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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B LZ<"npn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x&EMg!  
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, ;MlPP)*k  
/&c>*4)  
bV#j@MJ~0  
cN\_1  
  class filler 7s}F`fjKP  
  { 1h)K3cC  
public : Hbu :HFJ!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;~`/rh V\  
} ; aouYPxA`  
wg:\$_Og  
v9t'CMU  
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: PVmePgF   
"`Xbi/i  
YNp-A.o W@  
Ou f\%E<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eOZ~p  
C}9|e?R[Rz  
{q;_Dd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,hT**(W  
;2sP3!*  
KWi|7z(L=  
tejpY  
二. 战前分析 'Ir   
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。 (4rHy*6  
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 KyqP@ {  
AF{@lDa1h  
RyWfoLc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6_g6e2F  
  /* --------------------------------------------- */ {e., $'#  
vector < int *> vp( 10 ); {?3i^Q=V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vk76cV D  
/* --------------------------------------------- */ N7;kWQH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rQPO+  
/* --------------------------------------------- */ t+0/$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '68#7Hs.  
  /* --------------------------------------------- */ Ch~y;C&e+r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [V5,1dmkI  
/* --------------------------------------------- */ =xb/zu(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /7-FVqDx8  
`)BZk[64  
9wdX#=I  
0p\Kf(|E*6  
看了之后,我们可以思考一些问题: IZd~Am3f  
1._1, _2是什么? sLK$H|%>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。 Kc>Rd  
2._1 = 1是在做什么? \vW'\}  
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。 {L M Q  
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。 /}5)[9GC  
%GMCyT  
C MGDg}  
三. 动工 ;H?tcb*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :8?l=B9("g  
/6 y;fx  
V[7D4r.j  
)|Ka'\xr  
template < typename T > I3}I7oc_  
class assignment N[yS heT  
  { Qv8 =CnuOT  
T value; W{ZJ^QAq/  
public : C2DAsSw  
assignment( const T & v) : value(v) {} GAh\ 6ul  
template < typename T2 > H8Z|gq1r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $5Rx>$~+d  
} ; B? XK;*])  
)31xl6@  
C7&L9k~jf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &.Yu%=}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Go[anf  
~ D/1U)kt  
b~TTz`HZ  
A[:(#iR5-E  
  class holder ~cfvL*~5  
  { SUsdX[byb  
public : A3.pz6iT>  
template < typename T > 1h{7dLA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5/HkhT yj  
  { 0P;LH3sx  
  return assignment < T > (t); Nlu]f-i':  
} t^~itlE{  
} ; Z)}2bJwA  
0}g~69Z1=  
T?7++mcA  
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: F$O$Y[  
&NI\<C7_Gw  
  static holder _1; }CrWmJu0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -L wz T  
w@a|_?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ')(U<5y)  
而不用手动写一个函数对象。 $3eoZ1q'U-  
VpED9l]y  
[ -R[rF  
Zk31|dL  
四. 问题分析 1I8<6pi-  
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。 WkPT6d  
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。 (!9+QXb'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n6C!5zq7U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9aKO||i,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /2 $d'e  
p>W@h*[6w  
五. 问题1:一致性 pLMaXX~4_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LQ||7>{eX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gYmO4/c,  
-Q%Pg<Q-#  
struct holder SES-a Mi3  
  { Na+h+wD.D  
  // bb-u'"5^]  
  template < typename T > | vxmgX)  
T &   operator ()( const T & r) const bfK4ps}m*  
  { 2M+ *VO  
  return (T & )r; va0}?fy.O%  
} VWqZ`X  
} ; Fn{Pmo*rs  
lZ) qV!<  
这样的话assignment也必须相应改动: U7-*]ik  
f#gV>.P;h\  
template < typename Left, typename Right > 2_)gJ_kP  
class assignment @H}Hjg_>m  
  { ?^`fPH=  
Left l; dKa2_|k'  
Right r; r5N H*\Q  
public : }$(\,SzW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fj"/jdM  
template < typename T2 > pfFHuS~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |ZOdfr4uW  
