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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E5i5gE"\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \me5"ZU  
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, ![Qi+xyc  
xHt7/8wF  
4Q!A w  
m 3UK`~ji  
  class filler M|c_P)7ym  
  { uZ8-?  
public : ~QSX 1w"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e?XFtIj$  
} ; "BsK' yo.  
} E ]l4N2  
#b/L~Bw[  
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: dQT[pNp:  
pO *[~yq5  
t+ w{uwEY  
a X1b(h2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (zFqb,P  
Mf14> `<`  
wU|@fm"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #czTX%+9(e  
A|LO!P,w  
3E wdu  
O? g;Ny  
二. 战前分析 t Aq0Z)  
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。 T9R# .y,  
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 .K84"Gdx  
@'>RGaPV  
.X%J}c$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zg3kU65PJE  
  /* --------------------------------------------- */ uD@ ZM  
vector < int *> vp( 10 ); U',C-56z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); msxt'-$M  
/* --------------------------------------------- */ d4ecF%R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w:lj4Z_  
/* --------------------------------------------- */ S3/%;=|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1J0gjO)AZ  
  /* --------------------------------------------- */ /?r A|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l<XYDb~op  
/* --------------------------------------------- */ ntLEk fK{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8\68NG6o  
!-t w  
_{c_z*rM8  
ATqblU>D  
看了之后,我们可以思考一些问题: O|sk "YXF  
1._1, _2是什么? y5F+~z }{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "x R6~8  
2._1 = 1是在做什么? ]+Lr'HF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Eu' ;f_s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]7}!3m  
.mfLHN%:  
n 6 pJ]Ce  
三. 动工 mDK*LL5]W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -&D=4,#  
h&K$(}X  
nHm29{G0  
l6#Y}<tq  
template < typename T > _%R^8FjH*  
class assignment 7)QZ<fme  
  { Xuu&`U~%  
T value; K?J_cnJ`  
public : ,z.l#hj,{  
assignment( const T & v) : value(v) {} -XXsob}/8  
template < typename T2 > .KKecdd?=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r QiRhp  
} ; Dx1(}D  
x)=l4A\  
?:3hp2k<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n4!RGq.}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o)XrC   
UstUPO  
+Kb 7N, "  
xh:I]('R  
  class holder R/x3+_.f  
  { h#Z[ "BG  
public : }?,YE5~  
template < typename T > f$QkzWvr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i[9yu-  
  { V K6D  
  return assignment < T > (t); iS,l  
} 0F-{YQr>  
} ; =s":Mx,o  
rlR!Tc>  
Fc@R,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: 5c3-?u!  
YA,~qT|  
  static holder _1; lND2Kb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OC*28)  
IrQ.[?C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  .x%w#  
而不用手动写一个函数对象。 h_?`ESI~  
> )< ?  
N<i5X.X  
SbGdcCB  
四. 问题分析 m|W17LhW{  
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。 ]UUa/ep-  
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。 mq[=,,#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0Q a 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y]L4,V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Lq5xp<  
60^j<O  
五. 问题1:一致性 >\[]z^J  
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?| -B#1+rUW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U.,S.WP+d  
WF`%7A39Af  
struct holder E>s+"y  
  { zQulPU  
  // Zpg;hj5_  
  template < typename T > enJ; #aA  
T &   operator ()( const T & r) const ,i6E L  
  { pi"M*$  
  return (T & )r; vQLYWRXiA  
} uX1;  
} ; Oe;#q  
w"?Q0bhV9y  
这样的话assignment也必须相应改动: g0j)k6<6(Y  
`;Tf_6c  
template < typename Left, typename Right > |:5O|m '  
class assignment h,R Isq;`  
  { J-tqEK*  
Left l; IMwV9rF  
Right r; ~BuzI9~7P  
public : $h p UI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %CHw+wT&  
template < typename T2 > +]cf/_8+s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } } doAeTZ  
} ; 0\XWdTj{  
eZOR{|z  
同时,holder的operator=也需要改动: 7*uN[g#p  
%urvX$r4K  
template < typename T > Y M:9m)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9k ~8n9  
  { pFY*Y>6ar  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :@i+yN cV  
} >[aR8J/U  
^g*Sy, A  
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。 =!q]0#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F2}Fuupb.  
ybiTWM  
return l(rhs) = r; 7JBs7LG  
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。 pF8$83S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t$nJmfzm  
^(^P#EEG  
template < typename Tp > %TQ4 ZFD3  
class constant_t |p[Mp:^^  
  { L@GICW~  
  const Tp t; LHA^uuBN}  
public : mv99SOe[Fz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g@^y$wt  
template < typename T > U!q2bF<@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yS~Y"#F!.  
