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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }0C v J4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =3Ohy,5L  
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, -uN M_|MO  
ja4zLf(<  
Y6`^E  
"?G?G'yK>  
  class filler 2xBYJoF(  
  { U;=1v:~d  
public : ^&lkh@Y1q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p4@0[z'  
} ; g_JSgH!4  
'si{6t|  
,B:r^(}0j  
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: 2BO&OX|X  
xC9?Wt'  
Nwg?(h#  
fCbd]X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -Rwx`=6tV  
Ae;mU[MK/  
#]h&GX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iHT=ROL  
-br): }f  
C{>dE:*K^  
LvCX(yjZ*  
二. 战前分析 v"l8[::  
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。 & h\!#X0  
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 IQWoK"B  
K 8W99:v  
H@te!EE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i!*8@:VI  
  /* --------------------------------------------- */ b"nD5r  
vector < int *> vp( 10 ); [ut[W9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); txiX1o!/L  
/* --------------------------------------------- */  Cwl:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &Z(6i}f,Gp  
/* --------------------------------------------- */ t[/APm-k~>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :eH\9$F`x;  
  /* --------------------------------------------- */ YH&q5W,KX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -6xh  
/* --------------------------------------------- */ 8 q>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m7u" awM^  
yUN>mD-  
Y[s}?Xu]w#  
s`|KT&r  
看了之后,我们可以思考一些问题: G1Vn[[%k  
1._1, _2是什么? ?ph>:M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 MvTp%d.  
2._1 = 1是在做什么? )|GYxG;8C  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~|S}$|Mi50  
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。 m:c0S8#:  
qJJ}, 4}  
'A9Z ((  
三. 动工 >IipWTVo<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lHFk~Qp[  
T@Z-;^aV  
RWFvf   
PU4-}!K  
template < typename T > LKA/s ~G  
class assignment Q)=2%X  
  { x2f=o|]D'  
T value; ,'n`]@0?\  
public : >2ha6A[  
assignment( const T & v) : value(v) {} FQ0PXYh  
template < typename T2 > MS]Q\g}U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dsg-;*%  
} ; /CUBs!  
Bh&dV%'  
tNQACM8F;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R7A:K]iJ5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5n[''#D  
Ed+jSO0  
lx7]rkWo|a  
e|q~t {=9S  
  class holder B}J0 d  
  { V{ fG~19  
public : j@{B 8  
template < typename T > I]%Kd('  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0es\ j6c  
  { j9X|c7|  
  return assignment < T > (t); vnS8N  
} tns4e\  
} ; f@k.4aS  
$&&+2?cx0  
ZSr!L@S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?g:sAR'  
W\<HUd  
  static holder _1; cdN=HM~I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -e>Z!0  
@)wsHW%cjz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |D_4 iFC  
而不用手动写一个函数对象。 .#Z"Sj  
{gxP_>  
#N;&^El  
/t*Q"0X5  
四. 问题分析 ZZ T 9t#~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @1i<=r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ro;I%j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r`pf%9k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _h 6c[*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .@ZrmO o]]  
5vLA)Al3  
五. 问题1:一致性 HA[7)T N1E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| < FY%QB)h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [,{Nu EI  
";/ogFi  
struct holder *U$%mZS]1  
  { fe8hgTP|  
  // T=RabKVYP  
  template < typename T > qFl|q0\ A  
T &   operator ()( const T & r) const  M%g2UP  
  { E^0a; |B[  
  return (T & )r; =\mJ5v"hA  
} TM|PwY  
} ; YI`BA`BQ8  
BO8?{~i  
这样的话assignment也必须相应改动: Dy:r)\KX  
h6}rOchj  
template < typename Left, typename Right > ]]e>Jym  
class assignment h lSav?V_  
  { @( 0O9L F  
Left l; 4dm0:, G  
Right r; 3d,:,f|h  
public : #hk5z;J5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q3Y(K\  
template < typename T2 > FlUO3rc|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m/;fY>}3  
} ; +(W7hK4ip  
K=r~+4F  
同时,holder的operator=也需要改动: 9m\Yi  
uKj(=Rqq  
template < typename T >  d^zuo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m77 !i>V)  
  { G:@1.H`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m#-&<=  
} `sg W0Uf  
nwzyL`kF  
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。 |>1#)cONW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Cs\jPh;"  
