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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ic}mru  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0X5b32  
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, ojc.ykP$  
YP>J'{?b*"  
ZmmX_!M  
zxkO&DGRbN  
  class filler ~I;|ipK4m  
  { |G_,1$  
public : l2ie\4dK@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k~)@D| ?  
} ; *Sps^Wl  
h s_x @6  
zI4d|P  
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: 9 !$&1|,*  
~BMUea(  
bjAI7B8As  
3!{Tw6A8(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t1wzSG  
5= T$h;O  
),Hr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rE]Nr ;Ys  
pog   
NS-0-o|4#  
o2[$X ONTl  
二. 战前分析 FmSE ]et  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _qk yU)z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ld3H"p rR  
|AS~sjWSJ  
ae" o|Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A]ZQ?- L/  
  /* --------------------------------------------- */ Mfnfp{.)  
vector < int *> vp( 10 ); %+/Dv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r+k&W  
/* --------------------------------------------- */ 'x5p ?m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bo1J'pU  
/* --------------------------------------------- */ sf/m@425  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TbLU[(m-n  
  /* --------------------------------------------- */ ~'F.tB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H3 -?cy  
/* --------------------------------------------- */ e=3C*+lq\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9WI5\`*"  
X ]W)D S  
hV:++g  
"!CVm{7[  
看了之后,我们可以思考一些问题: p=3t!3  
1._1, _2是什么? HJBGxy w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N3N~z1x0h  
2._1 = 1是在做什么? xojt s;n   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Mdq|: ^px  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z_fwvcZ?05  
P^!g0K  
@ qi|}($  
三. 动工 )O5@R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :{4C2qK>  
'n=bQ"bQu  
yEk|(6+^  
}ice*3'3  
template < typename T > vKWi?}1  
class assignment K1o>>388G  
  { r+h%a~A#>  
T value; Xu E' %;:  
public : !&:Cp_  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ? 8/r=  
template < typename T2 > zliMG=6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }zxf~4 1  
} ; P&=YLL<W  
qM+Ai*q  
w]nt_xj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bex;!1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0U:X[2|)  
JdLPIfI^  
9HEqB0|ZRu  
<$K=3&:s8q  
  class holder !3iZa*  
  { IaQm)"Z  
public : ({@" {  
template < typename T > \o=9WKc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5gV,^[E-z  
  { L>mM6$l  
  return assignment < T > (t); v9FR  
} ,]nRnI^  
} ; :y`LF <  
\F-n}Z  
4f~sRubK  
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: DaJ,( DJY  
<T;V9(66  
  static holder _1; *C0a,G4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8EMBqhl  
lJN#_V0qW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dNY'uv&Y  
而不用手动写一个函数对象。 Thu_`QP^  
~5h4 Gy)  
$MGKGWx@E  
,X1M!'  
四. 问题分析 CM$&XJzva  
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。 rk4KAX_[  
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。 ;Z`a[\i':  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >2#<tH0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S7WHOr9XMV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (n8?+GCa  
6" Lyv  
五. 问题1:一致性 Pz[UAJ  
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?| mdyl;e{0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]kx<aQ^  
']fyD3N  
struct holder S.Kcb=;"L  
  { 8_w6% md  
  // 'jMs&  
  template < typename T > -:p VDxO  
T &   operator ()( const T & r) const G_5{5Ar  
  { Y0kcxpK/  
  return (T & )r; kr|r-N`  
} (T$cw(!  