} ; 9xFI%UOb#  
t~8H~%T>v  
同时,holder的operator=也需要改动: vD(:?M  
+ 7wMM#z  
template < typename T > o3h>)4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q2* ~9QkU  
  { SEH[6W3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); goJ'z|))  
} g~76c.u-  
j@{dsS: 6  
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。 .-Dc%ap]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 al7D3J  
>qd=lm <,  
return l(rhs) = r; buhbUmQ2  
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) l=r^Ap>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J :KU~`r  
q)J5tBfJ  
template < typename Tp > DZ9^>`*  
class constant_t x1Z*R+|>2  
  { amWKykVS5  
  const Tp t; > iYdr/^a  
public : Z EvK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )g KC}_h=  
template < typename T > )RQQhB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pX1Us+%  
  { {xh5s<uOj  
  return t; )mjGHq 2  
} h67{qY[J[  
} ; t=fP^bJ  
:@-.whj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %.HLO.A  
下面就可以修改holder的operator=了 5Sb-Bn  
&2I8!Ia  
template < typename T > F@zTz54t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Oz)/KZ  
  { z";(0%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W{~ y< `D  
} s^Xs*T@~h  
sd =bw  
同时也要修改assignment的operator() h.NCG96S  
po.QM/b \  
template < typename T2 > D]N)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?TI]0)  
现在代码看起来就很一致了。 U} w@,6  
s_e*jM1  
六. 问题2:链式操作 m c{W\H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *vq75k$7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7zIfsb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 eBY/Y6R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y9w,Su2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }w8yYI  
[jrfh>v  
template < typename T > Gl[1K/,*  
struct result_1 XL'\$f  
  { yB 'C9wEH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +wQ}ZP&  
} ; l}&2A*c.  
M0OIcMTv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k4E9=y?  
\,r* -jr  
template < typename T > .?LRt  
struct   ref k!'+7K.  
  { MU\Pggs  
typedef T & reference; #)]/wqPoW  
} ; mIqm/5  
template < typename T > B]E c  
struct   ref < T &> #^R@EZ  
  { ;zV<63tW  
typedef T & reference; uX]]wj-R3  
} ; <K,X5ctM}  
eZ-fy,E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5?([jAOf  
w~Nat7nD  
template < typename T > Cpy&2o-%v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }X/YMgJ  
  { _6'@#DN  
  return l(t) = r(t); 5UG9&:zu'V  
} ]lqZ9rO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OhlK;hvdB*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {TdxsE>  
1LAd5X  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "fUNrhCx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xq=!1>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #kA?*i[T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DbX7?Jr  
最后的布局是: ]yL+lv  
                Add ;jN1n xF  
              /   \ md!!$+a%|  
            Divide   5  |=![J?  
            /   \ A|YgA66M  
          _1     3 (: ?bQA'Td  
似乎一切都解决了?不。 )=MK&72r  
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。 ?~E"!  
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。 }maD8,: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: iHK.hs;  
P#`M8k  
template < typename Right > z%iPk'^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S8v?H|rm  
Right & rt) const p . P#S  
  { &m   GU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x'..j5  
} x%HxM~&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]<L~f~vU  
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。 g j]8/~lr  
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。 5\w*W6y  
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。 <W)F{N?  
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。 #g0N/  
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?  Fq5u%S  
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: ! Vlx  
('$*QC.M  
template < class Action > _ qwf3Q@  
class picker : public Action *N:0L,8  
  { *+2_!=4V  
public : HavlN}h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "@/pQoLy  
  // all the operator overloaded `~"'\Hw  
} ; :@ VCKq!  
