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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 94I8~Jj4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &J^@TgqL^  
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, N'Va&"&73>  
_6THyj$f  
K2nq2Gbn  
Cca( oV  
  class filler N J:]jd  
  { k#`.!yI,  
public : 7M}T^LC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (rFY8oHD  
} ; U jVo "K  
aW %ulZ  
%Z&[wU~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NFY,$  
KXcG;b[7n  
K]zBPfx  
FB@c +*1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NAV}q<@v  
?PiJ7|  
VZYd CZ&l7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a}#[mw@m=  
 <VB  
KJ,{w?p~ )  
<;#d*&]  
二. 战前分析 O<S*bN>BF  
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。 J5k \R+\H  
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 >!E:$;i@  
eOy{]< l3  
KQ?E]}rZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ItQIM#  
  /* --------------------------------------------- */ e`4OlM]  
vector < int *> vp( 10 ); kJy<vb~   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aMuc]Wy#  
/* --------------------------------------------- */ 4 *He<2g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wf 13Ab  
/* --------------------------------------------- */ Bcrd}'no  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zF<*h~  
  /* --------------------------------------------- */ v[CX-CBZ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xZtA) Bp  
/* --------------------------------------------- */ 6VolTy@(x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0@,,YZ f  
X"J79?5  
HoymGU`w  
M]jzbJ3Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?A(=%c|,g  
1._1, _2是什么? )H S|pS:  
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。 W2tIt&{  
2._1 = 1是在做什么? `>rdn*B  
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。 RoM'+1nP:#  
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。 u%5B_<90V  
T#J]%IDd  
"KOLRJ@  
三. 动工 ?YXl.yj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HYLU]9aH8  
?F*gFW_k  
f!P.=Qo[=  
"My \&0-  
template < typename T > ,V)yOLApVj  
class assignment vkE6e6,Qc  
  { nE]R0|4h  
T value; $k@reN9  
public : BI;in;Ln  
assignment( const T & v) : value(v) {} -:pLlN-f  
template < typename T2 > itX<!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PAH; +  
} ; $&n!j'C:  
fbNVmjb$)  
93)&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Da_g3z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0%k`* 8  
RFDwL~-p  
;. !AX|v  
ff-9NvW4v  
  class holder Rla1,{1  
  { nXb;&n%  
public : + ?*,J=/  
template < typename T > h:" <x$F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -} 9ZZ#K  
  { LEc%BQx  
  return assignment < T > (t); 1 W2AE?  
} Nk86Y2h  
} ; _(<[!c!@0  
xlqRW"  
u` `FD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: mcb0%  
U|u v SJ)X  
  static holder _1; fseHuL=~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~( -B%Az  
rh${pHl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vov"60K  
而不用手动写一个函数对象。 $eX; 2  
4tCyd5u a8  
7>wSbAR<  
zYYc#N/  
四. 问题分析 E >KV1P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IBQmm(+v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tE9%;8;H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 syv6" 2Z'B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xko[Z;4v8'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dW,$yH_  
opjrU$<]N  
五. 问题1:一致性 NL0X =i  
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?| "npj%O<bd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )<1M'2  
1r\? uD  
struct holder LC*@ /((  
  { 2y,NT|jp  
  // mj%Iow.  
  template < typename T > }Wn6r_:  
T &   operator ()( const T & r) const ?#rDoYt/Sx  
  { $wdIOfaH  
  return (T & )r; Q^DKKp  
} c3`X19'%fM  
} ; f<!eJO:<'  
g Uy >I(  
这样的话assignment也必须相应改动: 1 BAnf9  
y2TJDb1  
template < typename Left, typename Right > PC7U&*x@  
class assignment * "~^k^_b}  
  { 31  QT  
Left l; i.)k V B  
Right r; Qi w "x,  
public :  *9`@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]{0 2!  
template < typename T2 > F9]GEBLr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .?<,J  
} ; -wW%+wH  
U5Q `r7  
同时,holder的operator=也需要改动: 7$\;G82_  
yw{GO([ZQ  
template < typename T > hJkIFyQ{j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &`Z>zT}  
  { w6qx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rKg5?.  
