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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YV! !bI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ? 1Z\=s  
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, "q#(}1Zd  
,LcMNPr  
(9Hc`gd)p  
Kz$Ijj  
  class filler 07/5RFmJ  
  { }pTw$B  
public : S'ikr   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tG%R_$*  
} ; yv$MQ~]  
y)s/\l&  
ffE%{B?  
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: lFc3 5  
TuaT-Z~U{  
!Z4,UTu|Q  
[K"v)B'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )>TA|W]@  
^e&,<+qY  
_fMooI)U1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N3x}YHFF  
3`, m=1[)  
{/n$Y|TIQt  
@B&hR} 4  
二. 战前分析 *}mtVa_|  
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。 [FC%_R&&  
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 (MxLw:AV  
rbP.N ?YU%  
j$8 ~M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  1XHGW=n  
  /* --------------------------------------------- */ !w C4ei`  
vector < int *> vp( 10 ); `bH Eu"(,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dF FB\|e;0  
/* --------------------------------------------- */ FEdyh?$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &VQwuO  
/* --------------------------------------------- */ WX?|iw I~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 08.dV<P  
  /* --------------------------------------------- */ ):.]4n{L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y<;#*wB  
/* --------------------------------------------- */ HX<5i>]0\u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;dPLi4=o  
wz:wR+  
^8fO3<Jg  
~Q6ufTGhpM  
看了之后,我们可以思考一些问题: ueqR@i  
1._1, _2是什么? kM9E)uT>(<  
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。 c\RDa|B,  
2._1 = 1是在做什么? ?;i6eg17<  
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。 OSq"q-Q  
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。 Y<kvJb&1*  
43P?f+IYrk  
e|{6^g<ru  
三. 动工 +  1v@L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K}a[~  
T=>&`aZH  
dc:|)bK M  
<M 7WWtmx  
template < typename T > \hm=AGI0  
class assignment mD0pqK  
  { %tpt+N?  
T value; -5E%f|U  
public : ;=_KLG <  
assignment( const T & v) : value(v) {} rL_AqSGAK1  
template < typename T2 >  /@%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XmXHs4  
} ; M%6{A+(  
T>L6 X:d  
*t*yozN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $XaZqzeVI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [kn`~hI  
qwVpGNc45  
Q=>@:1=  
.YLg^JfZ  
  class holder f? ko%c_p  
  { p+yU!Qj  
public : K uFDkT!  
template < typename T > Hk.+1^?%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C}W/9_I6Uo  
  { Imi_}NB+  
  return assignment < T > (t); j!jZJD  
} y"P$:l  
} ; YY$K;t{dk  
8=<d2u'  
=Y /  
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: +#n[55d  
2uU~$7~N  
  static holder _1; "-N%`UA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .D>%-  
R]L 7?=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J]Uki*s  
而不用手动写一个函数对象。 O cm  
ZJI|762,  
{TlS)i`  
X}g!Lp  
四. 问题分析  ^d4#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <7u*OYjA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J/ <[irC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2NI3 &;{4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e7 5*84  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !`Bb[BTf  
t'FY*|xk  
五. 问题1:一致性 ;M\H#%G.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| EPdR-dC^wE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [o\O^d  
[u/g =^+u  
struct holder k >U&Us0  
  { obS|wTG~  
  // =U3 !D;XP  
  template < typename T > e9"<.:&  
T &   operator ()( const T & r) const QvjsI;CQ-  
  { [%z~0\lu8  
  return (T & )r; nv@$'uQRp  
} |.)dOk,o  
} ; lhJT&  
7BdvJ"  
这样的话assignment也必须相应改动: [2.pZB  
qdNYY&6>?u  
template < typename Left, typename Right > LW0't} z  
class assignment )O2giVq7[0  
  { V5%B ,.d:  
Left l; YD7i6A  
Right r; ep>S$a*|  
public : Bk~WHg>@G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +'JM:};1X8  
template < typename T2 > 3($%AGKJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +n9]c~g!T0  
} ; Xn9TQ"[4  
FC/m,D50oI  
同时,holder的operator=也需要改动: _U%!&_m6  
uZ\ >  
template < typename T > ub0]nov  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ``$At,m  
  { ld$LG6[PA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !+=jD3HTJ  
} 2*F["E  
8yA :C  
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。 %'%r.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K/ I3r_  
<0 k(d:H-  
return l(rhs) = r; Z"] ben  
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。 l7 j3;Ly  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KYu3dC'/,&  
)CYSU(YTD  
template < typename Tp > w<.{(1:v  
class constant_t wVP{R3  
  { !2>gC"$nv  
  const Tp t; .~4%TsBaY  
public : `6?r.;wj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oslV@v F  
template < typename T > J`Q#p%W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1 nIb/nY  
  { ,3!l'|0jJ  
  return t; 2_ <  
} ,H'O`oV!1E  
} ; @ {j'Pf'  
r8pTtf#Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JGHQ_AI  
下面就可以修改holder的operator=了 QA+qFP  
p>96>7w  
template < typename T > /Uz2.Ua=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &JVe -.  