} ; 8(l0\R,%+z  
5'+g[eNyBV  
这样的话assignment也必须相应改动: g!' x5#]n  
y9]7LETv\M  
template < typename Left, typename Right > |bSAn*6b  
class assignment 0TA8#c  
  { ky]^N)  
Left l; $[ S 33Q  
Right r; /3k[3  
public : m1j Eky(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &=*1[j\  
template < typename T2 > =,q/FY:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lhJY]tQt/  
} ; t#_6GL  
llR5qq=t  
同时,holder的operator=也需要改动: _Dqi#0#40p  
Lg(G&ljE@k  
template < typename T > _<jU! R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,mvFeo;@f  
  { ,r~^<m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~Q Q1ZP3  
} l3u+fE,;_  
s.rQiD  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xzA!,75@U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &&52ji<3  
9S17Lr*c  
return l(rhs) = r; x 9\{a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ==?%]ZE8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FN/l/OSb  
9<y{:{i  
template < typename Tp > Z.Z31yF:f  
class constant_t ^Ss <<  
  { rA8NE>  
  const Tp t; qGR1$\]  
public : ujE~#b}X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sx;/xIU|  
template < typename T > |oSt%l Q1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .@+M6K*  
  { `L <sZ;Cj  
  return t; m(:R(K(je  
} S1)g\Lv  
} ; ~N| aCi-X  
tj0 0xYY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H|aC(c  
下面就可以修改holder的operator=了 (zy|>u  
G7,v:dlK   
template < typename T > 7b-[# g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YqXN|&  
  { }j1;0kb?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4IB`7QJq  
} 9 ;vES^  
i$3#/*Y7_L  
同时也要修改assignment的operator() {yT<22Fl  
!,Gavt7f  
template < typename T2 > `FNU- I4s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )v+&l9D  
现在代码看起来就很一致了。 oNl-! W   
5>CeFy  
六. 问题2:链式操作 --TH6j"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n%;tVa  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fM:bXR2Y'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kO^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rk&oKd_&i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pX>wMc+  
Wt!;Y,1 s  
template < typename T > imwn)]LR  
struct result_1 o](ORS$~  
  { -V@ST9`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^i WGGnGS  
} ; 5oYeUy>N  
X2| Z!  
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: `LIlR8&@aX  
WTt /y\'6  
template < typename T > ~e,K  
struct   ref `Has3AX8  
  { C'l\4ij)7  
typedef T & reference; 2fc+PE  
} ; n]5Pfg|a  
template < typename T > RiZ}cd  
struct   ref < T &> U:MZN[Cc[  
  { TQ/#  
typedef T & reference; 23p.g5hJi  
} ; 5HL>2 e[  
=yqg,w&Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jamai8  
rc%*g3ryLG  
template < typename T > u|EJ)dT?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4U)%JK.ta  
  { n Zx^ej\  
  return l(t) = r(t); T?u*ey~Tv  
} w8>bct3@  
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。 {BAZ`I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I|>IV  
ci(BPnQ  
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 [vY)y\W{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (lYC2i_b#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l`0JL7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {"|GV~  
最后的布局是: 5y0LkuRR:  
                Add ;tD?a7  
              /   \ EmP2r*"rb  
            Divide   5 }!s$ / Kn  
            /   \ [ CU8%%7  
          _1     3 55>+%@$,a  
似乎一切都解决了?不。 c No)LF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j}jU.\*v<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 J[K>)@I/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {=R vFA  
OQuTM[W  
template < typename Right > ' e x/IqbK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H0.&~!,*  
Right & rt) const l$!NEOK  
  { ke +\Z>BWN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Qx-f* D6  
} ,0>_(5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X)[QEq^  
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。 L`^ v"W()  
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。 \jkDRR[  
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。 4=* ml}RP  
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。 ROfke.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? 3i}$ ~rz]U  
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: 9x8Ai  
| 8n,|%e  
template < class Action > j z&=8  
class picker : public Action &hhxp1B  
  { dUceZmAl  
public : 5M3)7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i2Gh!5]f  
  // all the operator overloaded ,?GAFg K:  
} ; #: ,X^"w3  
<lSo7NkR  
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。 9'p pb  
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: IifH=%2Y  
xU9^8,6  
template < typename Right > } /Iw]!lK2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &gm/@_  
  { 1;MUemnx`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z]i/hU  
} m%OX< T!  