dpX Fx"4A  
return l(rhs) = r; H}q$6W E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )3<>H!yG}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !R gj'{  
mD|Q+~=|e  
template < typename Tp > nyxoa/  
class constant_t D6"d\F m<  
  {  ;]bW  
  const Tp t; L}'^FqO[IW  
public : }8s&~f H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _g-0"a{-  
template < typename T > ]h=5d09z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @= =)  
  { n&DBMU  
  return t; sZ7~AJ  
} j)#yyK{k2s  
} ; )eqF21\  
6urU[t1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6'.)z ,ts  
下面就可以修改holder的operator=了 ((<\VQ,>(  
J1Az+m  
template < typename T > EEo I|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _%23L|  
  { Mz86bb^J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VvT7v]  
} F,Ve,7kh  
_Vf>>tuW  
同时也要修改assignment的operator() #?,"/Btq  
8EX?/33$  
template < typename T2 > 3g5r}Ug  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0Wc_m;  
现在代码看起来就很一致了。 2m} bddS  
e,Y<$kPV  
六. 问题2:链式操作 .}uri1k"@k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y9&na&vY?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x34GRe!!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B|8|f(tsSa  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /{[p?7x>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q~Al[`K  
FMhuCl2  
template < typename T > )4.-6F7U?  
struct result_1 ^FVmP d*1  
  { N2Ysi$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MJCz %zK  
} ; ZLdIEBi=  
uu"hu||0_  
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: k@h0 }%  
P=L@!F+s  
template < typename T > ]!N=Z }LD  
struct   ref SqdI($F\:  
  { r. (}  
typedef T & reference; 7$t['2j3  
} ; wA)n ryXV  
template < typename T > OVc)PMp  
struct   ref < T &> JfK4|{@  
  { %o{IQ4Lz#  
typedef T & reference; TCIbPs E  
} ; Pl-9FLJ  
"WO0 rh`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?STO#<a  
lV$#>2Hh5  
template < typename T > ckv8QAm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [tElt4uG  
  { ^]~!:Ej0  
  return l(t) = r(t); B#35)QI  
} $$< I}eMd>  
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。 ):}A Quy]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !_;J@B  
DL,]iJm  
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 TIR Is1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (<-m|H};  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ll- KK`Ka  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0 0|!g"E>$  
最后的布局是: B7YE+  
                Add & 9 c^9<F  
              /   \ jW-;Y/S  
            Divide   5 412E7   
            /   \ hE$3l+  
          _1     3 |JP'j1 Ka  
似乎一切都解决了?不。 e@ $|xa")  
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。 oA7|s1  
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。 &A`,hF8  
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: G007[|  
<h}x7y?  
template < typename Right > xU}J6 Tv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /L@6Ae  
Right & rt) const +c, ^KHW  
  { T:9M|mD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bZK^q B  
} pjFj{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @Y>PtA&w*  
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。 0vBQzM Q  
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。 H*P+>j&  
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。 Zk>m!F>,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。 J#t8xL  
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? Z,81L3#6  
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: :XPat9 3w  
kC6Y?g  
template < class Action > 4FZ/~Y1}  
class picker : public Action H@~tJ\L  
  { gs0`nysM#  
public : $#3[Z;\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `Mcg&Mi~  
  // all the operator overloaded qPWf=s7!  
} ; :}/\hz ,  
LP'q$iB!  
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。 ^N 4Y*NtV7  
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: g)D@4RM  
[z+YX s!N  
template < typename Right > ^tWSu?9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TXS`ey  
  { 3>73s}3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L~by`q N_  
} jG)66E*"  
Y9vVi]4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s{V&vRr  
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。 a|#pl!  
1 XJZuv,T:  
template < typename T >   struct picker_maker [7[Qw]J  
  { [KbLEMrPba  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NWQ7%~#k*  
} ; T4gfQ6#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (n jTS+?  