} %_(e{Mf)  
k,0JW=Vh>|  
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。 L V?- g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =Mc*~[D/  
MJt?^G (w?  
return l(rhs) = r; <I&X[Sqp  
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。 ?Sh]m/WZd[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =xw) [  
,~hvFTJI  
template < typename Tp > &+xNR2";  
class constant_t eXc`"T,C.  
  { <omSK- T-  
  const Tp t; qYl%v  
public : 1Vp['&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ';^VdR]fk  
template < typename T > dArg'Dc4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bf VKf}  
  { E"b+Q  
  return t; 0%<Fc9#  
} 'Wn'BRXq3  
} ; \@N8[  
Y#=0C*FS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !.?2zp~  
下面就可以修改holder的operator=了 3T'9_v[Y  
JpcG5gX^B  
template < typename T > p[!&D}&6h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i ?%;s5<  
  { d!D#:l3;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >KNiMW^V  
} ]t=m  
K pDKIi  
同时也要修改assignment的operator() MD1n+FgTu  
L09YA  
template < typename T2 > 5*/~) wN\U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >OgA3)X  
现在代码看起来就很一致了。 F *=>=  
[1F.   
六. 问题2:链式操作 k-Hy>5;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  Eh^c4x  
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。 `+CRUdr  
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。 B36_ OH  
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。 NoB)tAvw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bE74Ui  
8doKB<#_+=  
template < typename T > 08n2TL;EsX  
struct result_1 bX Q*d_]WT  
  { W;4rhZEgd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >=G;rs  
} ; tda#9i[pkH  
-,)&?S  
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: Sb+^~M  
&xo_93  
template < typename T > W4%I%&j  
struct   ref 5/F1|N4  
  { @SjISZw_  
typedef T & reference; zR_ "  
} ; s!:'3[7+  
template < typename T > ><V<}&:y$(  
struct   ref < T &> $M5iU@A  
  { M+j V`J!  
typedef T & reference; j^;f {0f  
} ; oCg|* c|+  
JfGU3d*c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xAbx.\  
1YV ;pEw3w  
template < typename T > e{EKM4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w j !YYBH  
  { `d2 r5*<  
  return l(t) = r(t); D_]4]&QYT  
} 4 3V {q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <'N"GLJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MKPxF@N(  
H(Pzo+k*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 L{1MyR7`I+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :d}I`)&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U2<8U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2n+tc  
最后的布局是: O$z XDxn  
                Add ;l`us  
              /   \ L|ZxB7xk  
            Divide   5 h*d1G9%Q1  
            /   \ K G<. s<  
          _1     3 =hFIH\x  
似乎一切都解决了?不。 uE] HU  
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。 2>TOC BB"  
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。 3N c#6VI  
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: "`g5iUHqUl  
.JCd:'-  
template < typename Right > =D;n#n7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +*uaB  
Right & rt) const 9UDanj P  
  { 42$ pvw<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =EFCd=i  
} 4}4cA\B:n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tE'^O< K  
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。 DpQ\q;  
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。 =T!eyGE  
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。 Br4[hUV/  
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。 Y % 9$!  
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? f[}(E  
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: %9vl  
rj}O2~W~4  
template < class Action > >PuQ{T I  
class picker : public Action FQTAkkA_!  
  { q"(b}3  
public :  )OHGg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U45kA\[bZ  
  // all the operator overloaded :'`y}'  
} ; iq^F?$gFk  
gcF:/@:Rm  
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。 Upw`|$1S  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0\zY?UUww  
B/O0 ~y!n  
template < typename Right > "w&IO}j;=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Oh# z zo  
  { a\-AGG{2/X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :A7\eN5  
} +[vI ocu  
,>!%KYD/f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JAx0(MZO  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x52#md-Z  
Ty<."dyPW  
template < typename T >   struct picker_maker &R5zt]4d&  
  { A=W:}szt]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _mWVZ1P  
} ; }#r awVe=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {x{~%)-  
  { :%_\!FvS  
typedef picker < T > result; Gsn$r(m{K  
} ; p<[MU4  
t)|~8xpP  
下面总的结构就有了: <@Z`<T6  
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。 R1$s1@3I|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %@9c'6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UpaF>,kM  
至此链式操作完美实现。 : &bJMzB  
qCkC 2Fy(  
{8I,uQO  
七. 问题3 S=}1k,I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _?> x{![  
 8 X Qo  
template < typename T1, typename T2 > N TcojA{V$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U ,NGV0  
  { YdDP;, DA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fUMjLA|*I<  
} iGPrWe@.  
