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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G^@5H/)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h;'~,xA  
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, x.4m|f0;  
qZZK#,Qb  
)QJUUn#  
(**oRwr%  
  class filler ]eV8b*d6  
  { K:WDl;8 (d  
public : 'Z]w^<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g 0E'g  
} ; I]_5}[I  
:rP=t ,  
Zj Z^_X3  
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: iU:cW=W|M\  
?\n > AC  
\ B%+fw  
V28M lP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yIE!j %u  
z0 Z%m@  
!d T4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5~S5F3  
l Nv|M)I  
s,_m{ to  
Rk8P ax/JK  
二. 战前分析 NX&_p!_V  
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。 dQG=G%W  
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 2 ? 4!K.  
\}G^\p6?M  
.A|@?p[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Iz8aQ  
  /* --------------------------------------------- */  WfRXP^a  
vector < int *> vp( 10 ); 3iU=c&P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DW3G  
/* --------------------------------------------- */ og>uj>H&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4I(Xy]wm  
/* --------------------------------------------- */ O&hTNIfi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e~(5%CO>#j  
  /* --------------------------------------------- */ -7|H}!DFT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $Z>'Jp  
/* --------------------------------------------- */ 7PF%76TO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 51.%;aY~z  
5E <kwi  
$NO&YLS@  
;9'OOz|+1  
看了之后,我们可以思考一些问题: . 'yCw#f  
1._1, _2是什么? $`'/+x"%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^/k*h J{  
2._1 = 1是在做什么? >5 BJ3Hf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #,v {Ihn  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aQI(Y^&%3  
BLJj(-  
wS3'?PRX  
三. 动工 a09<!0Rp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Gz=lc[!7  
>5SSQ\2~a  
lUMdrt0@z  
q75s#[<ap  
template < typename T > Yoll?_k+  
class assignment x$(f7?s] 1  
  { 8a"%0d#  
T value; xe$_aBU  
public : ft Wv~Eh  
assignment( const T & v) : value(v) {} EB|}fz  
template < typename T2 > S5EK~#-L[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?Ss!e$jf  
} ; ]J]h#ZHx  
{(?4!rh  
pmYHUj #  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !Xw5<J3L-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (C)p9-,  
|sZHUf_  
f|oh.z_R  
f`66h M[  
  class holder 9(<@O%YU  
  { Yu`~U,m  
public : r:TH]hs12+  
template < typename T > wwcBsJ1{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0C ,`h `  
  { ,MIV=*  
  return assignment < T > (t); 7Fsay+a  
} @9|hMo  
} ; ] @fk] ]R  
|(^PS8wG  
f6"Z'{j  
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: ZSm3XXk  
% %UE+u @J  
  static holder _1; Y\'}a+:@Ph  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +x}<IS8  
Fv`,3aNB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6;5Ss?ep  
而不用手动写一个函数对象。 iDrZc  
Q=yg8CQ  
[)X\|pO&  
Z;)%%V%o  
四. 问题分析 B4 }bVjs  
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。 he hFEyx  
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。 ^T-V ^^#(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S:ztXhif>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sdmT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b5n'=doR/I  
lsNd_7k  
五. 问题1:一致性 iO; 7t@]-  
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?| ,~W|]/b<q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FJ?IUy 6  
Q#zmf24W  
struct holder _v]MsT-q  
  { \xoP)Ub>  
  // 0#^v{DC  
  template < typename T > <1M-Ro?5k  
T &   operator ()( const T & r) const ;t`&n['N>  
  { U :_^#\p  
  return (T & )r; \1Em`nvOX  
} r" ,GC]  
} ; sCHJ&>m5-  
"C`Ub  
这样的话assignment也必须相应改动: [}]Q?*_  
S>1Iky|  
template < typename Left, typename Right > -A!%*9Z  
class assignment 7Hu3>4<  
  { P7/X|M z  
Left l; FaJ&GOM,  
Right r; W `}Rf\g  
public : E-g_".agO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `*KHS A  
template < typename T2 > jRV/A!4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v|2T%y_ u  
} ; iAU@Yg`pt  
=w0R$&b&  
同时,holder的operator=也需要改动: :*\Pn!r  
bA->{OPkT  
template < typename T > 45>?o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {Y9q[D'g.  
