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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XjpFJ#T*$A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (Sc]dH  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 6yZfV7I  
Cg NfqT0  
B42.;4"T  
!$ikH,Bh  
  class filler Bfw]#"N`  
  { =8`,,=P^  
public : ~fLuys`*:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r 5::c= Cl  
} ; ZgCG'SU  
$Oa} U3  
j*"V! d  
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: z38&7+  
(7w`BR9B  
fk%r?K6K  
4}B9y3W:v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7_>No*[  
(JS1}T  
aL@myq.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :| J' HCth  
*7<5 G{  
:AYp{"{  
mjUln8Jc  
二. 战前分析 `"J=\3->  
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。 qYj EQz  
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 X-Y:)UT  
mXnl-_  
X 10(oT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "`Q~rjc$2  
  /* --------------------------------------------- */ Q:$<`K4)  
vector < int *> vp( 10 ); qn}w]yGW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,.Ac= "f  
/* --------------------------------------------- */ [pf78  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )F;`07  
/* --------------------------------------------- */ Q/rOIHiI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >YuBi:z  
  /* --------------------------------------------- */ VYj hU?I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I, 9!["^|  
/* --------------------------------------------- */ @O b$w1c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9:N@+;|T  
HgJ:Rf]  
+VSJve |  
dM"Suw  
看了之后,我们可以思考一些问题: g+h)s!$sB  
1._1, _2是什么? #|76dU  
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。 xwG=&+66  
2._1 = 1是在做什么? o*H j E  
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。 VH1PC  
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。 Eh\0gQ=  
5I9~OJ>  
_gZ8UZ)  
三. 动工 ?2l#=t?PP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [xiZkV([  
VA*~R S  
1ipfv-hb6  
q6'3-@%  
template < typename T > NqcmjHvy  
class assignment in_~,fd  
  { !|K~)4%rj  
T value; MJS4^*B\1  
public : /7#KkMg  
assignment( const T & v) : value(v) {} `HXP*Bp#  
template < typename T2 > "2HSb5b"`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r jfcZ@  
} ; =pQA!u]QE  
@D_=M tF<  
C YA#:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4G;FpWQm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kylR)  
7:x%^J+  
B,?Fjot#m  
pfS?:f<+6"  
  class holder )2T1g~8  
  { sr%tEKba)  
public : =)}m4,LA  
template < typename T > 'j>+eA>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y\L$8BSL  
  { Nx>WOb98  
  return assignment < T > (t); >&V?1!N"  
} 4/; X-  
} ; \ZiZ X$  
`C 'WSr  
`k~.>#  
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: Oo{+W 5[  
}Th":sin},  
  static holder _1; $!P(Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (as'(+B  
^zn j J\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5zXw0_  
而不用手动写一个函数对象。 ]37k\O?vd  
t]1j4S"pm  
6||zwwk'.  
MJ^NRT0?b  
四. 问题分析  5|2v6W!e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [9S\3&yoh  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xo#&&/6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D6&fDhO27  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yGl (QLk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b5u_x_us|  
\q#s/&b   
五. 问题1:一致性 HPVW2Y0_N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o3*IfD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .sNUU 3xSC  
*xB9~:  
struct holder jR<yV  
  { `M?C(  
  // c|q!C0X[  
  template < typename T > @7 xb/&N  
T &   operator ()( const T & r) const ldcYw@KQ  
  { }}Ah-QU  
  return (T & )r; ='f<_FD  
} Yjxa=CD  
} ; R:S Fj!W1  
Rz% Px:M  
这样的话assignment也必须相应改动: }m NP[L  
m)4s4P57y  
template < typename Left, typename Right > v w$VR PW  
class assignment A[L+w9  
  { UEmNT9V  
Left l; Y~]E6'Bz  
Right r; 3f9J! B`n  
public : }Y\Ayl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a x1  
template < typename T2 > )2T?Z)"hO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^luAX }*  
} ; (9q61z A  
s>`$]6wPa  
同时,holder的operator=也需要改动: l<  8RG@  
lV!ecJw$  
template < typename T > 2b+cz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OD5c,IkWB  
  { z:f[<`,GT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tK)E*!  
