E  
template < typename T1, typename T2 > dY&v(~&;]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #~nXAs]Q  
  { y/Y}C.IWp)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \Hrcf+`  
} Y GOkqI  
*sU,waX  
template < typename T > W7WHDL^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \99'#]\_/E  
  { !7I07~&1  
  return OpClass::execute(lt(t)); "[~yu* S  
} ]sb?lAxh{  
36(qe"s  
} ; 8iaMr278W  
&?bsBqpN  
~/K&=xE  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug NzyEsZ]$  
好啦,现在才真正完美了。 onSt%5{P%X  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?wG  
i /[{xRXiR  
template < typename Right > z3i`O La  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yv]vl6<  
  { VVch%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BedL `[ ,  
} WLXt@dK*u  
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。 XLpn3sX$  
v\6.#>NQ  
E*5aLT5!,  
* cW%Q@lit  
'XKfKv >;  
十. bind 5}hQIO&^%  
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。 z_xy*Iif  
先来分析一下一段例子 A4@z+ebb l  
zqdkt `  
drjNK!XL@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^2Cqy%x-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9D\E0YG X/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 98R/ ^\  
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。 D? %*L  
我们来写个简单的。 )J@[8 x`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J[?oV;O  
对于函数对象类的版本: jRC{8^98  
\Qah*1  
template < typename Func > jm<^WQ%Cc  
struct functor_trait 0qFO+nC  
  { ) 6QJZ$  
typedef typename Func::result_type result_type; jW8ad{  
} ; R P~67L  
对于无参数函数的版本: N*Q*>q  
B"> Ko3  
template < typename Ret > [rcM32  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :!Q(v(M  
  { JJ)  
typedef Ret result_type; VO:  
} ; jG `PyIgw  
对于单参数函数的版本: W895@  
e"^WXP.t&  
template < typename Ret, typename V1 > h!(# /  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6)YckxN^  
  { "" ^n^$  
typedef Ret result_type; /7S g/d%c  
} ; U~yPQ8jD  
对于双参数函数的版本: 5g-1pzP9  
],!}&#|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3t9+YdNKU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *y<eK0  
  { 'j'6x'[> ]  
typedef Ret result_type; THOYx :Nr;  
} ; uaP5(hUI  
等等。。。 nX7F<k4G2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W7|nc,i0\  
WNjG/U  
template < typename Func > bvB7d` wx  
struct func_return C~>0K,C0^  
  { q/*veL  
template < typename T > 3:WHC3}W  
  struct result_1 <bW~!lv  
  { \bF<f02P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R$u1\r1I  
} ; F7C+uG Ts  
4Hf'/%kW  
template < typename T1, typename T2 > XLiwE$:t%  
  struct result_2 5#f_1 V  
  { fGe ie m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s~(`~Y4  
} ; )Az0.}  
} ; b (@GKH"W  
Es}`S Ie/  
^2BiMH3j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E]vox~xK>  
S3HyB b  
template < typename Func, typename aPicker > vD#kH 1  
class binder_1 voRb>xF  
  { g51UIN]o-  
Func fn; Zp{K_ec{  
aPicker pk; B)DuikV.D  
public : nvQX)Xf  
R!"`Po  
template < typename T > I+Yq",{%  
  struct result_1 c]k+ Sx&}  
  { HI:1Voy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N6BOUU]  
} ; WS4DzuZZ  
*7*cWO=  
template < typename T1, typename T2 > (0y!{ (a  
  struct result_2 D5Rp<PBq,  
  { >u0XV"g$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4yTgH0(T  
} ; R9-mq; u+  
p {. 6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fbdpDVmpU  
I4qS8~+#  
template < typename T > H^o_B1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 73u97oe>1  
  { 1\lZ&KX$i  
  return fn(pk(t)); <ir]bQT  
} By[M|4a  
template < typename T1, typename T2 > 5(1c?biP&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :>ca).cjac  
  { +,7vbs3  
  return fn(pk(t1, t2)); 'bH~KK5  
} 8yOhKEPX  
} ; 7;.Iat9gMf  
:! $+dr(d  
#Ddo` >`&  
一目了然不是么? /Trbr]lWy  
最后实现bind 7&jq  =  
3TV4|&W;  
* _usVg  
template < typename Func, typename aPicker > x<w-j[{k_K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @Wm:Rz  
  { 7z\ #"~(.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |G/)<1P  
} mss.\  
S&l [z,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %<O~eXY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O\=Zo9(NHF  
1x##b [LC  
十一. phoenix /Wl8Jf7'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rOYYZ)Qw  
plr3&T~,&S  
for_each(v.begin(), v.end(), kbH@h2Ww  
( L|b[6[XTHL  
do_ 2*gB~Jn4  
[ p,(W?.ZDN?  
  cout << _1 <<   " , " c*R\fQd  
] S5H}   
.while_( -- _1), h~._R6y  
cout << var( " \n " ) I;?PDhDb  
) Ms3GvPsgv  
); s6}SdmE  
211T}a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {5ehm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B=r+ m;(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |{,c2 Ck:N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZifDU@J$t  
z.h;}QRJ,@  
\j.l1O  
template < typename Cond, typename Actor > T.%yeJiE  
class do_while y^Q);siSy  
  { Ck m:;q  
Cond cd; "?iyvzo  
Actor act; %'X7T^uE  
public : k7sD"xR3  
template < typename T > dxS5-aWy9w  
  struct result_1 Cd6th F)  
  { 33~8@]b  
  typedef int result_type; z'O+B}  
} ; k1P'Q&Na  
qMA";Frt3N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tU!Yg"4Q  
fb[lL7  
template < typename T > Pv)^L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N<Ym&$xR  
  { L0{ [L  
  do )3 f\H  
    { q^ &r<i  
  act(t); z/WGL  
  } 7dE.\#6r  
  while (cd(t)); ![I|hB  
  return   0 ; Dwr"-  
} 8`1]#Vw  
} ; dd +lQJ c  
k#/cdK!K  
=CdrhP_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6p&uifY}tR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 KP>1%ap6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2r+nr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  %(K}1[  
下面就是产生这个functor的类: ~oK0k_{~  
g2M1zRm;  
zqQ[uO]m?  
template < typename Actor > )>"Ky  
class do_while_actor s bR*[2  
  { .SSyW{a3w  
Actor act; |]Hr"saO0  
public : ]HXHz(?;F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Oc.8d<  
\;Q!}_ K  
template < typename Cond > 6rCUq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cBOt=vg,5  
} ; 4? rEO(SZ  
1M55!b  
|(,{&\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  =Uo*-EH  
最后,是那个do_ @~5Fcfmm  
_^ n>kLd$  
A9J{>f  
class do_while_invoker F,K))325  
  { T#I}w\XlhP  
public : 4+p1`  
template < typename Actor > ^q%f~m,O<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nYvkeT  
  { Lm1JiP s d  
  return do_while_actor < Actor > (act);  b=Ektq  
} @LS%uqs  
} do_; J*6B~)Sp@  
XgeUS;qtta  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7xWJw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *M>~$h7  
最后来说说怎么处理break和continue w`M`F<_\:  
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。 FlrYXau  
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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