  { 4;gw&sFF  
typedef picker < T > result; ggYi7Wzsd  
} ; F M YcZ+4  
pY&dw4V  
下面总的结构就有了: ?hR0 MnP  
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。 8m `Y  
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。 aG4 ^xOD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \Cin%S. C  
至此链式操作完美实现。 "wKJ8  
@H( 7Mt  
QtW e,+WWV  
七. 问题3 #N64ZXz_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :,R>e}lM  
fQg^^ZXe"  
template < typename T1, typename T2 > SMRCG"3qwA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @T>^ >  
  { @,6*yyO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z?3B1o9  
} m(kv:5<>  
R\#5;W^  
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: 3pL4 Zhf  
px+]/P <dX  
template < typename T1, typename T2 > ,@ f|t&  
struct result_2 W$J.B!O  
  { _FS #~z'j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nU\.`.39 +  
} ; T2)CiR-b  
Us pv^O9_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {TMng&  
这个差事就留给了holder自己。 qs_cC3"=%=  
    /RxqFpu|.  
p|a`Q5z!  
template < int Order > I3T;|;P7  
class holder; DW:\6k  
template <> ba ,n/yH  
class holder < 1 > ]W~M?1 }  
  { v4uQ0~k~X  
public : ?:l:fS0:{  
template < typename T > 5INw#1~  
  struct result_1 +>[zn  
  { CtD<% v3`  
  typedef T & result; ?A r}QN  
} ; U7f o4y1}  
template < typename T1, typename T2 > _+7P"B|\  
  struct result_2 mL'A$BR`  
  { QyZ' %T5J  
  typedef T1 & result; XH/!A`ZK  
} ; D@[#7:rHL  
template < typename T > -HuIz6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T-kHk(  
  { w-v8 P`V  
  return (T & )r; REi"Aj=  
} CD^@*jH9"  
template < typename T1, typename T2 > '@\[U0?@K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const US9@/V*2  
  {  w+5OI9  
  return (T1 & )r1; iXXaB +w  
} Xq ew~R^MP  
} ; U-f8 D  
?>vkY^/  
template <> {BaPK&x,  
class holder < 2 > =T?Xph{  
  { s*i,Ph  
public : ,lFzL3'_0x  
template < typename T > dWwb}r(ky  
  struct result_1 BrzTOkeyG  
  { 4Sdj#w  
  typedef T & result; Dsv2p~  
} ; fmUrwI1 %  
template < typename T1, typename T2 > _ |HA\!  
  struct result_2 <dBz]W  
  { GU Mf}y  
  typedef T2 & result; >!o!rs  
} ; [=Nv=d<[p  
template < typename T > I {%( G(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 19oyoi"  
  { 0XyPG  
  return (T & )r; Zx6h%l,%  
} A4;~+L:M  
template < typename T1, typename T2 > b#t5Dve  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H,j_2JOY=  
  { "tpD ->  
  return (T2 & )r2; h_\W7xt  
} [+}0K{(O=  
} ; /@DJf\`vM  
!I91kJt7  
|B^Picu  
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> >。 [?2?7>D8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u'Hh||La"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;vpq0t`  
M$6; &T  
return l(i, j) = r(i, j); V;~\+@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j``Ku@/x0  
~Q]::  
  return ( int & )i; 9c{ ~$zJW  
  return ( int & )j; o{mVXidE  
最后执行i = j; #D >:'ezm  
可见,参数被正确的选择了。 2:yXeSeA  
dWhqu68_  
65mfq&"P ?  
