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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +(UrqK4Av  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K& 2p<\2  
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, ruF+X)  
<(#cPV@j  
b\]"r x (  
Gash3}+  
  class filler N|7<*\o  
  { "0zMx`Dh  
public : D.R5-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [9aaHf@'  
} ; /KlA7MH6  
.-c3f1i  
z9;vE7n!  
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: P]r"E  
G}D?+MWY  
>D<nfG<s Z  
hiU_r="*ox  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ldt7?Y(V(  
sks_>BM  
 /=[M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BQ_\8Qt|  
7{az %I$h  
uyjZmT/-  
YJeZ{Wws  
二. 战前分析 7fnKe2M M  
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。 |]r# IpVf  
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  $@8\9Y {  
`acorfpi  
:qgdn,Me  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6TPcG dZ  
  /* --------------------------------------------- */ ?R"5 .3  
vector < int *> vp( 10 ); ,<pql!B-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  Q+dBSKSK  
/* --------------------------------------------- */ UkXc7D^jwm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ><`.(Z5c  
/* --------------------------------------------- */ gtjgC0   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EsA^P2?_+  
  /* --------------------------------------------- */ hO{@!H$l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )@SIFE  
/* --------------------------------------------- */  jCKRoao  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JJ qX2B  
gY*Cl1 Iz  
Ra~n:$tg2  
>[ 72]<6  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3^1)W!n/  
1._1, _2是什么? HzH_5kVW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W,AIE 6F  
2._1 = 1是在做什么? &sx/qS#,VL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 { H9pF2C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0Xk;X1Xl  
w[4SuD  
Dtd bQF  
三. 动工 a7#Eyw^H{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hvor{o5|tB  
,u~\$ Az6  
Wc`Vcn1  
+".&A#wU  
template < typename T > mn0QVkb}lc  
class assignment 4_r8ynq{z  
  { 7^|3T TK  
T value; vbwEX6  
public : hw~cS7  
assignment( const T & v) : value(v) {} dVe3h.,[v  
template < typename T2 > K7e<hdP_#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +zL=UEBN  
} ; X<-]./  
u!L8Sv  
PO)5L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b2p<!?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DB?_E{y]  
:p8JO:g9  
?7a< V+V:  
WxO*{`T!  
  class holder  ] mP-HFl  
  { Dq2eX;c@  
public : 1Rp|*>  
template < typename T > 7M*+!al9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YWq[)F@0G  
  { >(%im :_  
  return assignment < T > (t); Ej.D!@   
} :nZ*x=aq  
} ; :Q\h'$C  
| G%MiYd  
o2Pj|u*X  
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: *jA%.F  
X4%*&L  
  static holder _1; .iew5.eB+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ch : 428  
%@pTEhpF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g08=D$P  
而不用手动写一个函数对象。 eTrGFe!8w  
J>Zd75;U  
Y71b Lg  
A9tQb:  
四. 问题分析 A9lqVMp64  
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。 rZpc"<U  
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。 YrZAy5\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cMK6   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?cg+RNI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 If4YqBG  
!4oYQB  
五. 问题1:一致性 #axRg=d?K  
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?| cteHuRd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |'KNR]: N  
)(DV~1r=  
struct holder p}(w"?2  
  { Ii[rM/sG  
  // MgtyO3GUAD  
  template < typename T > GSpS8wWD }  
T &   operator ()( const T & r) const v8pUt\m"  
  { bk^ :6>{K  
  return (T & )r; aty K^*aX  
} D 3Int0n  
} ; qRB%G<H  
aG=Y 6j G  
这样的话assignment也必须相应改动: iZ_R oJ  
V?Nl%M[b  
template < typename Left, typename Right > 4 &t6  
class assignment K90Zf  
  { ]7xAL7x  
Left l; wz6e^ g  
Right r; 2d1'!B zDA  
public : Gl1`Nx0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J`"1DlH  
template < typename T2 > dYr#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m+uh6IqN./  
} ; F ^E(AE  
E,C<ox4e  
同时,holder的operator=也需要改动: fylaH(LER  
cwpDad[Kx  
template < typename T > 5~.\rcr%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D=dY4WwG  
  { $X\BO&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6xBP72L;%"  
} &ul9N)A  
(Yw5X_|  
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。 gNZ^TeT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1p8E!c{}j  
}#yRa Ip  
return l(rhs) = r; ;W+.]_$6)T  
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。 N8nyTPw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #Q$4EQB  
DI$z yj~3  
template < typename Tp > X.272q<.  
