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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BI|TM2oa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (B^rW,V[R  
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, M/mm2?4  
7@1GSO:Yf  
]i:_^z)R  
1s_N!a  
  class filler ZamOYkRX  
  { Nrn_Gy>|D  
public : ;Zy[2M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q21l{R{Y  
} ; QMhvyzkS  
5<>"d :9  
t+ vz=`  
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: 9R m\@E [  
I !J'  
jf^BEz5  
EvKzpxCh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X=KC +1e  
W8_$]}G8E  
sx n{uRF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !kS/Ei  
k.ttrKy<q/  
Q@ Ze+IhK`  
X5tx(}j  
二. 战前分析 srQGqE~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %xv*#.<Vj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eev-";c  
B2,c_[UZ.  
q|g>;_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8CUlE-R5  
  /* --------------------------------------------- */ ^m/7T wD  
vector < int *> vp( 10 ); ^~;"$=Wf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); agkGUK/  
/* --------------------------------------------- */ +^DDWVp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z0[d;m*  
/* --------------------------------------------- */ }n( ?|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;Rljx3!N  
  /* --------------------------------------------- */ {SkE`u4Sz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f#kT?!sP  
/* --------------------------------------------- */ !<3!ORFO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0Lf4 ^9N  
Am!OLGG4  
4l`[,BJ  
=/!RQQ|8o  
看了之后,我们可以思考一些问题: !pZ<{|cH  
1._1, _2是什么? >r3SF3XMq  
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。  b]gVZ-  
2._1 = 1是在做什么? RcC5_@W  
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。 Yi j^hs@eV  
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。 hXh nJ  
Ae[fW97  
4a=QTq0p  
三. 动工 aka)#0l .  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: akF T 0@9  
7^7Jh&b)/  
#U(kK(uO  
hv`I`[/J  
template < typename T > 63i&<  
class assignment Ms#rvn!J  
  { p,.6sk  
T value; aJ QzM  
public : suS[P?4  
assignment( const T & v) : value(v) {} @THa[|(S  
template < typename T2 > PJ YUD5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wF9L<<&B  
} ; O 6ph_$nt.  
~F^tLi!5  
M1icj~Jr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PIAE6,*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ed2r<H$  
!QpOrg  
c'>_JlG~  
x"n++j  
  class holder #W&o]FAA3y  
  { O7CW#F  
public : JOz4O  
template < typename T > ?rjB9AC_;t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |BUgsE  
  { @,j,GE%  
  return assignment < T > (t); +n<W#O %  
} O0FUJGuTS  
} ; wB bCGU  
3RanAT.nu:  
pC]XbokES  
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: Re2&qxE  
D4\[D8pD  
  static holder _1;  fDloL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r1TdjnP,2^  
H,c`=Ii3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mPhu#oK'f  
而不用手动写一个函数对象。 K9-9 c"cz  
S@'%dN6e  
:..WL;gC  
L6ap |u  
四. 问题分析 VEpcCK  
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。 =Oq *9=v|  
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。 wBvVY3VQ^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @mJ~?d95v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7{]dh+)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Vm[F~2+HX  
*NG\3%}%|@  
五. 问题1:一致性 b50mMW tG  
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?| xKl1DIN[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /z_]7]  
zO---}[9a  
struct holder h5rR44  
  { BN `2UVH  
  // :G6aO  
  template < typename T > r^a:s]  
T &   operator ()( const T & r) const L$ i:~6  
  { *:Rs\QH   
  return (T & )r; ZSs@9ej  
} $C sE[+k1  
} ; $4^SWT.  
9|lLce$  
这样的话assignment也必须相应改动: WrSc@j&Ycv  
yx|{:Li!  
template < typename Left, typename Right > 0>8w On  
class assignment B;?)X&n|X  
  { /y$Fw9R;  
Left l; b*.aaOb  
Right r; 6UqAs<c9  
public : 8]Tv1Wc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,~=]3qmbR  
template < typename T2 > - om9 Z0e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .>eRX%  
} ; NhCucSU<K  
P1Z"}Qw  
同时,holder的operator=也需要改动: E*u*LMm  
BvsSrse  
template < typename T > 1f<R,>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #G.eiqh$a  
  { aopZ-^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +]nIr'V  
} MqB@}!  