" Z dI~  
i?mUQ'H  
八. 中期总结 7 VYhRC-  
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: sULsUt#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &{q'$oF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }XCh>LvX  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  8#1o  
/Vx EqIK  
tWTC'Gx-J  
MdTu722  
xz +;1JAL3  
7.kH="@  
九. 简化 87+u` ~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 p}X *HJq$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vP%:\u:{  
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: ~!%G2E!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <si cldz  
  +-*/&|^等 '#QZhz(+  
2. 返回引用。 :x?G [x=  
  =,各种复合赋值等 N7;kWQH  
3. 返回固定类型。 7p{uRSE4._  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ch~y;C&e+r  
4. 原样返回。 Z 2$S'}F  
  operator, J10&iCr{r*  
5. 返回解引用的类型。 byZj7q5&Q  
  operator*(单目) dXU6TCjU7  
6. 返回地址。 FEV Ya#S  
  operator&(单目) 0 r;tI"  
7. 下表访问返回类型。 I}]UQ4XJ  
  operator[] z`]:\j'O3"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /c7jL4oD  
  operator<<和operator>> J*^ i=y  
)|Ka'\xr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [Qqss8a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  4NIb_E0  
T~?&hZ>  
template < typename Left > &u (pBr8B  
struct value_return 7--E$ !9O,  
  { gf/<sH2}  
template < typename T > T[J8zL O  
  struct result_1 "VMb1Zhf  
  { b.)jJLWv@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :n?rk/F  
} ; b~TTz`HZ  
*I k/Vu%;  
template < typename T1, typename T2 > |"eC0u  
  struct result_2 :G5O_T$  
  { 5mm&l+N)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %Bg>=C)^(1  
} ; SkU9iW(k  
} ; Y{X%C\  
vJb/.)gh]  
j`MK\*qmz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [ o 6  
Hig.` P  
下面我们来剥离functor中的operator() W/%9=g$m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F$O$Y[  
2>Qy*  
return l(t) op r(t) [X@JH6U r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) veS) j?4  
return op l(t) xb&,9Lxd|  
return op l(t1, t2) >.hDt9@4  
return l(t) op Zk31|dL  
return l(t1, t2) op }%0X7'  
return l(t)[r(t)] )X8N|W>vh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /?}2OCq  
Lo=n)cV1,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n6C!5zq7U  
单目: return f(l(t), r(t)); >g{b'Xx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r<Q0zKW!jN  
双目: return f(l(t)); m'uFj !  
return f(l(t1, t2)); -NA2+].  
下面就是f的实现,以operator/为例 +Y>oNX1KN  
UM^~a$t  
struct meta_divide s&\krW &  
  { O! _d5r&,  
template < typename T1, typename T2 > r,P`$-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BUyKiMW49  
  { ^szi[Cj  
  return t1 / t2; 9H+Q/Q*-a  
} &{ZUY3  
} ; 4Wa*Pcj  
y'O<*~C(X  
这个工作可以让宏来做: iMQ0Sq-%1  
nt%p@e!,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hv%$6,/*v  
template < typename T1, typename T2 > \ V$dhiP z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Fj"/jdM  
以后可以直接用 pfFHuS~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6wZ)GLW[  
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 a`LkP%  
(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。。。) 8U!$()^?  
.sKfwcYu4  
{*K$gH$  
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 goJ'z|))  
}eveNPB{5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >G As&\4hs  
class unary_op : public Rettype 9q\_UbF  
  { <*o V-A  
    Left l; -TS,~`O  
public : K'f2 S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q)J5tBfJ  
Bi>]s%zp  
template < typename T > be?Bf^O>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i>dFpJ  
      { )g KC}_h=  
      return FuncType::execute(l(t)); )RQQhB  
    } pX1Us+%  
)c532 y  
    template < typename T1, typename T2 > J5Ti@(G5V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "akAGa!V+  
      {  {@k , e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M0`1o p1  
    } p 8Z;QH*  
} ; #L57d  
&2I8!Ia  
s-~`Ao' <  
同样还可以申明一个binary_op 8]rObT9>  
RF~G{wz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0?O_]SD  
class binary_op : public Rettype "F4 3q8P  
  { ?-8DS5  
    Left l; q$Ms7 `a  
Right r; +[4y)y`  
public : U]g9t<jD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P!!O~P  
kfZ(:3W$  
template < typename T > B![:fiR`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [8%q@6[  
      { 7zIfsb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W_,7hvE?"H  
    } KL$>j/qT  
W>: MK-_ J  
    template < typename T1, typename T2 > (!YJ:,!so  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [70 5[  
      { kp#XpcS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +wQ}ZP&  
    } O\)Kg2  
} ; $1Zr.ERL|(  
(@;^uVJP  
\,r* -jr  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q>cEG"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T8x8TN"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mIqm/5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %s^1de  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bbDm6,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 iyXd"O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &xGpbJG  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :{B']~Xf  
下面是修改过的unary_op RzzU+r  
0WYu5|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '2|P-/jU  
class unary_op Of-xGo YZ  
  { c]bG5  
Left l; b#R$P]dr=  
  ~t ZB1+%)  
public : 6NHP/bj<1V  
)VqPaKZl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E'5KJn;_7  
3d4A~!Iz  
template < typename T > O'{kNr{u  
  struct result_1 J@}PySq  
  { 9)o@d`*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FK`:eP{  
} ; zmL VFGnS  
?~E"!  