  { !6'j W!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P"cc$lB~I  
} Ha)eeE$  
<2HI. @^  
同时也要修改assignment的operator() S6*3."Sk  
oQBfDD0  
template < typename T2 > sV@kQ:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @f-0OX$*  
现在代码看起来就很一致了。 KcF2}+iM   
7N+No.vR.  
六. 问题2:链式操作 J0~Ha u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z f4Xt Yn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r77?s?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =P!SN]nFeP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \/p\QT@mm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4(B{-cK  
D"oyl`q  
template < typename T > f`*Ip?V-  
struct result_1 g<-x"$(C&  
  { Nc()$Nl8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1C6H\;  
} ; L&+XFntR  
MM"{ehd{^a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  )f>s\T  
\::<]  
template < typename T > ;,}tXz  
struct   ref +e. bO5Y  
  { yHT8I  
typedef T & reference; q %i2' yE  
} ; qiV#T +\  
template < typename T > rLGh>bw#`3  
struct   ref < T &> C S"2Sd 1`  
  { @[D-2s  
typedef T & reference; &ok2Xw  
} ; #uVH~P5TM  
t5G@M&d4Eo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UbE*x2N  
 }bz v&k  
template < typename T > r5t C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T52A}vf4  
  { tbrjTeC  
  return l(t) = r(t); +FRXTku(  
} n KC$ KC  
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。 Ho9 a#9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RNE} )B  
[H$rdh[+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 c&z@HEzV7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }A;J-7g6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^\Gaf5{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s|.V:%9e  
最后的布局是: d#cw`h<c~  
                Add 6|+I~zJ88  
              /   \ `j{ 5$X  
            Divide   5 :KGUO{_u  
            /   \ V\r!H>  
          _1     3 QL%&b\K  
似乎一切都解决了?不。 f l*]ua  
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。 gf7%vyMo$  
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。 |fkz=*rn  
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: Z;`ts/?SY]  
e$}x;&cQ  
template < typename Right > %/NB263Db  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Rqu_[M  
Right & rt) const t$m~O?I  
  { -\xNuU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LK5, GWF;  
} bII pJQ1.[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '|V"!R)  
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。 pLi_)(#z_  
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。 Ze_4MwC W  
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。 xsn2Qn/P  
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。 PLlad\  
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? +Z99x#  
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: tjYqdbA)  
+j Z,vKr  
template < class Action > mDZ/Kp{  
class picker : public Action .BP@1K  
  { 9cQZ`Ex  
public : ([\mnL<FC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \2F{r<A\@  
  // all the operator overloaded 6jz6   
} ; 3 VNYDY`>  
%<c2jvn+k  
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。 &p|+K XIf  
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: eU/o I}A  
x UM,"+h  
template < typename Right > i[,9hp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g{0a]'ph  
  { Itaq4^CE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IqEE.XhaK  
} x -CTMKX  
`wIMu$i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nX 4WlH  
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。 X+6`]]  
0m8mHJ<&  
template < typename T >   struct picker_maker "&!7wH ,A  
  { 'YKyY:eZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k2]fUP  
} ; DAYR=s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Bgw=((p  
  { m/M=.\]  
typedef picker < T > result; Jkf%k3H3I*  
} ; d'p]F~a  
ha Tmfh_|  
下面总的结构就有了: ,v^A;,q  
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。 l 1C'<+2j!  