  { UUDUd a  
  return t; g)czJ=T2  
} \JM6zR^Ef  
} ; dh`s^D6Q>  
[T_[QU:A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e#Ao] gc  
下面就可以修改holder的operator=了 jdG2u p  
<&b,%O  
template < typename T > G,!jP2S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [T r7SU#x  
  { Dst;sLr[,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^WB[uFt-  
} 9f0`HvHC  
8*u'D@0  
同时也要修改assignment的operator() *d C|X  
^$P_B-C N  
template < typename T2 > n~6$CQ5dF(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u!D?^:u=)  
现在代码看起来就很一致了。 &mN]U<N  
;>Z+b#C[  
六. 问题2:链式操作 XA#qBxp/h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xw9]WJc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]2m=lt1  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z0Sqw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 lVT*Ev{&.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4ct-K)Ris  
!QwB8yK@  
template < typename T > CbM~\6 R  
struct result_1 NOs00H  
  { u W,J5!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e*T^:2oRl  
} ; aQmS'{d?^  
o(e(| k {  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]~]TZb  
mH$`)i8  
template < typename T > h81giY]  
struct   ref VgXT4gO!  
  { .) tQ&2  
typedef T & reference; xMk>r1Ud  
} ; c\ZI 5&4jT  
template < typename T > #WG}"[ ,c  
struct   ref < T &> wp}Q4I  
  { ys[xR=nbD  
typedef T & reference; ]mtiIu[  
} ; QaO9-:]eN  
t+A*Ws*o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u|wl;+.  
$Mg O)bH  
template < typename T > MRz f#o<H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I@m(}  
  { G_=i#Tu[  
  return l(t) = r(t); AAfU]4u0S  
} ,K}"o~z  
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。 f B<Qs.T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O8#]7\)  
vX>{1`e{S  
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 <UO[*_,\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^E/6 vG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OH>Gc-V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &<*M{GW'&  
最后的布局是: .^A4w;jPU  
                Add D,..gsg  
              /   \ ^/?7hbr  
            Divide   5 8zMGpY#  
            /   \ rEp\ld  
          _1     3 JG^GEJ  
似乎一切都解决了?不。 5GAW3j{  
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。 P'B|s /)  
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。 U~BR8]=G  
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: rYt|[Pk  
kO`!!M[Oo  
template < typename Right > x_O:IK.>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }~LGq.H  
Right & rt) const On O_7'4 t  
  { >.UEs 8QV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]lKUpsQI  
} d1.@v;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L %acsb}  
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。 XPrnQJ  
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。 `&x>2FJ  
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。 Y*9vR~#H  
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。 S@pdCH, n  
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? rhOxy Y0  
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: U= GJuixy  
=W')jKe0  
template < class Action > &^&0,g?To  
class picker : public Action 9+*{3 t  
  { Heqr1btK  
public : gcwJ{&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y/UvNb<lK  
  // all the operator overloaded wG:RvgX}  
} ; <z60E vHg  
7>zUT0SS  
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。 ? Lxc1  
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: Z~(X[Zl :  
