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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,V9qiu=m   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @ ,X/Wf  
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, ZzE(S  
O6y:e #0z  
j67a?0<C2U  
9y6u&!PZ\  
  class filler qWr=Oiu  
  { _)5E=  
public : ?fy37m(M}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /K li C\  
} ; O oA!N-Q  
K@1gK<,a  
S&UP;oc  
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: e5bXgmyil  
g]&fyB#  
5"nq h}5  
vOlfyH>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W'vekuM  
$||WI}k3V  
~>>_`;B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y p{Dl  
6t;;Fz  
_?"y1 L.  
y60aJ)rAX  
二. 战前分析 p)B /(%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J(#6Cld`c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Wd;t(5Xl  
h623)C;  
G$Mf(S'f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (k!7`<k!Y  
  /* --------------------------------------------- */ D@uVb4uK  
vector < int *> vp( 10 ); moxmQ>xoH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |E6_TZ#=  
/* --------------------------------------------- */ e: Sd#H!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JR `$t~0t  
/* --------------------------------------------- */ dnD@BQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >|%3j,<U  
  /* --------------------------------------------- */  Q(w;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pl r@  
/* --------------------------------------------- */ B;[ .u>f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ldTXW(^j  
M4)U [v  
n[DRX5OxR'  
IWv5UmjN  
看了之后,我们可以思考一些问题: #w|v.35%?  
1._1, _2是什么? `$jun  
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。 vE(]!CB  
2._1 = 1是在做什么? hev;M)t  
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。 $rW(*#C  
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。 k ?KJ8  
bh5D}w  
=|AYT6z,  
三. 动工 >+7{PF+sB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =!SV;^-q  
1]''@oh{6U  
Ld.9.d]  
5T.U=_ag  
template < typename T > $>#0RzU  
class assignment xRc+3Z= N  
  { !o`7$`%Wz\  
T value; /Yi4j,8!|  
public : EoJ\Jk  
assignment( const T & v) : value(v) {} n yPeN?-  
template < typename T2 > rGNa[1{kRs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0e0)1;t\  
} ; H'#06zP>5  
AcuZ? LYzK  
,(q] $eOZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E'4Psx9: =  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4#>Z.sf  
Q SF0?Puf  
rtAPkXJFM  
}y*D(`  
  class holder ~ 3M4F^  
  { U:8] G  
public : e bp t/q[  
template < typename T > oQ -m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  I\_2=mL  
  { $i+@vbU6  
  return assignment < T > (t);  b}NNkM  
} NUVKAAgMX  
} ; $)NS]wJ]3  
O0jOI3/P%  
stK}K-=`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0'6ai=W  
d`rZgY  
  static holder _1; MuMq%uDA"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W2rd [W  
LQk^l`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :y7K3:d3  
而不用手动写一个函数对象。 P9 HKev?y  
!dwZ`D  
P6kD tUXF  
mWZP.w^-  
四. 问题分析 + Fo^NT  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BAXu\a-C_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V5$ Gb6?K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P^"RH&ZQJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J|{50?S{^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  t* Ct*  
"XxmiK  
五. 问题1:一致性 ^cNuEF9  
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?| swZi O_85  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >ymn&_zlT  
v3cMPN  
struct holder KwHN c\\  
  { J:W+'x`@  
  // n[e C  
  template < typename T > .*YF{!R`h  
T &   operator ()( const T & r) const )B $Q  
  { %ZD]qaU0  
  return (T & )r; W7 A!QS  
} Ox#vW6;)  
} ; uQc("F  
F-zIzzb&O  
这样的话assignment也必须相应改动: v#{Nh8n  
U - OD  
template < typename Left, typename Right > ^G`6Zg;  
class assignment l4i 51S"  
  { >vo 6X]p~  
Left l; -){6ynqv  
Right r; |dEPy- Xe  
public : o_Z9\'u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )nf%S+KV  
template < typename T2 > ?" 4X&6xl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |Q)mBvvN  
} ; *#>(P  
'.z7)n  
同时,holder的operator=也需要改动: @2. :fK  
%dnpO|L  
template < typename T > r e zp7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [;IEZ/ZX  
  { L&s~j/ pR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AJ>E\DK0]  
} c-JXWNz  
`XE>Td>Bs  
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。 \Y"S4<"R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0 cKsGDm  
OKm,iIp]  
return l(rhs) = r; G{6@]72  
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。 )jl@ hnA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xj+_"0 #  
I2HV{1(i  
template < typename Tp > i/-IjgM"-  
class constant_t Epp>L.?r  
  { !yj1X Ar  
  const Tp t;  ij:a+T  
public : 1@{ov!YB]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d+)LK~  