  { 7D5]G-}x.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tIgN$BHR>  
} kMd.h[X~  
Q]>.b%s[  
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。 1&Zj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~&bq0 (  
12LL48bi  
return l(rhs) = r; Z#\P&\`1z  
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。 u;c?d!E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \)|hogI|f  
!C: $?oU  
template < typename Tp > |$b}L7_  
class constant_t ekCC5P!  
  { Ph> %7M%  
  const Tp t; [cp+i^f  
public : J/*`7Pd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gB'6`'  
template < typename T > Q'0d~6n&{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6NHX2Ja  
  { &.?'i1!  
  return t; n.(FQx.F  
} @MCg%Afw  
} ; `W*U4?M  
_5N]B|cO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N ?"]  
下面就可以修改holder的operator=了 @sC`!Rmy'-  
 kPLxEwl  
template < typename T > W6/yn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :6\qpex  
  { ]?[fsdAQW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e^D]EA ]%  
} FJP-y5  
s-T\r"d=j  
同时也要修改assignment的operator() JFk lUgg  
)hfpwdQ  
template < typename T2 > u4 h4.NHX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <W$mj04@  
现在代码看起来就很一致了。 Z?m3~L9L2  
`+Q%oj#FF  
六. 问题2:链式操作 ]GQG~ H^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q$@I"V&G.  
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。 9zy!Fq  
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。 "1 M[5\Ax  
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。 V 6reqEh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R/z=p_6p7`  
6jLCU%^  
template < typename T > 9mTJ|sN:e  
struct result_1 hZ  
  { H~1 jY4E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WEi2=3dV  
} ; 0Z{ZO*rK  
~FG]wNgS  
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: iAIuxO  
| h#u^v3  
template < typename T > W|63Ir67  
struct   ref 7E~;xn;  
  { fS78>*K  
typedef T & reference; Z}Ft:7   
} ; W v+?TEP  
template < typename T > A{D];pE`  
struct   ref < T &> &FN.:_E  
  { ckE-",G  
typedef T & reference; _>X+ZlpU:  
} ; 0^K">  
eV?2LtT#5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zba2d,8/  
J{fH ['tzO  
template < typename T > RdR p.pb8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l]l'4@1   
  { 338k?nHxv  
  return l(t) = r(t); n8ZZ#}Nhg  
} q'Tf,a  
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。 '@k+4y9q?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X?qK0fS  
+OWX'~fd<  
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 LuvY<~u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (V67`Z )  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .jjG(L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JYbL?N  
最后的布局是: Vb]=B~^`  
                Add x)O!["'"  
              /   \ 57']#j#"hj  
            Divide   5 ;,:`1UI  
            /   \ +*/Zu`kzX  
          _1     3 K F!Yf\  
似乎一切都解决了?不。 6fEqqUeV  
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。 @O^6&\s>  
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。 dE{dZ#Jfi  
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: 9 X`Sm}i  
-**g~ty)  
template < typename Right > Wf>R&o6tr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7} 5JDG  
Right & rt) const 68C%B9.b'  
  { |"CZT#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nazZ*lC  
} Gm^U;u}=f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q ,]L$  
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。 Zw S F^  
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$D65B4=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]Wlco  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 p}pjfG  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? eF-."1  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !9VY|&fHe  