+C8O"  
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。 e b} P/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *!ng)3#  
Ps>:|j+  
return l(rhs) = r; . }/8 ]  
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。 $L 8>Ha}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }%8ZN :  
0cE9O9kE  
template < typename Tp >  0U@#&pUc  
class constant_t mf3,V|>[\  
  { &hO-6(^I  
  const Tp t; ;aV3j/  
public : W~0rSVD$<z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5h&sdzfG  
template < typename T > aZ4?! JW.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9-/q-,  
  { aTTkj\4  
  return t; Gk{ 'U  
} VaY#_80$s  
} ; k9f|R*LM  
%+=;4tHJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L?j0t*do  
下面就可以修改holder的operator=了 Bd <0}  
P*A+k"DU1  
template < typename T > Lo%vG{yTr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -dixiJ=  
  { s`_EkFw>Gl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g ns}%\,  
} Rey+3*zUb  
$j.;$~F  
同时也要修改assignment的operator() 1oej<67PdJ  
I09 W=  
template < typename T2 > O{_t*sO9q*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [M[<'+^*  
现在代码看起来就很一致了。 8Y.q P"s  
?!P0UTe~  
六. 问题2:链式操作 !i)!|9e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hHN[K  
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。 m2\\!C]f  
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。 'RV96lX<  
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。 Ku l<Q<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3e&+[j  
<rj'xv  
template < typename T > (|K+1R  
struct result_1 <Z:FY|'s  
  { SK\@w9#&$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x.*^dM@V  
} ; Kf:!tRE  
Ze~P6  
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: 9?H$0xZV  
SYY x>1;8`  
template < typename T > ^)~Smj^d  
struct   ref Wp>t\S~N  
  { =G:Krc8w@  
typedef T & reference; pPBXUu'  
} ; s#s">hMrI  
template < typename T > F<,pAxl~@  
struct   ref < T &> ?.SGn[  
  { g:M;S"U3*Y  
typedef T & reference; N l@G\_  
} ; PaI\y! f  
->b5"{t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v`Jt+?I  
wHj 1+W  
template < typename T > 9 8|sWI3 B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @KTuG ?.  
  { 8M*+ |  
  return l(t) = r(t); ~a ([e\~  
} u2oS Ci  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 zWC| Qe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L;RE5YrH%6  
lgaSIXDK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 EfEgY|V0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e P@#I^_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [=>=5'-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JD$g%hcVZa  
最后的布局是: YGo?%.X  
                Add Wk0E7Pr  
              /   \ !i;6!w  
            Divide   5 ;d6Dm)/(  
            /   \ IE`3I#v  
          _1     3 r%.k,FzGZY  
似乎一切都解决了?不。 <Q~N9W  
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。 r @4A% ql<  
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。 t(#9.b`W)  
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: 2t\0vV2)/O  
[Arf!W-QG  
template < typename Right > VvyRZMR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !q2zuxq!R  
Right & rt) const D.a>i?W  
  { Q/S ^-&~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -{\(s=%  
} #%"G[B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zk=,`sBC  
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。 iwK.*07+  
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。 <gF]9%2E  
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。 k_7m[o  
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。 ;7P '>j1?U  
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? E{orezP  
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: VmqJMU>.  
+l7)7qKx  
template < class Action > l(Rn=?  
class picker : public Action uyWheR  
  { [7vV#s3kJ  
public : Uj(0M;#%o+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -!PJHCLd  
  // all the operator overloaded j}^w :W76  
} ; AM}2=Ip  
;ek*2Lh  
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。 Y :!L  
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: 2`4m"DtA  
FgH7YkKrD  
template < typename Right > [[$C tqLg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;:6\w!fc  
  { |`LH|6/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j$)ogGu  
} =LaEEL  
Ek L2nI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u_k[< &$  
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。 iJzBd7  
]>X_E%`G<b  
template < typename T >   struct picker_maker e(t}$Q=  
  { 8FuxN2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zS%XmS\  
} ; T?7u [D[[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *BsK6iVb  
  { Hm2Y% 4i%  
typedef picker < T > result; 1[!:|=  
} ; g6,DBkv2  
VhO%4[Jl  
下面总的结构就有了: l!tR<$|  
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。 sycAAmH<  
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。 yqx5_}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4,)9@-|0R  
至此链式操作完美实现。 u9!  ?  
