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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ei[>%Ah  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +P. }<  
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, R |h(SXa  
BE]PM nI  
wkwsBi  
#^ cmh  
  class filler ~qxuD_  
  { "dO>P*k,  
public :  + Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U F ]g6u  
} ; XV> )[Nd\H  
P<<hg3@  
NlnmeTLO5  
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: Y uo  
atA:v3"  
V!94I2%#x  
<(U :v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K^'NG!  
#I(Ho:b  
J_=42aHO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M)1? $'Aq  
T8ftBIOi  
uqg#(ADy?R  
Px<*n '~}  
二. 战前分析 GcL:plz  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xJ(4RaP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;^K4kK&f  
/Ky xOb)  
LT ZoO9O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )ZA3m _w]  
  /* --------------------------------------------- */ (f*0Wp;  
vector < int *> vp( 10 ); jg_##Oha  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Kq*D_Rh2  
/* --------------------------------------------- */ /?,c4K,ap  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &XnbZ&_  
/* --------------------------------------------- */  %wYGI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JNYFu0  
  /* --------------------------------------------- */ 5#SD$^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /v,H%8S  
/* --------------------------------------------- */ ~J Xqyw}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p+F{iMC  
3:;2Av2(X.  
j\Z/R1RcW  
,,-g*[/3  
看了之后,我们可以思考一些问题: X-&U-S;  
1._1, _2是什么? DfNX@gbo  
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。 LmKG6>Q1#1  
2._1 = 1是在做什么? Mk-Rl  
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。 # ~SQujgB  
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。 vQ/&iAyut  
m:1f7Z>  
8=%%C:  
三. 动工 DgQw9`W A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ARD&L$AX  
x3JX}yCX  
c9 UJ=  
'<35XjW  
template < typename T > 1~HR;cTv=  
class assignment }LaRa.3  
  { D6KYkN(,v  
T value; Gg3cY{7  
public : *0 0K3  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?1z." &  
template < typename T2 > Y0||>LX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )aOPR|+  
} ; _FET$$>z N  
-|l^- Qf!  
Q[+o\{ O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H ',Nt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fj`6v"h  
?y\gjC6CNG  
`~bnshUk  
\Ami-<T  
  class holder MMpGI^x!-X  
  { jo.Sg:7&  
public :  !XvQm*1  
template < typename T > Myj 68_wf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pL {h1^O}  
  { J1?)z+t9~  
  return assignment < T > (t); EMDsi2  
} /idQfff  
} ; ~ cKmf]  
eJ+uP,$  
}K!)Z}8  
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: ng-g\&-  
z]NzLz9VfL  
  static holder _1; V'";u?h#S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |g3a1El  
wX_s./#JJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P+m{hn~%  
而不用手动写一个函数对象。 <23oyMR0  
&gn^i!%Z)  
oCBZ9PGkK  
}=':)?'-.  
四. 问题分析 ,<[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。 s/,wyxKd  
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。 kAF[K,G G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4v"9I(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <Ct b^4$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p?mQ\O8F  
r.5}Q?  
五. 问题1:一致性 _`/: gkZS  
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?| 'nOc_b0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;E8.,#/a  
=AhXEu^  
struct holder u;fD4CA  
  { *Txt`z[|  
  // cax]l O  
  template < typename T > Ylc[ghx  
T &   operator ()( const T & r) const 8\+Q*7~@i  
  { Jon<?DQj  
  return (T & )r; e5!LbsJv  
} akuV9S  
} ; ;TAf[[P  
HQ8oOn  
这样的话assignment也必须相应改动: v'"0Ya  
=tJ}itcJ'  
template < typename Left, typename Right > < p<J;@  
class assignment |fx*F}1  
  { 'n7 )()"2  
Left l; cr{;gP  
Right r; +ht -Bl  
public : 9'tElpDJ6#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o1j_5c PS  
template < typename T2 > zCvt"!}RRa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s3+^q  
} ; n M +(  
wic& $p/%  
同时,holder的operator=也需要改动: k^ CFu  
6!|-,t><  
template < typename T > 2]Nc@wX`p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : Gp,d*M  
  { f$G{7%9*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T+_pmDDN  
} STDT]3.  