#xrE^Txh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @|~D?&<\  
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。 `jDmbD +=  
;wr]_@<~  
template < typename T >   struct picker_maker lCK:5$ z0  
  { (]<G)+*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SY2((!n._  
} ; R&}{_1dj8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sE(mK<{pk  
  { pC)S9Kl  
typedef picker < T > result; YH!` uU(Lh  
} ; t4iV[xl3F  
RveMz$Yy  
下面总的结构就有了: 04z2gAo  
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。 v[?eL0Z  
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。 *_yp]z"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h"Q&E'0d  
至此链式操作完美实现。 S#7.y~e\  
=G<S!qW  
aw0xi,Jz  
七. 问题3 akA C^:F  
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。 |<7nf75c}  
zhde1JE  
template < typename T1, typename T2 > r\{; ~V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Ar 3>d  
  { K<Y-/t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7R om#Kl:  
}  _$4vk  
}EHmVPe  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: DfP vi1  
P1QGfp0-J  
template < typename T1, typename T2 > UBy:W^\g  
struct result_2 8c'E  
  { JSiLG0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QGd"Z lQ  
} ; '^M3g-C[Jg  
)8Sm}aC  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? j6)@kW9x  
这个差事就留给了holder自己。 V0 OT_F  
    jvos)$;L-  
C0Ti9  
template < int Order > ldm=uW  
class holder; NvlG@^&S  
template <>  !.k  
class holder < 1 > y3C$%yv0  
  { .:s**UiDR  
public : X*C4N F0  
template < typename T > F%QVn .  
  struct result_1 Ndx  ]5  
  { %S4pkFR  
  typedef T & result; -T-h~5   
} ; CpICb9w  
template < typename T1, typename T2 > )<jT;cT!&  
  struct result_2 +Gvf5+ 5VR  
  { M3dNG]3E  
  typedef T1 & result; enJE#4Z5&s  
} ; qu/59D  
template < typename T > N;\by<snN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @7';bfsix  
  { fM)RO7  
  return (T & )r; P/FO,S-V  
} 21U,!  
template < typename T1, typename T2 > bKH8/*Yk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F/w!4,'<?5  
  { G P/3r[MH  
  return (T1 & )r1; Nl1v*9_x  
} Jk7[}Jc$  
} ; vg1p{^N !  
KArnNmJ9  
template <> e]{X62]  
class holder < 2 > aKC3T-  
  { 4o2 C=?@(  
public : x3my8'h@  
template < typename T > wLC|mByq  
  struct result_1 x_ \e&"x  
  { @[S\ FjI  
  typedef T & result; N*My2t_+E  
} ; IXf@YV  
template < typename T1, typename T2 > Jj'~\j  
  struct result_2 /Et:',D  
  { l+Tw#2s$  
  typedef T2 & result; %zB `Sd<  
} ; w]\O3'0Js  
template < typename T > ~>ACMO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4>Q6!"  
  { c>r0 N[  
  return (T & )r; .)mw~3]  
} j=d@Ih*  
template < typename T1, typename T2 > 3&-BO%i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZuF-$]oL&  
  { YXa^jFp  
  return (T2 & )r2; gKS0!U  
} jfHVXu^M  
} ; hC8'6h  
PhM3?$  
nK6{_Y>  
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> >。 C (_xqn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7{X I^I:n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l23#"gGb  
K$\]\qG6  
return l(i, j) = r(i, j); O- &>Dc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pXCmyLQ  
8fJ- XFK$:  
  return ( int & )i; dd>stp   
  return ( int & )j; :\48=>  
最后执行i = j; jO$3>q  
可见,参数被正确的选择了。 Xi1/wbC  
WrL&$dEJ?M  
U)+Yh  
}} l04kN_  
-pc*$oe  
八. 中期总结 O6;7'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7WW@%4(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~FM5]<X)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4S@^ym  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X%S?o  
pNI=HHx  
pVP CxP  
{cKKTDN  
s&!g )  
c ++tk4  
