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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V4tObZP3Ff  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^7-l<R[T  
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, {/Qg4pc!  
Rpou.RrXR7  
8%#pv}  
]>H'CM4JR  
  class filler [*W l=  
  { )Nkf'&  
public : /4 %ycr6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @zq]vX-A_  
} ; 2NvbQ 3c5  
W*.6'u)9  
s%Irh;Bs  
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: ty-erdsP  
Fz1K*xx'  
0.!!rq,  
\ ix& U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Tt+E?C%Y  
[z> Ya-uz7  
jQ&82X%m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Msl8o c  
tEjT$`6hp  
E .%_i8s  
p?e-`xs  
二. 战前分析 7J[s5'~|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 LY1dEZ-)A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rls\3 R(jt  
l#^weXSlk  
?CO..l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;wKsi_``@  
  /* --------------------------------------------- */ 2YhtD A  
vector < int *> vp( 10 ); :WHbwu,L$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `ZZq Sc4  
/* --------------------------------------------- */ 0.lOSAq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PsCr[\Ul  
/* --------------------------------------------- */ AroYDR,3+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,l7',@6Y  
  /* --------------------------------------------- */ f,0,:)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i[ 40p!~  
/* --------------------------------------------- */ *G(ZRj@ 33  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~%d*#Yxq  
EB2 5N~7  
v/z~ j  
CA5q(ID_  
看了之后,我们可以思考一些问题: X3l? YA  
1._1, _2是什么? '-NHu +  
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。 'Z 82+uU%  
2._1 = 1是在做什么? Vk?US&1q}  
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。 P-)`FB  
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。 }4XXNYH  
_(0GAz%9  
vuO~^N]G  
三. 动工 =5u;\b>*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (8jQdbZU  
q~G@S2=}0}  
1rGi"kdf  
%IH ra6  
template < typename T > 3U&r K)F  
class assignment Bl*.N9*  
  { m 7/b.B}  
T value; ^;mnP=`l[  
public : mt*/%>@7R  
assignment( const T & v) : value(v) {} G[ gfD\  
template < typename T2 > w .+B h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |jJ9dTD8/  
} ; ? H7?>ZE  
aa,^+^J  
dO|n[/qL0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |nT+ W| 0U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #1<Jwt+  
IfzZ\x .  
-cs$E2 -  
D,&o=EU  
  class holder Zg/ ],/`  
  { z%44@TP  
public : Dio9'&DtC  
template < typename T > X}G3>HcP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,<O|Iis  
  { K~Z$NS^W&  
  return assignment < T > (t); ;b;Bl:%?  
} Zil<*(kv{  
} ; vd#BT$d?  
`| f1^C^  
:<i<\TH'  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }CB9H$FkCY  
|P(8T'  
  static holder _1; j5V{,lf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WdJJt2'  
EJaGz\\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s]Qo'q2  
而不用手动写一个函数对象。 {RHa1wc  
| rwx; +  
9MUg/  
p n(y4we  
四. 问题分析 4StoEgFS  
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。 ;$/]6@bqB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mWX{I2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qz&?zzz;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u?lbC9}$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5 ]l8l+  
TpAso[r  
五. 问题1:一致性 (;cvLop  
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?| @JU Xp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %WAaoR&u  
W:V.\  
struct holder rhj_cw  
  { N%fDgK  
  // 9/$Cq  
  template < typename T > l }WvO]  
T &   operator ()( const T & r) const !]2`dp\!  
