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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gb}ov* *  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *=Ma5J.  
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, : z\||f  
lQ4$d{m`  
8< J3Xe  
PeSTUR&  
  class filler - <tTT  
  { !P6?nS  
public : >xXq:4l>}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ym$`EN  
} ;  \7e4t  
=!/T4Oo  
7>EMr}f C  
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: :]LW,Eql  
g9IIC5  
iL~(BnsF  
N1U.1~U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lGJ&\Lv:  
<Rz[G+0S=  
oq (W|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X3y28 %R   
&0{&4,  
8A 'SMJi  
`u8(qGg7GF  
二. 战前分析 ghk"XJ|  
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。 <irr .O  
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 Iomx"y]9  
WWLf'89It  
P7 5@Yu(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A>*#Nw5L  
  /* --------------------------------------------- */ V Y@`)  
vector < int *> vp( 10 ); WISK-z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9|K :\!7  
/* --------------------------------------------- */ I~-sBMm(w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U?EXPi61Z  
/* --------------------------------------------- */ -y/Y%]%0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r]S"i$  
  /* --------------------------------------------- */ xg;F};}5$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7b R[.|T  
/* --------------------------------------------- */ Q=epUHFs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q%XjJ -s:  
A'*#UYn(  
<4I`|D3@  
p;mV?B?oAQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: .AF\[IQ  
1._1, _2是什么? ^vI`#}?  
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。 #5X+. !L  
2._1 = 1是在做什么? 2TQ<XHA\  
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。 31p7oRzr  
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。 fyq %-Tj  
3RI %OCGF  
c2PBYFCyC  
三. 动工 ;NGSJfn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :GM3n$  
) LohB,?  
Zb+n\sv4  
- P4X@s_;  
template < typename T > ;20sh^~  
class assignment UxnZA5Lk*  
  { GvL\%0Ibx  
T value; S AKIFNE  
public : GwmYhG<{  
assignment( const T & v) : value(v) {} WKq{g+a  
template < typename T2 > gi8f)MNP?~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :T#f&|Gg;  
} ; :]8!G- Z  
~;oaW<"  
MO|8A18B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hE +M|#o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  |  
|doG}C  
9 ]|C$;kw@  
rW*[sLl3  
  class holder 5$*=;ls>J  
  { zSBR_N51  
public : f~f)6XU|  
template < typename T > < WQ ~X<1D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w%%*3[--X  
  { u_Xp\RJ  
  return assignment < T > (t); zTw<9Nf  
} w`F'loUEt  
} ; (?[%u0%_  
:VX2&*  
 wKbU}29c  
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: v `;Hd8  
;/!o0:m^I  
  static holder _1; ].@8/. rg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GFvLd:p` [  
HgTBON(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZSLvr-,D  
而不用手动写一个函数对象。 s6Il3K f  
SgQ(#y|vV  
3s#/d,+  
j/1 f|x  
四. 问题分析 1 ;Uc -<  
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。 X#ud_+6x  
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。 (Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pje 1,B q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `6v24?z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m:cWnG  
C-&s$5MzGb  
五. 问题1:一致性 af&P;#U  
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?| +9.GNu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?v&2^d4C*F  
)Dyyb1\)  
struct holder 88l{M[B2  
  { Sd\oL*lN  
  // )!'7!" $  
  template < typename T > pbG v\S F  
T &   operator ()( const T & r) const Xv xrz{  
  { [=>[2Ty  
  return (T & )r; r>t|.=!  
} ]G,BSttD  
} ; |A2o$H  
]!2[kA-  
这样的话assignment也必须相应改动: Ib"fHLWA^!  
Sre:l'.  
template < typename Left, typename Right > A9z3SJ\vXl  
class assignment fH% C&xj'&  
  { +; =XiB5R  
Left l; [>lQi X  
Right r; %:7/ym[  
public : DKG; up0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DK|/|C}6  
template < typename T2 > BipD8`a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tZ:fh  p  
} ; <4N E)!#  
wIF)(t-):  
同时,holder的operator=也需要改动: (i-L:  
_$KkSMA~_  
template < typename T > ^CB@4$!   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sAjN<P  
  { aUKa+"`S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fF. +{-.  