} h-`Jd>u"  
w6>'n }  
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。 NikY0=i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !f\,xa|M  
c]jK Y<  
return l(rhs) = r; y05(/NH>  
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。 pUby0)}t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m#Rgelhk.  
h,B ]5Of  
template < typename Tp > `btw*{.[  
class constant_t qH'T~# S  
  { a>A29*q  
  const Tp t; S)Cd1`Gf  
public : B:qH7`s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HrQBzS  
template < typename T > s hjb b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j48cI3C  
  { hEAt4z0P  
  return t; }8cL+JJU  
} m@o/W  
} ; <;\T e4g[  
xvP<~N-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yiyyw,iy  
下面就可以修改holder的operator=了 WP&P#ju&  
INrl^P*  
template < typename T > 5|YpkY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?2hoY  
  { nokk! v/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v>zeK  
} I$sJ8\|gw'  
!7ct=L  
同时也要修改assignment的operator() vgRjd1k.\y  
&L}e&5  
template < typename T2 > 0-#SvTf>;:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [eL?O;@BD  
现在代码看起来就很一致了。 0eq="|n^|  
O~yPe.  
六. 问题2:链式操作 fk-zT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W6f?/{Oo8  
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。 [*zB vj}G  
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。 HFYN(nz}[  
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。 qPsf`nI7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u '-4hU  
TR3_!0  
template < typename T > ~PYMtg=i  
struct result_1 5D0O.v  
  { `Q?rQ3A}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |@KW~YlE  
} ; ZrJAfd\5c  
fiA_6  
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: BeZr5I"`}  
mk?&`_X1  
template < typename T >  B[jCe5!w  
struct   ref )G6{JL-I  
  { UD1R _bL}  
typedef T & reference; ~oO>6  
} ; x zmg'Br  
template < typename T > eqD|3YX  
struct   ref < T &> -g8G47piX:  
  { 9%aBW7@SK  
typedef T & reference; G3]TbU!!T  
} ; zr%2oFeX,  
'Ba Ba=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $/</J]2`;  
FbB^$ ]*  
template < typename T > 9[}L=n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [#$:X+lw  
  { 7Pspx'u  
  return l(t) = r(t); ^(7<L<H  
} !4zSE,1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Dz$GPA   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U{(B)dFTH  
M.|O+K z  
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 0<"4W:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0~{jgN~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WVDkCo@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E0QrByr_  
最后的布局是: )P    
                Add vd`;(4i#X  
              /   \ GUyMo@g  
            Divide   5 Rn6;@Cw  
            /   \ Gkci_A*  
          _1     3 KEF"`VTB@  
似乎一切都解决了?不。 KSsv~!3Yf  
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。 jA@jsv  
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。 C}grY5 :  
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: ST'M<G%4E  
`j+aAxJ=\  
template < typename Right > Wt=QCutt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  WK;X6`  
Right & rt) const ?v8.3EE1\o  
  { nojJGeW%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :D(4HXHK%  
} le1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h:{rjXK  
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。 <u>l#weG,  
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%)!f]zWt  
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。 `)e5pK  
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。  hUy"XXpr  
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? 82ay("ZY  
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: HD^Ou5YB  
f5p>oXo4b  
template < class Action > Pi|WOE2  
class picker : public Action ;"/[gFD5u  
  { Q/'jw yj_  
public : K,f*}1$qM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M*ZR+pq,  
  // all the operator overloaded tQz=_;jy  
} ; 98 dl -?  