'!)|;qe  
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。 iWbrX1 I+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [NE:$@  
~ kdxJP"  
return l(rhs) = r; 'N?,UtG R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n+db#qAj5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T}ZUw;}BL  
b~khb!]  
template < typename Tp > IXp(Aeb  
class constant_t Bn83W4M  
  { sLGut7@Sg  
  const Tp t; _5F8F4QY`  
public : 0B0Uay'd_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lx8@;9fLy  
template < typename T > UenB4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O7p>"Bh  
  { p`@7hf|hm  
  return t; [b-wak})aD  
} j'#Y$d1.  
} ;  FSaCbs(  
VCzmTnD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VTOZ #*f  
下面就可以修改holder的operator=了 fVlTsc|e  
7!0~sf9A  
template < typename T > }<y-`WB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iXp*G52  
  { yQA6w%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |/u&%w?W  
} Ww9%6 #i t  
&,pL3Qos  
同时也要修改assignment的operator() =2[5 g!qX  
'.jr" 3u  
template < typename T2 > C NDf&dzX8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [89qg+z  
现在代码看起来就很一致了。 K3QE>@']  
h|^RM*x  
六. 问题2:链式操作 Zi&qa+F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W'l &rm@  
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。  `Pa)H  
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。 cNi)[2o7  
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。 $q_e~+SXT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /%w9F  
&F4khga`^:  
template < typename T > oxN~(H)/ #  
struct result_1 ['p%$4i$  
  { V87?J w%2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p>w{.hC@  
} ; M_-LI4>  
vs3px1Xe#  
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: DH(Q md  
V=)0{7-9  
template < typename T > DYS|"tSk  
struct   ref A=LyN$ %  
  { %A@Q%l6  
typedef T & reference; zmV5k  
} ; VqzcTr]_  
template < typename T > L0\97AF  
struct   ref < T &> 0G-M.s}A  
  { *#O8 ^3D_c  
typedef T & reference; OF^:_%c/  
} ; g`6_Ao8  
{U:c95#.!S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qDR`)hle  
iGG;  
template < typename T > MdzG2uZT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /s91[n(d  
  { `~zY!sK  
  return l(t) = r(t); GfEg][f  
} GtQ$`~r  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 pkd#SY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,2H@xji [  
:JBvCyj4PE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Qqt<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fmuAX w>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QLx]%E\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s bf\;_!  
最后的布局是: FBn`sS8hH  
                Add Ep/kb-~-  
              /   \ p~ `f.q$'  
            Divide   5 cVrses^yE  
            /   \ e0i&?m  
          _1     3 w Phs1rL  
似乎一切都解决了?不。 ?nWK s  
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。 xHs8']*\  
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。 eGZ{%\PH<  
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: a@[y)xa$Z  
 EAVB:gE  
template < typename Right > Tv d=EO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y9h~ hD  
Right & rt) const x1\ a_Kt  
  { EZ+_*_9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GEr]zMYG[A  
} 'g<0MOq{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 seT?:PCA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &"^,Ubfcn"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m"MTw@}SJ;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Dps0$f c  
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。 V~rF`1+5N  
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? 01md@4NQ  
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: ?n$;l-m[  
Vz$X0C=W;H  
template < class Action > ifA{E}fRZP  
class picker : public Action Zj )Bd* a  
  { KMsm2~P  
public : hhu !'(j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Isa]5>  
  // all the operator overloaded *ujn+0)[  
} ; F1skI _!  
&5Ai&<q"p  
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。 0QE2e'}}-  
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: K1S)S8.EZ8  
Z4U8~i  
template < typename Right > ZqaCe>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;x.xj/7  
  { sxq'uF(K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F\1{bN|3  
} E|!rapa  
<a@'Pcsk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V#!ftu#c?  
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。 \ "193CW!  
