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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]d|:&h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DZI:zsf;5Q  
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, ~\^h;A'3  
dE[nPtstb  
c{dge/2yb  
wtY*{m2  
  class filler ,#FK3;U  
  { ;/Z9M"!u[  
public : F.0CJ7s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &(] @L\A  
} ; DFKumw>!  
Gx]J6Z8  
9svnB@  
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: >K2Md*[P3q  
?/ @~ d  
kt ILKpHt"  
dDAI fe2y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1UHStR  
w,t>M_( N  
_rz*7-ks=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mrzrQ@sN  
#=G[ ~m\  
9,4Lb]  
Ie[8Iot?bn  
二. 战前分析 8$H_:*A?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4nfpPN t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pt rQ~m-  
sMq*X^z )?  
5f:Mb|. ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >>ncq$  
  /* --------------------------------------------- */ &3SQVOW ~T  
vector < int *> vp( 10 ); r pv`%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l.#iMi(@p~  
/* --------------------------------------------- */ OKo39 A\fu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <F=U(WWn9  
/* --------------------------------------------- */ +$hqwNh@Z@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ndIf1}   
  /* --------------------------------------------- */ .KA){_jBp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XF`,mV4  
/* --------------------------------------------- */ "gcHcboU5$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f xWW "B*A  
6[dLj9 G%  
t4a/\{/#9|  
pohA??t2:  
看了之后,我们可以思考一些问题: r+}5;fQJ  
1._1, _2是什么? 1<y|,  
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。 +izB(E8&{J  
2._1 = 1是在做什么? s<i& q {r  
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。 e;y\v/A  
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。 p97}HT}  
X*'tJN$  
%>dCAj"  
三. 动工 K8sgeX|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QBg~b{h  
lG\6z"K  
R. sRH/6  
$*035f  
template < typename T > Svs!C+:le  
class assignment Xndgs}zz  
  { "ooq1 0P  
T value; )jM' x&Vg  
public : tgy= .o]  
assignment( const T & v) : value(v) {} He#5d!cf:M  
template < typename T2 > W 6_~.m"b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MZyzc{c,  
} ; i8F^ N=  
)ZU)$dJ>V  
}@kD&2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HN/ %(y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I7b_dJD;*  
qSB]Zm<  
,]1oG=`3v  
T6gugDQ~.  
  class holder njbEw4nX  
  { mVJW"*}8  
public : Ck71N3~W  
template < typename T > <Yzk]98W5.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [D8u.8q  
  { DB1GW,  
  return assignment < T > (t); huMNt6P[  
} "|{3V:e>a  
} ; T7vSp<i/  
]g#ur@Y%  
bPaE;?m  
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: 8<,b5  
koi QJdK  
  static holder _1; @8IY J{=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I%.96V  
<78]OZ] Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f s8nYgv|Q  
而不用手动写一个函数对象。  U>0' K3_  
wzLR]<6G  
c,cc avv{I  
`t0?PpUo  
四. 问题分析 G#V}9l8 Q  
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。 Kd 2?9gaw  
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。 *?;<buJb?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y)?dq(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $U,`M"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G~,K$z/-l  
bjgf8427I  
五. 问题1:一致性 Hwr# NKz-  
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?| I\NiA>c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q3+G  
]SNA2?q  
struct holder rgQ6/3}qc  
  { :}r^sD  
  // I y?_2m  
  template < typename T > h/h`?vWu  
T &   operator ()( const T & r) const 6pkZ8Vp:  
  { ,2Y P D4  
  return (T & )r; 4@,d{qp~  
} ;DMv?-H  
} ; )@-v6;7b0  
]Y#$!fIx  
这样的话assignment也必须相应改动: L nQm2uF  
y`"~zq0D  
template < typename Left, typename Right > 1<hj3  
class assignment ]LFY2w<  
  { 2o0.ttBAqZ  
Left l; X~/hv_@  
Right r; `v*UY  
public : +r7uIwi$@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yjv[rH5v  
template < typename T2 > OiB*,TWV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C -@  
} ; xkv2#"*v  
wGd4:W  
同时,holder的operator=也需要改动: @\[UZVmBw  
fo63H'7  
template < typename T > TH_Vw,)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D]+0X8@kH7  
  { __U;fH{c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |yE_M-Nc  
} |*4)G6J@n  
=}S*]Me5  
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。 B_FfXFQm<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }D5*   
N2yxli  
return l(rhs) = r; $y !k)"k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 c5_?jKpl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QcyYTg4i  
/1X0h  
template < typename Tp > ZyE2=w7n  
class constant_t bP;cDQ(g  
  { tAD{{GW9  
  const Tp t; b*4[)Yg4  
public : 9XGzQ45R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .pNPC|XU  
template < typename T > ^H'zS3S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (5@9j  
  { hw`+,_ g  
  return t; 846j<fE  
} L]{ 1"`#  
} ; *#j+,q!X  
s&S8P;K|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7&G[mOx0  
下面就可以修改holder的operator=了 y6KI.LWR9  
/kLX f_  
template < typename T > #84pRU~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H27J kZ&  
  { 0dhJ# [Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oD,f5Ci-  
} 2Up1 FFRx  
{.9phW4Vr?  