L_Ok?9$  
D>7a0p784  
七. 问题3 ?9~^QRLT  
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。 u}5CzV`  
Xq135/d  
template < typename T1, typename T2 > cwmS4^zt8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ME)Tx3d  
  { v #+ECx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tAv3+  
} aZmN(AJ8v  
,Wlt[T(.;  
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: L2XhrLK.|  
n\"6ol}>E  
template < typename T1, typename T2 > c~ R'`Q  
struct result_2 Xd(^7~i  
  { RDdnOzx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ev7.!  
} ; ,\M77V  
Y ^+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? U,#~9  
这个差事就留给了holder自己。 ]X6<yzu&+l  
    p\&O;48=  
4LTm&+(5  
template < int Order > %,T*[d&i  
class holder; B\Nbt!Ps  
template <> '7?Y+R@|L  
class holder < 1 > ,:t,$A  
  { vJ&_-CX   
public : k'o[iKlu  
template < typename T > (ghI$oH  
  struct result_1 Lwl1ta-  
  { RcYUO*  
  typedef T & result; R l ]x:  
} ; .iy4 (P4  
template < typename T1, typename T2 > ^+>*Y=fl  
  struct result_2 pAy4%|(  
  { @ VWED  
  typedef T1 & result; c""&He4zp  
} ; mh3S?Uc  
template < typename T > \bARp z?a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `DYhGk  
  { FOk&z!xYKd  
  return (T & )r; Pxr/*X  
} >PA*L(Dh%  
template < typename T1, typename T2 > b?}mQ!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NH/A`Wm  
  { Tx.N#,T|  
  return (T1 & )r1; }t^wa\   
} 6}6Q:V|  
} ; *)E${\1'<  
d"FB+$  
template <> G0 )[(s  
class holder < 2 > LzU'6ah';5  
  { E f\|3D_  
public : ^2k jO/  
template < typename T > Rt#QW*h\|i  
  struct result_1 HP8J\`  
  { r XJx~ g  
  typedef T & result; j}uL  
} ; 30sJ"hF9  
template < typename T1, typename T2 > 0"R>:f}  
  struct result_2 DsMo_m/"1  
  { H7+"BWc  
  typedef T2 & result; nqy*>X`  
} ; /WnCAdDgZ  
template < typename T > F*KQhH7Gf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7ui<2(W@0  
  { 7fR5V  
  return (T & )r; HA0!>_I dC  
} Jw]!x1rF~  
template < typename T1, typename T2 > W:i Q& [f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RhowhQ)G  
  { \foThLx  
  return (T2 & )r2; bN_e~z  
} )k(K/m  
} ; __ g?xw  
1 m'.wh|  
)-4c@  
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> >。 Xe_ <]|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D)PX|xrn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E*YmHJ:k  
LQ~|VRRX<  
return l(i, j) = r(i, j); IH`Q=Pj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (,I:m[0  
21v--wZ  
  return ( int & )i; 4!/QB6  
  return ( int & )j; ?,$:~O* w  
最后执行i = j; d~<$J9%  
可见,参数被正确的选择了。 d_`MS@2  
rnK]3Ust  
Wr[LC&  
xQ"uC!Gu4  
q1VKoKb6\:  
八. 中期总结 T ~xVHk1  
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: (u 7Lh>6%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6y^ zC?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *F( qg%1+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'UX^]  
eX$KH;M  
toY_1  
^&<M""Z  
s&E,$|80  
}uIQ@f`  
九. 简化 ?2"g*Bak  
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。 8xlj,}QO\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p6j-8ggL  
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: ;T^s&/>E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ={B C0,  
  +-*/&|^等 i*|HN"!  