Vj^<V|=  
template < typename T >   struct picker_maker AplXl=  
  { ") Xy%C`J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :G#>):  
} ; mz\d>0F U.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XP Nk#"  
  { Jj:4l~b,w  
typedef picker < T > result; &r \pQ};  
} ; KNtsz[#b  
nK*$P +[R  
下面总的结构就有了: l@-J&qG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 OSc&n>\t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 s_} 1J,Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5Qb%g )jZ  
至此链式操作完美实现。 8$ dJh]\Y  
^cO^3=  
Q`#Y_N-h+  
七. 问题3 D]nVhOg|  
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。 PqMU&H_  
\wY? 6#;  
template < typename T1, typename T2 > 2+pLDIIT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gq4~9Tm)*  
  { =y" lX{}G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @}&o(q1M0  
} >mzK96  
2J;h}/!H  
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: Q/T\Rr_d  
Yc+0OBH[  
template < typename T1, typename T2 > [([?+Ouy  
struct result_2 y>zPsc,  
  { mZ9+.lm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !Kv.v7'N/k  
} ; yQ)y#5/<6  
wTBp=)1)f  
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? .@{W6 /I  
这个差事就留给了holder自己。 9N^&~O|1  
    CrHH Ob  
a}l^+  
template < int Order > \ ]  
class holder; 1=C>S2q  
template <> 7o?6Pv%HJC  
class holder < 1 > fDo )~t*~  
  { `PI,tmv!  
public : WZ}c)r*R  
template < typename T > "qEHK;  
  struct result_1 yE3g0@*  
  { mO$]f4}  
  typedef T & result; 8E`rs)A  
} ; .%>UA|[~:  
template < typename T1, typename T2 > Q8.SD p  
  struct result_2 Q5'DV!0aSv  
  { oy90|.]G  
  typedef T1 & result; 3{o5AsVv  
} ; +JE h7  
template < typename T > <6k5nEh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ol^J-  
  { @A(*&PU>j  
  return (T & )r; 56(S[  
} =>".  
template < typename T1, typename T2 > 8 /Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nq>74q]}n8  
  { Ct[{>asun  
  return (T1 & )r1; ^S*~<0NQ'  
} aNgaV$|2a  
} ; L1#z'<IO  
ws:@Pe4AF  
template <> pv%UsbY  
class holder < 2 > ?[Xv(60]  
  { j["b*X`8G  
public : R[>fT}Lo  
template < typename T > !K;\{/8  
  struct result_1 `9SRiy  
  { Q jMH1S  
  typedef T & result; X&sXss<fO%  
} ; h%MjVuLn  
template < typename T1, typename T2 > " SkTVqm  
  struct result_2 ?.#?h>MS{s  
  { Ij>IL!  
  typedef T2 & result; b`N0lH.V  
} ; >pjmVl w?  
template < typename T > >x0"gh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -7)%J+5  
  { 'r6s5 WC  
  return (T & )r; MKSiOM  
} fvKb0cIx]  
template < typename T1, typename T2 > nff&~lwhZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Afi;s. ,  
  { NDLk+n  
  return (T2 & )r2; E!;giPq*n  
} Iy8>9m'5  
} ; 3B:U>F,]4  
!P7&{I,e  
cOa.]Kk  
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> >。 Wi_5.=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B '\^[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5I9~OJ>  
_gZ8UZ)  
return l(i, j) = r(i, j); HIP6L,$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KWIH5* AM  
VA*~R S  
  return ( int & )i; <oG+=h  
  return ( int & )j; q6'3-@%  
最后执行i = j; Fi.gf?d  
可见,参数被正确的选择了。 -miWXEe@l  
t3!?F(&  
s"b()JP  
Z_{`$nW  
mB &nN+MV  
八. 中期总结 $@kGbf~k  
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: +9db1:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FWqnlK#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7g1" s1~or  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cwi HHf>  
;=piJ%k  
Htn'(Q  
'6Dt@^-PZ  
N|pjGgI  
S\2QZ[u  
九. 简化 $ )ps~  
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。 sU"D%G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a-\\A[E  
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: qa 'YZE`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?eD,\G  
  +-*/&|^等 5^lroC-(x  
2. 返回引用。 j&n][=PL  
  =,各种复合赋值等 Q7oJ4rIP  
3. 返回固定类型。 <I .p{Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rJi;"xF8  
4. 原样返回。 2*:lFv wP  
  operator, 1jU<]09.  