template < typename T > M887 Q'HSi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^A&{g.0  
  { aNKw.S>  
  return t; yNfj-wM  
} *JX$5bZsI  
} ; @1'OuX^  
Dti-*LB1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >WZ%Pv *  
下面就可以修改holder的operator=了 l-W)? d  
P=EZ6<c3&  
template < typename T > V0m1>{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w uY-f4  
  { :_i1gY)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xib}E[-l#  
} JdI*@b2k[  
yn ofDGAf  
同时也要修改assignment的operator() =%I[o=6  
 U%r{{Q1  
template < typename T2 > S+KKGi_e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *0,*F~n  
现在代码看起来就很一致了。 "k + :!D  
fhZwYx&t  
六. 问题2:链式操作  ::02?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0_je@p+$  
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。 ynra%"sd  
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。 "UD)3_R  
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。 {BM:c$3@j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VB  |k  
Mz$qe  
template < typename T > >DY/CcG\P  
struct result_1 Z(RsB_u5  
  { 3F;0a ;[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m`zd0IRTP  
} ; w7~]c,$y.  
chD7 ^&5]  
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: bny@AP(CY+  
_Q^jk0K8ga  
template < typename T > =aj|auu  
struct   ref &/uakkS  
  { U[;ECw@  
typedef T & reference; exSwx-zxI  
} ; TuCHD~rb  
template < typename T > jS3@Z?x?*  
struct   ref < T &> o/ \o -kC}  
  { `::j\3B&Y-  
typedef T & reference; Us "G X_  
} ; #q34>}O< O  
6 T~+vT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Kg2@]J9m  
(AA@ sN  
template < typename T > xF) .S@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *]q`:~u2  
  { </<z7V,{  
  return l(t) = r(t); n@@tO#!\  
} tZ=|1lM  
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。 ^{yb4yQ 0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )N{PWSPs  
8z=o.\@  
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 "e\73?P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O+XQP!T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @:hWahMy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W{ozZuo  
最后的布局是: AS0(NlV  
                Add Qh3+4nLFtb  
              /   \ )I<VH +6  
            Divide   5 =#TQXm']Gi  
            /   \ Jnt r"a-4  
          _1     3 tMf5TiWu@  
似乎一切都解决了?不。 Rbm+V{EF&  
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。 ' )F@em  
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。 -,=)O  
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: ,trh)ZZYW|  
\iEJ9V  
template < typename Right > 0_y&9Te  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PK?}hz  
Right & rt) const D0f7I:i1  
  { xop\W4s_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `,GFiTPd  
} )CL/%I,^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cv_O2Q4,@  
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。 cP/(h  
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。 ioTqT:.  
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。 <0`"vPU  
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。 . VI #  
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? Jl"DMUy[kW  
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: &#q%#M:  
3kJSz-_M  
template < class Action > T^ xp2cZ  
class picker : public Action H'EBe;ccM  
  { =8r,-3lC;  
public : OZ Obx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} < R@&<E6  
  // all the operator overloaded 2(D&jL  
} ; |@-y+vbA*  
~;I{d7z,;  
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。 mOjl0n[To]  
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: a~tBgy+9  
1nLFtiki  
template < typename Right > C$c.(5/O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5o(=?dXm4  
  { 78b9Sdi&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =(k0^ #++G  
} \v9<L'NP)  
e8]mdU{)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HZ2zL17  
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。 KRcg  
f;ycQc@f  
template < typename T >   struct picker_maker QPF[D7\  
  { |4Q><6"G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ',RR*{I  
} ; K&Q0]r?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v:j4#pEWD  
  { wIbc8ze  
typedef picker < T > result; C$B?|oUJc  
} ; ,%m$_wA$  
gD fVY%[Z  
下面总的结构就有了: :\1&5Pm]  
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。 9Bmgz =8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }S&SL)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m7mC 7x  
至此链式操作完美实现。 2,%ne(  
s*}d`"YvH  
?at~il$z'  
七. 问题3 PsD]gN5"  
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。 R ?\8SdJ  
?Z7C0u#wd  
template < typename T1, typename T2 > V'?nS&,i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 4LCoG/  
  { 5O%}.}n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *m]%eU(  
} |b7>kM}"  
7~`6~qg.  
