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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (-no`j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [!~= m  
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, rD\)ndPv  
fT2F$U  
\,AE5hnO  
3 T1,:r  
  class filler V0l"tr@  
  { -;:.+1   
public : ,qT^e8E+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5K:'VX  
} ; .E:3I!dH7  
gW5yLb_Vz$  
#n7F7X  
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: VLfc6:Yg  
2zV{I*  
=*5< w  
/E39Z*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y}F;~H~P  
? K,d  
;!+-fn4C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %lnVzGP  
Ki\\yK  
j|KjQ'9  
03/mB2|TF(  
二. 战前分析 \ xJ_ )r  
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。 ;*G';VuT  
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 2dyS_2u  
'8yCwk  
_UA|0a!-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 Aj<k  
  /* --------------------------------------------- */ i91 =h   
vector < int *> vp( 10 ); ~m'8<B5+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h+ms%tNT  
/* --------------------------------------------- */ &z]x\4#,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H%bc.c  
/* --------------------------------------------- */ L>Y3t1=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~n~j2OE  
  /* --------------------------------------------- */ n *EGOS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !(F?Np Am  
/* --------------------------------------------- */ [v+5|twxpU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iG ,z3/~v  
^@C/2RX!  
aXyFpGdb9  
O'Q,;s`uC  
看了之后,我们可以思考一些问题: WM;5/;bB  
1._1, _2是什么? HU/2P`DGP  
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。 '~9w<dSB!r  
2._1 = 1是在做什么? `Frr?.3&-  
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。 +lXIv  
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。 TVM19)9  
.0rTk$B  
0j!xv(1  
三. 动工 A"O\u=!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K))P 2ss  
mKqXB\<  
^;9<7 h[l  
%L|xmx!c  
template < typename T > 6)PnzeYW  
class assignment vqAEF^HYry  
  { ;X N Ahg7  
T value; PfsUe,*  
public : @6 a'p  
assignment( const T & v) : value(v) {} :}R,a=N  
template < typename T2 > y=aWSb2y'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e*y l_iW  
} ; FHSFH>  
t2iQ[`/?~  
s f.z(o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lNsdbyV'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qr_0 L  
e"%uOuIYX  
oj[~H}>  
kL F~^/  
  class holder lbX YWZ~7  
  { Lq62  
public : qg/FI#r  
template < typename T > Dkx}}E:<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BCuoFw)  
  { lGt:.p{NG  
  return assignment < T > (t); %^d<go^  
} =CW> ;h]  
} ; MGf*+!y,  
+w7U7" xQ  
|2=@8_am  
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: |@~_&g  
)Ii`/I^  
  static holder _1; fk9q3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -G~/ GO  
RU=\eD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nLOK1@,4  
而不用手动写一个函数对象。 _#1EbvO*l  
5 NC77}^.  
PJ4/E  
l=t/"M=  
四. 问题分析 ,zuS)?  
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。 "TP~TjXfq  
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。 g!.piG|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C>'G?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;B;@MD,B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q{_f"  
C4qK52'2s  
五. 问题1:一致性 spTz}p^\O  
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?| +'Y?K]zbt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5JEOLPS  
5rfDm  
struct holder J[05T1  
  { Rc3!u^?u  
  // 4x}U+1B  
  template < typename T > cIQbu#[@  
T &   operator ()( const T & r) const 8AuE:=?,,  
  { MGq\\hLD\-  
  return (T & )r; ]R>NmjAI  
} _BY+Tfol  
} ;  4Y}Nu  
IdMwpru(  
这样的话assignment也必须相应改动: xY/F)JOeG  
:iLRCK3 C  
template < typename Left, typename Right > nW*cqM%+  
class assignment $)$ r  
  { ^pH8'^n  
Left l; /qJCp![X  
Right r; oc]:Ty  
public : ul~6zBKO   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =|``d-  
template < typename T2 > d=meh4Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %[5GGd5w  
} ; ke!  