} H`7T;`Yb  
?]>;Wr  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9/O\769"'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /km0[M  
1(jx.W3  
return l(rhs) = r; 1JZhcfG  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0VIR =Pbp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !iUT Re  
5E2T*EXSh  
template < typename Tp > I3YSW  
class constant_t \$,8aRT>#U  
  { hjp,v)#  
  const Tp t; cZAf?,>u  
public : \_/dfmlIZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #W/ATsDt  
template < typename T > ZJHaY09N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m2Wi "X(I_  
  { ephvvj~zW4  
  return t; I%CrsEo  
} |43Oc:Ah+  
} ; Y7 e1%,$v  
yRt7&,}zL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y.::d9v  
下面就可以修改holder的operator=了 ;6*$!^*w  
_hEr,IX=J  
template < typename T > ^-(DokdBn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aX.//T:':?  
  { LPkl16yZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :71St '  
} 5]2 p>%G  
]vH:@%3U  
同时也要修改assignment的operator() I\|.WrMNi  
mH )i  
template < typename T2 > Zl?9ibm;@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Uf~5Fc1d =  
现在代码看起来就很一致了。 i\kDb=  
}`]Et99Q5  
六. 问题2:链式操作 d/\ajQ1::  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0m4'm<2m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5e&;f  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wM! dz&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 dAi.^! !  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YAd%d|Q  
[ic%ZoZ_  
template < typename T > 'AZxR4W  
struct result_1 &a'LOq+r'  
  { ]6,D 9^{;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NdC5w-WY  
} ; mcxD#+H 3  
 =sk#`,,:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: f0*_& rP  
xxOhGA)  
template < typename T > L),bP fz  
struct   ref 'Qg.D88  
  { Op hD_^  
typedef T & reference; FhQb9\g  
} ; 4K,S5^`Gx  
template < typename T > o+Q2lO5  
struct   ref < T &> \ZBz]rh*  
  { 3!i{4/  
typedef T & reference; mv(/M t  
} ; SME]C') 7  
j3j^cO[8v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4|DN^F~iut  
}$s QmR R  
template < typename T > ;Pvnhy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [C@ Ro,mI  
  { {a(<E8-^  
  return l(t) = r(t); \8USFN~(Y  
} ypx`!2Q$  
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。 =`l><  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )/Oldyp  
15MKV=?oY  
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 n%!50E6*:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =>7czw:S 1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /f hS#+V*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k7M{+X6[  
最后的布局是: o5G]|JM_  
                Add J!}R>mR  
              /   \ !e('T@^u6u  
            Divide   5 M{p9b E[j  
            /   \ #;UoZJ B  
          _1     3 P@Vs\wAT  
似乎一切都解决了?不。 KVoM\ttP  
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。 TJuS)AZ C  
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。 ]-l4  
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: ACF_;4%&  
GE\({V.W  
template < typename Right > <80M$a g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Pt'=_^Io  
Right & rt) const }MtORqK  
  { ^tVIPH.R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lE3&8~2   
} o_r{cnu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 01IfvK  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Vc+~yh.)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1"T&B0G3l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 VYrs4IFT$  
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。 3w! NTvp  
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? NU[Wj uLG  
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: 8an_s%,AW  
>Fc=F#tA9  
template < class Action > <lWBhrz  
class picker : public Action y/+y |.Xg  
  { ='(;!3ZH  
public : ,u14R]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9W j9=  
  // all the operator overloaded ~-~iCIaTb  
} ; u2*."W\  
2gnz=  
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。 \]Rmq_O  
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: |2I p*  
O\w-hk  
template < typename Right > e{.P2rnh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s2K8|q=  
  { ~:-V<r,pe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &pAmFe  
} y <P1VES  
<p[RhP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  8vUq8[[  
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。 DhG{hQ[[  
DMT2~mh  
template < typename T >   struct picker_maker b=:%*gq,  
  { P}-S[[b73s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x^ sTGd  
} ; dz?Ey~;M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wT:mfS09N  
  { ^0 /!:*?  