5. 返回解引用的类型。 $!P(Q  
  operator*(单目) +!9&E{pmo  
6. 返回地址。 ^zn j J\  
  operator&(单目) 5zXw0_  
7. 下表访问返回类型。 ]37k\O?vd  
  operator[] t]1j4S"pm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6||zwwk'.  
  operator<<和operator>> #|'&%n|Z  
i-oi?x<u&(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KfpDPwP@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: No8~~  
_%#Q \ D  
template < typename Left > WbZ{) i  
struct value_return -kY7~yS7  
  { G!},jO*"  
template < typename T > WS6pm6@A*!  
  struct result_1 n|`L>@aw,  
  { K$_Rno"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lk8g2H ,  
} ; MK"PCE5^i6  
zh7#[#>t  
template < typename T1, typename T2 > f&=y\uP]  
  struct result_2 OMG.64DX .  
  { p-n_ ">7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .-[uQtyWW  
} ; D )z'FOaI  
} ; O8+e: K[D  
>o #^r;  
'@'~_BBZP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \z!*)v/{-  
is&A_C7yg  
下面我们来剥离functor中的operator() s6<`#KFAg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UEmNT9V  
S^|Uzc  
return l(t) op r(t) Y~]E6'Bz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3f9J! B`n  
return op l(t) cQDn_Sjhi  
return op l(t1, t2) b%>vhj&F  
return l(t) op >Ya+#j~CZ  
return l(t1, t2) op hU=n>g>nx  
return l(t)[r(t)] /C"dwh"``  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T)Z2=5V  
9u<4Q_I`  
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: =)5eui>{  
单目: return f(l(t), r(t)); XE);oL2xP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #UGtYD}"  
双目: return f(l(t)); a.)Gd]}g  
return f(l(t1, t2)); 5_";EED  
下面就是f的实现,以operator/为例  TA;  
8m Tjf Br  
struct meta_divide `?VtB!p@x=  
  { <(x[Qp/5P  
template < typename T1, typename T2 > 1c);![O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) De`)`\U  
  { yv| |:wZC  
  return t1 / t2; $(v1q[ig  
} B6~a `~"  
} ; lVY`^pw?  
+jD?h-]  
这个工作可以让宏来做: [G:wPp.y  
Y%!3/3T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g+BW~e)  
template < typename T1, typename T2 > \ :NJb<%$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *IWO ,!  
以后可以直接用 z VleJ!d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @F)51$Ld  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A2 r1%}{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )@)wcf!b  
FNlzpCT~L  
6L Z(bP'd;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]CyWL6 z  
^ sIxR*C[v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s>d@=P>R  
class unary_op : public Rettype 5|YpkY  
  { dn/0>|5OF(  
    Left l; n[4F\I>  
public : }R5>ja0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g2L^cP>2  
<)c/PI[j  
template < typename T > {U8Sl.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9ui_/[K  
      { 7eb^^a?  
      return FuncType::execute(l(t)); %g7 !4  
    } 9`4mvK/@  
H@0i}!U64  
    template < typename T1, typename T2 > qk~ni8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JmB7tRM8  
      { mmP>Ji  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FC<aX[~&3  
    } ;taTdzR_  
} ; xe}d&  
5Z{i't0CQ  
u'cM}y&  
同样还可以申明一个binary_op [ L% -lJ  
jSVIO v:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]S+NH[g+  
class binary_op : public Rettype P!yE{_%  
  { D?~`L[}I!}  
    Left l; 82#7TX4  
Right r; :lz@G 4 =C  
public : >#).3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Qmpz  
ju#/ {V;D  
template < typename T > em`z=JGG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9:zW$Gt&  
      { |x*~PXb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ` MIZqHM @  
    } SSO F\  
\{  
    template < typename T1, typename T2 > xab1`~%K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 J[ {?,  
      { (+}H ih  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wi/Fx=w  
    } ,Cx @]]  
} ; Wkw.z  
*gMo(-tN  
.s-X %%e\  
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 2lNZwV7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rn3GBWC_C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |fX @o0H  
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。 6$-Ex  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0<"4W:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ``?] 13XjK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -[A4B)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) WVDkCo@  
下面是修改过的unary_op `tKrTq>  
@R% n &  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \fG?j@Qx  
class unary_op Htd-E^/  
  { X5i?B b.  