JO]?u(m01  
template < typename Right > 19R~&E's  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jXmY8||w  
  { r-S%gG}~E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <J~6Q  
} XjzGtZ#6  
]Rf$&7`g{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /AX)n:,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `yl|N L  
1k"t[^  
template < typename T >   struct picker_maker SefF Ci%4  
  { B:i$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;L76V$&  
} ; i0\]^F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )Dv;,t  
  { 66B,Krz1n  
typedef picker < T > result; j."V>p8u$  
} ; ci? \W6  
mK7SEH;  
下面总的结构就有了: qldm"Ul  
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。 6&i])iH  
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。 7^.g\Kt?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j?tE#  
至此链式操作完美实现。 +5O^{Ce6  
$pPc}M[h  
&)q>Z!C-l  
七. 问题3 ^Hf?["m^@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D?xR>Oo)  
, DuyPBAms  
template < typename T1, typename T2 > W4qT]m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EN ^L.q9#  
  { `\z )EoI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~|~2B$JeV  
} yN[i6oe  
9. FXbNYg  
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: Mf5*Wjz.Mc  
4Af7x6a;  
template < typename T1, typename T2 > 7/]Ra  
struct result_2 }`0=\cKqn  
  { 6L~5qbQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b:O_PS5h  
} ; \qW^AD(it<  
V@G|2ZI  
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? UaXIrBc  
这个差事就留给了holder自己。 ;\13x][  
    T{3-H(-gA  
] -C*d$z  
template < int Order > Ea" -n9  
class holder; 1'&HmBfcb  
template <> B&!>& Rbx  
class holder < 1 > #Wl9[W/4  
  { ~r})&`5  
public : AKLFUk  
template < typename T > Y!c7P,cZ+3  
  struct result_1 b,ZBol|X  
  { FFVh~em{  
  typedef T & result; lUnC+w#[  
} ; LChwHkRHJI  
template < typename T1, typename T2 > ?: vB_@  
  struct result_2 r<dvo%I#|  
  { ~}D"8[ABj  
  typedef T1 & result; W^,p2  
} ; Ly`.~t(~l  
template < typename T > MnY}U",   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w2!5TKZ`  
  { <gvgr4@^yR  
  return (T & )r; %gqu7}'  
} Ql}#mC.>/  
template < typename T1, typename T2 > d_V7w4lK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6h[fk.W_  
  { :Ef$[_S>  
  return (T1 & )r1; DoeE=X*`k  
} |M?VmG/6  
} ; h!Fh@%  
Rh@UxNy\,  
template <> 8"wavh|g4  
class holder < 2 > ll"6K I'X  
  { KAy uv  
public : ;,KT+!H$  
template < typename T > 4kNSF  
  struct result_1 ^!(tc=sr  
  { Q;z'"P   
  typedef T & result; >O1u![9K|w  
} ; ,I f9w$(z  
template < typename T1, typename T2 > W\ARCcTQ  
  struct result_2 ))6iVgSE$  
  { kQ6YQsJ.*  
  typedef T2 & result; !*k'3r KOW  
} ; gyMy;}a  
template < typename T > i~DLo3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ao9=TC'v$'  
  { riglEA[^  
  return (T & )r; FePWr7Ze  
} t/x]vCP,2D  
template < typename T1, typename T2 > Zq/=uB7Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >6zWOYd  
  { 8;,(D# p  
  return (T2 & )r2; bFIv}c+;  
} j4D`Xq2 X  
} ; Zr!CT5C5  
{`% q0Nr  
Y-"7R>^I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q+67Wc=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g.Kyfs4`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !xC IvKW  
c=:A/z{  
return l(i, j) = r(i, j); PtKrks|y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A$J?-  
v kW2&  
  return ( int & )i; WWIQ6EJO  
  return ( int & )j; d[e;Fj!  
最后执行i = j; 7lQ:}&  
可见,参数被正确的选择了。 &,=t2_n  
G"p rq&  
yuZh ak  
Ac Y!  
