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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $(rc/h0/E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p0VUh!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )%F5t&lum  
I 8z G~L%"  
I2[]A,f ,  
'SV7$,mK@  
  class filler  "r$/  
  { )];aIA$  
public : vFhz!P~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e.8$ga{  
} ; 7u|B ](FS  
>bIF>9T  
Y3rt5\!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ej"u1F14J  
!YE zFU`L  
ue\t,*KYd  
|`0n"x7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Fe!9y2Mg  
fzPZ|  
|]sx+NlNc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JvL{| KtyU  
Cy@ cLdV  
v"!4JZ%K  
*eb-rhCVn  
二. 战前分析 ;gB`YNL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 yWb4Ify  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rQr!R$t/[  
q-_' W,  
Z a(|(M H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /tj$luls5  
  /* --------------------------------------------- */ z9 ($.  
vector < int *> vp( 10 ); _A'{la~k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {/ 2E*|W~I  
/* --------------------------------------------- */ tC)6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L0"~[zB]N  
/* --------------------------------------------- */ (CE7j<j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MKg,!TELe  
  /* --------------------------------------------- */ 2*1ft>Uty  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7x k|+!  
/* --------------------------------------------- */ /+[63=fl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -LWK*q[J;*  
+B"0{>n}F  
;rR/5d1!  
$NG++N  
看了之后,我们可以思考一些问题: Mvcfk$pA  
1._1, _2是什么? ar ^i|`D  
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。 $k%Z$NSN=  
2._1 = 1是在做什么? :YO@_  
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。 RE"^ )-  
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。 g0&\l}&%U  
=.Tv)/ea  
VR0=SE  
三. 动工 6v732;^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !mnUdR|>(  
s V  }+eU  
7~UR!T9  
>I'% !E;  
template < typename T > eV};9VJ$F  
class assignment .*5Z"Q['G  
  { >)**khuP7  
T value; EL D!{bMT  
public : w0J|u'H  
assignment( const T & v) : value(v) {} \".^K5Pm  
template < typename T2 > Zv!{{XO2;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,r^"#C0J}  
} ; K=\O5#F?3  
 jNyoN1M  
#&8rcu;/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7Y( 5]A9=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iK;opA"  
\RG!@$i  
Lx[ ,Z,kD  
Wf26  
  class holder cgT  
  { s0"e'  
public : = |U@  
template < typename T > TzG]WsY_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const LKF/u` 0dP  
  { ^J/)6/TMXm  
  return assignment < T > (t); zI;0&  
} =o7}]k7  
} ; 4P8*k[.  
zsQoU&D 5  
l*=aMjd?  
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: 9 c3E+  
AMCyj`Ur  
  static holder _1; L>9R4:g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T)iW`vZg8  
S4o$t -9l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =;L*<I  
而不用手动写一个函数对象。 uGP(R=H  
 IDFFc&  
p Pro }@@  
ROb\Rx m  
四. 问题分析 19U]2D/z  
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。 !{%:qQiA  
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。 UQ?%|y*Kc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xrqx\X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zu\`1W^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6 ,b"  
3iNkoBCg  
五. 问题1:一致性 $lwz-^1t.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )%Iv[TB[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,_ 2x{0w:>  
N_gD>6I  
struct holder DBH#)4do@  
  { &#{dWObh  
  // r6.d s^  
  template < typename T > e":G*2a  
T &   operator ()( const T & r) const vGd1w%J-  
  { PAF8W lg  
  return (T & )r; 9$*s8}|  
} gE7L L=x  
} ; "&+3#D >  
b1?xeG#  
这样的话assignment也必须相应改动: =d`5f@'rl  
*f+: <=i  
template < typename Left, typename Right > /bRg?Q  
class assignment Xl-e !  
  { E,[xUz"  
Left l; J$ut_N):N  
Right r; Lxl_"k G  
public : I:j3sy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~mz%E  
template < typename T2 > =r. >N\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /F/;G*n  
} ; XP?rOOn  
ssQ BSbx  
同时,holder的operator=也需要改动: %yS3&Ju  
3251Vq %  
template < typename T > 1R%1h9I4'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G;iEo4\?  