九. 简化 .QzHHW4&0  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9#.nNv*z3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a%sr*`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]7-*1kL8=~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^6|Q$]}Ok  
  +-*/&|^等 =ex71qj)  
2. 返回引用。 /WB^h6qg  
  =,各种复合赋值等 4l E j/#}  
3. 返回固定类型。 u-At k-2M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ](@Tbm8  
4. 原样返回。 uJm9h(xq  
  operator, a}+|2k_  
5. 返回解引用的类型。 soXeHjNl  
  operator*(单目) =zt@*o{F  
6. 返回地址。 )avli@W-3j  
  operator&(单目) InMF$pw  
7. 下表访问返回类型。 sV'(y>PP%  
  operator[] X4lz?Y:*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TP[<u-@G  
  operator<<和operator>> kA{[k  
Uo<d]4p $  
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。 +glT5sOk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gEMxK2MNXj  
{?17Zth  
template < typename Left > B3]q*ERAo  
struct value_return NB;8 e>8  
  { } O8|_d  
template < typename T > 1p<m>s=D=e  
  struct result_1 J"L+`i  
  { Z~ VOO7|m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r'uD|T H  
} ; Oj6-  
YgC J s;  
template < typename T1, typename T2 > gh|TlvnA  
  struct result_2 /Zap'S/  
  { K 38e,O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G< l+94(  
} ; Jc"xH~,  
} ; N2vSJ\u  
iF?4G^  
\L-o>O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eYMp@Cx  
/\V-1 7-  
下面我们来剥离functor中的operator() (PE x<r1   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8hZ+[E}  
SZW`|ajH  
return l(t) op r(t) Ly0^ L-~|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ) RS*MEgA  
return op l(t) qI"Xh" c?  
return op l(t1, t2) bf|s=,D  
return l(t) op Stq&^S\x69  
return l(t1, t2) op qR/~a  
return l(t)[r(t)] DpH+lpC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /-)\$T1d  
*JDQaWzBd  
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: z^j7wMQ  
单目: return f(l(t), r(t)); OOn{Wp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GuPxN}n 5  
双目: return f(l(t)); U}<5%"!;  
return f(l(t1, t2)); E*'sk  
下面就是f的实现,以operator/为例 kAA1+rG  
:*Lr(-N-  
struct meta_divide DJvmwFx  
  { ]1h W/!  
template < typename T1, typename T2 > "`qmeZ$rg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uT:'Kkb!  
  { :jlKj}4A  
  return t1 / t2; GX?R# cf  
} z{Z4{&M  
} ; \ :To\6\Ri  
jR[VPm=  
这个工作可以让宏来做: lZ|+.T!g?  
lKWe=xY\B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u0 myB/`  
template < typename T1, typename T2 > \ 9+H C!Uot  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2CcUClP$  
以后可以直接用 gb+iy$o-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ICA p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U:"X *  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @6\Id7`Ea  
R8|H*5T?+  
ovm109fTx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  @oE^(  
.8Eh[yiln  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3,`I\>No  
class unary_op : public Rettype vZMb/}-o  
  { tQ=3Oa[u  
    Left l; 'EzKu~*  
public : 'KvS I=$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} prtNfwJz1j  
T_iX1blrgh  
template < typename T > kNq>{dNRx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JBqL0H  
      { U'~M(9uv:  
      return FuncType::execute(l(t)); J5dwd,FQ  
    } NxY B)`~  
%8Eu{3  
    template < typename T1, typename T2 > @^P<(%p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S 7pf QF  
      { 8Of.n7{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vH1IVF"DS  
    } ^UU@7cSi|G  
} ; %Q,6sH#  
3.?G,%S5.$  
`/ <y0H  
同样还可以申明一个binary_op `Iwl\x[A  
3yGo{uW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qa`+-W u8  
class binary_op : public Rettype U{1%ldOJ%  
  { xB5qX7*.  