  { 9Z lfY1=  
  return (T & )r; $3yn-'o'A  
} GyLp&aa  
} ; 0q_?<v_ 1  
d0}P  
这样的话assignment也必须相应改动: ak$D1#hY  
/5"RedP<  
template < typename Left, typename Right > NXSjN~aG2  
class assignment [J +5  
  { MD>xRs   
Left l; 'l6SL- <  
Right r; z\c$$+t  
public : VJOB+CKE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y20T$5{#  
template < typename T2 > ]qO*(m:}o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OSIf>1  
} ; t 4>\ ;  
&*9 ' 0  
同时,holder的operator=也需要改动: M{Hy=:K+  
Z:.*fs5  
template < typename T > Bnh*;J0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RKD$'UWX  
  { mt}3/d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <Xb$YB-c  
} |^C35 6M>  
jYE ?wc+FT  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 z4wG]]Kh*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iE,/x^&,&  
A1F!I4p5  
return l(rhs) = r; k293 wS  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y_{fc$_&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M=#g_*d  
SshjUNx  
template < typename Tp > Q(/F7 "m  
class constant_t @|d+T"f  
  { PXo^SHJ+gt  
  const Tp t; uL |O<  
public : 8om)A0S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |DLmMsS4  
template < typename T > UqNUP+K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DH!_UV  
  { 8DcIM(;Z  
  return t; 3.w &e0Es  
} 67]!xy  
} ; a}V<CBi  
x/uC)xm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OpLUmn  
下面就可以修改holder的operator=了 ,nSapmg  
yt#~n _  
template < typename T > 9"f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gzEcdDD  
  { ~=gpn|@b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "Zu>cbE  
} Ug8>|wCE  
<Y+>a#T  
同时也要修改assignment的operator() ~qkn1N%'  
/dwj:g0y  
template < typename T2 > >(C5&3^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v%;Ny ab6$  
现在代码看起来就很一致了。 f J+  
(x140_TH~  
六. 问题2:链式操作 T0"q,lrdxV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Bj* M W  
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。  |Fe*t  
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。 Huf;A1.  
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。 :ioD  *k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AYv7- !Yk  
Ypwn@?xeP  
template < typename T > 5E0dX3-  
struct result_1 `qhZZ{s)1U  
  { %s ">:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :|\)=4  
} ; #PQhgli  
ky I~  
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: >Do P2]  
_[,7DA.qc  
template < typename T > xP $\ }  
struct   ref %H3 M0J2L  
  { RuWu#tk  
typedef T & reference; [WO>}rGw4  
} ; ')>D*e  
template < typename T > _zDf8hy  
struct   ref < T &> Xk}\-&C7  
  { *Ke\Yb  
typedef T & reference; Uf#9y182*c  
} ; 9YY*)5eyD  
zj 2l&)N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .4XX )f5  
!#dp [,nk  
template < typename T > ? u~?:a@K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @P/6NMjZ^  
  { FY"csZ  
  return l(t) = r(t); |nmt /[  
} ;TulRx]EA  
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。 0N):8`dY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s3y"y_u  
tf6 Zz[  
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 =6gi4!hE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |Q$9I#rv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j.+ }Z |  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?63ep:QEk  
最后的布局是: pMzlpmW;P  
                Add Aaz2._:/-m  
              /   \ KN".0WU  
            Divide   5 Bb.U4#  
            /   \ liPaT  
          _1     3 AtNF&=Op  
似乎一切都解决了?不。 #7=- zda5  
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。 ?[2>x{5Z  
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。 eDY)i9"W  
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: G#j~8`3X  
'mk_s4J  
template < typename Right > $y,tR.5.)[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vfdTGM`3  
Right & rt) const r b*;4a  
  { M=Y['w x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a LJ d1Q  
} Ww=b{lUD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <jG[ z69)  
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。 ["sm7yQ  
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。 CvRO'  
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。 Q-Oj%w4e  
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。 [wn! <#~v  
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? hkx(r5o  
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: ._TN;tR~'  
L u1pxL  
template < class Action > W{fNZb'  
class picker : public Action 5=/j  
  { Fil6;R  
public : 6mV^a kapv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U&0 RQ:B  
  // all the operator overloaded fPq)Lx1'  
} ; T l8`3`e  
ei(S&u<  
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。 Suy +XHV  
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: RKy!=#;17  
y#i` i  
template < typename Right > SLda>I(p7&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nf%/)Tk  
  { Xo3@-D_c!c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &/(JIWc1su  
} X<&Y5\%F  
3,1HD_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1 Q*AQYVY  
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。 JC iB;!y  
fndbGbl8p  
template < typename T >   struct picker_maker RaOLy \  
  { Y|ErVf4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wY"BPl]b  
} ; Y6m:d&p=}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /xCX. C  
  { <YvW /x  
typedef picker < T > result; a"^rOiXR{  
} ; CIj7' V  
eu'S~c-l  
下面总的结构就有了:  ^w_\D?  
