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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VE{t]>*-u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iiO4.@nT  
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, ]Ub?Wo7F?  
qzV:N8+,`  
|%TH|?kB  
-KO E2f  
  class filler H%sbf& gi  
  { &o)j@5Y?  
public :  +/AW6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 80 p7+W2m  
} ; h!MZ 6}zb)  
YZ'gd10T  
P^.L0T5g  
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: G?YKm1:w   
lgre@M]mg  
~0ZP%1.B3  
6i>xCb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8<IO X  
{wCQ#V  
;Wb W\,P'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t[0gN:s  
pGUrYik4  
C2bN<K  
E+[K?W5  
二. 战前分析 L# (o(4g2  
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。 G9^!= v@  
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 p6I@o7f  
[ tm J6^s  
V"\t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IDwneFO  
  /* --------------------------------------------- */ QiB:K Pz[  
vector < int *> vp( 10 ); Z\`uI+`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z q(AN<  
/* --------------------------------------------- */ 'KM@$2tK^q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QBDi;Xzb+  
/* --------------------------------------------- */ yg/.=M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9G 9!=J  
  /* --------------------------------------------- */ qI KVu_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }J"}poB:  
/* --------------------------------------------- */ NcFHvK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]6FpUF#<D  
bIwt#:v  
P(qUx9  
LXfDXXF  
看了之后,我们可以思考一些问题: u9sffX5x[J  
1._1, _2是什么?  xUzfBn  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -*+7-9A I  
2._1 = 1是在做什么? mWCY%o@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /ey}#SHm,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8 w^i  
;/ WtO2  
o{nBtxZ"  
三. 动工 lYD-U8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LB U]^t@ M  
dsrzXmE0  
BTGPP@p4  
If2f7{b  
template < typename T > _ jF, k>F  
class assignment M>8#is(pV  
  { #t po@pJsE  
T value; VbJGyjx  
public : I}$Y[Jve  
assignment( const T & v) : value(v) {} n$B=Vt,  
template < typename T2 > Ws.F=kS>h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I@7^H48\  
} ; oTT/;~I  
- =QA{n  
gz Qc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7s1FJm=Y/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @My-O@C>  
op/|&H'  
`epO/Uu\~u  
@6(4}&sEdm  
  class holder >o%.`)Ar  
  { *8t_$<'dQ  
public : S 0,p:Wey  
template < typename T > Rw=g g >\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fg^$F9@  
  { QUwSnotgU  
  return assignment < T > (t); sHmzwvpLA  
} iO>2#p8$NR  
} ; .G4(Ryh  
WEOW6UV(  
5fDVJE "9"  
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: Nz\=M|@(#  
gb( a`  
  static holder _1; 9}:%CpD^~I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ggXg4~WL  
z3[ J>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m ['UV2  
而不用手动写一个函数对象。 \Om.pOz  
K;k&w; j  
q0SYV  
MXq+aS{  
四. 问题分析 \l"1Io=  
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。 e4j:IK>  
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。 R>BnUIu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -5\hZ!!J2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u @?n3l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oZQ% P  
Uf 1i "VY  
五. 问题1:一致性 Xg_M{t  
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?| *[9FPya  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )t0Y-),vA  
H?m9HBDpn  
struct holder 4&Y{kNF  
  { XcAx@CY9c  
  // XFUlV;ek  
  template < typename T > T/X[q7O~~4  
T &   operator ()( const T & r) const iLIH |P%  
  { i<m1^a#C'  
  return (T & )r; ZQlja  
} rB}Iwp8  
} ; Lf4c[[@%gd  
&$:1rA_v  
这样的话assignment也必须相应改动: jO&sS?  