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: ae1fCw3k  
I`KN8ll  
template < typename T1, typename T2 > ')FNudsC  
struct result_2 L,X6L @Q  
  { vqxTf)ys  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &c@I4RV|q  
} ; !8s:3]  
]g+(#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? 86} rz  
这个差事就留给了holder自己。 en~(XE1  
    eZJOI1wNp  
Yc5$915  
template < int Order > O "h+i>|l  
class holder; n:!J3pR  
template <> XJ NKM~  
class holder < 1 > CC87<>V  
  { nocH~bAf2  
public : 1Q;` <=  
template < typename T > ) DLK<10  
  struct result_1  3i$AR  
  { ZmHl~MR@  
  typedef T & result; {S&&X&A`v  
} ; *AN#D?X_  
template < typename T1, typename T2 > i\eykYc,  
  struct result_2 _bz,G"w+:  
  { Zd%\x[f9ck  
  typedef T1 & result; Tp6ysjao  
} ; dX3> j{_  
template < typename T > 6qA{l_V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p_(hM&>C  
  {  G0&w#j  
  return (T & )r; BPOWo8TqD^  
} &]c9}Ic  
template < typename T1, typename T2 > dCyQCA[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *:_hOOT+[  
  { }w@nZG ^&  
  return (T1 & )r1; Y\x Xo?  
} Qqaf\$X  
} ; QtzHr  
FxT [4  
template <> 6u7HO-aa  
class holder < 2 > #sHP\|rA  
  { 5m3sjcp_  
public : K=>/(s Wiq  
template < typename T > U5PCj ]-Xt  
  struct result_1 8UZE C-K  
  { Te/)[I'Tn  
  typedef T & result; Y+7v~/K=  
} ; Q'Tn+}B&  
template < typename T1, typename T2 > d$Xvax,C  
  struct result_2 U\z+{]<<  
  { ?0<3"2Db~  
  typedef T2 & result;  t|DYz#]  
} ; >y@w-,1he  
template < typename T > rYqvG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hv)($;  
  { ;Os3 !  
  return (T & )r; <Jk|Bmw;  
} g<-cHF  
template < typename T1, typename T2 > }A;Xd/,'r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 33 4*nQ  
  { wDG4rN9x  
  return (T2 & )r2; KKzvoc?Bt  
} RinRQd  
} ; btE+.V  
/ u{r5`4  
M>#{~zr  
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> >。 "869n37  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M@3H]t?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zYNJF>^<  
U|QDV16f  
return l(i, j) = r(i, j); ]9:G3vq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '37b[~k4  
:[&X*bw[  
  return ( int & )i; "8I4]'  
  return ( int & )j; T_dd7Ym'8  
最后执行i = j; \NqC i'&  
可见,参数被正确的选择了。 (65p/$Vh  
{m?x},  
$} Myj'`r  
|+bG~~~%j  
3PGyqt(   
八. 中期总结 (!(bysi9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: F*=RP$sj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mg$Z^v|}0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1d"P) 3dQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y4O L 82Y  
jj2UUQ|  
9lxT5Wg  
.%A2  
\v_C7R;&  
SJ-Sac58r  
九. 简化 ]lY9[~ v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 loJ0PY'}=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wGH@I_cy>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %r"GL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9vu8koL  
  +-*/&|^等 '3Ie0QO]"%  
2. 返回引用。 s$_#T  
  =,各种复合赋值等 A.b#r[  
3. 返回固定类型。 ^xwFjQXx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Wqhuw!u  
4. 原样返回。 (YOgQ)},  
  operator, i]z i[Zo$  
5. 返回解引用的类型。 h(-&.Sm")H  
  operator*(单目) Q/9b'^UJ  
6. 返回地址。 i.]zq  
  operator&(单目) 'Ot[q^,KRG  
7. 下表访问返回类型。 l?o- p  
  operator[] 4o3GS8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Izu.I_$4  
  operator<<和operator>> %K7}yy&9C  
cw.7YiU  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (% P=#vZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s|T7)PgR  
F{ ,O+\  
template < typename Left > I\~V0<"jI  
struct value_return *zWn4BckN  
  { (/U1J  
template < typename T > @\?f77Of6  
  struct result_1 +IYSWR  
  { z<>_*Lfj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^@2Vh*k  
} ; #Au&2_O  
6]S.1BP  
template < typename T1, typename T2 > W\7*T1TDj  
  struct result_2 v_0!uT5~NE  
  { ay4xOwcR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k Dt)S$N4n  
} ; ex458^N_  
} ; h :R)KM  
rUjr'O0  
Pa +BE[z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,m,vo_Ub  
(xed(uFEK  