2. 返回引用。 @|:fm() <  
  =,各种复合赋值等 8|Tqk,/pD  
3. 返回固定类型。 :gsRJy1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |mH* I  
4. 原样返回。 ya2sS9^T[  
  operator, 4XAB_Q  
5. 返回解引用的类型。 `/WxEu3  
  operator*(单目) C|]c#X2t3  
6. 返回地址。 VrW]|jIu*  
  operator&(单目) F$8:9eL,T  
7. 下表访问返回类型。 3Ws(],Q  
  operator[] ~u*4k:2H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [k 7HLn)  
  operator<<和operator>> Y^]n>X  
o`CM15d*7o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 RFbf2s\t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;}Jv4Z  
~m fG Yk"  
template < typename Left > Q9cSrU[$  
struct value_return ,[ 2N3iH  
  { cpk\;1&t  
template < typename T > =Z.0-C>W  
  struct result_1 ?eTZ>o.p/  
  { 7Q!ksp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [7><^?t V  
} ; diXWm-ZKL  
#f(a,,Uu'  
template < typename T1, typename T2 > "7sv@I_j  
  struct result_2  (7X  
  { QI[WXx p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uT]$R  
} ; c%5P|R~g]p  
} ; f_ MK4  
q#j[0,^ $  
?sHZeWZ(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g}`g>&l5  
"vk]y  
下面我们来剥离functor中的operator() gbMA-r:IC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V n_&q6Pa  
f8-`bb  
return l(t) op r(t) x6K_!L*Fx]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ho(M O!(  
return op l(t) \L>XF'o  
return op l(t1, t2) #eYYu2ND  
return l(t) op (g;O,`|c,  
return l(t1, t2) op -|'@ :cIZ  
return l(t)[r(t)] -Jd7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7B0`.E^~  
ox SSEs  
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: ^X_ ;ZLg.  
单目: return f(l(t), r(t)); OX.5o lb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kVLZdXn,q2  
双目: return f(l(t)); N]yT/8  
return f(l(t1, t2)); e_!h>=$%8  
下面就是f的实现,以operator/为例 &</)k|.A6\  
lfBCzxifC  
struct meta_divide `0ZH=*P  
  { 9L7z<ntn  
template < typename T1, typename T2 > qdQ4%,E[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?n<F?~  
  { "6]oi*_8  
  return t1 / t2; G739Ne[gL  
} MY{Kq;FvRP  
} ; zji9\  
ty!DMg#  
这个工作可以让宏来做: 6\l F  
t _ CMsp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #>_t[9;  
template < typename T1, typename T2 > \ mqeW,89  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ();Z,A  
以后可以直接用 ecm+33C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C2LG@iCIE  
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 iOm&(2/  
(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。。。) 3T(ft^~  
!_Y%+Rkp0  
;nh_L(  
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 ],AtR1k  
At>e4t2@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }vZfp5Y  
class unary_op : public Rettype Kez0Bka  
  { fV9+FOZn  
    Left l; )2"WC\%  
public : 7/&taw%i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #l>r9Z71  
zx)}XOYf  
template < typename T > <O) if^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L]=mQo  
      { s j-oaWt  
      return FuncType::execute(l(t)); 9Cd=^Im5  
    } Qv,ORm h5  
Wv3p!zW3I  
    template < typename T1, typename T2 > n<EIu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E5gt_,j>  
      { "/O07l1Q<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {uwPP2YD,  
    } K4Ed]hX  
} ; )cgNf]oy  
=Q;dYx%I5  
4WlB Q<5  
同样还可以申明一个binary_op J%Y-3{TQK  
W SvhC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;t N@  
class binary_op : public Rettype IF&edP[V  
  { v7j/_;JE;  
    Left l; Ku6ndc  
Right r; cl23y}J_?  
public : c(Xm~ 'jeH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vzAY+EEx  
1OY 5tq  
template < typename T > z xgDaT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &B8x0 yi  
      { 0I)eYksh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MG&vduu  
    } Cjt].XR@  
R8.@5g_  
    template < typename T1, typename T2 > c~M'O26bW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y}}1]}VIK  
      { ER`;0#3[9u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H(?+-72KX  
    } B*`[8kb,  
} ; 5!i\S[:  
=f=>buD  
{JQV~rfh`  
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 m,5m'9 dj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 abVEi[nP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X.e4pLwGK  
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。 abe5 As r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ME*zMLoF+  
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。。。 cor!Sa>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2e,cE6r  
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) c8l\1ce?7  
下面是修改过的unary_op laCVj6Rk  
Zz|et206  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }!kvoV)]1  
class unary_op 7Or?$  
  { GOCe&?  