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。 @-B)a Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /?(\6Z_A  
至此链式操作完美实现。 U1oZ\Mh  
lk/T| 0])  
(}!xO?NA(  
七. 问题3 S=f:-?N|  
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。 `LroH>_  
7\;4 d4u  
template < typename T1, typename T2 > $G UCVxs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /J@<e{&t~  
  { 8rV"? m`S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d1[;~)  
} As}3VBd  
5)@UpcjUA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FqWW[Bgd  
VWLqJd>tr1  
template < typename T1, typename T2 > )c6t`SBwi  
struct result_2 NUN~T (  
  { ScCp88KpFI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Cf~ vT"  
} ; . .5s 2  
[}+h86:y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \86:f<)P  
这个差事就留给了holder自己。 7M.TLV!f]  
    r*F^8_YMK  
Ia@!Nr2  
template < int Order > 4{v?<x8  
class holder; Vb57B.I  
template <> E[=# Rw!*  
class holder < 1 > eV5 e:9  
  { .EfGL _  
public : IE*5p6IM~  
template < typename T > n1Z*wMwC  
  struct result_1 "AuU5G 9'I  
  { LlF|VR&P.  
  typedef T & result; \D5_g8m:  
} ; Ny" "lcy  
template < typename T1, typename T2 > "KHe6otmi_  
  struct result_2 SB) Hz8<  
  { p|`[8uY?  
  typedef T1 & result; <)]j;Tl  
} ; } Q1m  
template < typename T > eZbT;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3?x}48  
  { 6j6P&[  
  return (T & )r; m\"X%Y#  
} CubBD+h l*  
template < typename T1, typename T2 > E]&tgZO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KB`">zq$u  
  { cs-dvpMZ  
  return (T1 & )r1; "8R\!i.  
} NGp^/PZX0  
} ; PBY;S G ~  
Y![//tg  
template <> E/Adi^  
class holder < 2 > ,AuejMd  
  { OlcWptM$  
public : A5 <T7~U  
template < typename T > {^N90,!  
  struct result_1 7 : .bqRu  
  { p8X$yv  
  typedef T & result; 'Im&&uSkr  
} ; ;yDXo\gm  
template < typename T1, typename T2 > [W--%=Ou  
  struct result_2 'l41];_  
  { G_5E#{u  
  typedef T2 & result; `\Hs{t]  
} ; IEQ6J}L  
template < typename T > L.$+W}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y^ ti;:  
  { /e50&]2w  
  return (T & )r; | X0Ys8f  
} S+M:{<AR  
template < typename T1, typename T2 > /GU%{nT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,}HnS)+  
  { 1Jn:huV2  
  return (T2 & )r2; =:pN82.G  
} pNzpT!}H>  
} ; ]zR,Y= #  
v}^ f8nVR  
/u N3"m5i  
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> >。 [0-zJy|,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d +Bz pS@p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '$5o5\  
Wg C*bp{  
return l(i, j) = r(i, j); & wG3RR|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hXM2B2[  
sow/JLlbC  
  return ( int & )i; Mb[4G>-v=  
  return ( int & )j; &m>txzo  
最后执行i = j; fP 5!`8  
可见,参数被正确的选择了。 G9uWn%5r  
DU: sQS4  
ky5gU[  
OJ\rT.{  
QWWoj[d#  
八. 中期总结 %D:5 S?{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: u:7=Yy :  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 # pz{,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *tZ#^YG{(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q`X5W  
3((53@s98  
]0wmvTR  
D7Nz3.j  
f{[,!VG  
,.+"10=N.  