S~ Z<-@S  
同时,holder的operator=也需要改动: )/vom6y*   
!h4A7KBYG  
template < typename T > ,Jh#$mil  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I]i( B+D  
  { 7y3WV95Z\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =.CiKV$E  
} BgD3P.;[  
pW@W-k:u  
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。 |pv$],&&:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gKl9Nkd!R  
Sgv_YoD?-  
return l(rhs) = r; l*OR{!3H$  
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。 -b{<VrZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cD6^7QF  
W7'<Jom|?  
template < typename Tp > ']>9 /r#  
class constant_t ?}v/)hjp=?  
  { 99`w'Nlk  
  const Tp t; {d*OJ/4  
public : _Y ;tD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ihf)gfHj  
template < typename T > B @QWr;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AX$r,KmE  
  { q?Csm\Y  
  return t; fz`)CWo:  
} 4ryG_p52l  
} ; MJqWc6{ n  
2C}Yvfm4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n[gE[kw  
下面就可以修改holder的operator=了 d{Jk:@.1  
1++g @8  
template < typename T > Ex zB{ "  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "^6Fh"]  
  { jd-ccnR l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o+}k$i!6  
} I/O/*^T  
Z#Kf%x.  
同时也要修改assignment的operator() yc~<h/}#  
=k.%#h{  
template < typename T2 > O^=+"O]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x55W"q7  
现在代码看起来就很一致了。 ?RS:I%bL  
te2vv]W1  
六. 问题2:链式操作 KcpYHWCa.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +|d]\WlJ  
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。 [.fh2XrVM  
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。 G 3,v'D5  
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。 #"KC29!Yj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !hZ: \&V  
!CX WoM  
template < typename T > *!$Z5Im  
struct result_1 a-E}3a  
  { -$o0P'Vx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7`;f<QNo  
} ; iLZY6?_^  
Ms,MXJtH  
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: dt:$:,"   
a{r"$>0  
template < typename T > L?ht^ H  
struct   ref ~`QoBZ.O&  
  { <fG\J  
typedef T & reference; S}VS@KDO  
} ; 3~tu\TH6d  
template < typename T > i(;`x  
struct   ref < T &> Lu.+J]Rz  
  { {CI4AT!?W  
typedef T & reference; $'3xl2T  
} ; u-,}ug|  
"}qs +  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aH{)|?  
ltgtD k  
template < typename T > J??AU0 vh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ch`.$wx  
  { hI!BX};+}  
  return l(t) = r(t); eNK +)<PK(  
} .>F4s_6l  
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。 \ m~?yq8H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zf@B< m  
30uPDDvar  
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 #O}}pF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;\2Z?Kq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4\&Y;upy+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F!EiF&[\J  
最后的布局是: QcQ%A%VIV  
                Add |A 'I!Jm  
              /   \ I_v}}h{  
            Divide   5 &N/t%q  
            /   \ ?=M ?v;8  
          _1     3 4)8VmCW  
似乎一切都解决了?不。 A)sYde(  
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。 {m>ylE  
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。 kaekH*m~  
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: `R8&(kQ  
IB[$~sGe  
template < typename Right > 9m$;C'}Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <Pt?N2]A|  
Right & rt) const Z)W8Of_  
  { )ciP6WzzbI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PtbaC6"\  
} NgGMsE\C}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q%d G>!  
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。   < v]  
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。 p 4> ThpX  
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。 70c]|5  
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。 lJu^Bcrv  
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? ( 4L/I  
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: BM,hcT r?  
i)z|= |?  
template < class Action > Q!1;xw~  
class picker : public Action WZNq!K H  
  { &[-(=43@  
public : xeU|5-d'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zg<-%r'$  
  // all the operator overloaded . |T=T0^  
} ; w7U]-MW6A*  
32\.-v  
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。 ja_8n["z  
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: ]WDmx$"&e  
%Gh5!e:$SI  
template < typename Right > 6*9 wGLE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \QK@wgu  
  { w_56y8Pd4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kt_oo[ey{  
} +r8bGS]ki  
Res U5Ce~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _ Ncbo#G  
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。 sh$-}1 ;  
%)JEYH7Z  
template < typename T >   struct picker_maker TBBnsj6e  
  { SU~a()"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; INi$-Y+  
} ; $~G,T g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (E0   
  { .r<a Py$  
typedef picker < T > result; ]u_j6y!  