  { y' C-[nk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [U{UW4  
} &:#h$`4  
=6nD sibf  
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。 4"?^UBr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SX0_v_%M  
Q / x8 #X  
return l(rhs) = r; ed!>)Cb  
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。 V A^l+Z,d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $% k1fa C  
$4=f+ "z  
template < typename Tp > RVw9Y*]b  
class constant_t 2'0K WYM  
  { uKr1Z2  
  const Tp t; |AZW9  
public : mh/n.*E7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4Ft1@  
template < typename T > .p` pG3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u'~;Y.@i'  
  { 5`+5{p  
  return t; j7QX ,_Q  
} `TLzVB-j3  
} ; {tP%epQ  
k=ytuV\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zo-$z8  
下面就可以修改holder的operator=了 \E1U@6a  
,L> ar)B  
template < typename T > QCOo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^rNUAj9Z  
  { +C]&2zc.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j{++6<tr  
} ?X$, fQ#F|  
y2L#:[8  
同时也要修改assignment的operator() }ut]\]b  
xl9aV\W  
template < typename T2 > K,ej%Vtz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sy* y\5yJ  
现在代码看起来就很一致了。 \K2*Q&>  
uzOYVN$t  
六. 问题2:链式操作 Dh| w^Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }GwVKAjP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ka!I`Yf  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I<oL}f  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )$GIN/i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5N$E()m$  
yBpk$  
template < typename T > ~"x5U{K48S  
struct result_1 "8)z=n  
  { "8f?h%t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j V3)2C}  
} ; )Q;978:  
XKOUQc4!R  
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: vT^Sk;E  
Sb2v_o  
template < typename T > w0m^ &,;#  
struct   ref @exey  
  { oih5B<&f#  
typedef T & reference; {^)70Vz>PE  
} ; Pn.bVV:  
template < typename T > d[gl]tj9  
struct   ref < T &> 3L>IX8_   
  { '_s}o<  
typedef T & reference; {Bvj"mL]j  
} ; ,Z9>h[JF  
iO w3MfO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *hhmTc#  
/hWd/H]  
template < typename T > !\ND(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,Dmc2D  
  { ]:]H:U]p  
  return l(t) = r(t); +]xFoH  
} Pf_F59"  
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。 nv0@xnbz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #EO1`9f48x  
e9pOisZ;8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l*aj#%ha  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'vV$]/wBF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jF ^5}5U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  }alj[)  
最后的布局是: <~emx'F|  
                Add }3 m0AQ;K  
              /   \ I`RBj`IF  
            Divide   5 vE, 37  
            /   \ \kIMDg3}  
          _1     3 kfb/n)b'  
似乎一切都解决了?不。 ]DG?R68DQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >Q E{O.Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^ZeJ[t&!#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: VaZn{z  
n`Z"rwKmNw  
template < typename Right > f'(l&/4z{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7v}x?I  
Right & rt) const 2RtHg_d_l  
  { k8nLo.O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qem(s</:  
} bUy,5gk-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &a)eJF]:!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q0mOG^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l;X|=eu'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?9MVM~$  
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。 Ds8 EMtS  
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? sRHA."A!8  
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: R0Ue0pF7  
8iQ[9  
template < class Action > Cr/`keR  
class picker : public Action _W!p8cB  
  { faXx4A2"  
public : Tpp&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?^#lWx q  
  // all the operator overloaded /?-7Fg+,  
} ; 6R UrF  
u`:hMFTID  
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。 Gi6T["  
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: XkmQBV"  
5r {;CKKz  
template < typename Right > H4-qB Z'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,{eU P0]  