九. 简化 aE2 3[So  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 SY}iU@xo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @tLoU%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,`JXBI~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AH(O"v`  
  +-*/&|^等 .W+ F<]r  
2. 返回引用。 7l})`> k  
  =,各种复合赋值等 'k9hzk(*  
3. 返回固定类型。 \T_?<t,UT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cMEM}Qh T  
4. 原样返回。 IBzHXa>75  
  operator, db!2nImNu\  
5. 返回解引用的类型。 g loo].z  
  operator*(单目) PHa#;6!5  
6. 返回地址。 uGQCW\!"4  
  operator&(单目) 'c<@SVF{Zz  
7. 下表访问返回类型。 :l>T~&/98  
  operator[] NB&u^8b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (;T; ?v`-  
  operator<<和operator>> 6zLz<p?  
G\H@lFh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'Sc3~lm(dH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B!le=V,@,  
Sg<''pUh  
template < typename Left > ~::gLm+f  
struct value_return uBks#Y*3$  
  { ]~(Ipz2NP  
template < typename T > ' U)~|(\i  
  struct result_1 M{7EFTy!y  
  { m[{*an\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *k'9 %'<  
} ; CFZ= !s)B  
i*Y/q-N|  
template < typename T1, typename T2 > DoPm{055J  
  struct result_2 %p2C5z?  
  { Vb 4Qt#o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,h]N*Z-I"  
} ; kozg8 `\]  
} ; >CPkL_@VZ=  
l:HO|Mq  
^B& Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f8?K_K;\   
%e%nsj6  
下面我们来剥离functor中的operator() /p>"|z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2%W(^Lj  
]V@! kg(p8  
return l(t) op r(t) :M3l#`4Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XtfL{Fy|T  
return op l(t) v:6b&wS L3  
return op l(t1, t2) V7401@F  
return l(t) op \\)-[4uC  
return l(t1, t2) op )X^nzhZ2O"  
return l(t)[r(t)] ;5Sr<W\:;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J*U(f{Q(  
u khI#:[  
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: ?>o39|M_w  
单目: return f(l(t), r(t)); e-}PJ%!,T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *h =7:*n  
双目: return f(l(t)); Z@ws,f^e  
return f(l(t1, t2)); sa#"@j)  
下面就是f的实现,以operator/为例 *Nt6 Ufq6  
2tr2:PB`  
struct meta_divide fRa1m?%s  
  { _ u:#2K$  
template < typename T1, typename T2 > e2*^;&|%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >Le mTr  
  { MJg^ QVM  
  return t1 / t2; zIo))L  
} ADBw" ? >  
} ; 9M7P]$^  
}dXL= ul  
这个工作可以让宏来做: k Dv)g  
2d>PN^x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tRv#%>fj  
template < typename T1, typename T2 > \ Zka;}UL&Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1OGlD+f  
以后可以直接用 'QV 4 =h`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7]v-2 *  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hNoN=J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Va 5U`0  
Yj"UD:p  
ZE\t{s0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 f/c}XCH_h  
7Ow7|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 53T2w,?  
class unary_op : public Rettype ;I7Z*'5!  
  { };+s0:H  
    Left l; an7N<-?  
public : aH$~':[93  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 67g/(4&  
dG rA18  
template < typename T > UB1/FM4~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LH_2oJ\  
      { ZRHTvxf  
      return FuncType::execute(l(t)); 5cADC`q  
    } Z kS* CG   
?~K2&eo  
    template < typename T1, typename T2 > f65Sr"qB3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qb<gh D=j  
      { /{U{smtdFl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gvJJ.IX]+  
    } r%#qbsN  
} ; h>/ViB@"W|  
9mnON~j5  
4TKi)0 #7  
同样还可以申明一个binary_op e)7)~g54  
4_Jdh48-d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'KL(A-}!  
class binary_op : public Rettype (wfg84  
  { c`.:"i" k3  
    Left l; `R> O5Rv  
Right r; kC0!`$<2f)  
public : g)9/z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fz&}N`n  
uS'ji k}  
template < typename T > 39j d}]e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JK(&E{80  
      {  {5udol5?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zi ,Rk.  
    } +XE21hb   
a}K+w7VY\  
    template < typename T1, typename T2 > D'h2 DP!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b{rmxtx  
      { _D9=-^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  M9K).P=  
    } ["}A#cO652  
} ; ;$QJnQ"R  
WGmCQE[/c  
| #Pc e  
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 DVJc-.x8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S;'eoqN8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1Q5<6*QL"  
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。 u B\& Q;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7gwZ9Fob  
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。。。 2M?lgh4"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zq.&Mw?  