Left l; `l+{jrRb<  
  *'D( j#&  
public : k2{*WF  
"w}}q>P+sA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?pq#|PI)  
/c 3A>  
template < typename T > ;]AJ_h(<`  
  struct result_1 hh\}WaY  
  { \FOoIY!.x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K(P24Z\#  
} ; l1*qDzb  
#~]S  
template < typename T1, typename T2 > \q9wo*A  
  struct result_2 <u>l#weG,  
  { i> Wsc?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?K9&ye_rgw  
} ;  hUy"XXpr  
 A.nU8   
template < typename T1, typename T2 > c*LB=;npI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q~_DR4xZ  
  { It$'6HV~Sb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +>BLox6  
} ph*9,\c8  
akg$vHhK4  
template < typename T > 4cC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y*0AS|r!  
  { +o+e*B7Eh  
  return OpClass::execute(lt(t)); [Q(FBoI|  
} 49S*f  
n.+%eYM<  
} ; z8v]Kt&  
GZY8%.1{"a  
9z>I&vcX  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :&*Y Io  
好啦,现在才真正完美了。 =[]V$<G'w{  
现在在picker里面就可以这么添加了: o@SL0H-6|  
fyYHwG  
template < typename Right > \@IEqm6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !EO*xxQ  
  { SMX70T!'9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3$x[{\ {  
} MR$R#  
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。 G i 1Jl"  
d.wu   
)S41N^j.  
~<[$.8*  
}G8gk"st  
十. bind z4 GcS/3K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 y.h2hv]Bc  
先来分析一下一段例子 7.V'T=@x3)  
 6/u]r  
)-yJKmV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9g %1^$R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]Rah,4?9f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Udj!y$?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fC6zDTis8A  
我们来写个简单的。 3<Qe'd ^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %t&   
对于函数对象类的版本: \YXzq<7  
tOUpK20q.@  
template < typename Func > T!-*;yu  
struct functor_trait <%d/"XNg[D  
  { |"}F cS y  
typedef typename Func::result_type result_type; Vf28R,~m  
} ; c~1+5&  
对于无参数函数的版本: `^3N|76Y  
'0\,waEu  
template < typename Ret > {J#SpG 7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0j{Rsy   
  { c lhmpu  
typedef Ret result_type; JATW'HWC|I  
} ; (<bYoWrK#  
对于单参数函数的版本: v)+E!"R3.  
jh7-Fl`  
template < typename Ret, typename V1 > + Cf"rN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j@g`Pm%u`  
  { H?]%b!gQG  
typedef Ret result_type; c5 ^CWk K  
} ; ,|5|aVfh  
对于双参数函数的版本: Ez()W,6]g  
!U 6q;' )-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %5g(|Y]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /x2-$a:<  
  { =&%}p[ 3g  
typedef Ret result_type; V47z;oMXct  
} ; \mK;BWg)  
等等。。。 aMU0BS"   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  %XF>k)  
B/Jz$D  
template < typename Func > bCa%$  
struct func_return +( Q$GO%  
  { 2Dc2uU@`r  
template < typename T > _?VMSu  
  struct result_1 g:dtfa/]  
  { 'dXGd.V7u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K_SURTys  
} ; y$Nqw9  
}Gvu!a#R  
template < typename T1, typename T2 > != uaB.  