Jxf>!\:AZu  
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: W_L*S4 ~  
w_h{6Kc<  
template < typename T1, typename T2 > FI,K 0sO/|  
struct result_2 jB<B_"  
  { P!Brw72  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q5c3C &$6  
} ; QLH!>9Ch  
!RP0W  
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? \o*w#e[M  
这个差事就留给了holder自己。 qjObu\r  
    ~R&rQJJeJ  
7Kf  
template < int Order > :w q][0)  
class holder; oam$9 q  
template <> <Drm#2x!E  
class holder < 1 > yg.o?eML  
  { m%0_fNSJ  
public : N a$.VT  
template < typename T > =r4sF!g  
  struct result_1  ZC]|s[  
  { NH;e|8  
  typedef T & result; et2;{Tb,5  
} ; X%mga~fB  
template < typename T1, typename T2 > r+8)<Xt+p  
  struct result_2 yAAV,?:o[  
  { #+QJ5VI :  
  typedef T1 & result; #SKC>M Gz  
} ; ~!S/{Un   
template < typename T > mPU}]1*p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @F] w]d  
  { IsmZEVuC  
  return (T & )r; hraR:l D  
}  v%$l(  
template < typename T1, typename T2 > ,m[XeI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?wu@+  
  { ul3~!9F5F  
  return (T1 & )r1; X-tw)  
} h/oun2C  
} ; Fv7]1EO.  
=igTY1|af  
template <> ^vxx]Hji  
class holder < 2 > ,,H;2xYf  
  { F!3p )?  
public : O1UArD  
template < typename T > R%4Yg(-Q  
  struct result_1 @ <3E `j'p  
  { L[ZS17 ;*  
  typedef T & result; +m]-)  
} ; '<3h8\"  
template < typename T1, typename T2 > ,ss"s3  
  struct result_2 c(uD kX  
  { wK0x\V6dJ  
  typedef T2 & result; (kVY\!UAt  
} ; ]isq}Qv~  
template < typename T > >|, <9z`D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P4HoKoj2`  
  { 7m  ou  
  return (T & )r; vp2w^/])u  
} -.r"|\1X  
template < typename T1, typename T2 > TFG? EO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :8(jhs  
  { 8!0fT}  
  return (T2 & )r2; u(FOSmNkN  
} &a4FGzR#  
} ; #q K.AZi  
 Cu5_OJ  
cpl Ny?UIC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ux1j+}y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T9}~]zW7P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qSlo)aP  
[0qswsV  
return l(i, j) = r(i, j); K>vl o/#!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L*dGo,oN  
@Co6$<  
  return ( int & )i; $3B%4#s  
  return ( int & )j; OwEV$Q  
最后执行i = j; %f'=9pit  
可见,参数被正确的选择了。 gxmo 1  
_p0gXb1m`  
!@])Ut@tN  
0ETT@/)]z  
w&f>VB~,1  
八. 中期总结 x]yIe&*('  
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: *#E_KW1RV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  [Rub  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4i.&geX A.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @54$IhhT~  
n_4.`vs  
 Uj\t04  
M*bsA/Z  
Y[vP]7-  
2+I5VPf  
九. 简化 O'B3sy  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +,,dsL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .wp[uLE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: cLp_\\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y\j[\UZKO  
  +-*/&|^等 G~DHNO6  
2. 返回引用。 50dN~(;p  
  =,各种复合赋值等 [T4{K &  
3. 返回固定类型。 JBA{i45x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xv Xci W  
4. 原样返回。 8\9W:D@"x  
  operator, b:'8_jL  
5. 返回解引用的类型。 u$[&'D6  
  operator*(单目) lAA&#-#YG  
6. 返回地址。 Ip`1Wv_  
  operator&(单目) yUf`L=C:  
7. 下表访问返回类型。 b$0;fEvIJn  
  operator[] Q!3-P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZbVn"he  
  operator<<和operator>> )X," NJG  
"=K3sk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V~#5^PF{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I L7kpH+y  
Du +_dr^4  
template < typename Left > "=+i~N#Sc  
struct value_return K|\0jd)N  
  { ?$ov9U_  
template < typename T > Dq%} ({+  
  struct result_1 @`+\v mfD  
  { ^7ID |uMr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^!C  
} ; x^c,cV+*  
c%O97J.5b  
template < typename T1, typename T2 > aCH;l~+U  
  struct result_2 ]mi\Y"RO  
  { 7[0Mr,^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S&-F(#CF^  
} ; H"A@Q.'  