)Gi!wm>zvN  
template < typename Left, typename Right > 2g$PEwXe  
class assignment 96fbMP+7R  
  { 6F(;=iY8  
Left l; 7y""#-}V[r  
Right r; N\1 EWi  
public : yM`J+tq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y(h86>z*w  
template < typename T2 > p~J|l$%0rQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]+u`E  
} ; lZCTthr\  
2_'{f1bVxz  
同时,holder的operator=也需要改动: U%.OH?;f  
*UJ.cQ}  
template < typename T > 7_xQa$U[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :D|"hJ  
  { ^`XQ>-wWue  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3x@t7B  
} e`27 ?  
qb'4x){  
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。 Ha>Hb`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ka%u#};  
KzZ|{ !C  
return l(rhs) = r; &FHzd/  
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。 8b\XC%k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,l+lokD-#  
b*i_'k}*<g  
template < typename Tp > `!V=~"ve  
class constant_t J$Uj@M  
  { { }Q!./5  
  const Tp t; (v+nn1,  
public : 5 Yj qN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k]K][[s`  
template < typename T > %Bn"/0,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kG 7]<^Os3  
  { Osz:23(p  
  return t; $o2H#"  
} 6AD#x7drj  
} ; X` r~cc  
P_6JweN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fhp\of/@ R  
下面就可以修改holder的operator=了 1- Jd Qs6  
@#m@ .   
template < typename T > )nE=H,U?y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v o<'7,  
  { ;:nx6wi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O1]L4V1iH  
} StZ GKY[Q  
mu`:@7+Yp  
同时也要修改assignment的operator() NNDW)@p6z  
}h{8i_R  
template < typename T2 > CNP!v\D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b`: n i   
现在代码看起来就很一致了。 t,H=;U#  
e x" E50  
六. 问题2:链式操作 L{PH8Xl_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IP<]a5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >(T)9fKF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p6P .I8g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X^Dklqqy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nSR7$yS_  
eI99itDQ  
template < typename T > Q1hHK'3w  
struct result_1 iR(=< >  
  { :qlcN@_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tAPn? d5  
} ; GS_+KR\  
lJlyfN  
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: <yt|!p-tS  
#7(?B{i  
template < typename T > "wqN,}bj\  
struct   ref %BBM%Lj  
  { ': fq/k3;&  
typedef T & reference; Hst]}g' .  
} ; *n]f)Jc  
template < typename T > q)N]*~  
struct   ref < T &> yn`P:[v  
  { 7# !RX3  
typedef T & reference; Ov<EOK+^  
} ; nLvF^%P8  
I!-"SuBy4J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OQ*BPmS-   
EjY8g@M;t  
template < typename T > ECW=865jL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WZh%iuI{C  
  { D_s0)|j$cy  
  return l(t) = r(t); L[s7q0 F`l  
} WlJ=X$  
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。 r~2>_LK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'aV/\a:*  
o*5iHa(Qm  
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 yq7gBkS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~(v7:?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )/87<Y;o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^mp#7OL  
最后的布局是: kMS&"/z  
                Add M_BG :P5  
              /   \ O %m\ Q1  
            Divide   5 "39\@Ow  
            /   \ AT{rg/oSf  
          _1     3 MJ.K,e  
似乎一切都解决了?不。 nXRT%[o&  
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。 \5 S^~(iL  
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。 ),!1B%  
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: H\vd0DD;  
L|hoA9/]  
template < typename Right > m.6O%jD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i$?$X,  
Right & rt) const C 9{8!fYp  
  { or<n[<D-C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uCB>".'kM  
} 3bU(ea^e$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Bz+zEXBC  
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。 }w_r(g?\  
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。 U\'HB.P\  
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。 fV(WUN+  
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。 _/c1b>kcso  
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? ko-,l6E  
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: ; <NK  
-ZVCb@%  
template < class Action > .D8|_B  
class picker : public Action Tf*DFyr  
  { 4 AWL::FU5  
public : 1SK|4Am  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ybY[2g2QJ  
  // all the operator overloaded _GbwyfA n#  
} ; 3bN]2\   
Q\moR^>  
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。 uyqu n@q  
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: gJFx#s0?6.  