class constant_t qt;6CzL C  
  { 4AF" +L  
  const Tp t; f-{[ushj  
public : ,;D74h2F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rj E,Wn  
template < typename T > =#+Z KD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1eb1Lvn  
  { =,0E3:X^  
  return t; 5<#H=A~(  
} ?W(wtp,o  
} ; !J:DBtGT  
OEAF.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0p[$8SCJ  
下面就可以修改holder的operator=了 r_2  
YDQV,`S7  
template < typename T > %@BQv 4oJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]AHi$Xx  
  { Bj]0Cz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~ Q]B}qdm  
} M#|TQa N  
p>!r[v'  
同时也要修改assignment的operator() a .] !  
aa".d[*1  
template < typename T2 > U7ajDw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2r* o  
现在代码看起来就很一致了。 -Xd/-,zPY  
WVo%'DtF`  
六. 问题2:链式操作 ZE=~ re  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L)w& f  
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。 2"i<--Y  
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。 a7d782~  
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。 nFB;!r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -D(Ubk Pw  
!w/~dy  
template < typename T > 2{#quXN9  
struct result_1 ucA6s:!={  
  { 1C|j<w=i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]1Q\wsB  
} ; 3cfkJ|fuwe  
O%+:fJz6wI  
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: m&$H ?yXW>  
Z-vzq;  
template < typename T > >w*"LZjTTK  
struct   ref |]`+@K,S  
  { 'wQ=b  
typedef T & reference; sJ0y3)PQ  
} ; _5X}&>>lhF  
template < typename T > ^qk$W? pX  
struct   ref < T &> \T[*|"RFZ  
  { {)%B?75~  
typedef T & reference; c9'#G>&h~^  
} ; IXg${I}_Q  
glv(`cQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }~ +  
JT:9"lmJz,  
template < typename T > m _]"L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z5i!GJB  
  { 5w1=j\oq  
  return l(t) = r(t); 5jsnE )  
} Gu%`__   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =ecv;uu2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y@r#:BH )  
o 86}NqK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0dgR;Dl(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kt^PL&A2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M!I:$DZt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fI BLJ53  
最后的布局是: cJhf{{_oR  
                Add lv\2vRYw-  
              /   \ c`t1:%S  
            Divide   5 4 5Ql7~  
            /   \ {`3;Pd`  
          _1     3 "?N`9J|j)~  
似乎一切都解决了?不。 @lj  
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。 |RpC0I  
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。 Ia(A&Za  
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: $h$+EE!  
(te \!$  
template < typename Right > nrf%/L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =LT({8  
Right & rt) const F*NIs:3;  
  { A2+t`[ w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d?S<h`{x   
} jV7q)\uu^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r[?rwc^  
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。 +0=RC^   
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。 *PMql$  
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。 `b] NB^/  
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。 ,)QmQ ^/  
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? PDir?'  
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: ;=n7 Z  
9:kb0oBa?l  
template < class Action > fNK~z*  
class picker : public Action Tok"-$`N  
  { 2`Pk@,:_  
public : Lc.7:r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Us%VB q  
  // all the operator overloaded /g8yc'{p  
} ; j"NqNv  
fx}R7GN2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 bqe;) A7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lLg23k{'  
yV]-![`D  
template < typename Right > zcNV<tx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (ncfR  
  { T2Vj &EA@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )kd)v4#  
} %r>vZ/>a  
w?5b:W,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /vQ^>2X%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MDB}G '  
>kB?C!\  
template < typename T >   struct picker_maker QUe.vb^O  
  { ck@[% ?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oOD|FrlY  
} ; 5q) Eed  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {<]abO  
  { <<`."RY#0  
typedef picker < T > result; kNjbpCE\!  