typedef picker < T > result; 5NMju!/  
} ; &l W~ot1,  
|tO.@+[uqP  
下面总的结构就有了: M U2];  
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。 i.+#a2   
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。 r7v 1q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  j g_;pn  
至此链式操作完美实现。 _Tf0L<A'R  
z!^3%kJJ>  
9bD ER  
七. 问题3 ;*e$k7}F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 cA`X(Am6]g  
QC+BEN$  
template < typename T1, typename T2 > *w1R>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OI)/J;[-e  
  { +4K'KpFzZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !(qaudX{>k  
} e'dZ2;X$zo  
\eS-wO7%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1!2,K ot  
@|9V]bk  
template < typename T1, typename T2 > y;tX`5(fe  
struct result_2 -}Gk@=$G  
  { )n$RHt+:>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5~xv"S(E}  
} ; iR4!X()  
Ga $EM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M"z3F!-j  
这个差事就留给了holder自己。 CGCSfoS9f  
    s#V:! 7  
fvw&y+|y!  
template < int Order > gz`P~7-w:  
class holder; )cxML<j'  
template <> qISzn04  
class holder < 1 > {@3p^b*E)1  
  { i^6g1"h  
public : Rs1JCP=d8  
template < typename T > qeoj  
  struct result_1 _iW-i  
  { 2ee((vO&  
  typedef T & result; !\N|$-M  
} ; YBY!!qjPx  
template < typename T1, typename T2 > (ysDs[? \  
  struct result_2 HXRK<6k$  
  { gX *i"Y#  
  typedef T1 & result; ^[-3qi  
} ; -$5nqaK?  
template < typename T > jR o4+8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FR1se  
  { \J3n[6;  
  return (T & )r; rJ_fg$.<  
} wU bLw  
template < typename T1, typename T2 > gIaPS0Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p+d?k"WN?  
  { :ODG]-QF  
  return (T1 & )r1; A;#GU`  
} %4HpTx  
} ; fW.)!EPO  
@mrGG F  
template <> 4?9cyv4H  
class holder < 2 > Na2n4x!  
  { G/5]0]SO  
public : ^J$?[@qD  
template < typename T > >\c"U1%E  
  struct result_1 yu] nK-Y7S  
  { 7e D<(  
  typedef T & result; ^zVBS7`J  
} ; oN6 '%   
template < typename T1, typename T2 > EkEU}2  
  struct result_2 9Wi+7_)  
  { ~g[<A?0=y  
  typedef T2 & result; nPS:T|*G  
} ; F),wj8#~>-  
template < typename T > pJ 7="n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *wetPt)~v_  
  { =jN9PzLk  
  return (T & )r; EzDQoN7Em  
} T1Y_Jf*KJ  
template < typename T1, typename T2 > 5Myp#!|x:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k+FiW3-  
  { H%AC *,  
  return (T2 & )r2; A#P]|i  
} ^|0>&sTHOH  
} ; >m;*Zk`  
#+,O  
f.&((z?rC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^sA"&Vdr^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }yW*vy6`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (jY -MF3  
QirS=H+~  
return l(i, j) = r(i, j); ^E3i]Oem  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +P?^Yx0d  
>^fkHbgNQ  
  return ( int & )i;  ,m-/R  
  return ( int & )j; ) HN,Az"  
最后执行i = j; ~HH6=qjU)  
可见,参数被正确的选择了。 v!EE[[  
lZa L=HS#L  
J_=42aHO  
ucVn `  
]7ZY|fP2  
八. 中期总结 4pfv?!Oj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fl'+ C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \-?@ &' :  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f4TNy^-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Kq*D_Rh2  
psHW(Z8G  
3Y}X7-|)Z  
M!e$h?vB  
c5t],P  
3:;2Av2(X.  
九. 简化 UmRI! WQl  
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。 U[Pll~m2b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Alsr6uLT1  
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: B.-1wZl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pg.z `k  
  +-*/&|^等 Ew|VDD(.  