zBjtPtiiI8  
template < typename Right > fHV%.25  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nDU=B.?E{O  
  { RW4,j&)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %a\L^w)Xn  
} G(;hJ'LT  
`uh+d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,wYA_1$$H  
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。 BN>t"9XpW  
ABaK60.O[O  
template < typename T >   struct picker_maker `k;MGs)&  
  { CM`B0[B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =bHS@h8N<  
} ; V<A$eb>6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \ 9!hg(-F  
  { -_?U/k(Hi  
typedef picker < T > result; x>!bvZ2  
} ; 3 BQZ[%0@  
?se\?q  
下面总的结构就有了: zB68%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )q|a Sd  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b4?]/Uy+/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^:cc3wt'3[  
至此链式操作完美实现。 "tF#]iQQ u  
/?Y]wY  
t6C2DHh7$  
七. 问题3 xg;I::hE7X  
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"pOz  
YwizA}a#  
template < typename T1, typename T2 > J\l'nqS"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [k<.BCE  
  { e2_p7   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DD fw& y  
} ]8+ D  
<L'6CBbP  
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: $<da<}b  
qokCVI-\  
template < typename T1, typename T2 > ]tx/t^&/\u  
struct result_2 YAP,#a  
  { IQ\5!e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $n= w  
} ; ia#8 ^z  
w.o>G2u  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K6EG"Vv!  
这个差事就留给了holder自己。 'ju'O#A9  
    `e[>S  
<Toy8-kj  
template < int Order > 6>NK2} `  
class holder; ){I!orQ  
template <> q@&6&cd  
class holder < 1 > -T=sY/O  
  { {2.zzev'  
public : OK" fFv  
template < typename T > ?1.W F}X'  
  struct result_1  7CwQmVe+  
  { Ib(G!oO:E-  
  typedef T & result; 92(P~Sdv  
} ; n@$("p  
template < typename T1, typename T2 > 6PyW(i(bs  
  struct result_2 N;` jz(r  
  { U ATF}x   
  typedef T1 & result; 2DNB?,uP,'  
} ; A}4 ",  
template < typename T > x8!uI)#tS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ('z:XW96  
  { cd._q2  
  return (T & )r; po@Agyg5  
} AL{iQxQ6  
template < typename T1, typename T2 > k+@,m\tE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G S&I6  
  { -2B3 xIZJ  
  return (T1 & )r1; }eAV8LU  
} 25Uw\rKeO  
} ; ER,!`C]  
Vji:,k=3\  
template <> |)*9BN  
class holder < 2 > {,B. OM)J  
  { e<$s~ UXv  
public : ^{Fo,7  
template < typename T > }2hU7YWt  
  struct result_1 NjbIt=y  
  { 2jF}n*[OW  
  typedef T & result; 8ByNaXMO6  
} ; u<JkP <"S  
template < typename T1, typename T2 > x~QZVL=:  
  struct result_2 ntQW+!s;P  
  { /:@)De(S  
  typedef T2 & result; 6~OJB!  
} ; kgHZaQnD  
template < typename T > YSbe Cyv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -Q6Vz=ku  
  { H=*lj.x  
  return (T & )r; O>"T*   
} cD t|v~  
template < typename T1, typename T2 > 12@Ge]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^'p!#\T;H  
  { zF@[S  
  return (T2 & )r2; qVW3oj<2  
} WK5B8u*<  
} ; A|( !\J0  
N~ajrv}kd  
'Q"Mu  
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> >。 eD|"?@cE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !u;gGgQF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MZ?+I~@  
TVF:z_M9  
return l(i, j) = r(i, j); Vn65:" O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M(1cf(<+  
n_(f"U v  
  return ( int & )i; \}J"`J\Q  
  return ( int & )j; $DdC|gMK  
最后执行i = j; cB)tf S4)  
可见,参数被正确的选择了。 pJ JOy  
lNz1|nS(Kd  
Y;"jsK{$  
PJT$9f~3;.  
+4+c zfz  
八. 中期总结 i9|}-5ED  
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: L d{`k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |AXV4{j_i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @RZbo@{~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %~:@}C%A  
ftz-l&5  
|kY  
P%;lHC #i  
Wuk!\<T{  
$Wu|4]o>9  
九. 简化 EE*|#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;ojJXH~$}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8)>4ZNXz  
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: BOD!0CR5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y;%\ w-.\  
  +-*/&|^等 <'48mip  
2. 返回引用。 MDZPp;\)  
  =,各种复合赋值等 6~l+wu<$  
3. 返回固定类型。 -p"}K~lt:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NiMsAI@j  
4. 原样返回。 C`-CfZZ  
  operator, @; tM R|p  
5. 返回解引用的类型。 x)pR^t7u8  
  operator*(单目) m/q`k  
6. 返回地址。 Cj=_WWo  
  operator&(单目) o;21|[z  
7. 下表访问返回类型。 G#~U\QlG-  
  operator[] yg4#,4---b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1\)C;c,  
  operator<<和operator>> Y6T{/!  