} ; }5]NUxQ_  
*i n_Z t3  
下面总的结构就有了: `#(4K4]1.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l,/5$JGnk  
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。 $@U`zy"Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tl4;2m3w  
至此链式操作完美实现。 SMhT>dB  
nBD7  
91,\y  
七. 问题3 PCU6E9~t2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *".7O*jjV  
59ivL6=3  
template < typename T1, typename T2 > % ,X(GwX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d6L(Q(:s  
  { Jrffb=+b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kO5KZ;+N-  
} U{R*WB b  
c '(]n]a%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j[z\p~^  
<D 5QlAN  
template < typename T1, typename T2 > =X1$K_cN  
struct result_2 $DQ -.WI  
  { #uH1!UQb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HD`%Ma Yhc  
} ; hyBSS,I  
;w+A38N$J  
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? F^w0TD8  
这个差事就留给了holder自己。 j`#|z9`(pB  
    MJD4#G  
NH?s  
template < int Order > 0\mM^+fO  
class holder; <iMkHch  
template <> {<_}[} XY  
class holder < 1 > F>}).qx  
  { tz)L`g/J~  
public : \ 0CGS  
template < typename T > `\qU.m0(j  
  struct result_1 ?ph"|LyL  
  { 56v<!L5%  
  typedef T & result; HL)1{[|`  
} ; EU\1EBT^  
template < typename T1, typename T2 > *$s)p>  
  struct result_2 sn *s7v:  
  { :l 7\7IT  
  typedef T1 & result; m2V4nxw]Qp  
} ; jK{CjfCNz  
template < typename T > PEBQ|k8g&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R<wb8iir  
  { 57oY]NT?  
  return (T & )r; MBg^U<t8  
} ^*0;Z<_  
template < typename T1, typename T2 > =B/^c>w2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ngNg1zV/q  
  { .N5"IY6>  
  return (T1 & )r1; -Rf|p(SJ,E  
} adxJA}K}  
} ; bEy%S "\<  
<n#JOjHV  
template <> C f+O7Y`^  
class holder < 2 > q|j;dI&  
  { @!F9}n AP  
public : 7N""w5  
template < typename T > NeWssSje  
  struct result_1 GRs;-Jt  
  { l"vT@ g|  
  typedef T & result; foN;Q1?lS  
} ; 't>Qj7vh0  
template < typename T1, typename T2 > iCc \p2p  
  struct result_2 Onk~1ks:  
  { H)4Rs~;{'g  
  typedef T2 & result; L72GF5+!!  
} ; kQ:2@SOm  
template < typename T > 5= F-^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u}$U|Cw-;T  
  { p;B +g X  
  return (T & )r; jLEU V  
} =N3~2=g~A  
template < typename T1, typename T2 > G3e%~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^ZV xBQKg  
  { ;Lu}>.t  
  return (T2 & )r2; A 7sej  
} E dU3k'z$  
} ; 6Qo6 T][  
iff U}ce  
E O}(MXS  
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> >。 l@GpVdrv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q6,xsO,+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qItI):9U  
%tu{`PN<  
return l(i, j) = r(i, j); w%$n)7<*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0lBl5k e  
sG}9l1  
  return ( int & )i; O_:Q#  
  return ( int & )j; 3 C[ ;2  
最后执行i = j; X)|%[aX}q  
可见,参数被正确的选择了。 o3`Z@-.G  
q!7\`>.2:{  
Oc8+an1m  
?W|POk}  
YvU#)M_h  
八. 中期总结 Oq.) 8E.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E+>;tLw3j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jALo;PDJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `q/y|/v<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor im?nR+t+X  
g)"6|Z?D"  
 ^@ux  
}cf-r>WaR  
>0m-S :lk  
.)o5o7H  
九. 简化 'IgtBd|K>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 a@X'oV`(2b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Kzmgy14o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X31kHK5F_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "y`?KY$[N  
  +-*/&|^等 x0 #+yP  
2. 返回引用。 =GpLlJ`-  