  { h&@R| N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4 {GU6v)f  
} 4\5uY  
C_fY %O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V,v[y\  
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。 f7de'^t9  
( n{wg(R  
template < typename T >   struct picker_maker pI[ZBoR~  
  { ,3DXFV'uxb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fig&&b a  
} ; 9 t n!t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O%!5<8Xrb  
  { u'A#%}3  
typedef picker < T > result; 9a$56GnW1  
} ; pY8q=Kl  
KGHq rc  
下面总的结构就有了: V:NI4dv/R  
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。 XJ0 {  
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。 1M3% fW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U_yE& 6 T  
至此链式操作完美实现。 7EhN u@5-  
Ei>m0 ~<\  
$3+PbYY  
七. 问题3 RuW!*LI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |dE -^"_  
>cmE t  
template < typename T1, typename T2 > 9?T{}| ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^D67y%  
  { BfTcI)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /nx'Z0&+X  
} h( QYxI,|  
3*S{;p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: cF T 9Lnz  
{4 >mc'dv  
template < typename T1, typename T2 > bEuaOBc  
struct result_2 v0*N)eqDGd  
  { %!Q`e79g8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s=I'e/"7  
} ; \g)Xt?w0Wo  
!7B\Xl'S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )o _j]K+xI  
这个差事就留给了holder自己。 {[Q0qi =  
    d?,M/$h  
0\{BWNK  
template < int Order > D]! aT+  
class holder; %Tn#-  
template <> {.e=qQ%P5)  
class holder < 1 > :q##fG 'm/  
  { iP~,n8W  
public : =/Aj  
template < typename T > XV>JD/K2  
  struct result_1 YOyX[&oi  
  { l?E a#  
  typedef T & result; SJ' % ^  
} ; <pLT'Y=  
template < typename T1, typename T2 > gW(gJ; L,%  
  struct result_2 {2'm^0Kl  
  { #:fQ.WWO  
  typedef T1 & result; n7LfQWc  
} ; Ft{[ae?4  
template < typename T > Si}HX!s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G)=HB7u[a  
  { [V# r7a  
  return (T & )r; &(rWwOo6  
} Nf,Z;5e  
template < typename T1, typename T2 > /Poet%XvRx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZsP2>%"  
  { I XA>`D  
  return (T1 & )r1; (n( fI f  
} z;u> Yz+3  
} ; 0CvsvUN@  
t/i5,le  
template <> C2e.2)y  
class holder < 2 > F-Z%6O,2  
  { UnWW/]E  
public : a.F Al@Br  
template < typename T > )8gGv  
  struct result_1 Aez2*g3  
  { :q3+AtF  
  typedef T & result; %6j)=IOts  
} ; Q<tu)Qo  
template < typename T1, typename T2 > 4NEq$t$Jn  
  struct result_2 Z*{] ,  
  { 5@osnf?  
  typedef T2 & result; #PLEPB  
} ; Sywu=b  
template < typename T > 46jh-4) <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RH)EB<PV  
  { s3s4OAY  
  return (T & )r; hi =XYC,  
} }SyxPXs  
template < typename T1, typename T2 > fCAiLkT,C[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }H:F< z*  
  { z|R,&~:  
  return (T2 & )r2; w [>;a.$  
} _S0+;9fhY  
} ; &YP#M |  
USJ- e  
D bX{#4lx  
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> >。 {aKqXL[UP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z5\;OLJS,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `XTh1Z\  
Upl6:xYrG  
return l(i, j) = r(i, j);  /RZR}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fr6^nDY  
_Yb _D/  
  return ( int & )i; ~0"p*?^  
  return ( int & )j; N8cAqr  
最后执行i = j; 5}ie]/[|  
可见,参数被正确的选择了。 c{ZY,C&<  
Q3W#`6jpF  
$V>98M>j  
59uwB('|lH  
Y>."3*^  
八. 中期总结 w^k;D,h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }]1BO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8cx=#Me  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 89}Y5#W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gE/Tj$  
Fh7'[>onw  
0Y=![tO8  
1B>Vt*=  
I&9S;I$  
}!#gu3  
九. 简化 W" "*ASi  
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。 <3PL@orO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u),Qa=Wp  
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: TjK{9A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YKZrEP 4^  
  +-*/&|^等 _#e&t"@GS  
2. 返回引用。 v ]Sl<%ry  
  =,各种复合赋值等 gJt`?8t  
3. 返回固定类型。 6~:Sgt nU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jdeV|H} u  
4. 原样返回。 }G46g#_6d>  
  operator, Q "r_!f  
5. 返回解引用的类型。 c47")2/yO  
  operator*(单目) TZir>5  