5j v*C]z  
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。 %f?Zg44  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ??P %.  
_4T7Vg''  
template < typename Left > F2{SC?U  
struct value_return VUOe7c=  
  { R?y_tho4A  
template < typename T > `dWnu3r;  
  struct result_1 ,4=mlte"  
  { $wyPGok  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4,f`C0>"  
} ; 2.^CIJc  
x|gYxZ  
template < typename T1, typename T2 > %{Obh j;c  
  struct result_2 3.9/mztS  
  { ~Kl"V% >  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lbGPy'h<rt  
} ; '-mzt~zGOY  
} ; ?mF:L"i  
 F&lH5  
; K,5qs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |)br-?2  
<9\Lv]ng  
下面我们来剥离functor中的operator() i/Nc)kKL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KE~.f(  
2`rJr  
return l(t) op r(t) C ^c <s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bc NyB$S  
return op l(t) \qTp#sF  
return op l(t1, t2) ^y%8_r&  
return l(t) op JDW/Mc1bh  
return l(t1, t2) op 1Y%lt5,*  
return l(t)[r(t)] -0TI7 @  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HXX9D&c4R  
a^\ F9^j  
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: g}IOHE  
单目: return f(l(t), r(t)); zl|+YjR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r;{ggwY&J  
双目: return f(l(t)); [XH,~JZJj  
return f(l(t1, t2)); CpK:u! Dn  
下面就是f的实现,以operator/为例 I!}V+gu=  
eCWF0a  
struct meta_divide F+?i{$  
  { p&#ju*i6z  
template < typename T1, typename T2 > &g>M Z" Z|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cP4C<UG  
  { <FAbImE}  
  return t1 / t2; e&E7_  
} {:=W) 37U  
} ; Aar]eY\  
.wUnN8crQ  
这个工作可以让宏来做: K:% MhH-  
auqN8_+=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \t`VqJLyu  
template < typename T1, typename T2 > \ I8 [ *  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DC8\v+K  
以后可以直接用 ! &cfX/y8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [k75+#'  
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 yMzy!b Ky  
(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。。。) ;#+I"Ow  
l>L?T#v!_  
BG)zkn$  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t,'J%)j  
v;-0^s/P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > 5?c93?  
class unary_op : public Rettype }2 \Hg  
  { ,% 'r:@'  
    Left l; .JTRFk{W  
public : }D`ZWTjDay  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,9"du  
Z15 =vsV  
template < typename T > 5q'b M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0M)\([W9&  
      { oB>#P-V  
      return FuncType::execute(l(t)); dcTZL$  
    } ic3Szd^4  
2}bXX'Y  
    template < typename T1, typename T2 > w`r %_o-I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g/WDAO?d  
      { ZoYllk   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w~+\Mfz  
    } Jr%F#/  
} ; WnU2.:  
qrjSG%i~J7  
 j=G  
同样还可以申明一个binary_op Fe+(+ S  
vO53?vN[m9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MxUQF?@6  
class binary_op : public Rettype iQ1[60?)T  
  { Wb#<ctM>  
    Left l; ;8f)p9vE  
Right r; k {vd1,HZ  
public : 4E}Q<?UYSt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s<Nw)Ynw  
xls US'Eo  
template < typename T > nr8#;D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,aq>9\ pi  
      { +fKV/tSWi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;8 *"c  
    } ;CoD5F!  
__1Hx?f  
    template < typename T1, typename T2 > \TnK<83  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {X<_Y<  
      { ;Jb% 2?+=!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PMX'vA`  
    } m(dW["8D  
} ; fZS'e{V  
R?,v:S&i7;  
ew~uOG+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >WJQxL4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }6 u)wF5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "vkM*HP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 uZ@qlq8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !>wu7u-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a+CJJ3T-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #7sxb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A[`c+&  
下面是修改过的unary_op ~(NFjCUY?  