2. 返回引用。 #l!Sz247  
  =,各种复合赋值等 'L"dM9#>  
3. 返回固定类型。 '<35XjW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^mu?V-4  
4. 原样返回。 p+;[i%`  
  operator, 6] ~g*]T  
5. 返回解引用的类型。 BWbM$@'x  
  operator*(单目) W\tSXM-Hg  
6. 返回地址。 S]7RGzFe  
  operator&(单目) }BpCa6SAs  
7. 下表访问返回类型。 ) DzbJ}  
  operator[] UoLvc~n7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IfH*saN7  
  operator<<和operator>> )4hb%U  
MMpGI^x!-X  
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。 L %[om c?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CCp8,  
]&')# YO  
template < typename Left > lJfn3  
struct value_return m{/?6h 1  
  { SYPG.O?I  
template < typename T > d{UyiZm\  
  struct result_1 |g3a1El  
  { JY+ N+c\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~"E@do("  
} ; Wgt[ACioN  
F9sVMV  
template < typename T1, typename T2 > '\ $2+*  
  struct result_2 liW0v!jBo  
  { !);kjXQS?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3aL8 gE  
} ; XNwZSW  
} ; hcvWf\4'#q  
Z\{"/( Hi  
1N#KVvK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait { XN"L3A  
q1Ja*=r  
下面我们来剥离functor中的operator() i)Hjmf3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JsfX&dX0  
L#Mul&r3x0  
return l(t) op r(t) cr{;gP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d]JiJgfa%  
return op l(t) 0-ISOA&  
return op l(t1, t2) e12.suv  
return l(t) op ,\ y)k}0lH  
return l(t1, t2) op ^Z:oCTOP  
return l(t)[r(t)] |U*wMYC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `u%`N j  
oT5 N_\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^f:oKKaAW;  
单目: return f(l(t), r(t)); 9o|=n'o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l-Hp^|3Wq  
双目: return f(l(t)); \ /3Xb  
return f(l(t1, t2)); n+db#qAj5  
下面就是f的实现,以operator/为例  #K8kz  
vJ__jO"Sq  
struct meta_divide orB8q((  
  { _5F8F4QY`  
template < typename T1, typename T2 > l.r i ]e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UenB4  
  { D<=:9  
  return t1 / t2; c$.h]&~dN  
} A.a UWh  
} ; VCzmTnD  
86c@Kk7z  
这个工作可以让宏来做: n\f8%z  
a?4'',~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {&_1/  
template < typename T1, typename T2 > \ C]ev"Am_)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y#9dVUS  
以后可以直接用 mM| 313  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bLrC_  
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 *Uvh;d{  
(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。。。) x7qVLpcL3z  
w)A@  
PNwXZ/N%  
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 dg9 DBn#  
}P8@\2@=T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g4(vgWOW`  
class unary_op : public Rettype a}~Xns  
  { U$; FOl  
    Left l; DH(Q md  
public : fA HK<G4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ][ri A  
o"5Bg%H  
template < typename T > L0\97AF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bo]xah|."j  
      { os|Y=a  
      return FuncType::execute(l(t)); }co v"o  
    } ~f/nq/8  
RP}.Ei  
    template < typename T1, typename T2 > k 7 !{p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rj&V~or  
      { 9,h'cf`F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mTG v*=l  
    } *XRAM.  
} ; FBn`sS8hH  
gv7(-I  
DOi\DJV!  
同样还可以申明一个binary_op ]s3U+t?  