同时也要修改assignment的operator() ]E90q/s@c  
T:Dp+m!\{  
template < typename T2 > [T', ZLR|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {t: ZMUV  
现在代码看起来就很一致了。 1 O+4A[cr  
jqHg'Fq  
六. 问题2:链式操作 F,#)8>O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ADRjCk}I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Oqzz9+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y|!%C-P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >'eOzMBn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *a Y`[,4#$  
>`DbT:/<  
template < typename T > $NP5Z0v7  
struct result_1 JDVMq=ui  
  { <^VZ4$j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yvo~'k#c  
} ; +F ~;Q$T  
*W q{ :k  
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: {O*<1v9<  
LH.. 8nfl  
template < typename T > ann!"s_  
struct   ref QZk:G+ $  
  { VY8 p[`  
typedef T & reference; ABEC{3fWpu  
} ; -CW&!oW  
template < typename T > N!DAn \g  
struct   ref < T &> HbF.doXK  
  { s)<#a(!  
typedef T & reference; "/hM&  
} ; qWe1`.o  
>L/Rf8j&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jJl6H~ "q  
48M)A  
template < typename T > BR\% aU$u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4*OL^ \%  
  { iC&=-$vu  
  return l(t) = r(t); Y."ujo#bB  
} 1(M0C[P  
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。 [.B)W);  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \Q{@AC<?i  
boo,KhW'Y  
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 EDvK9J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B{!)GZ(}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zvL&V .>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +Tc4+q!  
最后的布局是: @lAOi1m,,  
                Add ?*E Y~'I  
              /   \ ?GU/Rf!H#  
            Divide   5 Vn? %w~0!  
            /   \ FCQoz"M  
          _1     3 H ~1laV  
似乎一切都解决了?不。 <Hhl=6op  
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。 W5(t+$L.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Jl&bWp^3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %([$v6y  
2F^ %d9`  
template < typename Right > NKLGbH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #})Oz| c  
Right & rt) const k);z}`7  
  { y&9S+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'T7JXV5  
} YS,kjL/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KM 4w{  
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。 rMSB|*_  
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。 O;f^' N  
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。 9:A>a3KOH  
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。 Rp A76ug  
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? [6 wI22  
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: 7GfgW02  
"%urT/F v&  
template < class Action > lf0/ 0KH  
class picker : public Action 66D<Up'K  
  { n0U^gsD4J  
public : aRq7x~j )\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} og MLv}  
  // all the operator overloaded Y+iC/pd  
} ; I"Ji_4QV  
52m^jT Sx  
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。 JwB:NqB  
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: &o^wgmS   
Y:^ =jV7  
template < typename Right > ) EEr?"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \bQ|O7s  
  { nX5*pTfjL3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ 5 kKMz  
} |C'w] QYm  
PZNo.0M70  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'e3y|  
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。 '`"LX!"ZO  
@M#2T  
template < typename T >   struct picker_maker Ou2H~3^PL  
  { x@DXW(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;DC0LJ  
} ; ?#}=!$p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2@08 V|  
  { dwrc"GK!o  
typedef picker < T > result; ^ eM=h  
} ; TzPx4L6?  
hNDhee`%6  
下面总的结构就有了: mI9h| n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &M>S$+I n  
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。 &@dMk4BH<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 enG6T  
至此链式操作完美实现。 7S] h:q%%  
e"r}I!.  