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) !r*;R\!n2  
下面是修改过的unary_op fn OkH  
]eW|}V7A:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (w eokP!  
class unary_op j6vZ{Fx;w  
  { shT[|@"C  
Left l; Ij1 ]GZ`A(  
  j>xVy]v=|  
public : Nr9[Vz?$P  
\&5@yh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x\.i `ukx  
0 '7s  
template < typename T > zD^f%p ["#  
  struct result_1 rx>Tc#g  
  { Oq,.Kz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~8t}*oV   
} ; |WU`p  
\GvY`kt3  
template < typename T1, typename T2 > _]UDmn[C  
  struct result_2 q7&yb.<KD.  
  { $|(|Qzi%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'c0'P%[5A  
} ; MQ(/l_=zQ  
kA%OF*%|6  
template < typename T1, typename T2 > CQ.4,S}6'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `B\KS*Gya#  
  { 9]@J*A}=l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ; axa ZV  
} qTHg[sME  
Kn#xY3W6  
template < typename T > tH,K\v`f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o+-Ge J  
  { udD* E~1q  
  return OpClass::execute(lt(t)); U.Chf9a -  
} QP5:M!O<)  
I^O:5x> [l  
} ; z]l-?>Zbg  
p (xD/E  
Ag#5.,B-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r(1pvcWY-  
好啦,现在才真正完美了。 xUo)_P\_  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7tl)4A6  
|:=b9kv  
template < typename Right >  TXD^Do5^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [> &+*c  
  { )_ b@~fC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B`Or#G3ph  
} /cL9 ?k;o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F*4Qa  
!v5sWVVR  
i. u15$  
vQBY1-S  
VJl &Bq+  
十. bind ?mYV\kDt\  
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。 *]:G7SW{  
先来分析一下一段例子 R5NRCI  
p~, 3A:i  
D)*_{   
int foo( int x, int y) { return x - y;} a(x.{}uG,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yA !3XUi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XgiI6-B~  
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。 2yJ7]+Jd7Y  
我们来写个简单的。 \2gvp6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SA`J.4yn  
对于函数对象类的版本: 8V=HyF#  
%|`:5s-T%  
template < typename Func > 0{"dI;b%  
struct functor_trait %qNj{<&  
  { s=q%:uCO  
typedef typename Func::result_type result_type; Lt;.Nw  
} ; de=5=>P7  
对于无参数函数的版本: %;=IMMK  
2\nBqCxR  
template < typename Ret > /\,_P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OUlxeo/  
  { c6?c>*z  
typedef Ret result_type; .`p<hA)%[C  
} ; HC9vc,Fp  
对于单参数函数的版本: EaM"=g  
oN&rq6eN  
template < typename Ret, typename V1 > %S >xSqX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fw1;i  
  { Z9J =vzsHE  
typedef Ret result_type; 1kvPiV=X>  
} ; F1?CqN M  
对于双参数函数的版本: r%Q8)nEo  
;I!+ lx3[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <?> I\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z%Tq1O  
  { wc6 E- rB  
typedef Ret result_type; a<57(Sf  
} ; =1{H Sf  
等等。。。 27Kc -rcB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (B>yaM#5  
oglXW8  
template < typename Func > Q-! i$#-  
struct func_return "xe7Dl  
  { >~`Y   
template < typename T > g^s+C Z  
  struct result_1 %mK3N2N$  
  { SE-!|WR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W\I$`gyC/  
} ; 4B:\  
1?D8|<  
template < typename T1, typename T2 > Ek"YM[  
  struct result_2 u4Y6B ]Q  
  { >Jm-2W5J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; otWo^CE$  
} ; Qq`3S>  
} ; 3n.+_jQ>s  
(,- 5(fW  
>VRo|o<D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L"""\5Bn(  
X0^zw^2W  
template < typename Func, typename aPicker > RE ![O  
class binder_1 q Axf5  
  { K:}h\ In  
Func fn; *)j@G:  
aPicker pk; i:l80 GK  
public : EHH|4;P6  
$?H]S]#|}.  