6. 返回地址。 ^62|d  
  operator&(单目) }H4=HDO  
7. 下表访问返回类型。 5y2? f  
  operator[] aFiCZHohw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r9 y.i(j  
  operator<<和operator>> h5z)Lc^  
y@bcYOh3  
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。 pb60R|k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: et,GrL)l  
/e\{    
template < typename Left > z!QDTIb  
struct value_return `+lHeLz':  
  { =bh*[ , -  
template < typename T > ~H)4)r^  
  struct result_1 f"#m=_Xm  
  { ? ]sM8Bd}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7fp(R&)1  
} ; ,[p T4G  
WzW-pV]  
template < typename T1, typename T2 > D*5hrkV9  
  struct result_2 sGDV]~E  
  { PeX1wK%f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !2CL1j0(  
} ; Mkp/0|Q*  
} ; k?BJdg)xJ  
M x5`yT7  
%HQ.|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FFhtj(hVgc  
1 "TVRb  
下面我们来剥离functor中的operator() =6FUNvP#8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gV1[3dW  
?71+ f{s  
return l(t) op r(t) (%CZ*L[9Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ph&urxH@  
return op l(t) F1;lQA*7K.  
return op l(t1, t2) 3T\l]? z  
return l(t) op fjo{av~]y  
return l(t1, t2) op 3OyS8`  
return l(t)[r(t)] LL^q1)o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P=N$qz$U  
,?UM;^  
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: 75!9FqMZ}  
单目: return f(l(t), r(t)); -${DW^txMZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +@9gkPQQ-@  
双目: return f(l(t)); {P9J8@D  
return f(l(t1, t2)); C<^YVeG  
下面就是f的实现,以operator/为例 D\~zS`}  
-kz4FS  
struct meta_divide {>3\ N0e5  
  { 9Ywpej*+  
template < typename T1, typename T2 > JuRH>`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pnyWcrBf  
  { ;^ wd_  
  return t1 / t2; {n3EGSP#  
} uy_wp^  
} ; cxeghy:;U  
RT/o$$  
这个工作可以让宏来做: oq/G`{`\  
gC%G;-gm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Agh`]XQ2  
template < typename T1, typename T2 > \ 3FSqd<t;D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; t9gfU5?  
以后可以直接用 sRVIH A ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C-eA8pYY/  
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 ?rVy2!  
(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。。。) eO=s-]mk  
h+.{2^x  
=rA~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 /gcEw!JS  
a/Q$cOs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qL$a c}`  
class unary_op : public Rettype ?,P3)&3g  
  { <Tw>|cFT  
    Left l; })xp%<`  
public : p=GWq(S6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~\p]~qQ\K  
]  H~4  
template < typename T > b2(RpY2Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a ?} .Fs  
      { zIC;7 5#  
      return FuncType::execute(l(t)); 8kE]_t  
    } ;DA8B'^>  
e<7.y#L  
    template < typename T1, typename T2 > YG:3Fhx0~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %)jxW{  
      { rVvR!"//yH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s..lK "b  
    } c@[:V  
} ; WtQ8X|\`  
4EI7W,y  
gXT9 r' k  
同样还可以申明一个binary_op .xzEAu;  
{u{@ jp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @}_WE,r  
class binary_op : public Rettype |@?%Ct  
  { !?f5>Bl  
    Left l; _EnwME {@  
Right r; OV2 -8ERS  
public : t- u VZ!`\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (2ur5uk+  
H~eRT1  
template < typename T > !IU.a90V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -&82$mj  
      { T J^u"j-'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dF0,Y?  
    } a)Q!'$"'  
|yyO q  
    template < typename T1, typename T2 > B!{d-gb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ * :F{  
      { 6K cD&S/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g,`A[z2  
    } f:*vr['d  
} ; G)#$]diNuX  
1"8yLvtn  
:(dHY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f-6vLX\Vu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rtb :nJ8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v}@xlB=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 M7f;Pa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #ywk|k5z]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M)*\a/6?{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W)'*m-I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MUOa@O,  
下面是修改过的unary_op bQe^Px5 !.  