} ; w2V:x[  
$<XQv$YS  
KztQT9kY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Sh5)36  
h5T~dGRlR  
下面我们来剥离functor中的operator() .b`8 +  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7p\&D?  
U[Sh){4j  
return l(t) op r(t) <+r~?X_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h4itXJy52B  
return op l(t) 5(\/ b<#  
return op l(t1, t2) 'AWWdz  
return l(t) op zt9A-% \R  
return l(t1, t2) op 9=6BQ`u  
return l(t)[r(t)] UroC8Tm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2"|7 YI  
t'J 4zV  
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: 82+2 PE{  
单目: return f(l(t), r(t)); |:4W5>sfg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }+MA*v[06  
双目: return f(l(t)); %-$ :/ N  
return f(l(t1, t2)); nv+miyvvm  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZU0*iA  
4`9ROC  
struct meta_divide As5l36  
  { M6quPj  
template < typename T1, typename T2 > I(kEvfxc"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8-H:5E 4Y  
  { oxeIh9 E  
  return t1 / t2; gBWr)R  
} =Ez@kTvOs  
} ; W5Jy"]^I  
[>_zV.X  
这个工作可以让宏来做: 9bRUN<  
/*e<r6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6{udNv X  
template < typename T1, typename T2 > \ 5+Tx01 )  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k^ fW /  
以后可以直接用 LkK&<z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -Vb5d!(  
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 D-t!{LA  
(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。。。) 8 l= EL7  
yn@wce  
@`nG &U  
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 fWWB]h  
7BqP3T=&_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )+Z.J]$O-  
class unary_op : public Rettype ?-o_]!*v0/  
  { C|g1:#0  
    Left l; ]oz>/\!  
public : 0|K<$e6IH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fuCt9Kjo<  
E@)'Z6r1  
template < typename T > vaHtWz!P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;gu4~LQw  
      { |9.J?YP8 (  
      return FuncType::execute(l(t)); _I3"35a  
    } /pU`-  
B<Cg_C  
    template < typename T1, typename T2 > 2'OY,Ooe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @qW$un:  
      { 7I]?:%8 h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nFI<Te^)  
    } t5i58@{~  
} ; %[~g84@  
-vc$I=b;  
vg@5`U`^h  
同样还可以申明一个binary_op 9C Ki$L  
,JbP~2M~%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yA*U^:%  
class binary_op : public Rettype c68y\  
  { 5A 5t  
    Left l;  @e\ @EW  
Right r; _\,lv \u  
public : c05-1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u0)9IZxc  
vr?u=_%Z  
template < typename T > ./.aLTh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P|lDW|}D@  
      { <"3${'$k`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a+O?bO  
    } Pf?&ys6  
CK|AXz+EN  
    template < typename T1, typename T2 > VG$;ri>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z%JN|5  
      { y] O&w{m$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fo%`X[?  