  =,各种复合赋值等 j^k{~]+_^]  
3. 返回固定类型。 LQS*/s0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NN$`n*;l  
4. 原样返回。 dxd}:L~z  
  operator, y3xP~]n  
5. 返回解引用的类型。 xq]&XlA:ug  
  operator*(单目) Z BYmAD  
6. 返回地址。 j9,X.?Xvx  
  operator&(单目) |)lo<}{  
7. 下表访问返回类型。 Tu"yoF  
  operator[] m760K*:i\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T&h|sa(   
  operator<<和operator>> q8p 'bibY  
FqiK}K.~/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jVA xa|S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c9& 8kq5  
RXP"v-  
template < typename Left > [IYs4Y5  
struct value_return HsXFglQ  
  { ''(T3;^ +  
template < typename T > 0 Hq$h  
  struct result_1 9 (&!>z  
  { U_J|{*4S.!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OO@$jXZB  
} ; _6|b0*jv'&  
Zw3|HV(so  
template < typename T1, typename T2 > {k)MC)%  
  struct result_2 cEN^H  
  { Z]6D0b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oDRNM^gz  
} ; }`eeItI+  
} ; 1|`9Hp6  
57#:GN$EL  
Z# :Ww  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @!Pq"/  
&A`QPk8n  
下面我们来剥离functor中的operator() UOwj"#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #a0 (Wh7  
/RMep8 &  
return l(t) op r(t) .FC1:y<aO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M5q7` }>G  
return op l(t) 4]g^aaQFd>  
return op l(t1, t2) vz _U  
return l(t) op uo%zfi?  
return l(t1, t2) op 9:m+mpL=9  
return l(t)[r(t)] 6tJM*{$$H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |_A35"v  
3j3AI 7c  
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: 9K&b1O@Aj  
单目: return f(l(t), r(t)); yb]a p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O[m+5+  
双目: return f(l(t)); +Y \#'KrA  
return f(l(t1, t2)); e]5QqM7  
下面就是f的实现,以operator/为例 e5AiIVlv  
I7}[%(~Sf/  
struct meta_divide ]02V,'x  
  { HH]LvK  
template < typename T1, typename T2 > 5-sxTp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \;sUJr"$  
  { ]_ _M*  
  return t1 / t2; rzex"}/ly  
} #A|M NJ%m  
} ; 5zU D W?  
;\H2U .  
这个工作可以让宏来做: -W oZwqh  
#\"5:.H Oz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mjw:Z,  
template < typename T1, typename T2 > \ ?>w%Lg{L}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YlYTH_L>E  
以后可以直接用 TN0d fba[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |+[ bKqI5  
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 5bAy@n  
(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。。。) !W6]+  
[#.QDe  
tIRw"sz  
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 i#eb%9Mn  
VfQSfNsi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HWc=.Qq  
class unary_op : public Rettype wWH5T}\  
  { f6z[k_lLN  
    Left l; Bp b_y;E  
public : KI# hII[Q.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K/08F|]a  
Xf.SJ8G  
template < typename T > R[9[lQ'vR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5` Q#2  
      { }96^OQPE  
      return FuncType::execute(l(t)); z,^baU  
    } /|>z7#?m^  
|i|>-|`!  
    template < typename T1, typename T2 > P>)qN,a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p{88v3b6  
      { khyV uWN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y0z}[hZ  
    } jPFA\$To  
} ; U/TF,JUI  
UGAP$_j ]P  
d#A.A<p*  
同样还可以申明一个binary_op m. XLpD  
9]|cs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d^,u"Z9P  
class binary_op : public Rettype =WHdy;  
  { b&0q%tCK  
    Left l; BCFvqhF7s  
Right r; -`A6K!W&~p  
public : &L;0%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vQ 5 p  
sqsBGFeG  
template < typename T > \`x$@s?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qi$6y?  