  struct result_2 \v\f'eQ  
  { Jy^.L$bt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ei5+?V<i  
} ; a:v5(@8  
} ; LE@<)}Au^  
}}?,({T|n  
zf4\V F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3Q0g4#eP  
\\R$C  
template < typename Func, typename aPicker > Ji#eA[  
class binder_1 *F:)S"3_~e  
  { u~pBMg ,  
Func fn; \iP=V3  
aPicker pk; NIo!WOi  
public : 0<3->uK  
DXI{ jalL  
template < typename T > `erKHZ]S  
  struct result_1 pie8 3Wy>  
  { Y5fz_ [("  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  i)!2DXn  
} ; @ajt D-_2  
[_BQ%7D U  
template < typename T1, typename T2 > 5eLm  
  struct result_2 k_?Z6RE>  
  { 1 ORA6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h_>DcVNIx  
} ; uh<e- ;vU  
[d?tf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;T\+TZtI  
dZWO6k9[H  
template < typename T > '.B5CQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=-6'23q)  
  { Q "vhl2RX  
  return fn(pk(t)); I/B*iW^  
} GBY-WN4sc[  
template < typename T1, typename T2 > 0$g;O5y"i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # 4&t09  
  { 14pyHMOR  
  return fn(pk(t1, t2)); vojXo|c  
} e"(SlR  
} ; c5em*qCw$  
y*#YIS56I  
71+ bn  
一目了然不是么? |!q,J  
最后实现bind elGwS\sw  
-=W Qed}  
>bFrJz}  
template < typename Func, typename aPicker > kXroFLrY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L$z(&%Nx  
  { A\w"!tNM|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h(K}N5`  
} ucYweXsO3  
5 W!#,jz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 & [z<p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WYN0,rv1:+  
iLt2L;v>h  
十一. phoenix tMiy`CPh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  3 GL,=q  
3y%,f|ju  
for_each(v.begin(), v.end(), LC, 6hpmh  
( Bra}HjHO  
do_ tbXl5x0  
[ _)S['[  
  cout << _1 <<   " , " ()Q#@?c~  
] %M,^)lRP  
.while_( -- _1), 6z5wFzJv?q  
cout << var( " \n " ) 9$#@Oe8*  
) P''>wjMH0  
); TD sjNFe3  
IhHKRb[  
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: RT. %\)))  
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 V!Pe%.>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @u @,Edh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,4j^ lgJ  
E?0Vo%Vh  
f hjlt#  
template < typename Cond, typename Actor > H+ 7HD|GE  
class do_while (?x R<]~g*  
  { y8ODoXk  
Cond cd; D<g d)  
Actor act; J=J!)\m  
public : &u!MI  
template < typename T > -asjBSo*D  
  struct result_1 H0f]Swh0a  
  { d%K&  
  typedef int result_type; VXnWY8\  
} ; D}`MY\H  
t2Px?S?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t$3B#=  
wBJ|%mc3TA  
template < typename T > QM'|k6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \fsNI T/  
  { kX2Z@ w`  
  do yAFt|<  
    { {%\@Z-9%q,  
  act(t); *nK4XgD  
  } n/{ pQ&B  
  while (cd(t)); V aoqI  
  return   0 ; e'sS",o*  
} ?kK3%uJy&  
} ; Ob/i_  
}9 ]7V<  
:PK2! 0nK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "A*;V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 '0=mV"#H{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 n?>|2>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `GSl}A  
下面就是产生这个functor的类: qu\U^F  
6!HYx  
-,+~W#n  
template < typename Actor > EiDnUL(W7h  
class do_while_actor Ng2Z7k  
  { f _Hh"Vh  
Actor act; `An p;el  
public : !+z&] S3s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D~FIv  
"=ki_1/P  
template < typename Cond > QUm[7<"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jNI9 .45y  
} ; w9StW9 4p  
+k h Tl:  
1*e7NJ/.,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }; R2M  
最后,是那个do_ X f{9rZ+  
OnH3Ss$  
[ahwJF#r  
class do_while_invoker K_n GZ/`[  
  { 53$;ZO3  
public : 5|7<ZL 3  
template < typename Actor > k(M"k!M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E5 #ff5  
  { \<hHZS  
  return do_while_actor < Actor > (act); LLFQ5py{  
} @ M4m!;rM  
} do_; M~h.M PI  
If]rg+|U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /'zXb_R,$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p({Lp}'  
最后来说说怎么处理break和continue `Hq*l"8  
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。 ]a`"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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