} ; rY_~(?XS  
9Lb96K?=>  
下面总的结构就有了: Z ;.-UXat  
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。 ]5Uuz?:e  
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。 BkB>eE1)Ea  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'V:Q :  
至此链式操作完美实现。 /88s~=  
%PYl  
w== BSH[  
七. 问题3 4!Js="  
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。 .*zS2 z  
sxREk99lL  
template < typename T1, typename T2 > a+^` +p/5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AatSN@,~z  
  { ,5n!a.T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); } GB~3 J  
} '8X>,un  
S 5S\zTPIf  
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: 6ZQ |L=Ytp  
v03cQw\"WE  
template < typename T1, typename T2 > 6$k#B ~~  
struct result_2 X1| +9  
  { p'/\eBhG]=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; At(88(y-W  
} ; gpV4qDXV  
EjR(AqZY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Uk?G1]$mL  
这个差事就留给了holder自己。 ;l@94)@0  
    uks75W!}U  
A>@#eyB  
template < int Order > @YI{E*?S  
class holder; 9jkz83/+<  
template <> %v0M~J}+  
class holder < 1 > ;28d7e}  
  { *r`=hNr  
public : v/`D0g-uX)  
template < typename T > A5XMA|2_  
  struct result_1 (0$~T}lH  
  { Bs~~C8+  
  typedef T & result; } !m43x/&  
} ; /Y7^!3uM  
template < typename T1, typename T2 > <&5z0rDKWw  
  struct result_2 pp"X0  
  { }@r23g%   
  typedef T1 & result; DB'0  
} ; E`IXBI  
template < typename T > Vm[Rp, "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .a*?Pal@@  
  { U: 9&0`k(  
  return (T & )r; pi"H?EHk  
} ,-pE/3|(  
template < typename T1, typename T2 > uBm"Xkxe|w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |#TU"$;  
  { @?,x3\N-  
  return (T1 & )r1; #t+?eye~  
} ?XBdBR_"^  
} ; e HphM;C  
VdHT3r  
template <> iGW|j>N  
class holder < 2 > U%q)T61  
  { KYFKH+d>m  
public : 0@ `]m  
template < typename T > k%.v`H!  
  struct result_1 \]ib%,:YU  
  { 2.q Zs8&  
  typedef T & result; hY"eGaoF"  
} ; 6V;Dcfvi  
template < typename T1, typename T2 > (Z),gxt  
  struct result_2 /UCBoQ$/]  
  { ?JrUZXY  
  typedef T2 & result; ~MG6evm &  
} ; 4 2Z:J 0  
template < typename T > O=0p}{3l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5GsmBf$RUb  
  { TDh)}Ms  
  return (T & )r; +IdM|4$\1  
} q)q 3p  
template < typename T1, typename T2 > xWLvx'8W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CNB weM  
  { I,?NYIG"(  
  return (T2 & )r2; %_!/4^smE  
} C;BO6$*_e  
} ; A2'i~_e  
4) 8k?iC*  
@cDB 7w\  
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> >。 fv;Q*; oC&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +:KZEFY?<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i).%GMv*r  
V+gZjuN$  
return l(i, j) = r(i, j); {]CZgqE{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vt EfH  
CmU@8-1  
  return ( int & )i; W{,fpm  
  return ( int & )j; Hv/C40uM-  
最后执行i = j; eR!# 1ar  
可见,参数被正确的选择了。 JYdb^j2c  
FnGKt\  
b_x!m{  
V.~kG ,Ht  
&CG94  
八. 中期总结 mv9D{_,pD  
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: -)A:@+GF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t^#1=nK  
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|> rp[Gk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YU,zQ V'  
{j wv+6]U  
N8 sT?  