t[$C r;  
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。 $80 TRB#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8w-2Q  
c:QZ(8d]L  
template < typename Right > GZY8%.1{"a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const La&?0PA  
  { I =G3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >2Z0XEe  
} Mrpz(})  
YC(7k7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pW{Q%"W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O  |45r   
?U+^ctwv7  
template < typename T >   struct picker_maker {C+blzh6  
  { N|t!G^rP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D c5tRO  
} ; >TZ 'V,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2d1Z;@x  
  { 5]_m\zn=  
typedef picker < T > result; xz!b@5DR'%  
} ; @ol}~&"  
S0-f_,(  
下面总的结构就有了: }4'5R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P`ZzrN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }J=>nL'B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @ \{L%y%a0  
至此链式操作完美实现。 ybsQ[9_36  
@E Srj[  
aU&p7y4C@  
七. 问题3 3$<u3Zi6  
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。  UZJ^ e$N  
7X+SK&PX  
template < typename T1, typename T2 > SZVNu*G!H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yjcZTvjJ  
  { wm1`<r^M.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *`D}voU  
} IXjFK  
S87E$k  
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: M8_f{|!&  
^qB a~  
template < typename T1, typename T2 > QT\||0V~p  
struct result_2 Ag[Zs%X  
  { Kkfza  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2HA-q),6  
} ; {owXyQ2mK  
dJYsn+  
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? "AN*2)e4  
这个差事就留给了holder自己。 o2AfMSt.  
     kwI[BF  
aCxF{>n  
template < int Order > ,"6Bw|s  
class holder; & OO0v*@{  
template <> (^_j,4  
class holder < 1 > @aQ};~  
  { }%^N9AA8  
public : 2A>s a3\  
template < typename T > SSr#MIS?  
  struct result_1 &A/k{(.XP  
  { 4F[4H\>'  
  typedef T & result; 7'IcgTWDZy  
} ; =()Vrk|uK  
template < typename T1, typename T2 > D*T*of G  
  struct result_2 Ms4~P6;%  
  { r6WSX;K  
  typedef T1 & result; Z;v5L/;  
} ; 'dXGd.V7u  
template < typename T > K_SURTys  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3@}rO~  
  { zD"n7;  
  return (T & )r; rXh*nC  
} r`dQ<U,  
template < typename T1, typename T2 > U# +$N3%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -uk}Fou  
  { u; ]4 ydp  
  return (T1 & )r1; 9~7s*3zI  
} 0|i3#G_~  
} ; pY~/<lzW  
4D'AAr57  
template <> )6!ji]c N  
class holder < 2 > 5%r:hO @S  
  { 7.mYzl-F(  
public : 9Sey&x  
template < typename T > VTUY#+3  
  struct result_1 0<3->uK  
  { }xa~U,#5  
  typedef T & result; L'?7~Cdls  
} ; n0a|GZyO]  
template < typename T1, typename T2 > Y5fz_ [("  
  struct result_2  i)!2DXn  
  { z=FOymv C  
  typedef T2 & result; mb\"qD5  
} ; Svicw`uX0  
template < typename T >  `1`Qu!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,K W IuCU;  
  { 7oy}<9  
  return (T & )r; 7 :C_{\(  
} 6 l,8ev  
template < typename T1, typename T2 > [d?tf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ndz'^c  
  { 9$q35e  
  return (T2 & )r2; \{EYkk0]  
} 9)?_[|2  
} ; _ ?o>i/  
+RBX2$kB  
1c\KRK4  
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> >。 p![UOI"W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w/f?KN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;F;Vm$  
@ogj -ol&  
return l(i, j) = r(i, j); d-cW47  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9;7|MPbR  
E[ttamU  
  return ( int & )i; O=5q<7PM.  
  return ( int & )j; QOR92}yC  
最后执行i = j; 5AbY 59  
可见,参数被正确的选择了。 wnU-5r&!]  
8n,/hY>w  
a@S{ A5j  
nv <t$r  
_)S['[  
八. 中期总结 ;(-Wc9=  
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: u[ E0jI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 az1#:Go  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o1Krp '*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YTD&swk  
/|p\l"  
ZmDM=qN  
O2:1aG  
m}(M{^\|  
Z*+y?5+L"P  
九. 简化 jf.WmiDC  
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。 -asjBSo*D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xpJ=yxO  
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: T#\=v(_NR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BJt]k7ku+  
  +-*/&|^等 S6<#] 6 Z  
2. 返回引用。 =h70!) Z5  
  =,各种复合赋值等 DYF(O-hJK  
3. 返回固定类型。 QM'|k6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \fsNI T/  
4. 原样返回。 rvacCwI  
  operator, P(UY}oU  
5. 返回解引用的类型。 ;\(LovUy6  
  operator*(单目) CofTTYl  
6. 返回地址。 3a[LM!  