-3Z,EaG^  
template < class Action > O23k:=Av  
class picker : public Action q Y? j#fzi  
  { O ^duZ*b  
public : e)? .r9pA;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =|y9UlsD  
  // all the operator overloaded B7E:{9l~s{  
} ; u[=r,^YQ  
0gP}zM73  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ShP^A"Do  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u.m[u)HQ  
Zaf:fsj>  
template < typename Right > jZkcBIK2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FxWSV|Z  
  { ? _9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2E)-M9ds  
} 9ZsVy  
w4{<n /"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U,{eHe ?>T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %axh`xK#  
U}rU~3N  
template < typename T >   struct picker_maker \aUC(K~o\;  
  { V1 `o%;j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RmeD$>7  
} ; SBk4_J/_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k:#!zK}  
  { [ =9T*Sp  
typedef picker < T > result; ep)n_!$OH"  
} ; `V)8 QRN(  
+`3)oPV)  
下面总的结构就有了: ' ;FnIZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ma']?Rb`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X Dm[Gc>(~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pG^  
至此链式操作完美实现。 m6\E$;`  
+RMSA^  
+YKi,  
七. 问题3 hPkWCoQpq  
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。 A,Vu\3HS  
ub#a`  
template < typename T1, typename T2 > CMG&7(MR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Gm>`cw-  
  { S8wLmd>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N&+x+;Kx  
} $)ijN^hV  
U175{N%3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c&?m>2^6  
g._]8{K  
template < typename T1, typename T2 > v,{ :Ez(H  
struct result_2 :vqgGKml$  
  { bL+_j}{:N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RSyUaA  
} ; y@:h4u"3  
mCsMqDH  
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? .*?wF  
这个差事就留给了holder自己。 I7vz+>Jr  
    ):68%,  
rv^@,8vq  
template < int Order > b"uu  
class holder; P%:wAYz1^O  
template <> ~"&|W'he[  
class holder < 1 > vkx7paY_  
  { n,V[eW#m'L  
public : c"n\cNP<  
template < typename T > M4oy  
  struct result_1 r?lf($ D*  
  { "fCu=@i  
  typedef T & result; p;59?  
} ; gx8ouOh  
template < typename T1, typename T2 > 0y" $MC v  
  struct result_2 rJT^H5!o"  
  { Bs_s&a>  
  typedef T1 & result; :bu/^mW[  
} ; V6&!9b  
template < typename T > . y-D16V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pg0x/X{t  
  { 9N%We|L,c  
  return (T & )r; n.`($yR_  
} h-#6av :  
template < typename T1, typename T2 > qo90t{|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'KS,'%  
  { <ro7vPKNa  
  return (T1 & )r1; uk< 4+x,2)  
} /ivJsPH  
} ; Pmr5S4Ka  
85|OGtt  
template <> U0 Yll4E  
class holder < 2 > (cAIvgI  
  { ~q@|l3?$  
public : 3LJ+v5T~  
template < typename T > MSQEO4ge  
  struct result_1 g:'xae/]S  
  { 3nIU1e  
  typedef T & result; fo*2:?K&  
} ; H1pO!>M  
template < typename T1, typename T2 > /yDz/>ID\  
  struct result_2 w(*vj  
  { +qtJaYf/0  
  typedef T2 & result; (lBCO?`fx  
} ; (>UZ<2GPL  
template < typename T > 2\A$6N ;_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R[h9"0Y^  
  { g|DF[  
  return (T & )r; q1$N>;&  
} p*R;hU  
template < typename T1, typename T2 > uB]7G0g:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $<dH?%!7  
  { $Uq|w[LA  
  return (T2 & )r2; (Y.k8";)`  
} G\/zkrxmv  
} ; Zw 26  
IXMop7~  
ITE{@1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Xk~D$~4<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~9,,~db  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #l\=}#\1Wb  
=t#llgi~  
return l(i, j) = r(i, j); 'NXN& {  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?/wm(uL  
)0.kv2o.  