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。 =3EjD;2  
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。 395`Wkv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q096M 0m  
至此链式操作完美实现。 y7x*:xR[  
)j. .)o  
\|CuTb;0  
七. 问题3 c^stfFE&  
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。 ydMSL25<+  
U04&z 91"  
template < typename T1, typename T2 > @a,} k<@E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1NkJs&  
  { dUv(Pu(.#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o8~<t]Ejw  
} $E}N`B7  
\LM.>vJ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LIn2&r:U  
A45!hhf  
template < typename T1, typename T2 > k|^`0~E  
struct result_2 /rHlFl|Wy  
  { !\!j?z=O8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hGRHuJ  
} ; q4Mv2SPT  
d<[L^s9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f$qkb$?]}  
这个差事就留给了holder自己。 }6gum  
    s7,D}Zz  
1rON8=E  
template < int Order > rTqGtmulG  
class holder; &r2\P6J  
template <> 73JrK_h  
class holder < 1 > b4 Pa5 w  
  { 85lcd4&~  
public : biENRJQ.  
template < typename T > =yWdtBng  
  struct result_1 SGu`vN]  
  {  Z>pZ|  
  typedef T & result; Q 3/J @MC  
} ; xNjWo*y v  
template < typename T1, typename T2 > ?C']R(fQ\  
  struct result_2 /@&#U bN\  
  { AWi+xo|  
  typedef T1 & result; vRH2[{KQ9  
} ; } L _Zmi$  
template < typename T > LCW}1H:Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /0Mt-8[  
  { hii#kB2  
  return (T & )r; C7K]c4T  
} ""*g\  
template < typename T1, typename T2 > -q\Rbb5M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g.\%jDM  
  { ij1YV2v  
  return (T1 & )r1; N_/+B]r }T  
} a'A<'(yv  
} ; W}#n.c4+  
wF3 MzN=%  
template <> KDb`g}1Q  
class holder < 2 > rQosI:$  
  { 1iqgVby  
public : ]CPF7Hf  
template < typename T > Ss_}@p ^  
  struct result_1 (T%Ue2zlY  
  { k5Su&e4]]  
  typedef T & result; s6'=4gM  
} ; d{"@<0i?  
template < typename T1, typename T2 > '_5|9 }  
  struct result_2 RT${7=  
  { ~/XDA:nfL:  
  typedef T2 & result; XlnSh<e  
} ; PkLNIp1  
template < typename T > J 5xMA-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `3`.usw  
  { J57; X=M  
  return (T & )r; ?a)Fm8Y  
} 0Ua=&;/2  
template < typename T1, typename T2 > *F!1xyg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,RW`9+gx  
  { cL][sI  
  return (T2 & )r2; pC #LQ  
} /4@ [^}x  
} ; z:Z-2WV2o  
SlwQ_F"4L  
JW )f'r_f  
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> >。 /nn~&OU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y6Ux*vhK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Cy)N hgz  
i<):%[Q)>  
return l(i, j) = r(i, j); "YW Z&_n**  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AyPtbrO  
@DF7j|]tV  
  return ( int & )i; vn!3Z!dm(  
  return ( int & )j; jw`05rw:  
最后执行i = j; sG)aw`_j  
可见,参数被正确的选择了。 PQa0m)H@  
tY: Nq*@  
zWH)\>X59  
x,zYNNx5g  
"eqzn KT%u  
八. 中期总结 [YZgQ  
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: ]^T-X/v9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `oH4"9&]k3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SN]g4}K-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ln t 1  
lRNm &3:-  
iQS,@6  
o OC&w0  
`( w"{8laB  
_ Yc"{d3S  
九. 简化 3z u6#3^  
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。 *ra>Kl0   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vbd)L$$20+  
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: /'5d0' ,M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kD?@nx>  
  +-*/&|^等 P|Gwt&  
2. 返回引用。 &GkD5b  
  =,各种复合赋值等 4 Yv:\c  
3. 返回固定类型。 l1KgPRmEP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +cSc0:  
4. 原样返回。 Ie|5,qw E  
  operator, d4*SfzB  
5. 返回解引用的类型。 ' QMcQvU  
  operator*(单目) u&^KrOM@#  
6. 返回地址。 '&dT   
  operator&(单目) "j8)l4}  
7. 下表访问返回类型。 ,B_c  
  operator[] N-_APWA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K&Bbjb_|  
  operator<<和operator>> "|[9 Q?  