(npj_s!.C)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5tJ,7Y'  
class unary_op kP#e((f,  
  { A,su;Q h  
Left l; IcP)FB 4  
  4=uhh  
public : 64Lx -avf  
R [H+qr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }'r[m5T  
!-s!f&_  
template < typename T > ,1'4o3  
  struct result_1 pZ`|iLNl-  
  { jF`BjxrG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h%WE=\,Qp  
} ; aKU*j9A?;Z  
Q 4CjA3  
template < typename T1, typename T2 > ]# t6Jwk  
  struct result_2 gVeEdo`$<  
  { fQrhsuCrC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (mxT2"fC  
} ; Ehz o05/!  
Va Z!.#(P  
template < typename T1, typename T2 > pEECHk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (R`B'OtGg  
  { \xg]oKbn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k6`6Mjbc  
} [m^+,%m5]  
I H$0)g;s  
template < typename T > Lb LiB*D#s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MO;X>D=  
  { e1//4H::t  
  return OpClass::execute(lt(t)); A+@&"  
} rt JtK6t  
H>r!i 4l  
} ; 0G!]=  
9rh}1eo7  
hdTzCfeZ5@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %;#^l+UB  
好啦,现在才真正完美了。 E .1J2Ne  
现在在picker里面就可以这么添加了: MX@IHc  
>#ZUfm{k$  
template < typename Right > ^ 9!!;)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;lYHQQd!,  
  { P`r55@af4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;?C #IU  
} 9@Cv5L?p\  
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。 bINvqv0v  
gGfoO[B  
8Sz})UZ  
Spt ? >sm  
Y8flrM2CwG  
十. bind J>d.dq>r  
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。 5zON}"EC  
先来分析一下一段例子 8p[)MiC5W^  
Vh>Z,()>>@  
p~LrPWHSTP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5nbEf9&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {Ay"bjZh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P2 Vg4   
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。 6q 2_WX  
我们来写个简单的。 `6+"Z=:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #c^^=Z  
对于函数对象类的版本: .s$z/Jv  
D7_*k%;@  
template < typename Func > VK@!lJ u!  
struct functor_trait  Q1@A2+ c  
  { 9mZ  
typedef typename Func::result_type result_type; |7x\m t  
} ; "`N-*;*W  
对于无参数函数的版本: \W,I?Kx$  
36US5ef  
template < typename Ret > B=|cS;bM$3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X$/2[o#g  
  { dH( ('u[  
typedef Ret result_type; NHlk|Y#6b  
} ; q+,Q<2J  
对于单参数函数的版本: Jmx Ko+-  
4@xE8`+b G  
template < typename Ret, typename V1 > 1?Z4 K /  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G@j0rnn>B  
  { -W>'^1cR  
typedef Ret result_type; n_'{^6*O  
} ; S6fbf>[  
对于双参数函数的版本: Uix6GT;  
Z0l+1iMx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J4Dry<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Mw9 \EhA  
  { V')0 Mr  
typedef Ret result_type; $ImrOf^qt  
} ; _UuC,Pl3  
等等。。。 `-LGU7~+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (Cq n6 dWK  
:%IoME   
template < typename Func > irjP>3_e  
struct func_return m#=z7.XrX  
  { $ `7^+8vHV  
template < typename T > _YRE (YZ/  
  struct result_1 43=,yz2Ef  
  { $ MC)}l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5atYOep  
} ; 8_N]e'WUh  
.1LCXW=  
template < typename T1, typename T2 > $8BPlqBIZ  
  struct result_2 i~r l o^  
  { z;y:9l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3po:xMY  
} ; IsR!'%Pu  
} ; 5e WwgA  
}l=xiAF  
XC+A_"w)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S{3nM<  
JfPD}w  
template < typename Func, typename aPicker > G}p\8Q}'  
class binder_1 ++E3]X|  
  { Z@r.pRr'  
Func fn; 6^DR0sO  
aPicker pk; $q 2D+_  
public : @e{^`\l=<  
^aW Z!gi  
template < typename T > D+>1]ij  
  struct result_1 0 iJue &  
  { |ZQ@fmvL/p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X]'7Ov  