下面我们来剥离functor中的operator() +.I'U9QeUN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _4$DnQ6&  
(?y2@I}  
return l(t) op r(t) IcQ!A=lB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ".?{Y(~  
return op l(t) (K6S tNtN  
return op l(t1, t2) qGCg3u6  
return l(t) op [udV }  
return l(t1, t2) op Y +54z/{  
return l(t)[r(t)] Ui!|!V-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rbbuSI  
[i7)E]*oTA  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^;Q pE  
单目: return f(l(t), r(t)); H~]o]uAi"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &NeY Kh?  
双目: return f(l(t)); 0pa^O$?p  
return f(l(t1, t2)); +=Wdn)T  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^ZUgDQduc  
I;H9<o5  
struct meta_divide GTl(i*  
  { Els=:4  
template < typename T1, typename T2 > [uQZD1<q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NfF:[qwh  
  { @0,dyg<$>  
  return t1 / t2; >:&p(eu)L0  
} 0K0=Ob^(e  
} ; l0if#?4\r  
r$Y!Y#hwQ  
这个工作可以让宏来做: Ky$G$H  
7,UFIHq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @!3^/D3  
template < typename T1, typename T2 > \ 6 JYOe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '/g+;^_cB  
以后可以直接用 zq r%7U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D ;$+]2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Zb;$ZUWQX  
(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。。。) O/oYaAlFF@  
Lu.tRZ`$38  
'<S:|$ $  
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 >[4|6k|\x  
:~R Fy?xRa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fcXk]W  
class unary_op : public Rettype .oN Sg.jG  
  { eh4"_t  
    Left l; S@NhEc  
public : 3MJWCo-[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %MZDm&f>Kk  
O \8G~V 5"  
template < typename T > Ia:puks=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mIEaWE;E"  
      { _J~ta.  
      return FuncType::execute(l(t)); ik0Q^^1?Y  
    } n4T2'e  
p+UHJ&  
    template < typename T1, typename T2 > 4Xk;Qd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F6]!?@  
      { 4~YQ\4h=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Prz +kPP  
    } P Xn>x8z  
} ; 1'm`SRX#e  
{<4?o? 1 g  
)h_ 7 2  
同样还可以申明一个binary_op !nBm}E7d  
ikG9l&n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fUKdC \WL  
class binary_op : public Rettype LY:?OGh  
  { ?mfWm{QTt  
    Left l; qS}RFM5|  
Right r; BBE1}V!u  
public : ^^3va)1{!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x][9ptr h  
gdFoTcHgO|  
template < typename T > NG!cEo:2aa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3nC#$L-   
      { cW\Y?x   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Yk@s"qm3  
    } ::Q);  
\If!5N  
    template < typename T1, typename T2 > u+'@>%7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -L3 |9k  
      { pXj/6+^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q*&aC|b&  
    } ^'53]b:  
} ; SOQ-D4q  
vp75u93  
gXLZ)>+A+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \{=`F`oB=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3/IWO4?_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dzE Q$u/I  
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。 ?$@ KwA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &G|jzXE  
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。。。 YEPG[W<kg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5OW8G][  
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) ecqz@*d&  
下面是修改过的unary_op HZ<f(  
~muIi#4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g6/N\[b%  
class unary_op vWi. []  
  { Q @OC=  
Left l; vV\F^  
  -,fa{yt-  
public : 5az 4NT  
. (*kgv@3x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H^PqYLj N  
_ kSPUP5  
template < typename T > {F6dSF`  
  struct result_1 :n>ccZeMv  
  { *[1u[H9Cv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MLD>"W  
} ; "kBqY+:Cn  
P2Qyz}!wo  
template < typename T1, typename T2 > _?]BVw  
  struct result_2 fByh";<`P  
  { l88a#zUQDN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &c<}++'h  
} ; Q#ZD&RZ9.  