_wa1R+`_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,uEi*s>  
class binary_op : public Rettype ^rz8c+ly  
  { {VWX?Mm  
    Left l; ?k$3( -  
Right r; 2rS|V|d  
public : JGS4r+   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !{@!:m3w  
|Gc2w]\3  
template < typename T > F8(6P1}E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -p|@Enn  
      { P I gbeP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2Z3c`/k  
    } F-MN%WD~  
:Oz! M&Ov  
    template < typename T1, typename T2 > (+' *_   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mz}yf5{f  
      { <VB;J5Rv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bL`O k  
    } VGLE5lP X  
} ; a8K"Z-LlQ  
;U6z|O7L  
>3HLm3T  
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 Z!Y ^iN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RIXUzKLO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _KSYt32N  
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。 =;(wBj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !(=bH"P  
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。。。 0) }bJ,5/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8 Zy`Z  
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) 86J7%;^Xa  
下面是修改过的unary_op $xT'cl/IH  
<&3qFK*9r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ve.rp F\  
class unary_op qV57P6<  
  { qp>V\h\  
Left l; >mzK96  
  KD]8n]c  
public : wpw~[xd  
m09 Bds  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !Kv.v7'N/k  
!Fa2F~#h  
template < typename T > ax7]>Z=%d"  
  struct result_1 zItf>j7|Z  
  { D0(QZrVa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1-C 2Y `  
} ; p;av63 i  
A!}Wpw%(/  
template < typename T1, typename T2 > |1`|E- S=  
  struct result_2 <'H^}gQow  
  { ^7Q}W#jy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j>s> i  
} ; 3{o5AsVv  
=VkbymIZ4y  
template < typename T1, typename T2 > ZgCG'SU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V6'"J  
  { mq@2zE`.(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y2i:ZP  
} 09y%FzV  
E )D*~2o/  
template < typename T > 3P C'P2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :AYp{"{  
  { a5o&6_  
  return OpClass::execute(lt(t)); X-Y:)UT  
} 1MI/:vy-  
(C/2shr 8  
} ; xMI4*4y(  
[@MV[$W5  
M{$EJS\d=  
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 $LX;Lv  
好啦,现在才真正完美了。 d0YN :lJc  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0?525^   
ia !t~~f  
template < typename Right > LU5e!bP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ikf6Y$nWfF  
  { 4bD^Kc 4\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a[iuE`  
} Wi_5.=  
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。 uev$5jlX  
v5U\E`)s  
&U:bRzD  
24Lo .  
4;@|tC|u  
十. bind -miWXEe@l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z+h^ ie"g  
先来分析一下一段例子 kW>Q9Nc=V  
lquY_lrri  
T4n.C~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C YA#:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L<bZVocOb_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '6Dt@^-PZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N8.K[m  
我们来写个简单的。 Eyu]0+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6@kKr  
对于函数对象类的版本: dj,7lJy  
>}{'{ Z &  
template < typename Func > \ZiZ X$  
struct functor_trait X^mv sY  
  { (.Tkv Uj`  
typedef typename Func::result_type result_type; Zp~2WJQ  
} ; &>kklP  
对于无参数函数的版本: /MHqt=jP6  
N\XZ=t^h(  
template < typename Ret > i-oi?x<u&(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bs2.$~   
  { 1{\{'EP{  
typedef Ret result_type; $r%m<Uc;}O  
} ; F#S^Q`  
对于单参数函数的版本: K$_Rno"  
Rt!G:hy7  
template < typename Ret, typename V1 > Qp8. D4^@3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fhw:@@=  
  { 7MIu-x|  
typedef Ret result_type; c`~aiC`l  
} ; ~@=:I  
对于双参数函数的版本: [OJ@{{U%  
oL0Q%_9hW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pVe@HJy6G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z#*M}RR  
  { F, {M!dL  
typedef Ret result_type; 3f9J! B`n  
} ; [AE-~+m)^  
等等。。。 .QX|:]|n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sOA!Sl  
q)R&npP7  
template < typename Func > l{wHu(1  
struct func_return /zZ$<mVG  
  { Sd?:+\bS;  
template < typename T >  TA;  
  struct result_1 ^SnGcr|a'  
  { v  P8.{$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +T:F :X`  
} ; @2Xw17[f35  
`btw*{.[  
template < typename T1, typename T2 > +jD?h-]  
  struct result_2 I12WOL q  
  { ws9F~LmLbr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C!xqp   
} ; b,kXV<KtU  
} ; :3F&NsgHH  
8v)pPJr  
"e62g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 INrl^P*  
{IEc{y7?gO  
template < typename Func, typename aPicker > [?u iM^&  
class binder_1 v>zeK  
  { cA%70Y:AV  
Func fn; N@J "~9T  
aPicker pk; 3~H_UGw  
public : k&|L"N|w  
L?!*HS7 m  
template < typename T > n%PHHu  
  struct result_1 ;taTdzR_  
  { ywj'O e41  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CYdYa|  
} ; s0'6r$xj  
p3qKtMs0!  