} ; ,~._}E&9I  
%;D.vKoh  
template < typename T1, typename T2 > xMBaVlEN  
  struct result_2 jRatm.N  
  { LW(6$hpPp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !kC* g  
} ; k!{p7*0  
$kQ~d8 O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fDP$ sW  
nl9P, d  
template < typename T > ,UuH}E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aCL!]4K84$  
  { &y#r;L<9  
  return fn(pk(t)); VJS8)oI~  
} +$Rt+S BD  
template < typename T1, typename T2 > I"`M@ %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9VbOQ{8  
  { /Ju;MeE9  
  return fn(pk(t1, t2)); zLJ/5&  
} 1m.W<  
} ; 3g6j?yYqb  
Ox@P6|m  
^I+)o1%F  
一目了然不是么? *2GEnAZb7n  
最后实现bind J4\qEO  
{*ob_oc  
znHnVYll(  
template < typename Func, typename aPicker > Y5j]Z^^v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xL" |)A =  
  { I&YSQK:b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )K2HK&t:  
} & j+oJasI  
M8TSt\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -ne Kuj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Cn[0(s6  
7>~5jYP  
十一. phoenix {,L+1h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jkvgoxY  
tzh1s i  
for_each(v.begin(), v.end(), nb>7UN.9  
( ,tg0L$qC  
do_ {+@bZ}57  
[ 9rA=pH%<>B  
  cout << _1 <<   " , " 1u9LdkhnY  
] p"U, G -_  
.while_( -- _1), yR\btx|e5~  
cout << var( " \n " ) S1?-I_t+]  
) 2J;kSh1,L  
); M^]cM(swK5  
J.| +ID+  
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: @|tL8?  
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 jt.3P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >orK';r<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]i)j3 WDz]  
H_QsNf  
5;{H&O9Q  
template < typename Cond, typename Actor > @n": w2^B  
class do_while "T- `$'9  
  { X<*U.=r)  
Cond cd; Alxx[l\<J  
Actor act; eD#hpl  
public : 2TA*m{\Hr  
template < typename T > (!zy{;g|  
  struct result_1 NW&b&o  
  { \(vY%DL1:  
  typedef int result_type; v 7x:dcV  
} ; y?q*WUh  
$81*^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )d>!"JB-  
L:'J Bhg  
template < typename T > 5hy""i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J`^I./  
  { oo.2Dn6z  
  do 9\DQ>V TQ  
    { `9b7>Nn<  
  act(t); fP `b>]N_  
  } I2nhqJy^  
  while (cd(t)); I'0@viF"Nx  
  return   0 ; 9uQ 4u/F  
} IyLx0[:U  
} ; J>bJ 449B  
UCClWr  
Z LD}a:s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  ({=gw9f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PxS8 n?y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9,r rQQD_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qm8&*UuKJ  
下面就是产生这个functor的类: }x wu*Zx  
B[4KX  
S9",d~EM  
template < typename Actor > 8zR~d%pK  
class do_while_actor k'5?M  
  { ksN+ ?E4w  
Actor act; }I2@%tt?  
public : fOMW"myQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9b*nLyYVz  
6<ZkJ:=  
template < typename Cond > o$Z6zmxO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b^$|Nz;  
} ; DY?Kfvef  
|Xk4&sDrK  
Z7?~S2{c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '`uwJ&@  
最后,是那个do_ wL:flH@  
3z&Fi;<+j  
os]8BScx  
class do_while_invoker <"r#:Wr  
  { f|tjsZxQ  
public : 9BuSN*4  
template < typename Actor > /Dj=iBO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8!Ww J Oe  
  { 7F{3*`/6  
  return do_while_actor < Actor > (act); '5|h)Q5  
} | ]X  
} do_; k<\$OoOZ  
&E=>Hj(dTG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UaB @  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0ok-IHE<  
最后来说说怎么处理break和continue vTx2E6  
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。 k-{<=>uM  
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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