    } #4"eQ*.*"  
} ; r4X\/  
5.oY$tb(  
:J x%K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1g t 7My  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <s|.2~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ci:|x =  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p15dbr1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2 w! 0$  
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。。。 3,*A VcQA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "H@I~X=  
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) WD[jEWMV7D  
下面是修改过的unary_op luac  
}y J,&N'p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]c|JxgU  
class unary_op @8aV*zjB  
  { 7i02M~*uS  
Left l; 08k  
  ` l'QAIo  
public : *A}td8(  
U,fPG/9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vo)W ziHh  
(Nd)$Oq[4  
template < typename T > hPGDN\#LD  
  struct result_1 " s_S!;w@  
  { <HS{A$]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =`N 0  
} ; mF4OLG3L0  
)$a6l8  
template < typename T1, typename T2 > EKN<KnU%  
  struct result_2 1;{nU.If  
  { k 7@:e$7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /P46k4M1U  
} ; i|/G!ht^e  
/|h+,]< >  
template < typename T1, typename T2 > YD9vWk \/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Ny +NE:6M  
  { )#hR}|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {,T=Siy  
} k.)YFKi  
'0_W< lGB  
template < typename T > $ rbr&TJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T?jN/}qg  
  { Eg2jexl  
  return OpClass::execute(lt(t)); )S`Yl;oL  
} Hv:~)h$  
r9b(d]  
} ; k!$$ *a*  
 Yy`A0v  
;<+Z}d/g9  
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 4R8Qn^  
好啦,现在才真正完美了。 Ic&YiATj  
现在在picker里面就可以这么添加了: IeA/<'U s  
Ro<5c_k  
template < typename Right > J_|%8N{[x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const };Df ><  
  { 7`)RB hGB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3|)cT1ej  
} A5 4u}  
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。 fT?m~W^  
> hGB o  
~]<VEji  
a?Y>hvI  
oz|+{b}%  
十. bind }"%mP 4]&  
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。 < %<nh`D  
先来分析一下一段例子 ~% `hh9]  
S?D]P'<  
z 3Z8vq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E0!0 uSg&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W4(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3Y +;8ld  
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。 tF<&R& =  
我们来写个简单的。 YT)1_>*\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M A%g-}  
对于函数对象类的版本: qzZ;{>_f  
'b>3:&  
template < typename Func > <@4V G  
struct functor_trait v=&xiwz}  
  { {`> pigo  
typedef typename Func::result_type result_type; Ia{t/IX\[  
} ; @|OGxQoC  
对于无参数函数的版本: q 4Ok$~"I  
<5h}\5#<j  
template < typename Ret > ew c:-2Y^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m5P@F@  
  { z$/s` |]  
typedef Ret result_type; F<*zL:-Z  
} ; {8%KO1xB  
对于单参数函数的版本: !SLfAFcS  
oIE3`\xS  
template < typename Ret, typename V1 > *W 04$N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FysIN~  
  { g]?>6 %#rA  
typedef Ret result_type; ,d^HAg^j  
} ; <<@F{B7h  
对于双参数函数的版本: Ca/N'|}^  
+*e Vi3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <0Gk:NB,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -xyY6bxL  
  { ybIqn0&[  
typedef Ret result_type; iUqD>OV  
} ; e_S,N0  
等等。。。 RH$YM `cZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .8[uEQ_L  
I-Hg6WtB  
template < typename Func > ;1r|Bx<5  
struct func_return }`76yH^c  
  { 4:s,e<Tc4v  
template < typename T > &C?4'e  
  struct result_1 br?pfs$U  
  { f&Juq8s_0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8@FgvWC  
} ; M%$- c3x  
`C^0YGO%  
template < typename T1, typename T2 > PT4iy<  
  struct result_2 h`p=~u +  
  { _0iV6Bj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <e@4;Z(h04  
} ; p@@*F+  
} ; \34:]NM  
(7??5gjh  
|h.@Xy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w,<n5dMv  
_.m|Ml,`{  
template < typename Func, typename aPicker > D'UIxc8  
class binder_1  |vBy=:  
  { ~*tn|?%  
Func fn; |2jA4C2L}  
aPicker pk; nHLMF7\  
public : xd4~[n\hm  
P_.AqEH  
template < typename T > emT/H 95|,  
  struct result_1 Y44[2 :m  
  { Dh68=F0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r#J_;P{U  
} ; a3Xd~Qs  
;[:IC^9fv  
template < typename T1, typename T2 > 6R#igLm  
  struct result_2 12tAx3p  
  { 8/"C0I (G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '*G8;91u  
} ; r( bA>L*mk  
}Am5b@g"$Y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R)=){SI:1)  
nIfp0U*  
template < typename T > 8RcLs1n/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?*~sx=mC  
  { zu,Yuq  
  return fn(pk(t)); l4& l)4Rx  
} $qR@;=  
template < typename T1, typename T2 > }>b@=5O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NE| Q0g  
  { }V 4u`=  
  return fn(pk(t1, t2)); 5>VX]nE3!  