d a.6Z!a  
八. 中期总结 yuB\Z/  
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: 8&y3oxA,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p@=B\A]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3)~z~p7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3%V VG~[  
1GgG9I  
V7Mp<x%  
1d~cR  
`SESj)W(y  
6:Zd,N=  
九. 简化 l$!g# ?w  
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。 McQWZ<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ulY<4MN  
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: JsQmn<Yt  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v0~*?m4  
  +-*/&|^等 @{^6_n+gT%  
2. 返回引用。 E1rxuV|9  
  =,各种复合赋值等 \]p[DYBY#  
3. 返回固定类型。 CEb al\R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6%UhP;(  
4. 原样返回。 [yfi:|n1  
  operator, qRA ,-N  
5. 返回解引用的类型。 xcu:'7'K[  
  operator*(单目) T#G (&0J5  
6. 返回地址。 IWAp  
  operator&(单目) VTJ,;p_UH  
7. 下表访问返回类型。 %y2 i1^  
  operator[] { BDUl3T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 92D f.xI}  
  operator<<和operator>> pr"~W8  
h*X u/aOg  
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。 gK"E4{y_@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w}QU;rl8q  
b+ v!3|  
template < typename Left > J*'#! xIa  
struct value_return  D^JuL6U  
  { sa>}wz<o  
template < typename T > qHQ#^jH  
  struct result_1 = ^A/&[&31  
  { z>./lu\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +oMe\wYR$r  
} ; LTc= D  
XDrNc!XN  
template < typename T1, typename T2 > 4^rO K  
  struct result_2 J$Nc9 ?|ZZ  
  { ")ZsY9-P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F~_)auH  
} ; N=P+b%%:Z  
} ; F`\7&'I  
ZI'Mr:z4  
A#B6]j)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 34\:1z+s M  
\+B+M 7  
下面我们来剥离functor中的operator() Q:~>$5Em5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9&uWj'%ia  
XN1\!CM8  
return l(t) op r(t) vg/:q>o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _~b$6Nf!83  
return op l(t) ,| EaW& 2  
return op l(t1, t2) "Gh?hU,WWZ  
return l(t) op w$5#jJX\  
return l(t1, t2) op >B9|;,a  
return l(t)[r(t)] w\z6-qa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w;p!~o &  
0au\X$)Q  
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: cp7Rpqg  
单目: return f(l(t), r(t)); GGR hM1II  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nn;p1n dN  
双目: return f(l(t)); ' cx&:s  
return f(l(t1, t2)); g5*Zg_G/  
下面就是f的实现,以operator/为例 M4:}`p=  
iB,Nqs3 i*  
struct meta_divide u.s-/ g  
  { $zvqjT:>  
template < typename T1, typename T2 > <U ?_-0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZiS<vWa3R  
  { TZ,kmk#  
  return t1 / t2; aN5w  
} b8@gv OB  
} ; s-He  
IT u6m<V  
这个工作可以让宏来做: kM,$0 @  
'h&"xXv4|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =fZ)2q  
template < typename T1, typename T2 > \ nUL8*#p-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s2-p -n  
以后可以直接用 Uxq9H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cH!w;U b]  
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 {)QSxO  
(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。。。) *MEDV1l_T  
n"1LVJN7  
? }2]G'7?  
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 ;*Cu >f7  
0{P Rv./`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p/a)vN+*x'  
class unary_op : public Rettype B>CG/]  
  { <d\Lvo[  
    Left l; 9)a:8/Y  
public : .7*3V6h=F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~fE6g3  
Zw[A1!T,  
template < typename T > ;{e;6Hq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9(>l trA  
      { xCOC5f5*@  
      return FuncType::execute(l(t)); CR-6}T   
    } QJaF6>m  
V+mTo^  
    template < typename T1, typename T2 > tp,e:4\ 8Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const od7 [h5r  
      { |X6]#&g7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VHJ-v!  
    } #O< 2wMb2<  
} ; gt9{u"o  
^uu)|  
Olg@ Ri  
同样还可以申明一个binary_op {/x["2a1  
52$7vYMto  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "]dNN{Wka  
class binary_op : public Rettype eJB !|  
  { 8jE6zS }m  
    Left l;  0~{&  
Right r; rH9wRY(  
public : _z<y]?q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .CClc(bO_/  
s.E}xv  
template < typename T > |uT&`0T'e`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kzw )Q  
      { H h4G3h0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F]hKi`@  
    } s:j"8ZH  
==[a7|q  
    template < typename T1, typename T2 > 7[wHNJ7)r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Go?A/'  
      { qFo'"z`84  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5V5E,2+ 0  
    } ,haCZH {  
} ; 9Se7 1  
^ $M@yWX6  
HeagT(rN'  
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 8#gS{   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MX%D %} N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b5hJaXJN  
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。 Kp +Lk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KKR@u(+"a  
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。。。 6t0!a@t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G:f\wK[  
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) =(f+geA"hm  
下面是修改过的unary_op 'E2\e!U/  
e Ir|%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W|K"0ab  
class unary_op :/N/u5.]  