[ R~+p#l+Q  
七. 问题3 6sP;O,UX  
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。 <g*rTqT'  
T d;e\s/]  
template < typename T1, typename T2 > )[p8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q{U -kuui  
  { 3BY/&'oX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !-N!8 0  
} (R6ZoBZ  
/;OJ=x3i  
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: 4 T^M@+&|  
'')G6-c/  
template < typename T1, typename T2 > xR_]^Get  
struct result_2 I]k'0LG*^  
  { //J:p,AF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +B8Ut{l  
} ; XX6&% 7(  
ZM|>Va/X  
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? ,7j`5iq[m  
这个差事就留给了holder自己。 ise@,[!  
    +uT=Wb \  
8ZIv:nO$  
template < int Order > Rw/G =zV@2  
class holder;  vo::y"  
template <> qS2%U?S7  
class holder < 1 > I?fE=2}9  
  { kBONP^xI  
public : }s)Z:6;(,q  
template < typename T > KDXo9FzF  
  struct result_1 D>|:f-Z6Z  
  { s]I],>}RU  
  typedef T & result; #t/Q4X +  
} ; "q(&<+D@  
template < typename T1, typename T2 > 5=?&q 'i  
  struct result_2 0)P18n"$  
  { ^M80 F7  
  typedef T1 & result; *jJ62-o  
} ; FdSaOod8  
template < typename T > "(xS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )`Fr*H3{  
  { )T4L^^`  
  return (T & )r; - a=yi d  
} c3}}cFe  
template < typename T1, typename T2 > p/:5 bvA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y{O&- 5H^|  
  { Ym6ec|9;  
  return (T1 & )r1; H 0h  
} hD,- !R  
} ; ,S5#Kka~a  
\ bhok   
template <> srSTQ\l4  
class holder < 2 > <VBw1|)$@  
  { h49Q2`  
public : [a`i{(!  
template < typename T > p']AXJ`Z  
  struct result_1 F#PJ+W*h  
  { 6,7omYof  
  typedef T & result; N0piL6Js  
} ; |HA7 C  
template < typename T1, typename T2 > w\mF2h  
  struct result_2 =I5XG"",  
  { HUghl2L.<  
  typedef T2 & result; |")x1' M  
} ; U<t-LF3  
template < typename T > $"i690  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const saT9%?4-  
  { yRznP)  
  return (T & )r; &8pXkD#A  
} \PFx# :-c  
template < typename T1, typename T2 > J v#^GNm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m=9 N^_  
  { }*'ha=`J  
  return (T2 & )r2; c|R/,/  
} ]Rye AJ3  
} ; Z C93C7lJ  
j+9 S  
[z~Nw#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OGFKc#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jE#8&P~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2X*<Fma3C  
@>]3xHE6#=  
return l(i, j) = r(i, j); /)1-^ju  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]KeNC)R  
(Pd>*G\  
  return ( int & )i; PR?clg=z  
  return ( int & )j; 8:% R |b  
最后执行i = j; m'tk#C  
可见,参数被正确的选择了。 {wP|b@(1t  
,*[LnR  
f>dkT'4  
CiI: uU  
Bs?F*,zDJ  
八. 中期总结 E5 oD|'=WA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .Qt3!ek  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P;%QA+%7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mj=|oIMwT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }qhK.e  
>e;STU  
3+3m`%G  
F5+_p@ !i  
Fz&ilB  
/zf>>O`  
九. 简化 ]?(F'&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q-%KfZ@(|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;6nZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ':D&c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [IFRwQ^%_O  
  +-*/&|^等 DA)v3Nd  
2. 返回引用。 b',bi.FH  
  =,各种复合赋值等 ]t)M}^w  
3. 返回固定类型。 8 QF?W{NK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lzx$"R-  
4. 原样返回。 { $/Fk6qr  
  operator, Gr$*t,ZW  
5. 返回解引用的类型。 yVHlT  
  operator*(单目) F.pHL)37  
6. 返回地址。 k(z<Bm  
  operator&(单目) ?vn 0%e868  
7. 下表访问返回类型。 A;-z#R#V5  
  operator[] KM}4^Qc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;K\N  
  operator<<和operator>> Mp"ci+Iu  
c48J!,jCd'  
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。 w2N3+Tkg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ht3T{4qCS  
(SsH uNt.  