w-xigm>{Z  
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。 >goHQ30:  
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: 5?? }9  
ysl#Rwt/2  
template < typename Right > yWE\)]9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D .LR-Z  
  { /!A"[Tyt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kWy@wPqms  
} b-#lKW so  
D6+3f #k6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4z26a  
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?8)47)  
v+`'%E  
template < typename T >   struct picker_maker R5(([C1  
  { }4H}*P>+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (v|<" tv  
} ; \_6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 75R#gQ]EV  
  { +`>E_+Mp  
typedef picker < T > result; (C"q-0?n  
} ; Xw<;)m  
&=$f\O1Ty  
下面总的结构就有了: GKSF(Tnj  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KG9-ac  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _~ei1 G.R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O! XSU,  
至此链式操作完美实现。 VBF:MAA  
G$&jP:2q  
\[.qN  
七. 问题3 Az8ZA~Op=  
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。 QV:> x#=V  
SE@TY32T  
template < typename T1, typename T2 > 6NhGTLI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %dq%+yw{%m  
  { F kf4R5Y?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B)1(  
} K[0z$T\  
Ql l{;A  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5(hv|t/a  
v1X[/\;U  
template < typename T1, typename T2 > D1v0`od'  
struct result_2 -PGxG 8S  
  { 5B2p_$W#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jgG9?w)|u  
} ; 8F`8=L NO  
GiEt;8  
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? As,e.V5!  
这个差事就留给了holder自己。 Ut;4`>T  
    |UMm>.\'  
JoiGuZd>  
template < int Order > ]&q<O0^'  
class holder; \4G9YK-N>  
template <> (l-= /6-  
class holder < 1 > /V/NL#(R  
  { |3!)  
public : ha=2isq  
template < typename T > *?HoN;^  
  struct result_1 HF_8661g  
  { ss-6b^  
  typedef T & result; PlLt^q.z[  
} ; X#JUorGp  
template < typename T1, typename T2 > PuGs%{$(h  
  struct result_2 f+n {9Hz  
  { ~wv$uL8y  
  typedef T1 & result; $L6R,%c  
} ; 5V =mj+X?  
template < typename T > r~ f;g9I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V@-Q&K#  
  { Hv^Bw{"/R  
  return (T & )r; 6vE#$(n#a&  
} DwGM+)!  
template < typename T1, typename T2 > #G F.M,O/h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RO/(Ldh  
  { B>!mD{N  
  return (T1 & )r1; JW^ ${4  
} ?2Z`xL9QT  
} ; 6Q]c}  
Z@&%"nO  
template <> tUc<ExvP,  
class holder < 2 > Xy=ETV%  
  { 3x+=7Mg9  
public : 2sk7E'2(  
template < typename T > ``:[Jr &  
  struct result_1 NQ 6oyg@&  
  { e"eIQI|N  
  typedef T & result; :}Yk0*  
} ; 5  >0\=  
template < typename T1, typename T2 > js <Up/1  
  struct result_2 -k8sR1(  
  { =d^hiR!GN  
  typedef T2 & result; W&|?8%"l]  
} ; o^UOkxs.  
template < typename T > sRT H_]c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `VO;\s$5j  
  { -wV2 79^b  
  return (T & )r; X5 or5v  
} ~i?A!  
template < typename T1, typename T2 > #\Rxqh7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SF,:jpt`Z+  
  { b5^>QzgD  
  return (T2 & )r2; XL.f `N.O  
} <iU@ M31  
} ; np6G~0Y`  
2v4K3O60G  
} f&=}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Zf!Q4a"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,;w~ VZ4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y]0c%Fd  
sV{\IgH/x  
return l(i, j) = r(i, j); "D_:`@V(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 59l9_yFJ  
v :/!OvLe  
  return ( int & )i; X coPkW  
  return ( int & )j; 2!B|w8ar  
最后执行i = j; Q}lCQK/g  
可见,参数被正确的选择了。 P<vU!`x% q  
@- |G_BZ  
t7x<=rW7u  
V^[&4  
J.4U;A5  
八. 中期总结 ]9/A=p?J@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L f"!:]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r1%{\<   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %?gG-R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a"U3h[;$y  
-sJD:G,%  
q&v~9~^}d  
!10/M  
8o%Vn'^t  
{X(nn.GpC  
九. 简化 v8yCf7+"  
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。 {*GBUv5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _h}(j Ed!  
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: *m<[ sS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U; m@  
  +-*/&|^等 p+]S)K GZw  
2. 返回引用。 ANw1P{9*  
  =,各种复合赋值等 W9w(a:~hY  
3. 返回固定类型。 u]Vt>Ywu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L QV@]z&  
4. 原样返回。 ]i`Q+q[  
  operator, C$+Q,guM  
5. 返回解引用的类型。 0O`Rh"O  
  operator*(单目) yVK ; "  
6. 返回地址。 c{y'&3\  
  operator&(单目) HLPRTta.  