1K)9fMr]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p%X.$0  
class unary_op ,`'A"]"  
  { O3d Qno  
Left l; Eh|6{LDn!  
  0r[a$p>`  
public : W>c*\)Xk !  
UF\k0oLz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EM1HwapD  
D8xE"6T>  
template < typename T > <VQ@I  
  struct result_1 33a}M;vx  
  { |mdf u=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0R0_UvsXU  
} ; D5xTuv9T  
iCGHcN^3  
template < typename T1, typename T2 > !Htl e %  
  struct result_2 @Jlsx0i}}  
  { _ 5b~3K/V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $]W*;MTI}  
} ; &uV|Ie8@q  
jROh3kq  
template < typename T1, typename T2 > X4Uy3TV>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _{}^]ZB  
  { ae2I,Qt%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e5lJ)_o  
} Jvj* z6/a  
u@+^lRGFh  
template < typename T > hOs~/bM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f'7/Wj  
  { /Tw $} 8  
  return OpClass::execute(lt(t)); *IF ~ab2  
} $RHw6*COG  
7C_U:x  
} ; Dr(;A>?qG  
Ra^c5hP:.E  
1gvh6eE F  
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 hh.`Yu L  
好啦,现在才真正完美了。 LW/> %  
现在在picker里面就可以这么添加了: ' ~z`kah  
1-<?EOYaE  
template < typename Right > !wKNYe  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jd "YaZOQ  
  { :; La V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !>+m46A  
} p^p1{%=  
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。 hu}uc&N)iE  
I8IH\5k  
ymR AQVv  
)U0I|dx  
5l(@p7_+  
十. bind 7E?60^Tve  
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。 goD#2lg  
先来分析一下一段例子 i\4dd)p-  
:Fh_Ya0  
DIhV;[\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b `cH.v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Iu;VFa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z~1S/,Ca  
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。 1pN8,[hyR7  
我们来写个简单的。 {t:*Xu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MQy,[y7I  
对于函数对象类的版本: EIg:@o&Jj  
?8<R)hJa<  
template < typename Func > B7%m7GM  
struct functor_trait THy   
  { ,W_".aguX  
typedef typename Func::result_type result_type; nA=E|$1  
} ; v|jwz.jM  
对于无参数函数的版本: 3XUsw1,[  
9IacZ  
template < typename Ret > uw`J5TND  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8p/&_<mnW  
  { hsI9{j]f  
typedef Ret result_type; 5fp&!HnG  
} ; =#%Vs>G  
对于单参数函数的版本: =jU#0FAO  
2e({%P@2?  
template < typename Ret, typename V1 > aLQ]2m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sE^= ]N  
  { 3YEw7GIO-  
typedef Ret result_type; y99|V39'  
} ; Xcg+ SOB  
对于双参数函数的版本: Xupwh5G2  
%kQ[z d^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !\\1#:*_W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3Z%jx#  
  { WxtB:7J  
typedef Ret result_type; K#y CZ2  
} ; zWF[cf>'  
等等。。。 q~xs4?n1U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^c){N-G  
8`WaUB%  
template < typename Func > ^Uik{x  
struct func_return C33RXt$X  
  { ZM57(D  
template < typename T > 0!1cHB/c  
  struct result_1 N_VWA.JHt  
  { irGgo-x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zogl2e+  
} ; E/>kvs%  
5d)\Z0s  
template < typename T1, typename T2 > ] ; B`'Ia  
  struct result_2 L@G~9{U>  
  { M,DwBEF?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4zqO!nk  
} ; u#$sO;8s  
} ; ]"\sd"  
Cs^'g'  
w?R#ly  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aR%E"P-6l  
@ | (Tg  
template < typename Func, typename aPicker > MQo/R,F }  
class binder_1 ]%h|ox0  
  { LJ*W&y(2>Q  
Func fn; 4ZT0~37(  
aPicker pk; *k;%H'2g{}  
public : QU)AgF[  
7x(z  
template < typename T > -Vjrh/@  
  struct result_1 Tpp?(lT7r  
  { XhJYsq]]J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .:SY:v r  