      { yQh":"$k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VJm).>E3k  
    } uN'e~X6  
U t0oh  
    template < typename T1, typename T2 > V+DN<F-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $My%7S/3  
      { sN;xHTY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \QQw1c+  
    } T,5]EHea  
} ; N5o jXX!l%  
0<fN<iR`  
`vUilh ^c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z#*fELV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EdLbVrN,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z+E@B>D7A^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 YQ;?N66  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p'!cGJL  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qWy(f|:hYi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (Y:5u}*Y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cbNrto9  
下面是修改过的unary_op s )\%%CM  
xa??OT`(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H71LJfH  
class unary_op |&3[YZY  
  { y&UcTE2;%(  
Left l; N<9C V!_  
  ([^1gG+>J  
public : ZI}7#K<9X  
e'p'{]r<w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l7nc8K  
'tklz*  
template < typename T > `gx_+m^  
  struct result_1 H W)> `  
  { r 1nl!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [a`89'"z  
} ; >6KuZ_  
7"FsW3an  
template < typename T1, typename T2 > x}{/) ?vC  
  struct result_2 1@egAo)  
  { 1 VcZg%I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )|zLjF$  
} ; Etj@wy/E  
2ntL7F<ow  
template < typename T1, typename T2 > Ho2#'lSKM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +co VE^/w  
  { 7'LKyy !"3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WRe9ki=R  
} % tTL  
Q9Sh2qF^2  
template < typename T > ")}^\O m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uf4A9$R.G  
  { iz.J._&  
  return OpClass::execute(lt(t)); *2P%731n5  
} \oA>%+]5  
3rBSwgRl  
} ; !:]CKbG  
&@<Z7))  
GHWi,' mr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~=67#&(R  
好啦,现在才真正完美了。 *eK\W00  
现在在picker里面就可以这么添加了: "wy|gnQJ  
MAb*4e#  
template < typename Right > x-1RmL_%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  qr~P$  
  { Jz<-B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 98'/yZ  
} 0%&ZR=y(G  
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。 B]iPixA6  
piULIZ0  
n@[_lNa4GD  
E^qJ5pr_P  
_3~/Z{z8  
十. bind qQ6rF nA  
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。 @G,pM: t  
先来分析一下一段例子 ^hiIMqY_{`  
b~>kTO  
<N KmLAfX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D`d*bNR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RUco3fZ   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zZp0g^;.?  
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。 Di) %vU  
我们来写个简单的。 3b{ 7Z 2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wz`\R HL  
对于函数对象类的版本: amvD5  
Mu: y9o95  
template < typename Func > }:+SA  
struct functor_trait QP>tu1B|  
  { *hWpJEV  
typedef typename Func::result_type result_type; 6Ft?9 B(F:  
} ; 0gTv:1F /  
对于无参数函数的版本: Rxb?SBa  
3u[m? Vw  
template < typename Ret > lDsT?yHS`Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nQ*9E|Vx  
  { X\4d|VJ?m  
typedef Ret result_type;  ddK\q!0  
} ; iq1HA.X(  
对于单参数函数的版本: .bYZkO:oy  
/{Mo'.=Z  
template < typename Ret, typename V1 > 03p D<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <fS WX>pR  
  { aW=c.Q.  
typedef Ret result_type; `)y<X#[8  
} ; 00SYNG!  
对于双参数函数的版本: R5Pk>-KF  
 m#K)%0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z=ZTSl   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pmwVVUEQ  
  { = -bGH   
typedef Ret result_type; )_C+\K*  
} ; qTZ\;[CrP"  
等等。。。 amTeT o]Tg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A4uKE"WE  
j)nL!":O  
template < typename Func > @6lw_E_5  
struct func_return *qa.hqas  
  { S4 j5-  
template < typename T > 2NMg+Lt8v  
  struct result_1 / <C{$Gu  
  { IN8G4\r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lQl!TW"aO  
} ; )2sE9G,  
Yyxsj9  
template < typename T1, typename T2 > Xfc+0$U@  
  struct result_2 Y-?0!a=e.  