7. 下表访问返回类型。 %pjeA[-m#  
  operator[] IL.bwt pQD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 # 2^H{7  
  operator<<和operator>> #`|Nm3b  
V9"R8*@-  
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。 ig.Z,R3@r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v; #y^O  
v\?J=|S+  
template < typename Left > ~v2(sRJ  
struct value_return Ep./->fOA  
  { #?S"y:  
template < typename T > .cs x"JC  
  struct result_1 @PNgqjd  
  { 4_QfM}Fyp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t.;._'  
} ; =T2SJ)  
aanS^t0  
template < typename T1, typename T2 > oz=ULPZ%  
  struct result_2 S5>ztK.e  
  { Ij4q &i"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J  Y8Rk=  
} ; 7 SJ=2  
} ; 6?M/7 1  
'62_q8:  
=L#&`s@)_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tP! %(+V  
5Q8 H8!^  
下面我们来剥离functor中的operator() +fboTsp% H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M}11 tUl  
|A*4Fuc&  
return l(t) op r(t) Fw-Rv'\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w"[T  
return op l(t) Ar >JQ@0  
return op l(t1, t2) %zGv+H?  
return l(t) op ~Oq _lM  
return l(t1, t2) op 7M~/ q.  
return l(t)[r(t)] ?C fQwY#N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }W 5ks-L6  
71[?AmxV  
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: ~3gazTe9  
单目: return f(l(t), r(t)); l@GJcCufE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hE=xS:6  
双目: return f(l(t)); OV;VsF  
return f(l(t1, t2)); |VaJ70\o  
下面就是f的实现,以operator/为例 3^ UoK  
_p:n\9k  
struct meta_divide v?]a tb/h`  
  { F68e I%Y  
template < typename T1, typename T2 > [sH3REE1h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z~`X4Segw  
  { dI%jR&.e;  
  return t1 / t2; ZPE-  
} em,1Yn?  
} ; d*Mqs}8  
fNAW4I I}  
这个工作可以让宏来做: iQ Xlz] '  
Yn [ F:Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {c3FJ5:  
template < typename T1, typename T2 > \ /Q7q2Ne^*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aG;F=e  
以后可以直接用 H:hM(m0?q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D mi.@.  
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 Z HZxr  
(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。。。) , 2#Q >  
HM)D/CO,?  
|z3!3?%R  
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 ,|yscp8  
;Z0&sFm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O0'|\:my  
class unary_op : public Rettype O6?{@l  
  { IYq#|^)5+  
    Left l; =C,DR4xh  
public : 0^V<,CAV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7NT} Zwf  
s|XWw<Sa  
template < typename T > (Ox&B+\v+v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V]J"v#!{  
      { D<FQVdP  
      return FuncType::execute(l(t)); WynTU?  
    } .F@Lx45  
en{p<]H  
    template < typename T1, typename T2 > bs\k b-\R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bK#ZY  
      { qgl-,3GY%N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !4+Die X  
    } {G vGV  
} ; lq53 xT  
&D[M<7T  
3YLfh`6  
同样还可以申明一个binary_op hY{4_ie=8  
-E6av|c,F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )!rD&l$tE  
class binary_op : public Rettype ?/MkH0[G=  
  { d m"R0>  
    Left l; NvIg,@}  
Right r; ,8Q0AkG  
public : QChWy`x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9*FA=E  
(@*|[wN  
template < typename T > p<dw  C"z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S[9b I&C  
      { -eK0 +beQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w{T$3F`@9  
    } ,{:qbt  
eSObOG/  
    template < typename T1, typename T2 > VFZyWX@#u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k0I$x:c  
      { v `/nX->  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jgr;'U$  
    } vgtAJp+p*  
} ; ;sYDs71y  
JE:LA+ (  
1t/c@YUTy  
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 XN t` 4$L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q?j '4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0&NM=~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R?lTB3"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l[5** ?#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <astIu Au  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z)xcxSo  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) : ^}!"4{  
下面是修改过的unary_op Y{e,I-"{  
& ;5f/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e^~dx}X  
class unary_op 9.dZA9l@g  
  { a>4q"IT6  
Left l; UK^w;w2F  
  1S(oi  
public : T;Kv<G;  
J_&cI%.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7ZAxhFC  
YG*<jKcX  
template < typename T > >#r0k|3J^J  
  struct result_1 {-7ovH?  