template < typename T1, typename T2 > }maD8,:t  
  struct result_2 iHK.hs;  
  { y6x./1Nb}<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LZ.Xcy  
} ; A1`6+8}o;b  
lNtxM"G&  
template < typename T1, typename T2 > 1i_%1Oip  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3la`S$c  
  { #y[omla8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z @ef2y;  
} #8ltV`  
c 3o3i  
template < typename T > cMnN} '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DS>&|zF5l  
  { Oh>hy Y)}  
  return OpClass::execute(lt(t)); %<[{zd1C-  
} `h'=F(v(}  
,S(s  
} ; o?Cc  
ZbjUOlE02  
q9{)nU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug MI^$df  
好啦,现在才真正完美了。 o0S 8ki  
现在在picker里面就可以这么添加了: (2M00J-o  
$Bl51Vj N  
template < typename Right > %7w8M{I R3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \%.oi@A  
  { 3dLqlJ^7B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +`>E_+Mp  
} (C"q-0?n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5>daWmD  
GKSF(Tnj  
F4WX$;1  
V45adDiZ  
/ x$JY\cq`  
十. bind sP eTW*HeR  
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。 1_v\G   
先来分析一下一段例子 }1~9i'o%Z  
q5-i=lw  
I"x|U[*B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /j4G}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mx`';z8~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d|7LCW+HW  
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。 %N&W_.F6  
我们来写个简单的。 ^_DwuY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =>tkc/aa  
对于函数对象类的版本: /IJy'@B  
YM'4=BlJHv  
template < typename Func > yt="kZ  
struct functor_trait %O"Whe  
  { ag47$9(  
typedef typename Func::result_type result_type; alHA&YC{K  
} ; QT^b-~^  
对于无参数函数的版本: ty rP[y  
-WF((s;<#  
template < typename Ret > j|K;Yi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Pmd[2/][  
  { xT*c##  
typedef Ret result_type; eI2HTFyT  
} ; 9X;*GC;d  
对于单参数函数的版本: ]H}2|~c  
aGi`(|shW  
template < typename Ret, typename V1 > {"{]S12N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \R]2YY`EP  
  { L3xN#W;m7  
typedef Ret result_type; *.k*JsU~B  
} ; %X %zK1  
对于双参数函数的版本: n5.sx|bI?  