  operator&(单目) dZY|6  
7. 下表访问返回类型。 rJ{k1H>  
  operator[] Kk,u{EA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R=3|(R+kA  
  operator<<和operator>> +K s3  
"rrw~  
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。 vm7ag 7@O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Rk-G| 52g  
zE Ly1v\"  
template < typename Left > EbeSl+iMx_  
struct value_return DX^8w?t  
  { Xf[;^?]X  
template < typename T > r PTfwhs  
  struct result_1 $Xh5N3  
  { 0 ;].q*|#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <MKX F V  
} ; !>N+a3   
kCALJRf~d  
template < typename T1, typename T2 > "=ki_1/P  
  struct result_2 QUm[7<"  
  { jNI9 .45y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w9StW9 4p  
} ; +k h Tl:  
} ; P:WxhO/  
9^8_^F  
C[';B)a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,vo]WIQ\:  
bk1.H@8  
下面我们来剥离functor中的operator() },{sJ0To  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1\%@oD_zG  
+s6v!({Z  
return l(t) op r(t) K^h9\< w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [&IcIZ  
return op l(t) (+6N)9rj`/  
return op l(t1, t2) #Cx#U"~G`  
return l(t) op Z^BZH/I?  
return l(t1, t2) op PC\p>6xT  
return l(t)[r(t)] ?-~<Vc*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }(!rB#bf  
liqVfB%  
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: PI@?I&Bo  
单目: return f(l(t), r(t)); A<^X P-Nrp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (! 8y~n 1  
双目: return f(l(t)); cE>m/^SKr  
return f(l(t1, t2)); d+vAm3.Dg  
下面就是f的实现,以operator/为例 iJeo d fC  
s)?GscPG!  
struct meta_divide /6F\]JwU  
  { 7[mP@ {  
template < typename T1, typename T2 > /bn$@Cy@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F2MC)&#  
  { 4\ |/S@.  
  return t1 / t2; "bB0$>0,  
} %QQ 2u$  
} ; >4q6  
`EfFyhG$  
这个工作可以让宏来做: u9(42jj[$U  
$=X>5B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0>46ZzxUZ  
template < typename T1, typename T2 > \ `e`DSl D>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bPif"dhHe  
以后可以直接用 ?D,j!Hy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aI=Q_}8-  
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 Nc HU)  
(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。。。) orYZ<,u  
cq5^7.  
$=ESY>MO  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^O =G%de  
cs _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M6 8foeeN  
class unary_op : public Rettype L0I |V[  
  { <CJy3<$u  
    Left l; "',;pGg|K  
public : 7KGb2V<t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]jPP]Z:y  
eh>FYx( S  
template < typename T > 0~+*$W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B'mUDW8\D  
      { :>0,MO.^~K  
      return FuncType::execute(l(t)); 6nJQPa  
    } *YX5bpR?  
#z70:-`.[M  
    template < typename T1, typename T2 > /fLm )vN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Um4DVg5  
      { wv\V&U$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $iMLT8U  
    } Qg]A^{.1  
} ; !G6h~`[  
l@1=./L?  