  return ( int & )i; T6y\|  
  return ( int & )j; 'Vzp2  
最后执行i = j;  acajHs  
可见,参数被正确的选择了。 [i21FX  
`quw9j9`C\  
L:KF_W.I+  
*)$Uvw E  
>a!/QMh  
八. 中期总结 CTB~Yj@d+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: !1jBC.G1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Go`vfm"S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e8>})  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qTRsZz@  
,8S/t+H  
-/wtI   
tVYF{3BhA  
:;RMo2Tl  
`&r+F/Ap2  
九. 简化 #`qx<y*S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G, }Yl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;V:i!u u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &&5aM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )!th7sH  
  +-*/&|^等 0cv{  
2. 返回引用。 YquI$PV _  
  =,各种复合赋值等 'Cb6Y#6  
3. 返回固定类型。 uanhr)Ys  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gDQ^)1k  
4. 原样返回。 G)AqbY  
  operator, %^)fmu  
5. 返回解引用的类型。 L\6M^r >  
  operator*(单目) =J]&c?I  
6. 返回地址。 ,Q3T Tno ,  
  operator&(单目) 9a[9i}_  
7. 下表访问返回类型。 m<<+  
  operator[] a{L%7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fbyd"(V 8r  
  operator<<和operator>> a(m2n.0'>  
e[{0)y>=  
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。 uP`Z12&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h/QXPdV  
AwCcK6N1  
template < typename Left > -mbt4w  
struct value_return w1F cB$  
  { +r�  
template < typename T > SpIv#?  
  struct result_1 [$ubNk;!z  
  { lB8-Z ow  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :tc@2/>!O  
} ; I {SjlN}d  
Eh)fnqs_d}  
template < typename T1, typename T2 > juP7P[d$qW  
  struct result_2 =eq[:K<6  
  { : p1u(hflS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7zl5yK N  
} ; PF0_8,@U  
} ; 'NbHa!  
G~]Uk*M q  
>1X|^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^L,K& Jd  
^7`BP%6  
下面我们来剥离functor中的operator() [>vLf2OID  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v1#otrf  
,X?{07gH  
return l(t) op r(t) h,(26 y/s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zF@/K`  
return op l(t) _f7 9wx\B  
return op l(t1, t2) ,=uD^n:  
return l(t) op W Tcw4  
return l(t1, t2) op ;_XFo&@  
return l(t)[r(t)] K,tQ!kk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PioZIb/{  
]HbY  
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: `C,n0'PL.  
单目: return f(l(t), r(t)); x[| }.Ew  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  > ^O7  
双目: return f(l(t)); \Zb;'eDv  
return f(l(t1, t2)); !@5 9)  
下面就是f的实现,以operator/为例 x o;QCOH  
; t)3F  
struct meta_divide qfX6TV5J}!  
  { i}(LqcYU  
template < typename T1, typename T2 > Do9x XK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M.JA.I@XC  
  { a6 ekG YW  
  return t1 / t2; }czrj%6  
} l&[O  
} ; ),_@WW;k  
S0$8@"~=  
这个工作可以让宏来做: y1z4ik)Sd@  
ufj,T7g^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #j;^\rSv-  
template < typename T1, typename T2 > \ IM*y|UHt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g/4[N{Xf  
以后可以直接用 (xycJ`N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?C]vS_jAh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6dHOf,zjm  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) PhLn8jNti  
]iVcog"T  
2y75  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x exaQuK  
)',R[|<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {.`vs;U  
class unary_op : public Rettype @?ebuj5{e  
  { ]IaMp788  
    Left l; ~"gA,e-)  
public : rV.}PtcFY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :S]%6gb8G  
c&6 I[ R  
template < typename T > e b"VE%+Hu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DmK57V4L^  
      { Nd4f^Y   
      return FuncType::execute(l(t)); ]dVGUG8  
    } 4>YR{  
cs48*+m  
    template < typename T1, typename T2 > _r#Z}HK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qyb?49I  
      { H;mSkRD3N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VD AaYDi  
    } 50h! X9  
} ; 3F"lXguS  
v@sIHb  
+SzU  
同样还可以申明一个binary_op RIR\']WN  
x%=si[P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q$L%36u~/  
class binary_op : public Rettype ?JbilK}a  
  { +D6YR$_<  
    Left l; rE7G{WII  
Right r; |o"?gB}Dh  
public : m~BAyk^jo3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s3N'02G  
lM`2sy  
template < typename T > E*& vy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B^=-Z8  
      { 6{K,c@VFd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @ )F)S 7  
    } 299H$$WS,Z  
!vi> U|rh  
    template < typename T1, typename T2 > D_2:k'4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q>qUk@  
      { ux-/>enc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); evJ4C#Pr  
    } @/~omg}R  
} ; [&[k^C5  
HdI8f!X'TG  
PN%zIkbo  
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 ^S<Y>Nm]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y>z>11yEB0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W.jGGt\<\  
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。 @)+AaC#-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gk4;>}  
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。。。 Z3e| UAif  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /V8 #[9K  
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) *tFHM &a  
下面是修改过的unary_op "s-"<&>a(  
a~`eQ_N D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k8yEdi`  
class unary_op Eh`7X=Z7E  
  { Ufj`euY  
Left l; m,28u3@r  
  cU (D{~  
public : Y|m +dT6  
j3oV+zZ49  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OdbEq?3S/?  