yj#*H  
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。 Rb.vyQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =&,T@5&-=  
4d cm)Xr  
template < typename Left > E}v8Q~A(  
struct value_return } Z FoCMM  
  { |w54!f6w_  
template < typename T > B+mxM/U[c  
  struct result_1 cz{`'VN}`  
  { {\CWoFht>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0c`nk\vUy  
} ; c)B3g.C4m  
)G Alj;9A$  
template < typename T1, typename T2 > ;Q^>F6+_m  
  struct result_2 BxjSo^n  
  { RL/y7M1j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [P =P8-5  
} ; )#cZ& O  
} ; nq8XVT.m^\  
()bQmNqmO=  
u~ipB*Zf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aHmg!s}&  
$ P 5K   
下面我们来剥离functor中的operator()  Pd\4hy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Fa[^D~$l*  
)Uy%iE*  
return l(t) op r(t) ZTV)D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t!*[nfR  
return op l(t) 1n[)({OQ  
return op l(t1, t2) Wc2&3p9 c  
return l(t) op $!MP0f\q g  
return l(t1, t2) op vI0,6fOd6  
return l(t)[r(t)] 6?~9{0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]oVP_ &E  
#}+H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dk nM|  
单目: return f(l(t), r(t)); A,~KrRd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nJ]7vj,rB  
双目: return f(l(t)); 4 ZnQpKg  
return f(l(t1, t2)); WA~[) S0  
下面就是f的实现,以operator/为例 |+W{c`KL  
-X!<$<\y;  
struct meta_divide xc 1d[dCdp  
  { Z@Zg3AVU  
template < typename T1, typename T2 > q+9->D(6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BVNJas  
  { v_EgY2l(  
  return t1 / t2; IDT\hTPIs  
} ?'+]d;UO&  
} ; 5L[imOM0  
D]fuX|f~ul  
这个工作可以让宏来做: v:QUwW  
)'T].kWW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ''@Tke3IG6  
template < typename T1, typename T2 > \ T` h%=u|D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &)tiO>B^6  
以后可以直接用 G=|?aK{p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1F,U^O  
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 oo\^}jb  
(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。。。) 5=I({=/>  
e'A_4;~@s  
BInSS*L  
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 Lv['/!DJ|  
dN3^PK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RU7+$Z0K  
class unary_op : public Rettype C/Tk`C&  
  { N=Ct3  
    Left l; `e<IO_cg  
public : 9dNkKMc@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SNOc1c<~  
rIPfO'T?  
template < typename T > +;lDU}$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A{ T9-f@X  
      { YiO}"  
      return FuncType::execute(l(t)); UTh2? Rh/  
    } 2PyuM=(Wt  
s_/@`kd{  
    template < typename T1, typename T2 > v77UE"4|c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2=fM\G  
      { QOktIH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9)v]jk  
    } jn|NrvrX  
} ; GqL&hbpi  
5@%Gq)z5  
\ YF@r7  
同样还可以申明一个binary_op 4;J.$  
>~Zj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y/Y}C.IWp)  
class binary_op : public Rettype yKl^-%Uq<  
  { ;&=CZ6vH  
    Left l; >;,23X  
Right r; r4/b~n+*  
public : kE'p=dXx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8QJr!#u  
jFdgFK c)  
template < typename T > OP=brLGu0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const en'[_43  
      { HJN GO[*g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1?H; c5?d&  
    } gU+yqT7=  
w/o^OjwQ  
    template < typename T1, typename T2 > eUQmW^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , 4xNW:!j  
      { tq h)yr;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,\"x#Cc f  
    } V[kJ;YLPN  
} ; @NA+Ma{N  
^UKY1Q .  