Left l; k:U%#rb;  
  pcQzvLk  
public : ;Uypv|xX  
 fsKZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;x)f;!e+  
9D5v0Qi  
template < typename T > h^zcM_  
  struct result_1 d<_IC7$u>  
  { rb.:(d)T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )\e0L/K@  
} ; LK|rLoia:  
>U:.5Tch'V  
template < typename T1, typename T2 > bT:;^eG"  
  struct result_2 nqY arHi  
  { <7%#RJwe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FYaBP;@J%  
} ; KjV1->r#  
+nFC&~q  
template < typename T1, typename T2 > of_Om$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p?s[I)e  
  { `cmzmQC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s|Vbc@t  
} Y0Rk:Njc  
St3/mDtH  
template < typename T > !J }Q%i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {us#(4O  
  { 9Kc;]2m  
  return OpClass::execute(lt(t)); (Ixmg=C6y  
} ,Igd<A=  
z}$!B.)  
} ; 4n\O6$&.x  
8(@(G_skp  
\S#![NC  
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 Q=498Y~x  
好啦,现在才真正完美了。 ynq^ztBVe  
现在在picker里面就可以这么添加了: l5Q-M{w0x  
d?GB#N|+g  
template < typename Right > I(Q3YDdb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]E vK.ORy  
  { F$,i_7Z&6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ibuoq X`  
} |HTTTz9R.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O=}jg0k  
C/z0/mk  
KupQtT<  
{@67'jL  
PAjH*5I A  
十. bind 0e~4(2xK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q$S|LC  
先来分析一下一段例子 D14i]  
qAVZ&:#  
Z&Z= 24q_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w"FBJULzn9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^1+=HdN,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d/I*$UC  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {dNWQE*\c  
我们来写个简单的。 )WF*fcx{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KZsJ_t++!W  
对于函数对象类的版本: Ei\tn`I&  
^s3SzB@  
template < typename Func > |("zW7g  
struct functor_trait :8Ql (I  
  { I#:4H2H6  
typedef typename Func::result_type result_type; -*0U&]T  
} ; |s[k= /~"  
对于无参数函数的版本: UV)!zgP  
w;DRC5V>  
template < typename Ret > }Lb[`H,}A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~i9'9PHX@  
  { `^CIOCK%  
typedef Ret result_type; N ._&\fHY  
} ; b~EA&dc  
对于单参数函数的版本: mRD'@n  
kiR+ Dsl  
template < typename Ret, typename V1 > aL0,=g%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <.c#l':  
  { 8s<t* pI2  
typedef Ret result_type; QR{pph*zn-  
} ; p V`)  
对于双参数函数的版本: %b3s|o3An  
JQ"w{O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )p+6yH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \m3ca-Y  
  { 0r'<aA`=I  
typedef Ret result_type; aiwKkf`\  
} ; J4^aD;j  
等等。。。 ]w9\q*S]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8al%F_r]  
0X4%Ccs  
template < typename Func > A@#D_[~  
struct func_return nG !6[^D  
  { }SBpc{ch  
template < typename T > ^@n?&  
  struct result_1 o" e]9{+<  
  { x`gsD3C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4^AdSuV  
} ; Qj',&b  
.l ufE  
template < typename T1, typename T2 > C.q4rr  
  struct result_2 .Fn7yTQ%  
  { ;UDd4@3`S"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KMogwulG  
} ; ?CUGJT  
} ; &! MV!9$  
dhmZ3~cW>  
$"6O92G(hJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U8R*i7  
gOKF%Ej31T  
template < typename Func, typename aPicker > s^ R i g[  
class binder_1 +*ZF52hy|  
  { 6-h(305A  
Func fn; ubQZTAx  
aPicker pk; tc<ly{ 1c  
public : kF29~  
0}iND$6@a  
template < typename T > FJ(}@U}57  
  struct result_1 z,q1TU9  
  { M7g6m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [5sa1$n96G  
} ; %Y*]eLT>  
cfA)Ui  
template < typename T1, typename T2 > r*XEne  
  struct result_2 Cp.qL  
  { s\A4y "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?0k4l8R  
} ; lzup! `g  
&'d3Yt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hqVxvS"  
;@l5kdZx`  
template < typename T > ^4 ?LQ[t'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - TU^*  
  { ]3bXJE  
  return fn(pk(t)); W$ag |WV  
} QC^ #ns&  
template < typename T1, typename T2 > *wD| e K7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xY94v  
  { OX[pK_:`l  
  return fn(pk(t1, t2)); $~FnBD%|{  
} "-a CF  
} ; C)xM>M_CB  
[/IN820t  
yEB1gYJB  
一目了然不是么? + tza]r:  
最后实现bind }SZU'lYHoM  
c6_i~0W56  
IFfB3{J  
template < typename Func, typename aPicker > U+wfq%Fz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $F/Uk;*d!  