yK%GsCJd:  
template < typename T1, typename T2 > <X I35\^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4>"cc@8&~  
  { q'Pz3/mk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ux)p%-  
} q4.dLU,1  
'f?&EsIV?  
template < typename T > tC@zM.v%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mQ ^ @ \s  
  { o&XMgY~  
  return OpClass::execute(lt(t)); w^'?4M!  
} _[{:!?-?  
,7fc41O3V  
} ; bDFCZH-:'O  
(&P0la 1  
gR-Qj  
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 6F*  
好啦,现在才真正完美了。 'Elj"Iiu  
现在在picker里面就可以这么添加了: o ,Tr^e$  
_+Jf.n20  
template < typename Right > EB29vHAt~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dp[w?AMhM9  
  { B/sBYVU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [*?_  
} }@:QYTBi }  
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{B e )E~  
H ?`)[#  
+F7<5YW&(  
3?*M{Y|  
s*)41\V0  
十. bind NHFEr  
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。 Bd[L6J)  
先来分析一下一段例子 CmJ?_>  
pg?i F1  
7Js>!KR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x'M^4{4[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I>kiah*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hM36QOdm  
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。 `z?KL(rI  
我们来写个简单的。 i (%tHa37  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gaw4NZd)0  
对于函数对象类的版本: hLyTUt~\L  
r{q}f)  
template < typename Func > Q9yGQu  
struct functor_trait =~\]3g  
  { 'Wf?elB+  
typedef typename Func::result_type result_type; 1A?\BJ"  
} ; 5U)ab3 :  
对于无参数函数的版本: aW=By)S!Y  
PHRGhKJW})  
template < typename Ret > 9b"9m*gC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +w k]iH  
  { h5&/hBN  
typedef Ret result_type; %su}Ru  
} ; L8bI0a]r"*  
对于单参数函数的版本: {HIR>])o  
EREolCASb  
template < typename Ret, typename V1 > +-H}s`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Gq0]m  
  { $c@w$2  
typedef Ret result_type; 83  i1  
} ; |%'6f}fnE  
对于双参数函数的版本: ^zaKO'KcV  
+ %MO7vL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a@fE46o6<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aJ5H3X}Y  
  { c7+Djqs  
typedef Ret result_type; aE7u5 PM  
} ; %ezb^O_6v  
等等。。。 VDByj "%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy atLV`U&t  
uq!;  
template < typename Func > B]^>GH  
struct func_return T|o`a+?  
  { ? o~:'Z  
template < typename T > @cuD8<\i  
  struct result_1 Ka]J^w;a  
  { pKt-R07*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )YzHk ;(  
} ; XMN?;Hj>  
6o=qJ`m[?  