  { `R (N3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w_`;Mn%p  
} ; R=Lkf  
.Gr"| uII  
template < typename T1, typename T2 > 3nhQ^zqf  
  struct result_2 . &}x[~g  
  { J:uFQWxZ   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D6e?J.  
} ; 0[ "CP:u  
hA/Es?U]  
template < typename T1, typename T2 > F3!6}u\F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &-NGVPk81`  
  { ZI$P Qz2i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X0ugnQ6  
} S]fkA6v  
}3Ke  
template < typename T > VrT-6r'Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (]mBAQ#hw  
  { JM0+-,dl[  
  return OpClass::execute(lt(t)); h-Ks:pcR  
} 1n2Pr'|s  
Bf^K?:r"V  
} ; ''9K(p6  
\Qnr0t@0  
fOSJdX0e|Q  
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 mBrZ{hqS  
好啦,现在才真正完美了。 h8M}}   
现在在picker里面就可以这么添加了: /;q 3Q#  
;H%'K  
template < typename Right > JT6Be8   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Gz\wmH&rVz  
  { i/8OC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \N?lG q  
} %ByqkY{5F  
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。 DD7D&@As  
eUa:@cA  
ri3*~?k00  
^Bw"+6d  
)<'2 vpz  
十. bind 2^5RQl/  
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。 C)qG<PW.!  
先来分析一下一段例子 60|m3|0o  
SJ8 ~:"\P  
{KTZSs $n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hQzT =0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o4rf[.z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bTYR=^9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g rQ,J  
我们来写个简单的。 Rdj3dg'<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J +Y?'"r  
对于函数对象类的版本: Bq4@I_b  
#cD$ DA  
template < typename Func > ) cOBP}j+  
struct functor_trait ?g K|R  
  { Ttb?x<)+8  
typedef typename Func::result_type result_type; f0g_Gn $  
} ; j~Ci*'*L  
对于无参数函数的版本: DvI^3iG8  
<Z1m9O "sy  
template < typename Ret > - t 4F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \dB z-H'@  
  { ij_5=4aZ-  
typedef Ret result_type; 2B6y1"B  
} ; >"zN`  
对于单参数函数的版本: 6: R1jF*eG  
^#h ;bX#  
template < typename Ret, typename V1 > Yv{$XI7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c; 1 f$$>b  
  { 'vZWk eo  
typedef Ret result_type; |F =.NY  
} ; 0eA |Uq~  
对于双参数函数的版本: Fv^>^txh  
qssK0!-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^|h.B$_F,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n;.);  
  { 4Dd]:2|D  
typedef Ret result_type; /GNm>NSK  
} ; O+DYh=m*p  
等等。。。 T}'*Gry  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d<cQYI4V  
|mw3v>  
template < typename Func > oBPm^ob4  
struct func_return >T14 J'\  
  { y]k{u\2A  
template < typename T > ,}^;q58  
  struct result_1 _4lKd`  
  { ? a*yK8S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @C~gU@F  
} ; +=kz".$  
2-#&ktM%V  
template < typename T1, typename T2 > b u/GaE~  
  struct result_2 Jjx1`S*i  
  { >ISBK[=H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )RT:u)N  
} ; -{*QjP;K  
} ; UQT=URS  
Og2w] B[  
NdI~1kemr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~MK%^5y?  
kKVNE h Tp  
template < typename Func, typename aPicker > I^``x+a  
class binder_1 =^ x1: Ak  
  { %$R]NL|  
Func fn; Uo:=-NNI  
aPicker pk; CY@#_z  
public : -zm-|6[Wi  
#.@D}7y5  
template < typename T > kbx4I?  