  { &C eG4_Mi  
Left l; 7q&//*%yF  
  9]AiaV9  
public : biCX: m+_?  
JJHr<|K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WxE4r  
yJx{6  
template < typename T > KgtMrT5<q  
  struct result_1 stDrF1{  
  { fUh7PF%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D"WqJcDt  
} ; ,?"cKdiZ  
pKf]&?FX  
template < typename T1, typename T2 > |kwBb>V  
  struct result_2 5cbtMNP  
  { $EjM )  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4J=6A4O5Z  
} ; =Rl?. +uE  
), >jBYMJ  
template < typename T1, typename T2 > M+<xX)   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d, fX3  
  { @V/Lqia  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P@ewr}  
} @add'>)  
huTa Ei  
template < typename T > j)K[A%(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E,I*E{nd9  
  { b[Z5:[@\#  
  return OpClass::execute(lt(t)); &uwj&-u?  
} ~f&lQN'1  
OI3UC=G  
} ; L&wJ-}'l  
gA)!1V+:  
_jV(Gv'  
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 G.2ij%Zz  
好啦,现在才真正完美了。 mX78Av.z!  
现在在picker里面就可以这么添加了: FgILQ"+  
yoKl.U"&  
template < typename Right > 74VN3m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3[kY:5-  
  { KX e/i~AS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -aCtk$3  
} d'~sy>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8}m bfu o1  
:3k&[W*  
o8+ZgXct  
t?NB#/#%x  
0GR\iw$[J  
十. bind o9dqHm  
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。 z4f\0uQ  
先来分析一下一段例子 [#y/`  
AtRu)v6r  
ZCJOh8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3.q%?S}*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1eC1Cyw  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uJz<:/rwZ-  
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。 O) ks  
我们来写个简单的。 [KA&KI^hF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7 jq?zS|  
对于函数对象类的版本: 5Xn+cw*  
'p=5hsG  
template < typename Func > "mbcZ5 _  
struct functor_trait x{Y}1+Y4  
  { shbPy   
typedef typename Func::result_type result_type; Nz`4q %+  
} ; d,}fp)  
对于无参数函数的版本: q\Cg2[nn2  
a []Iz8*6e  
template < typename Ret > v)|[=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > & 2MI(9v  
  { csg:# -gE  
typedef Ret result_type; iB[>uW  
} ; *vn^ W  
对于单参数函数的版本: `ReTfz;o  
QJc3@  
template < typename Ret, typename V1 > ~b+TkPU   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qq;` 9-&j  
  { 8'Dp3x^W>  
typedef Ret result_type; W=T3sp V  
} ; KlMrM% ;y  
对于双参数函数的版本:  laX(?{_  
NG-Wn+W@b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fY@Y$S`Fh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yjZ]_.  
  { p<1z!`!P  
typedef Ret result_type; _@CY_`a  
} ; ;Ee!vqD2  
等等。。。 u.( WW(/N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QFOmnbJg  
wD|,G!8E2  
template < typename Func > #L}Y Z  
struct func_return uGm~ Oo  
  { ^R* _Q,o#  
template < typename T > k CkSu-  
  struct result_1 NvH9?Ek"  
  { :fI|>I ~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cjzhuH/y  
} ; zx"'WM*  
WPVur{?<  
template < typename T1, typename T2 > dR"H,$UH  
  struct result_2 5b X*8H D  
  { ~[|&)}q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z-|gw.y  
} ; '>[l1<d!G  
} ; 7Iu^ l4=2  
hS]g^S==2h  
v3|-eWet^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yidUtSv=,  
FQ dz":5  
template < typename Func, typename aPicker > 7%?2>t3~  
class binder_1 7'wt/9  
  { WAPN,WuW  
Func fn; :.kc1_veYS  
aPicker pk; (_G&S~@.  