template < typename Left > (1AA;)`Kp  
struct value_return 0IgnpeA]  
  { w<~<(5mM5;  
template < typename T > (_qBsng:  
  struct result_1 207O["Y  
  { ccn`f]5w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `)=A !x y  
} ; 8#]7`o  
z[\W\g*|ri  
template < typename T1, typename T2 > YNC0Z'c9  
  struct result_2 rw8J:?0x  
  { sb|3|J6=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W]D`f8r9  
} ; ))IgB).3M  
} ; >[XOMKgQ](  
Z0"&  
|c oEBFG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &AQ;ze  
Ukx/jNyYv  
下面我们来剥离functor中的operator() p_5>?[TW:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W?^8/1U  
762o~vY6$  
return l(t) op r(t) WE5"A| =  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N{^>MRK=5  
return op l(t) t?9 ;cS4  
return op l(t1, t2) (I7&8$Zl  
return l(t) op /m Q2;*|  
return l(t1, t2) op 1akD]Z  
return l(t)[r(t)] vfJ3idvo*w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r%y;8$/-  
T$n>7X-r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: })zB".  
单目: return f(l(t), r(t)); -B*<Q[_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JA?,0S  
双目: return f(l(t)); e7XsyL'|p  
return f(l(t1, t2)); foFg((tS  
下面就是f的实现,以operator/为例 hy$MV3LP  
ol?z<53X]  
struct meta_divide ,5eH2W  
  { 1H&?UP4=(  
template < typename T1, typename T2 > ZL-uwI!`D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2vqmsl ?  
  { ~T>jBYI0  
  return t1 / t2; CJMaltPp&  
} Y7*(_P3/  
} ; \~gA+ o}Q  
4Vu'r?  
这个工作可以让宏来做: 9UeVvH  
W{fULl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ).0V%}>  
template < typename T1, typename T2 > \ wJ80};!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?%\mQmjas  
以后可以直接用 9RG\UbX)^|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Bs+c2R  
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 My]+?.Ru  
(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。。。) .k# N7[q=  
qDby!^ryc  
Z:# .;wA  
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 T&9`?QD  
P]pmt1a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8A2if 9E3  
class unary_op : public Rettype `pP9z;/Xq  
  { ? .c?Pu  
    Left l; Z |2E b*  
public : ;Y Dv.I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wzD\8_;6N  
jZXVsd  
template < typename T > tO?21?AD D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wXc,FD$  
      { jg~_'4f#  
      return FuncType::execute(l(t)); o;ik Z*+*  
    } '"oo;`g7  
90Xt_$_}s  
    template < typename T1, typename T2 > = y?#^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Vag1 (hdq  
      { ^g9}f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V3## B}2[Y  
    } T1l&B  
} ; VVs{l\$=ZV  
,+~2&>wj  
{UP'tXah  
同样还可以申明一个binary_op y&7YJx  
<e'P%tG'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f.@Xjf  
class binary_op : public Rettype p?Z(rCp  
  { + Qt[1Xq  
    Left l; j2M4H@  
Right r; Was'A+GZ  
public : rqF"QU=l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GOGt?iw*<  
0[.3Es:_  
template < typename T > ,aI,2U91  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KL "Y!PN:  
      { :JR<SFjm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4&|C}  
    } +Z ><  
9x(}F<L  
    template < typename T1, typename T2 > 4KE)g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rw&y,%2  
      { zyDZ$Dhka  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =:4?>2)  
    } f7Zf}1|  
} ; i!L;? `F{  
y<|)'(  
H-Pq!9[DB  