    Left l; p>#sR4d>  
Right r; Q1kZ+b&  
public : (\8IgQ{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (KG2X  
x%h4'Sm  
template < typename T > W%ml/ 4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1t+uMhy*y  
      { L6d^e53AP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -@7?N6~qZx  
    } mD5Vsy{Pb  
]{Y7mpdB  
    template < typename T1, typename T2 > <JUumrEo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c,>y1%V*S{  
      { {L'uuG\9U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3~q#P   
    } edai2O  
} ; GVT| fE  
6JgbJbUi  
n4XEyCrD  
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 u@]rR&h`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b=@H5XTZyK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w{8O$4 w  
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。 g)dKXsy(F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rX(Ol,&oP  
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。。。 E!A+J63zsw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B,V:Qs6"  
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) pk8`suZ  
下面是修改过的unary_op hZIbN9)8A  
L;\f^v(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]ZR}Pm/CA  
class unary_op dzk1!yy  
  { U8S<wf&  
Left l; t $m:  
  `}:pUf  
public :  "tT68  
cqYMzS t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^O.` P  
4Sz2 9\X  
template < typename T > /9b+I/xY"  
  struct result_1 n  +v(t  
  { |zbM$37 ?k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *j~ObE_y  
} ; + L [a  
?`= <*{_o  
template < typename T1, typename T2 > ~%eZQgqA*  
  struct result_2 c( _R xLJ  
  { :W.pD:/=v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RH9P$;.7  
} ; \E {'|  
$~e55X'!+  
template < typename T1, typename T2 > ? KDg|d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `3eQ#,G!  
  { #.<Dq8u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -G[TlH06  
} lT?Vt`==~M  
: ]JMsa6  
template < typename T > )Vz=:.D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v65]$%F?  
  { lFp:F5  
  return OpClass::execute(lt(t)); XL/V>`E@  
} o\<JG?P  
FM=XoMP q  
} ; e%km}mA  
dUQ )&Hv  
Bx/)Sl@  
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 ], IQ~  
好啦,现在才真正完美了。 :*M2@  
现在在picker里面就可以这么添加了: sa}.o ZpQ  
SJ}PV:x  
template < typename Right > C).+h7{nd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^S`N\X  
  { mg< v9#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d};[^q6X  
} 9ec>#Vxx  
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。 z57q |  
$a|>>?8  
5g`J}@"k  
#Vhr 1;j  
gj7'4 3 ?W  
十. bind VtzBYza  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tl 9`  
先来分析一下一段例子 #nQboTB@  
} rX)A\ g6  
(&=3Y8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4Wu(Tps  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DoNN;^H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HJ!!"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2eRv{_  
我们来写个简单的。 ?pdN!zOeL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: de9e7.(2  
对于函数对象类的版本: zjTCq; G  
peew <SX  
template < typename Func > WOeG3jMz?  
struct functor_trait E#A}2|7,g  
  { [s+FX5'K  
typedef typename Func::result_type result_type; :j#zn~7  
} ; 6FX]b4  
对于无参数函数的版本: (tF/2cZk  
RWB]uHzE  
template < typename Ret > yO/'}FD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yjOZed;M  
  { .kyes4Z  
typedef Ret result_type; E<p<"UjcCJ  
} ; sZwa#CQKq  
对于单参数函数的版本: Ld'3uM/  
tR .>d  
template < typename Ret, typename V1 > "u'dd3!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L*P*^I^1  
  { )+"(7U<  
typedef Ret result_type; np\*r|U  
} ; #'m#Q6`  
对于双参数函数的版本: [U$`nnp  
3t5W wrNh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e +jp,>(v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RDeI l&  
  { Z1h6Y>j  
typedef Ret result_type; -^*8D(j*  
} ; ]vuxeu[cu,  
等等。。。 djn<Oc`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t Kjk<  
uG/b Cb+V  
template < typename Func > KkJE-k*D+w  
struct func_return Oiw!d6"Ovq  
  { V0bKtg1f?-  
template < typename T > ]E*xn  
  struct result_1 6J965eM'[  
  { &m`@6\N(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @sRb1+nn  
} ; ?i\$U'2*z3  
}5d|y*  
template < typename T1, typename T2 > :2lM7|@/  
  struct result_2 Of  nN  
  { m:g%5' qDZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zR%)@wh  
} ; SIzA0  
} ; ioslarw1J  
pW&8 =Ew  
vX*kvEG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j[=P3Z0q  
F3nPQw{;  
template < typename Func, typename aPicker > "77l~3  
class binder_1 0 d2to5 (  
  { "9RW<+  
Func fn; rY"EW"y  
aPicker pk; 'l1cuAP!+  
public : InG<B,/W?  