template < typename T > &M0o&C-1/  
  struct result_1 ^K7q<X,  
  { xT{TVHdU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N+*(Y5TU  
} ; &tlR~?$e*  
21.YO]Et  
template < typename T1, typename T2 > kA1RfSS  
  struct result_2 i FC"!23f  
  { f?2zLE>u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1t0b Uf;(M  
} ; l0gH(28K  
l9]o\JFXk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Wl,%&H2S<  
cNdu.c[@  
template < typename T > 0w^jls  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6o$Z0mG  
  { TAXd,z N  
  return fn(pk(t)); dz8-):  
} jIKBgsiF/  
template < typename T1, typename T2 > +nU',E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DG_}9M!DW@  
  { kJ/+IGV^v  
  return fn(pk(t1, t2)); J09*v )L  
} C#Y,r)l  
} ; S*;#'j)4+  
)8:n}w  
rU],J!LF  
一目了然不是么? k"t >He  
最后实现bind OdO{xG G@  
B<A:_'g  
h!QjpzQe  
template < typename Func, typename aPicker > C=8H)Ef,l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wyp{KIV  
  { $H4=QVj6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X z8$Xz,O  
} %cS#+aK6M'  
t/A:k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $$42pb.  
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。 [S%J*sz~  
4>l0V<  
十一. phoenix Lg8 ]dBXu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |n)<4%i8J  
T)`gm{T  
for_each(v.begin(), v.end(), \Ph]*%  
( NOV.Bs{ yL  
do_ =<Hy"4+?.  
[ Q< dba12  
  cout << _1 <<   " , " L+Eu d  
] *jGPGnSo  
.while_( -- _1), V):`&@  
cout << var( " \n " ) @?m+Z"o|z  
) g083J}08  
); {Wh BoD  
0Qt~K#mr/  
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: @#A!w;bz  
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 f KHse$?_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $-Cy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R^uc%onP  
!f@XDW&R  
ekrBNDs9  
template < typename Cond, typename Actor > @Zj& `/  
class do_while z[*zuo  
  { R#D#{ cC(  
Cond cd; YKNb59k  
Actor act; QOd!]*W`?m  
public : 2g0K76=Co:  
template < typename T > NfOp=X?Y  
  struct result_1 9Kx<\)-GMD  
  { \,hrk~4U;(  
  typedef int result_type; %oR>Uo  
} ; } +1'{B"I  
Xty# vI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j|k @MfA  
pcNSL'u+  
template < typename T > n?}5!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qd?CTYNsv  
  { j"i#R1T  
  do UUGe"]V^g:  
    { tR5tPPw  
  act(t); ^B|YO8.v  
  } Rh[Ibm56  
  while (cd(t)); sSz%V[X WL  
  return   0 ; w1c w1xX*  
} >2u y  
} ; ? -CV %l  
P sp^@  
@"w2R$o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :SK<2<8h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uS&LG#a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]H>+m 9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _=?2 3  
下面就是产生这个functor的类: }f]b't  
%2}C'MqS  
f0u56I9  
template < typename Actor > 4QO/ff[ o  
class do_while_actor >IBTBh_ka  
  { JCNk\@0i*  
Actor act; X% X$Y6  
public : 8?kP*tmcZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +v!v[qn  
g#|oi f9o  
template < typename Cond > 5a6VMqQ6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d+Ds9(gV  
} ; gJKKR]4*  
><K!~pst}  
vlu $!4I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fx]eDA|$e  
最后,是那个do_ SHwRX? B|  
L{<7.?{Y  
Xo8DEr  
class do_while_invoker 2kVp_=c  
  { rw]yKH  
public : v&r=-}z2!  
template < typename Actor > KJdz v!l=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?&xlT+JM  
  { I-bF{  
  return do_while_actor < Actor > (act); !LiQ 1`V{  
} "$DldHC  
} do_; 'bPk'pj9  
~z`/9 ;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LN\[Tmd &  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P5Dk63z]  
最后来说说怎么处理break和continue +sRP<as  
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。 79wLT \&  
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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