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 i *B:El1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [7RheXO <  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WV2~(/hX&  
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。 M\ dO({o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EX4 C.C|d  
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。。。 %[XY67A3I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dnwdFsf  
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) Q<yAT(w  
下面是修改过的unary_op iD<6t_8),  
6Hwxx5>r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7 W{~f?Sh  
class unary_op PPj[;(A  
  { #X5hS w;  
Left l; =-qf;5[|  
  C3)|<E  
public : 8?1o<8hV  
5U~OP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \yG`Sfu2  
qOi5WX6F/  
template < typename T > ]^ #`j  
  struct result_1 f^?uY8<  
  { JOHR mfqR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MRs,l'  
} ; f>z`i\1oO  
uY;R8CiD  
template < typename T1, typename T2 > +]c}rWm  
  struct result_2 <s}|ZnGE   
  { Y208b?=9w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AK*N  
} ; {zP#woz2Q  
E/mw* c^  
template < typename T1, typename T2 > ?/'}JS(Sm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %iJ|H(P  
  { ue6d~8&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *b"CPg/\  
} 6IP$n($2  
],[)uTZc  
template < typename T > BS7J#8cu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8QF2^*RZ7z  
  { HH8;J66I&  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^PqMi:htc  
} v"RiPHLT  
$"8d:N?I[  
} ; `G?qY8  
-=)-sm'  
JMlV@t7y<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xo  Gb  
好啦,现在才真正完美了。 p)3nyN=|_  
现在在picker里面就可以这么添加了: "K?Q  
#s2B%X  
template < typename Right > ]1sNmi$T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1b3(  
  { } 0M{A+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O>V(cmqE`  
} l}}UFEA^  
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。 aFY u}kl  
&U"X $aFc  
)~ z Z'^  
EGS%C%>l/o  
kdcQw7G  
十. bind maC>LBa2/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 KDey(DN:  
先来分析一下一段例子 f=`33m5  
5v9Vk` 3'  
<>=mCZ2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^$Krub{|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r{[OJc!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {TAw)!R~  
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。 }c|UX ZW  
我们来写个简单的。 o8z)nOTO;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mhzYz;}  
对于函数对象类的版本: FifbxL  
|LmSWy*7  
template < typename Func > SW9fE :v  
struct functor_trait uZ(? >  
  { ]ii+S"U3  
typedef typename Func::result_type result_type; w sY}JT  
} ; Qn=$8!Qqa  
对于无参数函数的版本: yn~P{}68  
8&E}n(XE  
template < typename Ret > #I%s 3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dp!zk}f|  
  { yA;W/I4  
typedef Ret result_type; 9lspo~M  
} ; 7SS07$B  
对于单参数函数的版本: $j*Qo/x d  
&mkpJF/  
template < typename Ret, typename V1 > (E!!pz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n&!+wcJ;Yt  
  { 3&*'6D Tg  
typedef Ret result_type; g}Q x`65:  
} ; ,]$A\+m'  
对于双参数函数的版本: ngyY  
g7V_ [R(6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .\)A@ua^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  CL3xg)x6  
  { L`3n2DEBf  
typedef Ret result_type; (|u31[  
} ; ~UPZ<  
等等。。。 -cfx2;68  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n?QZFeI`  
w*~Tm>U  
template < typename Func > 1"]P`SY$r  
struct func_return r@$ w*%  
  { C}"@RHEu  
template < typename T > U[||~FW'  
  struct result_1 n1J]p#nCa.  