@y'ZM  
同样还可以申明一个binary_op 4\nG Wi{2  
`8tstWYa]Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y<wd~!>Ubu  
class binary_op : public Rettype *0?@/2&  
  { bo@ ?`5  
    Left l; SjY|aW+wAL  
Right r; )m[<lJ bw  
public : QoZZXCU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s&'FaqE  
| lZJt  
template < typename T > Fa\jVFIQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Z4%u8Krvz  
      { mhOgv\?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ud2Tn*QmI  
    } : bi(mX7t  
WRA(k  
    template < typename T1, typename T2 > /u_9uJ"-K(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l]#=I7 6  
      { 7lA_*t@y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kj.9\  
    } ?FUK_]  
} ; +]z Rn  
6`G8UDK>F  
XN>bv|*q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BjsTHS&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fL d2{jI,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &cJ?mSI  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7&OJ8B/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {IvA 5^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 NQ;$V:s)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )''V}Zn.X  
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) EaHJl  
下面是修改过的unary_op uFb 9Ic]`  
g]c6_DMfb1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $o;c:Kh$$  
class unary_op hQ!59  
  { j_~mP>el)  
Left l; i7v =o#  
  '?Q"[e  
public : &['x+vL9  
I}5e{jBB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ](8F]J ,  
1|!)*!hu  
template < typename T > %l#X6jkt  
  struct result_1 P,a9B2  
  { Q4/BpKL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;Zj(**#H  
} ; _Gaem"k|  
S-ZN}N{,6  
template < typename T1, typename T2 > w)RedJnf  
  struct result_2 _Y/*e<bU  
  { HZ}Igw.Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =J]EVD   
} ; *}';q`u }  
ZZHzC+O#^  
template < typename T1, typename T2 > Iz'Et'w8!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sKsMF:|OT  
  { @iXBy:@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a j$& 9][  
} ?*yB&(a:8  
aI ;$N|]u  
template < typename T > QtXiUx^ k<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vD:J!|hs(  
  { nf<I  
  return OpClass::execute(lt(t)); )8eb(!}7  
} GCiG50Z=  
' (XB|5  
} ; *]h"J]  
2<p@G#(  
k9<UDg_ Y  
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 E i>GhvRM  
好啦,现在才真正完美了。 WiB~sIp  
现在在picker里面就可以这么添加了: d!}oS<6  
6OAEAIh  
template < typename Right > B:0oT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jpS$5Ct  
  { :8@eon}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); frDMFEXXP  
} <y~Ba@1u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :).NA ]  
,Wu$@jD/ ]  
ceD6q~)  
'W4v>0   
}YBuS3{  
十. bind -sZ'<(3  
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。 x3#:C=  
先来分析一下一段例子 p~=z)7% e'  
ov H'_'  
s]0 J'UN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mCk_c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @ <2y+_e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;~djbo0,X  
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。 Uf ]$I`T#  
我们来写个简单的。 nTD%i~t~o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2p#d  
对于函数对象类的版本: &z5?]`ALu  
S5, u| H  
template < typename Func > ebNRZJ?C,  
struct functor_trait m[Ihte->  
  { 0*tnJB  
typedef typename Func::result_type result_type; MN5}}@  
} ; k\;D;e{  
对于无参数函数的版本: wbcip8<t  
n'{jc 6&|  
template < typename Ret > Mp!1xx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aXQAm$/ >  
  { '0 )`.  
typedef Ret result_type; F?]J`F\I  
} ; vE8'B^h1  
对于单参数函数的版本: &a e!lB  
F.i}&UQ%  
template < typename Ret, typename V1 > +Yq?:uBV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W94u7a  
  { OPE+:TvW^  
typedef Ret result_type; bp}97ZQ  
} ; `Npo|.?=  
对于双参数函数的版本: bma.RCyY<  
3+d^Bpp4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P]y{3y:XxM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u9~Ncz  
  { =_iYT044p  
typedef Ret result_type; QRKP;aYt  
} ; E<u(Yw6=  
等等。。。 }~PG]A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `v)'(R7){  
&8Vh3QLEx  
template < typename Func > R@NFpiw  
struct func_return ~"vS$>+  
  { !v=/f_6  
template < typename T > 7kA+F +f  
  struct result_1 oQV3  
  { ,30lu a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vO~w~u5  
} ; Rr CG(Bh  
IBeorDIZ  
template < typename T1, typename T2 > _z%~ m2SP  
  struct result_2 bXc*d9]  
  { lX2:8$?X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^z{Xd|{"  
} ; l59 N0G  
} ; m-tn|m!J  
btnD+O66<  
sq(5k+y*J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r r\u)D#)  
$M0l (htR  
template < typename Func, typename aPicker > y4|<+9<7  
class binder_1 "q=ss:(  
  { ?SO!INJ  
Func fn; S#oBO%!  