%QH$ipM  
template < typename T > _{O>v\u  
  struct result_1 3Aip}<1  
  { Mexk~z A^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;a!S!% .h  
} ; Rh2+=N<X  
OKZV{Gja  
template < typename T1, typename T2 > PNhe  
  struct result_2 GMx&y2. Z  
  { ;>hO+Wo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E =67e=h  
} ; 68|E9^`l  
S\EyCi+  
template < typename T1, typename T2 > f%JIp#B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z kP_6T09  
  { f5"k55}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YMyfL8bO  
}  ~NgA  
b6M[q_   
template < typename T > tFn)aa~L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +480 l}  
  { ,pfG  
  return OpClass::execute(lt(t)); %Xg4b6<9  
} R{4^t97wH{  
#Pau\|e_  
} ; uc{Ihw  
"Y.tht H  
!TH) +zi  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Kn{4;Xk\  
好啦,现在才真正完美了。 _ye |Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: XX!%RE`M8  
@7c?xQVd$  
template < typename Right > mIvx1_[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "{+QW  
  { #MkTkm&r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N% B>M7-=  
} g =hg%gRy"  
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。 Paq4  
2qNt,;DQ  
@;4zrzQi7  
<}Vrl`?h  
7+cO_3AB  
十. bind bs&43Ae  
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。 }K>d+6qk5  
先来分析一下一段例子 \K{ z  
]c*4J\s  
i"FtcP^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C =xa5Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P;no?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :kV#y  
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。 }#+^{P3;  
我们来写个简单的。 }&D WaO]J7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {WS;dX4  
对于函数对象类的版本: klYX7?  
2'Uu:Y^  
template < typename Func > J{<X 7uB  
struct functor_trait Hio0HL-  
  { S+6.ZZ9c  
typedef typename Func::result_type result_type; M0"_^?  
} ; y<3-?}.aZ  
对于无参数函数的版本: #z%fx   
est9M*Fn  
template < typename Ret > Kw^7>\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aO[w/cGQ  
  { # w4-aJ  
typedef Ret result_type; Lb-OsKU  
} ;  > |=ts  
对于单参数函数的版本: H41?/U,{  
6_;icpN]  
template < typename Ret, typename V1 > MchA{p&Ol  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h" W,WxL8  
  { A{zN | S[  
typedef Ret result_type; (mB&m@-N  
} ; 2pCaX\t  
对于双参数函数的版本: E]d. z6k  
Ne!lH@ql  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wQf-sk#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?z+eWL  
  { {YC@T(  
typedef Ret result_type; ]/6z; ~3U  
} ; IPpN@  
等等。。。 y.k~Y0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8Fh)eha9f  
U/M>?G~  
template < typename Func > q?:dCFw$x5  
struct func_return &-w Cvp7  
  { >:!5*E5?  