C;HEv q7  
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 $7Hwu^c(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e8 ]CB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F]6G<6T[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I2CI9,0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jy.L/s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'XKfKv >;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A"M;kzAfHM  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z_xy*Iif  
下面是修改过的unary_op qzxWv5UH  
5A`>3w{3n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0Sd>*nC  
class unary_op w}l^B>Zz  
  { 1$E[`` n  
Left l; e_epuki  
  ZrEou}z(*  
public : 153*b^iDBh  
18%$Z$K,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A,EG0yb  
VdM Ksx`r  
template < typename T > @4*eH\3  
  struct result_1 vzI>:Bf  
  { i=n;rT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; liPrxuP`  
} ; $!9U\Au>2  
A}9^,C$#  
template < typename T1, typename T2 > 3l~7  
  struct result_2 }GURq#  
  { !O!:=wq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $m5Iv_  
} ; N<<wg{QO  
#@BhGB`9Qt  
template < typename T1, typename T2 > yxu7YGp%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |khFQ(  
  { h='&^1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "" ^n^$  
} XkqsL0\  
"6%{#TZ  
template < typename T > wS|k3^OV%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ',[AKXJ  
  { h& 4#5{=  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZK t{3P  
} cLL2 '  
h#UPU7;  
} ; Z<d=v3q  
\\ R<HuTY  
{f4jE#a>v  
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 _X?_|!;J  
好啦,现在才真正完美了。 4>d]0=x  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8u)>o* :  
k8n9zJ8  
template < typename Right > ECL{`m(#n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '@KH@~OzRS  
  { Dj=$Q44  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3'L =S  
} :dipk,b?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。 mm#UaEp  
|4/rVj"  
 rwSR  
P*;[&Nn4  
9wfE^E1  
十. bind w8q 2f-K-  
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。 F# 9^RA)9  
先来分析一下一段例子 ZGh6- /  
;>ml@@Z  
b (H J|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wG s'qL"z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 voRb>xF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GE] QRKf  
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。 x76;wQ  
我们来写个简单的。 tIV9Y=ckr0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vAG|Y'aO@%  
对于函数对象类的版本: f\$_^dV  
cY!Pv  
template < typename Func > 6:QlHuy0nH  
struct functor_trait N6BOUU]  
  { WS4DzuZZ  
typedef typename Func::result_type result_type; *7*cWO=  
} ; *=O3kUoL  
对于无参数函数的版本: UnVa`@P^:G  
ib> ~3s;  
template < typename Ret > TT;ls<(Lg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9k9}57m.i  
  { p {. 6  
typedef Ret result_type; fbdpDVmpU  
} ; I4qS8~+#  
对于单参数函数的版本: H^o_B1  
@>ys,dy  
template < typename Ret, typename V1 > $P8AU81  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W"\`UzOLQ  
  { 1)97AkN(O  
typedef Ret result_type; a|]deJU^  
} ; .*"KCQGOgM  
对于双参数函数的版本: \TzBu?,v8  
#:Q\   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {Qd oI Pr3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @R;k@b   
  { yfqe6-8U  
typedef Ret result_type; 7zN7PHT=$t  
} ; k`'*niz  
等等。。。 Ke#Rkt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C %j%>X`  
g 6?y{(1  
template < typename Func > fWIWRsy%  
struct func_return lOb(XH9  
  { -+2A@kmEJ  
template < typename T > 4%<wxrod  
  struct result_1 G[`2Nd<  
  { PD^ 6Ywn>s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l*CCnqE  
} ; h{\S'8  
hfc~HKLC  
template < typename T1, typename T2 > S&l [z,  
  struct result_2 ;2 ?fz@KZ  
  { XCyb[(4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m#_M"B.cm  
} ; L"c.15\  
} ; e^;:iJS  
E}0g  
1jBIi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xyz/CZPi  
Zv mkb%8  