} `~N jBtQ  
} ; G#1W":|`  
"EZpTy}Ee  
D8WKy  
一目了然不是么? p& Kfy~  
最后实现bind |z0% q2(  
 $3cZS  
8zho\'  
template < typename Func, typename aPicker > VU+=b+B~m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w8`B}Dr23  
  { jcRe),  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :OA;vp~$x  
} G(bl)p^  
w,OPM}) il  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xZVZYvC,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。 $dsLU5]1o  
/RWD\u<l  
十一. phoenix 4rpry@1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Fv:x>qZr@  
~G.MaSm  
for_each(v.begin(), v.end(), [i_evsUj?  
( v]T?xo~@'  
do_ yqP=6   
[ *Xh#W7,<  
  cout << _1 <<   " , " ! iK{q0  
] CXTt N9N9  
.while_( -- _1), 6;(b-Dhi  
cout << var( " \n " ) `r0lu_.$]4  
) t~":'le`zr  
); 8= g~+<A  
p ^9o*k`u  
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: Z tc\4  
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 Ydyz-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~JP3C5q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *] !r T&E  
|+qsO ;  
!=u=P9I  
template < typename Cond, typename Actor > R^"mGe\LL  
class do_while $Z8riVJ7j-  
  { 4E+8kz'  
Cond cd; Emw]`  
Actor act; d<w]>T5VW  
public : gu&W:FY  
template < typename T > |\94a  
  struct result_1 n3$u9!|P  
  { 3#eAXIW[  
  typedef int result_type; -vc ,O77z"  
} ; t[MM=6|Wb  
imB/P M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} alBnN<UM  
3Zwhv+CP[  
template < typename T > _9?v?mL5;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hoi~(Vc.  
  { }'Ph^ %ox  
  do OLoo#HW  
    { p[)yn%uh  
  act(t); ^AERGB\36  
  } zjzEmX  
  while (cd(t)); >;%LW} %  
  return   0 ; b1%w+*d<z  
} [ u ^/3N  
} ; +-|}<mq  
r,Msg&rT  
[Mj5o<k;I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n(C M)(ozU  
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。 ;Eh"]V,e  
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。 VKg9^%#b`[  
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。 kYR ^  
下面就是产生这个functor的类: b;NVvc(  
fUPYCw6F  
c{qTVi5e  
template < typename Actor > 8<@X=Z  
class do_while_actor "~Zdv}^xS  
  { md|I?vk  
Actor act; 9D;ono3  
public : MM( ,D& Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G&4D0f  
5xU}}[|~-  
template < typename Cond > I.`D BI#-f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K cW 5  
} ; XinKG< 3!  
$4og{  
^s$U n6v[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S"`{ JCW$  
最后,是那个do_ jc@= b:r=  
k L4#  
fJe5 i6`(  
class do_while_invoker %ofq  
  { f"^t~q[VS  
public : 2X(2O':Uc  
template < typename Actor > f 0~Z@\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yN06` =  
  { w7\vrS>&  
  return do_while_actor < Actor > (act); e)3Mg^  
} GoPMWbI7  
} do_; @gQ?cU7  
l>J%Q^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZT`" {#L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MJa` 4[/  
最后来说说怎么处理break和continue "#iO{uMWb  
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。 TJB4N$-}A  
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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