template < typename T1, typename T2 > JJ/1daj  
  struct result_2 ,&.W6sW  
  { Z0 [)u_<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )%iRZ\`f  
} ; JQ) 4}t  
} ; JkSdLj  
yaH Trh%  
>aEL;V=}P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G3RrjWtO  
dSOlD/c  
template < typename Func, typename aPicker > 6X@mPj[/  
class binder_1 10C 2=  
  { May&@x/oMS  
Func fn; ^Yj"RM$;N  
aPicker pk; Q'Jv} 'eK_  
public : ds*m6#1b  
O^.%C`*  
template < typename T > Xh.+pJl,*  
  struct result_1 $uEJn&n7}  
  { I86e&"40  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'oz hz2s  
} ; Q~fwWp-J  
hq/J6 M  
template < typename T1, typename T2 > )t|^Nuj8  
  struct result_2 )n\*ht7  
  { SU?wFCGT%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gw_|C|!P  
} ; p= !#],[  
BRQ"A,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aB6Ye/Io  
&EAk z  
template < typename T > <,jAk4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OSp?okV  
  { 9pWi.J  
  return fn(pk(t)); 6( >3P  
} Dn~Z SrJ  
template < typename T1, typename T2 > NTqo`VWe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [f<"p[  
  { dCB&c ^  
  return fn(pk(t1, t2)); U?bG`. X  
} ^C!mCTL1N  
} ; K*_-5e  
IE&_!ce  
No:^hY:F8  
一目了然不是么? 3c c1EQ9  
最后实现bind [^<SLTev  
!8.En8Z<D-  
]EB6+x!G  
template < typename Func, typename aPicker > YecT 96%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  ?qk@cKS  
  { 7^ 4jcfJH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g[/^cJHQ  
} CV'&4oq  
B,3 t`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9'1hjd3k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A#<vG1  
S8\+XJ  
十一. phoenix aK]7vp+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E@:Q 'g%  
KwS`3 6:  
for_each(v.begin(), v.end(), iJ}2"i7M  
( m&Lt6_vi  
do_ F[5S(7M 7  
[ )))2f skZ  
  cout << _1 <<   " , " #nKRTb+{  
] /:U1!9.y  
.while_( -- _1),  AlO,o[0  
cout << var( " \n " ) S|HY+Z6n'  
) d-~vR(tU  
); P3G:th@j=  
|Eb&}m:E$  
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: xJ-*%'(KZ  
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 UmJUt|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zp`~}LV{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: My. dD'C  
C1 W>/?XC  
PC|'yAN:  
template < typename Cond, typename Actor > C5Xof|#p|  
class do_while 9qEOgJ  
  { [6H}/_nD  
Cond cd; b7bSTFZxC  
Actor act; bZ/ hgqS  
public : h0|[etaf  
template < typename T > D}MoNE[r  
  struct result_1 `aIG;@Z  
  { /J;;|X#P  
  typedef int result_type; {B3(HiC  
} ; H"_v+N5=  
yr5NRs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ) !i!3  
VUp. j  
template < typename T > D3y>iQd   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wS V@=)H\:  
  { l8^y]M  
  do q-YL]PgV  
    { x@Y|v@}BE  
  act(t); gV|Y54}T  
  } |~eY%LB  
  while (cd(t)); L;3aZt,#O  
  return   0 ; y`rL=N#  
} PB+\jj  
} ; 5C B%=iL{  
RK-x?ZYH'  
p'}lN|"{O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u#FXW_-TK  
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。 vevf[eO-  
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。 4f!dY o4L  
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。 QWw"K$l  
下面就是产生这个functor的类: BhLZ7*  
^#;RLSv   
 //<:k8  
template < typename Actor > N`HSE=u>  
class do_while_actor  DwXU  
  { pw3 (t  
Actor act; Pg Syt  
public : Atd1qJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ;1@C_5C  
zka?cOmYF[  
template < typename Cond > ^sV|ck  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Vmtx  
} ; KY g3U  
~T02._E  
+`| mJa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =:gjz4}_8  
最后,是那个do_ Ir27ZP  
@0|nq9l1  
g2=}G<*0  
class do_while_invoker \-OC|\{32  
  { D"cKlp-I6|  
public : Z(HZB  
template < typename Actor > D-pX<0 -y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t!{x<9  
  { l<xFnj  
  return do_while_actor < Actor > (act); +*C^:^jA  
} >$uUuiyL4  
} do_; f*<ps o  
!!WJn}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K6hfauWd[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hO6RQ0Iv@  
最后来说说怎么处理break和continue -2 x E#r  
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。 &DLhb90  
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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