template < typename Func, typename aPicker > iW9  
class binder_1 5TeGdfu @  
  { rkdA4'66w  
Func fn; M djxTr^  
aPicker pk; 6N Ogi  
public : bQN3\mvY  
 )L":I  
template < typename T > noB8*n0  
  struct result_1 0Q#}:  
  { i&)([C0z$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V+U89j1g  
} ; Wi\k&V.mE  
j}J=ZLr/V"  
template < typename T1, typename T2 > _ q>|pt.W  
  struct result_2 ,j(E>g3  
  { K0I.3| 6C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >s.y1Vg~C  
} ; CZy3]O"qW  
g{>0Pa 1?C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .Tw:Y,G  
V`c,U7[/  
template < typename T > i>-#QKqJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @S5HMJ2=  
  { pP"j|  
  return fn(pk(t)); j]-_kjt  
}  -V"W  
template < typename T1, typename T2 > |v#D}E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !N][W#:  
  { UbIUc}ge  
  return fn(pk(t1, t2)); =jxy4`oF  
} nLANWQk9  
} ; w|0:0Rc~u  
NP4u/C<  
#_IuB) qy  
一目了然不是么? { +Wknm%  
最后实现bind oxI?7dy5  
7G Erh,  
Q$k#q<+0  
template < typename Func, typename aPicker > B o%Sl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SY@;u<Pd   
  { jlqSw4_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MIiBNNURX  
} 'X4)2iFV  
U(OkTJxv+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tt6GtYrC 1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +nB0O/m'U  
RHbbj}B  
十一. phoenix ;v.J D7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r%$\Na''  
 #3RElI  
for_each(v.begin(), v.end(), (WY9EJ<s,  
( v:w^$]4  
do_ NMC0y|G  
[ V_n tS& 2o  
  cout << _1 <<   " , " =@hCc  
] Nm-E4N#'i  
.while_( -- _1), 0;OZ|;Z  
cout << var( " \n " ) ~Dw% d;  
) n\BV*AH  
); */@I$*  
:hWG:`  
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: +^AAik<yl  
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 ;nAx@_ab^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @`^Z5n.4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *mYGs )|  
-Edi"B4K  
F|oyrG  
template < typename Cond, typename Actor > [ `_sH\  
class do_while w?M"`O(  
  { &5B/>ag1!  
Cond cd; Are0Nj&?  
Actor act; \CS4aIp  
public : j+gh*\:q  
template < typename T > S+^hK1jL  
  struct result_1 m*i,|{UZ  
  { Imclz4'8  
  typedef int result_type; 7:JGrO  
} ; ];=|))ky"  
;WrG\R/|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g 4 $  
VyNU<}  
template < typename T > Es\J%*\u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DPmY_[OAE  
  { .vi0DuD6  
  do +;oR_]l  
    { }6{00er  
  act(t); 8f%OPcr&  
  } WOeLn[  
  while (cd(t)); 1L?W+zMO  
  return   0 ; 8A-*MU`+  
} 9.#")%_p  
} ; #8BI`.t)j  
X_Pbbx_j  
z-sq9Qp&x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GyFA1%(o  
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。 \~U:k4  
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。 e~R_bBQ0  
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。 a6It1%a+  
下面就是产生这个functor的类: MFWkJbZV  
y;P%=M P  
V;Ln|._/t  
template < typename Actor > [`bK {Dq2  
class do_while_actor E2`9H-6e  
  { {aK3'-7  
Actor act; )}_}D +2  
public : Bw[#,_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zQ u9LN  
#%#N.tB 5  
template < typename Cond > I\[z(CHg@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?UeV5<TewS  
} ; i`iR7UmHeR  
dAOJ: @y  
Kf,AnKkn'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hm<:\(q  
最后,是那个do_ A4KkX  
OekE]`~w  
'bg'^PN>z  
class do_while_invoker C?<-`$0  
  { y T&#k1  
public : [W3sveqj&  
template < typename Actor > e9QjRx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T+%P+  
  { Wu8zK=Ve(  
  return do_while_actor < Actor > (act); fZnq5rTk"  
} 0[7"Lhpd  
} do_; qamq9F$V  
M}=>~TA@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !g#y$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KhL%ov  
最后来说说怎么处理break和continue }"kF<gG1  
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。 D& &71X '  
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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