template < typename T > _f,C[C[e&  
  struct result_1 ({_{\9O,3  
  { S hWJ72c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 29b9`NXt  
} ; e9tjw[+A  
="H%6S4'  
template < typename T1, typename T2 > |Ez>J+uye(  
  struct result_2 B[Scr5|  
  { P+sW[:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .P]+? %&  
} ; @mBQ?; qlK  
} ; >U>(`r*  
gD?l-RT>  
$PPi5f}HD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Zi i   
7]bGc \  
template < typename Func, typename aPicker > b|DdG/O  
class binder_1 (t|Zn@uY  
  { EZGIf/ 3  
Func fn; pv&sO~!iC  
aPicker pk; eByz-,{P  
public : e *C(q~PQ  
_VN?#J)o  
template < typename T > 6 "sSoj  
  struct result_1 B9 uoVcW  
  { yyJ  f%{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {P./==^0  
} ; ^CX6&d  
e T{ 4{  
template < typename T1, typename T2 > xCTML!H  
  struct result_2 RqrdAkg  
  { 0OE:[pR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x9g#<2w8  
} ; X_h}J=33Q  
cT,sh~-x,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m(!FHPvN  
Fxz"DZY6  
template < typename T > xp{tw$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ieeP4*  
  { \b x$i*  
  return fn(pk(t)); 2ilQXy  
} vE?G7%,  
template < typename T1, typename T2 > aFYIM`?(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u6agoK|^9  
  { M2Qr(K|  
  return fn(pk(t1, t2)); (A#^l=su  
} abjQ)=u  
} ; Q &JUt(  
KRzAy)8  
Yq KCeg  
一目了然不是么? %u'u kcL7  
最后实现bind 6&x@.1('z  
7:1Lol-V  
ZE}}W _  
template < typename Func, typename aPicker > :I#V.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &QgR*,5eo  
  { R m( "=(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }7Q%6&IR  
} /8S>;5hvK@  
T~e.PP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |{ip T SH  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L8B! u9%  
77Y/!~kd  
十一. phoenix V,njO{Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7. oM J  
"to;\9lP  
for_each(v.begin(), v.end(), ]a`$LW}  
( 0H:X3y+  
do_ WsB?C&>x  
[ 7[)E>XRE  
  cout << _1 <<   " , " 4WB0Pt{  
] M= (u]%\  
.while_( -- _1), !Uo4,g6r+  
cout << var( " \n " ) "y}5;9#,  
) `c$V$/IT  
); bt?5*ETA  
z{QqY.Gu{G  
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: ~"!fP3"e  
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@ EC5Ap*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z`i(qCAd(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %N._w!N<5n  
6gDN`e,@  
L4W5EO$  
template < typename Cond, typename Actor > R|(a@sL  
class do_while ;$4\e)AB  
  { Pq$n5fZC !  
Cond cd; 1% `Rs  
Actor act; e0 ecD3  
public : 5 qA'  
template < typename T > |G<|F`Cj  
  struct result_1 ccxNbU  
  { 0y\Z9+G:  
  typedef int result_type; i%?*@uj  
} ; * ;FdD{+  
}GM'.yutX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (ZlU^Gw#UB  
z1a7*)8P  
template < typename T > -9?]IIVb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;_=&-mz  
  { omx=  
  do Mtx4'WZ  
    { ~W/z96' 5  
  act(t); V7/Rby Q  
  } [}m[)L\  
  while (cd(t)); gX@aG9  
  return   0 ; DlJo^|5  
} * T1_;4i  
} ; {!`6zBsP  
#vlgwA  
lOp`m8_=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8@R|Km5h  
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。 Fr-SvsNFB  
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。 7tp36TE  
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。 <_+X 88  
下面就是产生这个functor的类: BA.uw_^4  
XjBD{m(  
7_t'( /yu  
template < typename Actor > zQ PQ  
class do_while_actor #-J>NWdt  
  { fP1! )po  
Actor act; e3\T)x &=  
public : !,PWb3S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j>kqz>3  
`]aeI'[}R  
template < typename Cond > rm_Nn8p,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @4#vm@Yf_  
} ; 7zc^!LrW<  
^.y\(=  
iy"*5<;*DD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %iB,IEw  
最后,是那个do_ \M-OC5fQv  
O/LXdz0B  
HaYo!.(Fv  
class do_while_invoker ;*J  
  { \)e'`29;  
public : 6LhTBV  
template < typename Actor > wIgS3K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [F7hu7zY8  
  { Bw yx c  
  return do_while_actor < Actor > (act); -\MG}5?!  
} FI.\%x  
} do_; X>^fEQq"  
"N#Y gSr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O.M 1@w]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6u%&<")4HP  
最后来说说怎么处理break和continue 4M T 7`sr  
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。 wC*X4 '  
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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