public : [+0rlmB  
Va^Y3/  
template < typename T > Z;kRQ  
  struct result_1 V@gweci  
  { F"2v5F@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mdxa^#w  
} ; p2T%Zl_  
% 1Y!|306  
template < typename T1, typename T2 > H..g2;D  
  struct result_2 P3|_R HIb  
  { 4\'1j|nS[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pG?AwB~@n  
} ; UhuEE  
b%`^KEvwfo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UM$\{$  
:V1ttRW}52  
template < typename T > eliT<sw8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A4RA5N/}  
  { M@$}Og  
  return fn(pk(t)); /DOV/>@5%  
} &u5OL?>  
template < typename T1, typename T2 > );T0n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C^ngdba\  
  { \l^L?69  
  return fn(pk(t1, t2)); :^7P. lhK  
} z3!j>X_w  
} ; U ObI&*2  
`"CIy_m  
^):m^w.  
一目了然不是么? $hexJzX  
最后实现bind ~B!O X  
W}&[p=PAS  
r0ml|PX  
template < typename Func, typename aPicker > FEqs4<}E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *a_U2}N  
  { z%xWP&3%"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @Qw~z0PE<l  
} ^(<Ecdz(  
e~ #;ux  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "YU<CO;4VV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 yuyI)ebC  
W[trsFP1?  
十一. phoenix ML6Y_|6 |  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H;('h#=cD  
kev|AU (WX  
for_each(v.begin(), v.end(), *1F DK{  
( ^%(HZ'$wC  
do_ f681i(q"  
[ (S1c6~  
  cout << _1 <<   " , " on?<3eED  
] +/u)/ey  
.while_( -- _1), E`#m0Q(8  
cout << var( " \n " ) h`O"]2  
) Z05kn{<a8  
); <9zzjgzG{c  
*&$J.KM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %UIR GI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~)!yl. H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~)5NX 4Po  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8<BYAHY^  
#-76E  
p;;4b@  
template < typename Cond, typename Actor > USF9sF0l  
class do_while '@4M yg* b  
  { Hh^EMQk  
Cond cd; q18IqY*Lo  
Actor act; !*2cK>`  
public : K%NNw7\A  
template < typename T > ZL!,s#  
  struct result_1 Ze `=n  
  { >R9Q|   
  typedef int result_type; +tsF.Is!t  
} ; _5<d'fBd  
R]{zGFnx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \o-9~C\c*  
r\#_b4-v3h  
template < typename T > ZJL8"(/R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WiDl[l"{9  
  { ckn0I  
  do m\9R;$ \  
    { yV{&x  
  act(t); G]Rb{v,r  
  } ' i- 6JG%  
  while (cd(t)); )OjTn"  
  return   0 ; i.QS(gM  
} N=Q<mj;,  
} ; 9f UD68Nob  
b02V#m;Z  
D~~"wos  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I,[njlO:  
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。 Jo%`N#jG   
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。 g.L~Z1-  
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。 ^\<nOzU?  
下面就是产生这个functor的类: \X3Q,\H @  
JONfNb+  
X#;n Gq)5  
template < typename Actor > 4XL$I*;4  
class do_while_actor zL8Z8eh">  
  { G =`-w  
Actor act; k2bjBAT  
public : O|Sbe%[*wW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KGM9 b  
VT>TmfN(I  
template < typename Cond > ]~a;tF>Fw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &%@e6..Ex  
} ; rV{:'"=y-  
l=|>9,La  
}%8 :8_Ke  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @= E~`  
最后,是那个do_ E[$"~|7|$  
@`Fv}RY{  
'=s{9lxn^  
class do_while_invoker ^)J2tpr;]=  
  { RIC\f_Dv  
public : !sknO53`H`  
template < typename Actor > ^$FNu~|K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H1bHQB  
  { fnXYp !  
  return do_while_actor < Actor > (act); <x!q! ;  
} (-}:'5|Yj  
} do_; GG0H3MSc  
'iY~F0U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zr(4Q9fDo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (M0"I1g|w  
最后来说说怎么处理break和continue i2+r#Hw#5R  
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。 `}r)0,Z}3  
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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