[L%Ltmx  
xQ9t1b|{e  
q!z?Tn#!jd  
九. 简化 s< tG  
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。 u Kx:7"KD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b_+o1Zy`  
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: 0|GYtnd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _/>ktYo:  
  +-*/&|^等 "aGmv9\  
2. 返回引用。 rZUTBLZ`j  
  =,各种复合赋值等 (kL"*y/"p  
3. 返回固定类型。 4 ]oe`yx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x?i wtZ@  
4. 原样返回。 %JeND XbI4  
  operator, m(f`=+lqI`  
5. 返回解引用的类型。 frcAXh9  
  operator*(单目) bJ2-lU% ;2  
6. 返回地址。 ]OpGD5jZ  
  operator&(单目) KloX.y)q  
7. 下表访问返回类型。 Zg+.`>z  
  operator[] igu1s}F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 { 4+/0\  
  operator<<和operator>> tQ }GTqk  
g ~<[;6&{  
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。 1d<?K7%^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2a@X-Di  
iwnGWGcuS  
template < typename Left > r\m{;Z#LJm  
struct value_return ,2AulX 1  
  { ~ <1s[Hu  
template < typename T > 'iMzp]V;  
  struct result_1 P2'c{],3V  
  { L=(-BYS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eC/{c1C  
} ; k}LIMkEa4a  
UP#@gxF  
template < typename T1, typename T2 > *zRig|k!H  
  struct result_2 TG=A]--_a  
  { 9Qyc!s`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N[@~q~v  
} ; *)[fGxz \  
} ; bU gg2iFS  
+}jzge"  
/ `cy4<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QMMpB{FZ`o  
qkfof{z  
下面我们来剥离functor中的operator() smCACQ$ (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gj;gl ="3  
f@sC~A. 9\  
return l(t) op r(t) j+!u=E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '@t,G,FJ  
return op l(t) w/NT 5  
return op l(t1, t2) _;}$/  
return l(t) op } W]A`-Jv  
return l(t1, t2) op %@QxU-k_  
return l(t)[r(t)] QFTiE1mGH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iv`G}.Bo  
}w)}=WmD  
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: gLMb,buqC  
单目: return f(l(t), r(t)); I=DVMG|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G)0 4'|W  
双目: return f(l(t)); /[c_,G" "  
return f(l(t1, t2)); /J}G{Y |n  
下面就是f的实现,以operator/为例 $2FU<w$5  
U*nB= =  
struct meta_divide x)80:A}  
  { "1|g eO|  
template < typename T1, typename T2 > j&ti "|2\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )pI( <  
  { G=qlE?j`j  
  return t1 / t2; FqyxvL.  
} ,{IDf  
} ; (bm> )U=  
tnpEfi-  
这个工作可以让宏来做: 9ad`q+kY  
xkf2;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N-N]BS6  
template < typename T1, typename T2 > \ B\D)21Ik}%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XK~HfA?  
以后可以直接用 USART}Us4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jR\pYRK  
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 ,'C*?mms  
(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。。。) [vI ;A !  
7 @\i5  
p` ~=v4;b  
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 *X3wf`C?  
7OLHYt9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AclK9+V  
class unary_op : public Rettype 5_A*I C]  
  { N/>:})dav  
    Left l; ~ !ei]UP  
public : "wH(t k4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b~ )@e9  
"} :CM_  
template < typename T > WBKf)A^S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S9DXd]6q_  
      { ^coCsV^CW"  
      return FuncType::execute(l(t)); 7 cV G?Wr  
    } /nv*OKS|  
UDZ0ne0-  
    template < typename T1, typename T2 > 0fj C>AS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L'Iw9RAJ  
      { @|h9jx|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RKrNmD*rk*  
    } }r18Y6  
} ; ,g'>Ib%  
[qY yr  
1z|bQ,5  
同样还可以申明一个binary_op xA^E+f:W_  
lpPPI+|4N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '<,Dz=  
class binary_op : public Rettype X<_HQ  
  { XD8Cf!  