  { %8O1sF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W{RZ@ 3ZY  
} ; HOaNhJ{7D  
} ; g ?.y7!m  
]SC|%B_*  
R?t_tmKXC!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /9pN.E  
=fRC$  
template < typename Func, typename aPicker > ObPXVqG"?  
class binder_1 ~U r  
  { u4#YZOiY)A  
Func fn; ]z#+3DaH  
aPicker pk; 6o0}7T%6  
public : &t~NR$@  
S;0z%$y  
template < typename T > PZ >(cvX&  
  struct result_1 `5Bv2 wlIV  
  { XL3m#zW&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J Bgq2  
} ; R 7h^ @  
[I?[N.v  
template < typename T1, typename T2 > G! Y l0Zr  
  struct result_2 ,&~-Sq) ~  
  { ,<=gPs;x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )2 lB  
} ; $l $p|  
Qz"+M+~%&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3D-0 N0o  
w/z o  
template < typename T > $Ge0<6/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sa[?B  
  { J!Q #xs  
  return fn(pk(t)); 9a2[_Wy  
} XJ!?>)N .  
template < typename T1, typename T2 > )1 f%kp#]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z9G4in8  
  { G|o O  
  return fn(pk(t1, t2)); G} f9:G  
} O3V.4tp  
} ; &S=Qu?H  
gR+P !Eow  
Y\Z6u)  
一目了然不是么? `_k_}9Fr  
最后实现bind hg %iv%1B'  
w`DcnQK'  
@HzK)%@  
template < typename Func, typename aPicker > j8oX9 Yo0=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;Fo7 -kK  
  { ~:L5Ar<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #Iu "qu  
} S{RRlR6Z  
,.kmUd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -^)<FY\  
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。 <&^[?FdAa  
Im?/#tX  
十一. phoenix k8\ KCKql  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PR/>E60H  
'>ASr]Q  
for_each(v.begin(), v.end(), (*M0'5  
( |}2/:f#Iz*  
do_ 2D(sA  
[ >/Gw)K}#E  
  cout << _1 <<   " , " b# Dd  
] tPa( H;  
.while_( -- _1), ScjeAC)  
cout << var( " \n " ) ow  
) .sc80i4  
); ^W(ue]j}o  
[,MaAB  
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: L8q#_k  
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 RH{+8?0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,SPgop'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }3, 4B -8!  
S\]9mHJI  
"n{';Q)  
template < typename Cond, typename Actor > ZbiC=uh  
class do_while q44vI  
  { ;HBKOe_3  
Cond cd; a x)J!I18  
Actor act; pTaC$Ne  
public : +PnuWK$  
template < typename T > 7Vk9{x$z  
  struct result_1 UD8e,/  
  { Rp;"]Q&b  
  typedef int result_type; "@5qjLz]  
} ; (-Q~@Q1  
'4 It>50b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ePZ Ai"k  
'gXD?ARW  
template < typename T > Y4w]jIv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yn$: |$  
  { JB%_&gX)v  
  do <2oMk#Ng^  
    { & kVa*O  
  act(t); Qn|8Ic` *  
  } G)^/#d#&  
  while (cd(t)); !vSq?!y6*P  
  return   0 ; /NjBC[P  
} FA>.1EI  
} ; R|^bZf^  
8KN 3|)  
2D:,(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H)h^|A/vO  
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。 *DvX|| `&  
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。 g-jg;Ri  
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。 Nmd{C(^o  
下面就是产生这个functor的类: St(jrZb  
$&qLr KJ  
 *  ]  
template < typename Actor > r\#nBoo(  
class do_while_actor ZXL'R |?  
  { gG@4MXq.  
Actor act; ?w!8;xS8  
public : 5~Ek_B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kN3 <l7  
cHVJ7yAZI  
template < typename Cond > `k*;%}X\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qdy(C^(fa  
} ; u,nn\>Y  
#_x5-?3  
Xn?.Od(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `1n^~  
最后,是那个do_ Qd\='*:!  
D"-Wo}"8O'  
D5oYcGc  
class do_while_invoker 9BpxbU+L;  
  { /F9Dg<#a  
public : j!NXNuy:  
template < typename Actor > g\q4-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qBcbMa9m  
  { oemN$g&7  
  return do_while_actor < Actor > (act); - f ^ ! R  
} b{,v?7^4  
} do_; w&T\8k=  
Q"U%]2@=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0>Td4qr+u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N P+ vi@Ud  
最后来说说怎么处理break和continue {$Uj&/IC  
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。 F-b]>3r  
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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