} ; ?]58{O(?c  
9XN/ w p  
template < typename T1, typename T2 > :b(Nrj&TQ[  
  struct result_2 "J%dI9tM{  
  { z?C& ,mv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5oOFl  
} ; l}9E0^AS  
Yj*!t1qm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BPypjS0?8  
a]?o"{{+  
template < typename T > -Dr)+Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cdD?QnZ  
  { 2zbV9Bhq  
  return fn(pk(t)); s-T#-raE  
} W7q!F  
template < typename T1, typename T2 >  dm{/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RjGJfN {  
  { &MP +  
  return fn(pk(t1, t2)); T^ RYN  
} rL6Y4u0e%  
} ; M tBoX*"  
RJ$x{$r[  
U^9#uK6GM  
一目了然不是么? 3TNj*jo  
最后实现bind xn2f!\%p  
l1" *  
y- @{  
template < typename Func, typename aPicker > m+pFU?<|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |j!U/n.%w  
  { $6*6%T5}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x^6b$>1  
} Q=F4ZrNqD  
70T{tB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q>l5:2lq  
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。 G"F:68  
N/r8joi#  
十一. phoenix aQL$?,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^7V{nT@H3  
M1e79p<  
for_each(v.begin(), v.end(), ZKoISuM  
( O|Y~^:ny  
do_ _K<Z  
[ Cg];UB}k  
  cout << _1 <<   " , " nT/Az g  
] 78FLy7  
.while_( -- _1), IF <<6.tz  
cout << var( " \n " ) kZ<"hsh,Y'  
) v|;}}ol  
); g I@I.=y  
 [?moS!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Kb*X2#;*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L(_bf/ @3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZRj&k9D^U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pfl8x  
,g{Ob{qT  
1 ac;6`  
template < typename Cond, typename Actor > G q2@37U  
class do_while i'uSu8$'*  
  { ^;.&=3N,+  
Cond cd; \EQCR[7qu7  
Actor act; x\'95qU  
public : #A9rI;"XI  
template < typename T > oO&R3zA1d  
  struct result_1 uN9J?j*ir  
  { TX$4x~:  
  typedef int result_type; [IPXU9& Q  
} ; 2#`9OLu8X  
Xx e07J~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >4]y)df5  
!A&>Eeai  
template < typename T > @ACq:+/Q c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zF#:Uc`C5U  
  { SuFGIb7E  
  do ,!oR"b!  
    { V D.T=(  
  act(t); fW3NH7aUG  
  } >A ?,[p`<  
  while (cd(t)); )^LiAL h  
  return   0 ; zT ; +akq  
} ]T1\gv1~  
} ; )5/,B-+O"  
$Lt'xW`8  
p{oc}dWin  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LV`tnt's  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4s7&*dJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 u/(~ew I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &^(4yw(~  
下面就是产生这个functor的类: X@H/"B%u2  
{P!1VYs5  
4O:y ?D/e  
template < typename Actor > F8d:7`lO@/  
class do_while_actor gfly?)VnF  
  { Q ?R3aJ  
Actor act; V[ 'lB.&t  
public : +CXtTasP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n+SHkrW  
 -wQ@z6R  
template < typename Cond > nIf~ds&TT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U~q2j#pJ  
} ; /uJ(&#87  
ms`U,  
BL1d= %2 R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;U]Ym48  
最后,是那个do_ *dPG[ }  
QHgkfo  
f yhBfA:u  
class do_while_invoker [SU;U['7  
  { kB-]SD#  
public : .0?A0D?sP  
template < typename Actor >  {B7${AE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K7=> o*p  
  { ,U?^u%  
  return do_while_actor < Actor > (act); fRomP-S  
} bO+]1nZ.  
} do_; <KBS ;t="1  
a9g~(#?a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (qDPGd*1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k]9+/ $  
最后来说说怎么处理break和continue tx,q=.(  
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。 @!p0<&R@x  
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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