^Uldyv/  
template < typename T > K&&YxX~ 3  
  struct result_1 G)=+Nt\ *  
  { ^56#{~%^?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >SS979  
} ; %"3tGi:/  
pS!N<;OWr  
template < typename T1, typename T2 > b~+\\,q}  
  struct result_2 ([hd  
  { |H8UT S X+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qjRp5  
} ; Z-i$KF  
a]x\e{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Csm23QLsg)  
SU4~x0  
template < typename T > XOzZtt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M,eq-MEK  
  { s`L>mRw`  
  return fn(pk(t)); =l$qwcfbo  
} 'L6+B1Op  
template < typename T1, typename T2 > PLWx'N-kqL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &&n-$WEl  
  { M5B?`mTl  
  return fn(pk(t1, t2)); KkZo|\V  
} D]Gt=2\NG9  
} ; MLn?t^v-  
G]I^zd&P  
m6 a @Y<  
一目了然不是么? Va\?"dH>M  
最后实现bind 28o!>*  
4!<[5+.  
uX,ln(9I*H  
template < typename Func, typename aPicker > @,TCg1@QJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) btB> -pT  
  { K9UWyM<(2C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K-7i4 ~  
} G;bE_O  
Y.8mgy>   
2个以上参数的bind可以同理实现。 mr`EcO0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zC$(/nZ  
a~;`&Uj  
十一. phoenix xwrleB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2aGK}sS6  
u}KEH@yv  
for_each(v.begin(), v.end(), >l!DW i6  
( 2<+9lk  
do_ 2a:JtJLl  
[ CFx$r_!~  
  cout << _1 <<   " , "  4K$d%  
] W_G'wU3R  
.while_( -- _1), lmr:PX  
cout << var( " \n " ) (~n0,$  
) iLG~_Ob:  
); (yi{<$ U*  
nYO4JlNP  
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: 3+r8yiY  
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 Uzd\#edxJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MQGR-WV=5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mkt%|Kb.  
#k<j`0kiq  
,(CIcDJ2U_  
template < typename Cond, typename Actor > 0~j0x#  
class do_while V$<5`  
  { FG5t\!dt<  
Cond cd; )3~):+  
Actor act; [?Q$b5j/M  
public : g"L$}#iTsl  
template < typename T > fRd^@@,[  
  struct result_1 v/WvT!6V`  
  { Gd%E337d  
  typedef int result_type; nc.X+dx:  
} ; *f$wmZ5A  
WT>2eMK[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RgT|^|ZA  
] 'ybu&22  
template < typename T > [D%5Fh\0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uVw|fT  
  { -?68%[4lm_  
  do -.X-02  
    { <Xr {1M D  
  act(t); J.QFrIB{]+  
  } DJf!{:b)  
  while (cd(t)); `V[{,!l;X  
  return   0 ; r .b!3CoQ  
} %2D9]L2Up  
} ; ULkhTB  
u DpCW}  
\4OX]{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y6nPs6kR  
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。 ix]t>2r  
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。 .d>TU bR;  
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。 wR=WS',  
下面就是产生这个functor的类: 11(:#4Y,  
%^$7z,>;  
%0!!998  
template < typename Actor > td#B$$[  
class do_while_actor 9vZD?6D,n  
  { N8^ AH8l  
Actor act; >ps=z$4j*  
public : Qs5^kddz=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <r'l5|er  
^xwnX=Np  
template < typename Cond > usR: -1{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e1 j3X\ \  
} ; u 6(O;  
yy%'9E ldc  
C.[abpc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @Js^=G2  
最后,是那个do_ af<R.  
(/r l\I  
lU[" ZFP  
class do_while_invoker O+^l>+ZGj?  
  { Gd8FXk,.!  
public : \'gb{JO  
template < typename Actor > "NgfdLz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kgV_*0^  
  { AD=vYDR+  
  return do_while_actor < Actor > (act); z"n7du}v  
} [Grd?mc#  
} do_; %|:Gn)8  
OJGEX}3'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `"/s,"c:D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *+ql{\am4N  
最后来说说怎么处理break和continue {m )$b  
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。 ""JTU6]MS  
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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