xsJXf @  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2zh- ms  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tp7$t#  
  { 0:u:#))1  
typedef Ret result_type; Bl8|`R^g  
} ; &?H$-r1/?V  
等等。。。 7Vh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a EIz,^3  
JJ_ Z{  
template < typename Func > ~S;-sxoO0l  
struct func_return Q>Z~={"  
  { Pvi2j&W84  
template < typename T > *PL&CDu=)  
  struct result_1 d4\JM 65  
  { };9s8VZE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; , h'Q  
} ; 9wldd*r  
&,jUaC5I  
template < typename T1, typename T2 > l7^^Mnk C  
  struct result_2 B; e<.M)e  
  { Q8m%mJz~]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M 80Q6K  
} ; pFNU~y'Kf  
} ; NiW9/(;xB  
(&/4wI^M  
l9a81NF{s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4aBVO%t  
`VO;\s$5j  
template < typename Func, typename aPicker > n9={D  
class binder_1 tm=,x~  
  { YARL/V  
Func fn; t^YtP3`?b  
aPicker pk; jmaw-Rx  
public : 5!qf{4j  
*p\Zc*N;%  
template < typename T > Kd+E]$F_OH  
  struct result_1 m+s*Io{Ip  
  { Er~KX3vF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W7 Iy_>  
} ; ut560,h~  
8uLS7\,$z  
template < typename T1, typename T2 > o)@nnqa  
  struct result_2 -#T%*  
  { _!DH/?aU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r/ g{j  
} ; jF}kV%E  
&Y=~j?~Xm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^$lZ  
$u~ui@kB  
template < typename T > 2!B|w8ar  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `j)56bR  
  { S8/~'<out  
  return fn(pk(t)); JP6 Noia  
} A~a 3bCX+"  
template < typename T1, typename T2 > bRm;d_9zC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lD[@D9  
  { @U5gxK*  
  return fn(pk(t1, t2)); 9]IZ3 fQX  
} z!bT^_Cc0  
} ; hwXsfh |  
h?SRX_  
!10/M  
一目了然不是么? Icg-rwa<Z  
最后实现bind b,~pwbHf  
^t gjs$M|  
-`\rDPGf  
template < typename Func, typename aPicker > |*g#7 YL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OH2IO  
  { ]9w)0iH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,>6a)2xh  
} &>+T*-'  
Q?>r:vMi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~//9Nz~;3  
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。 @hg[v`~  
N^[ F+y  
十一. phoenix Lr*PbjQDIY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :K2 X~Ty  
$#D#ezvxe  
for_each(v.begin(), v.end(), ~"`e9Im  
( hjg1By(  
do_ .p e3L7g  
[ Fh)xm* u(  
  cout << _1 <<   " , " jH<Sf: Y(  
] SEzjc ~@3  
.while_( -- _1), ,ESli/6  
cout << var( " \n " ) f]%S FQ+  
) h?n?3x!(  
); _%2ukuJ `  
&57~i=A 3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uVU)LOx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ep./->fOA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #?S"y:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .cs x"JC  
@PNgqjd  
t`Z3*?UqI  
template < typename Cond, typename Actor > xJ/)*?@+  
class do_while TM#L.xPMf  
  { p!:oT1U  
Cond cd; :~8@fEKb{  
Actor act;  ]aF;  
public : >@ 8'C"F  
template < typename T > _4Eq_w`  
  struct result_1 d9TTAaf  
  { Y3[KS;_fr9  
  typedef int result_type; i3|xdYe$  
} ; 8/)\nV$0Y  
`H:`JBe=+[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6?M/7 1  
'62_q8:  
template < typename T > =L#&`s@)_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PV~D;  
  { cb)7$S  
  do ,iao56`E  
    { (y!bvp[" m  
  act(t); :B5*?x  
  } v^o`+~i  
  while (cd(t)); D^%IFwU^  
  return   0 ; X5.9~  
} GBBr[}y-  
} ; LhAW|];  
3h.,7,T  
Psx"[2iZm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NCi~. I  
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。 >&+V[srfD  
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。 LBD],Ba!  
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。 B6IKD  
下面就是产生这个functor的类: nm<VcCc  
AzJ;E tR  
o[Qb/ 7  
template < typename Actor > GP4!t~"1  
class do_while_actor r?[[.zm"7  
  { e'$[PF  
Actor act; qQ)1+^  
public : -|}?+W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %b*N.v1+  
M-h+'G  
template < typename Cond > kI(3Pf ].  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /YZMP'v  
} ; ;[ Dxk$"  
iQ Xlz] '  
F%p DF\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ["&{^  
最后,是那个do_ }Em{?Hqy  
00i MU  
Ddq*}Pf0K  
class do_while_invoker J2x}@p  
  { 9b=0 4aWHm  
public : Z|*#)<| ~  
template < typename Actor > l9|K,YVW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w]qM  
  { KZg2`8F   
  return do_while_actor < Actor > (act); z0+JMZ/  
} g9 ^\Q Yh!  
} do_; lFtEQ '}  
<FBH;}]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cOdRb=?9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b1#C,UWK  
最后来说说怎么处理break和continue rAHP5dx:  
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。 p({@t=L3g  
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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