  struct result_1 al]-*=v7}  
  { Cj6$W5I m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; thh0~g0/  
} ; AHP;N6Y6  
n--s[Kdo8  
template < typename T1, typename T2 > [:{HX U7y  
  struct result_2 @PKY>58)  
  { Y)C!N$=@Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l.SoiFDd  
} ; Kl :x?"g)  
SivJaY%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7}fT7tsN  
K3J,f2Cn$  
template < typename T > ? C6t Yd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5&Le?-/\  
  { >Cglhsb:N  
  return fn(pk(t)); Fau24-g  
} MB?762 Q  
template < typename T1, typename T2 > lM%3 ?~?Q&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KN\tRE  
  { T5TA kEVl  
  return fn(pk(t1, t2)); $_W kI^  
} =i Wn T  
} ; wvEdZGO8!  
:T/I%|;f  
_Qf310oONS  
一目了然不是么? Y$eO:67;  
最后实现bind lMb&F[KJ7  
-=4:qQEw  
mA\}zLw+r9  
template < typename Func, typename aPicker > C.=[K_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pb|,rLNZ  
  { c"S{5xh0&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZcrFzi  
} 3m/XT"D  
/,^AG2]( f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k:`yxxYIh  
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。 N?mQ50o~C  
.arWbTR)~U  
十一. phoenix sK|+&BC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jtQ}  
_h P7hhR  
for_each(v.begin(), v.end(), 7^]KQ2fF 8  
( D'\gy$9m1  
do_ Ou2p^:C(  
[ 6fw2 ;$x"  
  cout << _1 <<   " , " F+m;y  
] -h,?_d>  
.while_( -- _1), Y/,Cy0!  
cout << var( " \n " ) N9BfjT}  
) DYW&6+%,hO  
); ]R]%c*tA  
oYrg;]H  
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: ze#r/j;sw  
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 e#|YROHf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ECvTmU'=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u:%Ln_S  
')KuLVE}S  
tE;c>=>t  
template < typename Cond, typename Actor > ")eY{C  
class do_while l !:kwF  
  { Z3z"c B  
Cond cd; [ih^VlZ  
Actor act; C;XhnqWv+l  
public : 4)E$. F^   
template < typename T > g,}_&+q:.M  
  struct result_1 }\aJ%9X02  
  { <,Pk  
  typedef int result_type; .%+y_.l  
} ; Q?{^8?7  
&O^t]7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iO{LsG*5Z  
} o@Dsx5  
template < typename T > &[y+WrGG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D` 2w>{Y  
  { fsUZG6  
  do wYN/ }>M  
    { UKp^TW1^  
  act(t); 4* V[^mht  
  } z--Y  
  while (cd(t)); 4>(rskl_  
  return   0 ; IQQ QB  
} $9?<mP2-*  
} ; hf< [$B  
@5*$yi 'Cp  
dc,qQM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -s9()K(vZG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #,Cz+ k*4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 sTw+.m{F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &ZI-#(P  
下面就是产生这个functor的类: U*7x81v?j  
|?4NlB6  
"WzD+<oL  
template < typename Actor > -nDY3$U/  
class do_while_actor b>L?0p$ej  
  { z^\-x9vL  
Actor act; q:u,)6  
public : tYMPqP,1.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1}3tpO;  
`{9bf)vP6  
template < typename Cond > |Jny0a/0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YU/?AQg  
} ; nG0R1<  
(0^ZZe`# j  
)_SpY\J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k[{ ~ eN:  
最后,是那个do_ ~ ;ObT=  
|X;|=.  
Y |9  
class do_while_invoker 0?O$->t  
  { b!`{fwV  
public : Cm;M; ?  
template < typename Actor > & 6nLnMF8x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nfksi``Vq  
  { t {H{xd  
  return do_while_actor < Actor > (act); a6\`r^@  
} eD!mR3Ai@D  
} do_; *1,4#8tB  
IO<Ds#(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ix+eP|8F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0HN%3AG]  
最后来说说怎么处理break和continue %{ory5  
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。 #|=Q5"wU  
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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