template < typename T1, typename T2 > bp'\nso/  
  struct result_2 <m*j1|^{t  
  { HE-ErEtGB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >gDKkeLD  
} ; f.:0T&%G  
n`D-?]*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >vDi,qmZ  
lr=quWDY  
template < typename T > [f?x ,W~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OG^#e+  
  { ~JB4s%&  
  return fn(pk(t)); VqS1n  
} A`V:r2hnb  
template < typename T1, typename T2 > {w ]L'0ES[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ Zj3#l:rK  
  { N~DO_^  
  return fn(pk(t1, t2)); X]s="^  
} rEj Ez+wu  
} ; n66b(6"mO2  
1%7zCM0s  
gH0Rd WX  
一目了然不是么?  >1q:-^  
最后实现bind K*5Ij]j&  
BX2}ar  
`m\ ?gsw7  
template < typename Func, typename aPicker > ygxaT"3"=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `&J=3x  
  { C^!~WFy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uExYgI`<%&  
} q5.5%W  
CL5t6D9Qi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @"afEMd  
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。 ! ~+mf^D  
E :UJ"6  
十一. phoenix l?KP /0`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hne}G._b  
zI_pP?4;.q  
for_each(v.begin(), v.end(), Pk^V6-  
( <H|]^An!H  
do_ rrl{3 ?  
[ o 'Z W  
  cout << _1 <<   " , " 87hU#nVYh  
] C`\yc_b9Pf  
.while_( -- _1), "S psSQ  
cout << var( " \n " ) "gt*k#  
) lht :%Ts$  
); (!T\[6  
L F!S`|FF  
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: i7`/"5I  
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 ^F-AZP /5F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jg@eGs\*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sfC/Q"Zs  
PBAQ KQ  
dEfP272M  
template < typename Cond, typename Actor > <'O|7. ^^  
class do_while t=n@<1d  
  { 2&:nHZ)  
Cond cd; E>kgEfzxP  
Actor act; `%=!_|  
public : 5- "aK~@+  
template < typename T > 5,du2  
  struct result_1 1P/4,D@  
  { \5F {MBx !  
  typedef int result_type; W<H<~wf#  
} ; O_Z   
:BUr8%l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f:h<tlob  
YF13&E2`\  
template < typename T > I0OfK3!^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8o,"G}Hjk  
  { cnM`ywKW  
  do Yu|L6#[E  
    { BtKbX)R$J  
  act(t); \`YV)"y" ~  
  } 8-q4'@(  
  while (cd(t)); ;})s o  
  return   0 ; |$c~Jq  
} &=l aZxe  
} ; %>,Kd6bdg  
ljjnqQ%  
LS4E.Xdn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bk~%  
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。 oY7 eVuz  
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。 2$?j'i!  
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。  ),f d,  
下面就是产生这个functor的类: x$24Nc1a'  
T :X A  
pAc "Wo(Q  
template < typename Actor > W.  p'T}2  
class do_while_actor 9C\@10D  
  { xMo'SpVz:  
Actor act; xu* dPG)v  
public : d ]Mjr2h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~9dAoILrl  
Z_[jah  
template < typename Cond > 1#^r5E4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b "5WsJ:'#  
} ; ]nQ(|$rW  
GsC4ty  
}B2qtb3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G:{\-R'  
最后,是那个do_ XB\n4 |4  
$rz'Ybs  
rqYx\i?  
class do_while_invoker IP l]$j>N  
  { - x]gp5  
public : y7Y g$)sL  
template < typename Actor > = j S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T'e p&tNY  
  { /&G )IY]g  
  return do_while_actor < Actor > (act); XGMO~8 3  
} doV+u(J~  
} do_; 2~2j?\AEd.  
Y!lc/[8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J1{ucFa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {-)*.l=  
最后来说说怎么处理break和continue -87]$ ax  
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。 XpibI3:<  
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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