aPicker pk; }1[s,  
public : /U!B2%vq_  
vL[IVBG^  
template < typename T > mOHOv61  
  struct result_1 pCo3%(  
  { 6'e^np  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;/wH/!b  
} ; z^T;d^OJc  
nHDKe )V  
template < typename T1, typename T2 > 1BW9,Xr  
  struct result_2 jVOq/o  
  { ?f3R+4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B=%%3V)2  
} ; C{nk,j L  
Akc |E!V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3)o>sp)Ji$  
[.xc`CF  
template < typename T > )16+Pm8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZnAQO3%y  
  { d/Wp>A@dob  
  return fn(pk(t)); yX{7<\x   
} ?q Q.Wj6Mj  
template < typename T1, typename T2 > "[fPzIP9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M;3q.0MU  
  { pp1Kor  
  return fn(pk(t1, t2)); sUmpf4/  
} T95FoA  
} ; 9ei'oZ  
h`O$L_Z  
)=#Js<&3:  
一目了然不是么? AX6:*aZB  
最后实现bind ecH7")  
Kf(Px%G6K  
Tmu2G/yi  
template < typename Func, typename aPicker > %`$:/3P$U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ei+lVLoC  
  { ht6}v<x.eA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6(htpT%J  
} CKe72OC  
gp 11/ .  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $6 Hf[(/e  
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。 t.RDS2N|  
{E)tzBI;^  
十一. phoenix G.@K#a9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JgP%4)]LV  
;g+fY 6  
for_each(v.begin(), v.end(), 5eF tcK  
( 1|>vk+;1h  
do_ O0BDUpH  
[ -Q Mwtr#q}  
  cout << _1 <<   " , " G)b:UJa"  
] N.]~%)K:{  
.while_( -- _1), Yc~lYz+b  
cout << var( " \n " ) z(O*DwY#  
) *0L3#. i  
); `}uM91;  
fU%Ys9:wU  
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: };"_Ku4#-  
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 QZ7W:%r(4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xa ;wx3]t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "7Kw]8mRR  
;QCGl$8A  
=u0a/2u|  
template < typename Cond, typename Actor > VJW8%s[  
class do_while @V1FBw9S!@  
  { Ygg(qB1q  
Cond cd; QKvaTy#  
Actor act; uX{g4#eG  
public : TPkP5w  
template < typename T > [5-Ik T0  
  struct result_1 g26_#4 P  
  { H|j]uLZ  
  typedef int result_type; '|v<^EH  
} ; iGj,B =35  
rAW7Zp~KK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;H71A[M T  
%a0q|)Nrj  
template < typename T > G\k&s F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KMfRMc&  
  { o@j!JI&  
  do 17;9>*O'  
    { 7T!t*sSO'  
  act(t); Wie0r@5E  
  } F8tMZ,:  
  while (cd(t)); .ty2! .  
  return   0 ; VB8eGMo  
} &\6(iL  
} ; SLNOOEN  
]0%{ IgB  
}waZGJLN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <.BY=z=H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `2V{]F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Iw#[K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <bhJ>  
下面就是产生这个functor的类: >nK (  
RASk=B  
MOB'rPIUI  
template < typename Actor > }y+a )2  
class do_while_actor .S=|ZP+  
  { |@R/JGB^  
Actor act; &lzCRRnvt  
public : tN.BI1nB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,5t_}d|3C=  
@ZV>Cl@%2  
template < typename Cond > -\ew,y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #zSNDv`  
} ; h.- o$+Sa  
=bvLMpa  
qf [J-"o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vt(n: Xk  
最后,是那个do_ PT&qys 2k  
@&Yl'&pn-R  
XIM?$p^  
class do_while_invoker YxU->Wi]G  
  { \sW>Y#9]  
public : !@ AnwV]  
template < typename Actor > F<2gM#jLB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O0pXHXSAL  
  { *8%uXkMm  
  return do_while_actor < Actor > (act); V!+<  
} fbah~[5}  
} do_; '?{L gj^R  
-I#<?=0B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )B~{G\jS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gMZrtK`<  
最后来说说怎么处理break和continue += gU`<\  
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。 we*E}U4  
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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