    Left l; Qu<6X@+5  
Right r; |L*=\%t8  
public : ;\|GU@K{hC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NxA4*_|H9  
6wT ])84  
template < typename T > /\Cf*cJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jD<xpD  
      { .~ uKr^%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (z;lNl(*C  
    } y k!K 5  
Slo^tqbG  
    template < typename T1, typename T2 > Dl~(NLM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ouy-SQ  
      { gdSqG2/&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >+<b_q|P  
    } %yc-D]P/  
} ; ?=)lbSu K  
Y8%l)g  
$XcH.z  
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 5'DY)s-K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LV1drc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iM7 ^  
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。 o%-KO? YW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S;t`C~l\  
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。。。 Y>C0 5?>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \ ^pc"?Rc  
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) dYOY8r/  
下面是修改过的unary_op )^P54_2  
2oc18#iG (  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jLn#%Ia}  
class unary_op |<3x`l-`  
  { k$5l kP.  
Left l;  mVS^HQ:  
  Hr=|xw8.  
public : k:V9_EI=  
hl0X, G+@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X'\h^\yOo  
R<I#. KD  
template < typename T > z.(DDj  
  struct result_1 lq.]@zlSO  
  { k(7Q\JKE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H_XspiB@  
} ; *MlEfmB(  
PepR ]ym  
template < typename T1, typename T2 > g/68& M  
  struct result_2 gREk,4DAv  
  { s5G`?/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i/C% 1<  
} ; cGm?F,/`  
&ID! lEd  
template < typename T1, typename T2 > _pb*kJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "uL~D5!f  
  { 9fs-|E[5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vp1ct06^  
} a6xo U;T  
UpD4'!<buV  
template < typename T > %t6-wWM97  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "doiD=b  
  { dPpJDY0  
  return OpClass::execute(lt(t)); [\eVX`it  
} h|PC?@jp  
cR!M{U.q  
} ; Hn(Eut7%  
#Vmf 6  
V'RbTFb9Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \K"7U  
好啦,现在才真正完美了。 ZDL1H3;R  
现在在picker里面就可以这么添加了: +w.$"dF!  
XUVj<U  
template < typename Right > 31 <0Nw;l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S"?fa)~  
  { N<b2xT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IUEpE9_  
} #^]vhnbN  
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。 _OjZ>j<B.  
.Mb0++% W  
){)-}M  
=Yl ea,S  
dR_6j}  
十. bind (_@]-   
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。 sm Ql^ 6a  
先来分析一下一段例子 A15Kj#Oy  
LjGZp"&{  
HnjA78%i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} djnES,^%9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MCEHv}W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =#pYd~  
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。 5y g`TW  
我们来写个简单的。 $v#`2S(7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &L+.5i  
对于函数对象类的版本: G!B:>P|\l  
BtbU?t  
template < typename Func > ^$% Sg//  
struct functor_trait (y6}xOa(  
  { :Cx|(+T  
typedef typename Func::result_type result_type; }@t" B9D  
} ; 1|w@f&W"  
对于无参数函数的版本: +XO\#$o>W  
z k}AGw  
template < typename Ret > G{4s~Pco[Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ilK*Xo  
  { g=t7YQq_~  
typedef Ret result_type; ^dk$6%0  
} ; *k8?$(  
对于单参数函数的版本: 6@8t>"}  
O<V 4j,  
template < typename Ret, typename V1 > %1jcY0zEQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pZ \7!rON  
  { T^`; wD  
typedef Ret result_type; li\=mH,Wr  
} ; JrY*K|YdW  
对于双参数函数的版本: 9)W &yi  
OqciZ@#5n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [|c%<|d2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j-R*!i  
  { y2jw3R  
typedef Ret result_type;  3TCRCz  
} ; ,>b>I#{  
等等。。。 *IWW,@0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WG6 0  
2YKa <?_  
template < typename Func > 7M7Ir\d0lp  
struct func_return IKP GqoM  
  { S:}"gwFM  
template < typename T > &*7KQd  
  struct result_1 9NU0K2S  
  { Kw?3joy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /u.ZvY3,  
} ; 3BCD0 %8  
#6ePwd  
template < typename T1, typename T2 > _ pz}  
  struct result_2 DZC@^k \E  
  { ^s7!F.O C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I-r+1gty  
} ; wz69Yw7  
} ; OrM1eP"I  
54z.@BJhE  
<C(o0u&/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O HpV%8`  
B T"R"w  
template < typename Func, typename aPicker > +ppA..1  
class binder_1 a= j'G]=  
  { u)<s*jk  
Func fn; -c0ypz  
aPicker pk; :p: C  
public : {LF4_9 =  
CKK}Z;~:  
template < typename T > ]r|oNGD)G  
  struct result_1 :[_ms d  
  { $+7uB-KsU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '-RacNY  
} ; }}tbOD)t  
< z2wt  
template < typename T1, typename T2 > A)C)5W  
  struct result_2 @lE'D":?  