  { WG=~GDS>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vp j[)W%L  
} <Gkmk?x`A  
z)&ZoSXWc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^7>k:|7-t  
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。 IMtfi(Y%F  
"D1u2>(  
十一. phoenix i]M:ntB"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: * j]"I=D  
2GC{+*  
for_each(v.begin(), v.end(), 9qXKHro  
( }Z Nyd  
do_ ]p5]n*0X  
[ h1+lVAQbT  
  cout << _1 <<   " , " E[kf%\  
] (Y>|P  
.while_( -- _1), pRrokYM d  
cout << var( " \n " ) wseb]=U  
) k1HVvMD<  
); dD.;P=AP  
"Q <  
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: E\lel4ai  
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 t],5{UF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jNu`umS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lx#CFrLQ*  
.R5(k'g?  
LOX}  
template < typename Cond, typename Actor > KKJ)BG?qZ  
class do_while CE;J`;  
  { CP"  
Cond cd; 5KIlU78  
Actor act; $2'Q'Mx[gd  
public : v3 ]mZ}W$  
template < typename T > wi$,Y. :  
  struct result_1 `#x}-A$  
  { czu?]9;^ Z  
  typedef int result_type; W34_@,GD  
} ; .&2Nm&y$ K  
5nSi29C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DL]\dD   
|';oIYs|$  
template < typename T > (dgBI}Za  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*rsi7#!pG  
  { -}$mv  
  do a7Yz X5n  
    { {$fd?| 9h  
  act(t); l`k""f69W  
  } pas^FT~  
  while (cd(t)); |O4LR,{G.w  
  return   0 ; rf=ndjrH  
} ZW)_dg9  
} ; -gK*&n~  
vn5O8sD  
odaCKhdk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L2<IG)oXU  
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。 HBp$   
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。 <7 R+p;y  
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。 ayK?\srw  
下面就是产生这个functor的类: q\]"}M 8  
}K'gjs/N;  
|rr<4>)X  
template < typename Actor > %]1.)j  
class do_while_actor vtu!* 7m  
  { Y6w7sr_R  
Actor act; Wv7hY"  
public : iPeW;=-2Wk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [8v>jQ)  
Um2RLM%  
template < typename Cond > _6!@>`u~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &$L6*+`h#  
} ; N3$%!\~O  
poU1Q#+4p*  
V''?kVJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DqN<bu2  
最后,是那个do_ @/f'i9?oM`  
`%ulorS  
f@7HVv&  
class do_while_invoker J_`a}ox  
  { aPR XK1  
public : %|AXVv7IN>  
template < typename Actor > VV$4NV&`Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EV.F/W h  
  { zz* *HwRt  
  return do_while_actor < Actor > (act); [ @ASAhV^+  
} &w'1  
} do_;  e gdbv  
*VV#o/Q p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ouos f1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #ni:Bwtl{  
最后来说说怎么处理break和continue Da-U@e!  
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。 6tZ ak1=V  
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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