  { 5H !y46z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mv|!2 [:  
} ; X")|Uw8Kl/  
)=_ycf^MC  
template < typename T1, typename T2 > bFGDgwe z  
  struct result_2 %ROwr[Dj=  
  { @Icq1zb] y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S; /. %  
} ; (S9f/i ^  
} ; eegx'VSX4  
yrr) y  
n=!uNu7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o"q+,"QL  
<z0WLw0'z  
template < typename Func, typename aPicker > VmvQvQ/9R  
class binder_1 $3;Upgv  
  { .-]R9KjR1J  
Func fn; \b8\Ug~t  
aPicker pk; o"+ i&Wp~  
public : aC^$*qN-)  
Z4q~@|+%  
template < typename T > 9-lEtl%  
  struct result_1 HW[L [&/  
  { \N6\v5vh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;ojiJ ?jU  
} ; l]!B#{  
}iww:H-1  
template < typename T1, typename T2 > :tj-gDa\Y  
  struct result_2 WUoOGbA `  
  { HlB]38  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IVjU`ij  
} ; g>j| ]6  
bS^WhZy'(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^&[+H8$  
UY>v"M  
template < typename T > SW 8x]B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4IsG=7   
  { wij,N(,H  
  return fn(pk(t)); $yb@ Hhx>  
} 0D~ Tga)  
template < typename T1, typename T2 > -_0?_Cb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WlVl[/qt  
  { FxW&8 9G  
  return fn(pk(t1, t2)); #I0pYA2m  
} iEHh{H(  
} ; 1{PG>W  
*75YGD  
f`$Gz  
一目了然不是么? M]rO;^;6?  
最后实现bind H Sz" tN  
1|| nR4yK  
:0~QRc-u  
template < typename Func, typename aPicker > SaDA`JmO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) = !2NU  
  { "IjI'c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Af-UScD%G  
} wS XVyg{  
b>=_*nw9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AR&:Q4r|  
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。 5W? PCOh\  
smy}3k  
十一. phoenix 5LW}h^N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y "jE'  
YZwaD b  
for_each(v.begin(), v.end(), .qD@ Y3-  
( [xlIG}e9  
do_ +s[\g>i  
[ 2KJ1V+g@a6  
  cout << _1 <<   " , " 6ghx3_%w  
] x?,9_va]  
.while_( -- _1), l]Lx L  
cout << var( " \n " ) Wch~ Yb  
) wa09$4>_w  
); V%ii3  
Qu\@Y[eia5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: OM83S|1s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7=}F{U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #2p#VQh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ` }gbc69  
:7.Me ;RA  
V2d,ksKwn  
template < typename Cond, typename Actor > {3\R|tZh,`  
class do_while Pcd *">v  
  { &%=D \YzG  
Cond cd; k3Cz9Vt%  
Actor act; \_]En43mg  
public : #?O &  
template < typename T > YlK7;yrq(  
  struct result_1 v4vf }.L]  
  { Ve 3 ;  
  typedef int result_type; ) ]6h y9<  
} ; {,$rkwW  
IVvtX}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z}4L=KR\v  
"jg@w%~  
template < typename T > B{6<;u)[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s'HD{W`  
  { mqtg[~dNc  
  do B|=|.qp$)  
    { (U1]:tZ<.  
  act(t); -6~'cm  
  } X JGB)3QI  
  while (cd(t)); w`HI]{hE~N  
  return   0 ; | }&RXD  
} Kyg=$^{>G  
} ; sp9W?IJ 6c  
?,knit2x  
U^lW@u?:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^V*-1r1  
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。 9i$NhfOe  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _ Y2 U7W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 cDEJk?3+  
下面就是产生这个functor的类: |+,[``d>"  
R3.*dqo$  
|9K<-yD  
template < typename Actor > L5fuM]G`  
class do_while_actor L,[;k  
  { N5U)*U'-u  
Actor act; G%l u28}D  
public : cW8\d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f2I6!_C!+  
_`-1aA&n~  
template < typename Cond > %b2oiKSBx?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &K+0xnUH  
} ; 2{,n_w?Wy  
zy'D!db`Z  
jvy$t$az  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0ZpFE&  
最后,是那个do_ c:!zO\P#  
TCKu,}s  
G[Lpe  
class do_while_invoker Y4.Eq+$gh  
  { o(kM9G|  
public : 8|?LN8rp  
template < typename Actor > (@0O   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  )v4b  
  { >JwLk[=j  
  return do_while_actor < Actor > (act); |Hr:S":9  
} B@YyQ'  
} do_; {XurC}#\  
/$N~O1"0)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n.oUVr=nX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q^Ql\  
最后来说说怎么处理break和continue V%0I%\0Y  
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。 `Mj}md;O"  
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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