  { / }$n_N\!)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |0=UZK7%O  
} ; +K'Hr: (  
ZzupK^5Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ySmbX  
[A,^ F0:h  
template < typename T > ,oA<xP-*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const esnq/  
  { 6ABK)m-y  
  return fn(pk(t)); :+PE1=v  
} ={ms@/e/T  
template < typename T1, typename T2 > {JP q. A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p8!T) ?|  
  { A'KH_])  
  return fn(pk(t1, t2)); \|S!g_30m  
} _/I">/ivlM  
} ; P$z_A8}  
1Q>nS[  
{jz`K1  
一目了然不是么? bu]"?bc  
最后实现bind Y!CUUWM  
z2uL[deN'"  
Fa )QDBz)  
template < typename Func, typename aPicker > *$<W"@%^J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [^5;XD:%&l  
  { @9B*V~ <  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dg24h7|]  
} %A$&9c%  
O9sEaVX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \uJRjw+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Q# B0JT1  
zOs}v{8"  
十一. phoenix ?@.v*'qR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c;$ 4}U4  
aZWj52  
for_each(v.begin(), v.end(), cQK-Euum  
( _VK I@   
do_ *i]?J  
[ \x}\)m_7M<  
  cout << _1 <<   " , " cgMF?;V  
] sF{aG6u   
.while_( -- _1), X@\W* nq  
cout << var( " \n " ) DpT9"?g7  
) g |>LT_  
); sCFxn  
i3,IEN  
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: !5o j~H  
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 e|\xF V=4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gA!@oiq@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Wb-C0^dTn  
pd|KIs%jl  
y QW7ng7D0  
template < typename Cond, typename Actor > \l~^dn}  
class do_while RRIh;HhX  
  { [k6I#v<&  
Cond cd; SeD}H=,@  
Actor act; -&5YRfr!  
public : aTuu",f  
template < typename T > -fq  
  struct result_1 K($l>PB,y@  
  { l_^SU8i57  
  typedef int result_type; W,<q!<z\t  
} ; zw>L0gC  
t}YcB`q)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?*fY$93O  
vk92j?  
template < typename T > b6N[t _,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p{g4`o  
  { ??,[-Oi  
  do }Kp!,  
    { 8:,($a/KF  
  act(t); kFn/dQ4|  
  } V*giF`gq  
  while (cd(t)); Q/+`9z+c  
  return   0 ; Muo E~K2  
} <\^0!v  
} ; QqA=QTZ}  
v'W{+>.  
lP F326e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i2,4:M)CV  
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。 .^Sgl o  
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。 VeYT[Us"  
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。 7IX8ck[D  
下面就是产生这个functor的类: v>8C}d^  
@+gr/Pul^  
J}#gTG( '  
template < typename Actor > ?=? _32O  
class do_while_actor $ DL}jH^S  
  { 6 c_#"4  
Actor act; -s3`mc}*  
public : qoO`)<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4&}%GH>}  
u 272)@R  
template < typename Cond > kxMvOB$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; paqGW]  
} ; *N">93:  
=;rLv7(a  
YM}a>o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F]ao Ty  
最后,是那个do_ h?mDtMCw2  
S,m(  
\P<aK$g  
class do_while_invoker 5Gz!Bf@!!  
  { 2S?7j[@%i`  
public : >,e^}K}C  
template < typename Actor > }[AaI #  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u<-)C)z  
  { n{tc{LII/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,md_eGF  
} fiGTI}=P  
} do_; UA>=# $  
[G<ga80  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yw^Pok5.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n1sYD6u<&  
最后来说说怎么处理break和continue pbH!u+DF  
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。 jI ol`WX  
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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