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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -[J4nN&N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 </Y(4Xwf=  
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, c#CV5J\Kk3  
tK@7t0  
QgKR=GR6  
.%dGSDru  
  class filler VxS3lR=  
  { o=#ym4hJ%  
public : p^}`^>OL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3M(*q4A$"  
} ; j^;P=L0=  
=L@CZ"  
WO{7/h</  
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: mR|5$1[b  
2@?X>,  
[E%g3>/mt  
r7].48D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $=,pQ q  
9BpxbU+L;  
JWaWOk(t=?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;~L,Aqn7  
oemN$g&7  
%WKBd \O  
!s^XWsb8  
二. 战前分析  *U6+b  
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。 YlUh|sK7m  
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 bM5V=b_H  
l`l6Y>c*]  
,Y6]x^W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ra6\+M~}e  
  /* --------------------------------------------- */ iLJ@oM;2  
vector < int *> vp( 10 ); AX%}ip[PC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hc@_@G  
/* --------------------------------------------- */ !hM`Oe`S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]LZ#[xnM7  
/* --------------------------------------------- */ U?Dr0wD;[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P7zUf  
  /* --------------------------------------------- */ GDC@s<[k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N%>h>HJ  
/* --------------------------------------------- */ 1$.svR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uF|_6~g  
n{<}<SVY  
IDJ2epW*;  
_aOs8#(X  
看了之后,我们可以思考一些问题: X<.l(9$  
1._1, _2是什么? Vt3*~Beb  
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。 @VW1^{.do^  
2._1 = 1是在做什么? 0SWqC@AR%  
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。 *xpn-hCp<  
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。 MZX)znO  
Li|~%E1  
) 9 2(C  
三. 动工 +D4m@O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Rc{R^5B  
r5UV BV8T  
mRC3w(W  
xRgdU+,Mj  
template < typename T > s@"|o3BX  
class assignment 8rS;}Bt  
  { mF~]P8  
T value; bo90;7EK8  
public : _V1:'T8  
assignment( const T & v) : value(v) {} [t3 Kgjt  
template < typename T2 > Y DHP-0?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d7G@Z|R3p  
} ; D8u`6/^  
UP)< (3YA  
QN$s %&O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CUG"2K9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *_YR*e0^nN  
5EVypw?]x  
W!\%v"  
&}Wi@;G]2  
  class holder ]g;+7  
  { fU ;H  
public : psmDGSm,&  
template < typename T > U`EOun ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W?aP%D"(i  
  { R\&z3<-S  
  return assignment < T > (t); @w.DN)GPo  
} }T\.;$f  
} ; _<mY|  
O.QR1  
N2}Y8aR~  
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: :7.k E  
ohx$;j  
  static holder _1; vxk0@k_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j #: ARb  
nj;3U^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z a_0-G%C2  
而不用手动写一个函数对象。 fa/o4S<  
W<#!He  
NrXIaN  
W/t,7lPFb  
四. 问题分析 pL[3,.@WA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?0KIM* .  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `@1e{ ?$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o^(I+<el  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )7+z/y+[n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zGz}.-F  
N3\RXXY  
五. 问题1:一致性 PIo@B|W-SX  
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?| FCwE/ 2,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  *BM#fe  
"?aI  
struct holder Pvt!G  
  { UNiK6h_%  
  // x;bA\b  
  template < typename T > T!9AEG  
T &   operator ()( const T & r) const :8/ 6dx@Y(  
  { #*y.C[^5{  
  return (T & )r; n!8W@qhew  
} =ca[*0^Z7  
} ; 6[R6P:v&'G  
$n!5JS@40  
这样的话assignment也必须相应改动: rf]z5;  
jz=V*p}6  
template < typename Left, typename Right > iQ2}*:Jc$  
class assignment jwLZC  
  { Y-1K'VhT  
Left l; $]};EI#  
Right r; K2n#;fY %  
public : LQ%QFfC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k1yqe rA  
template < typename T2 > K$}K2w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *3={s"a.(  
} ; }TZM@{;  
:XAyMK7   
同时,holder的operator=也需要改动: b5]<!~Fv:`  
n<FUaR>q}  
template < typename T > j(;ou?Uh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +0*\q  
  { MxX)&327  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); keD?#yY  
} N\.g+ W  
{%k[Z9*tO  
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。 a[j]fv*6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 baTd;`Pn  
1~E4]Ef:W  
return l(rhs) = r; Uy|!f]"?  
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。 '?.']U,: $  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ) Kl@dj  
FcZ)^RQ4G  
template < typename Tp > ]lyQ*gM  
class constant_t NW;_4g4qE  
  { ?G!p4u?C  
  const Tp t; 4 )}>dxv  
public : GJE+sqMX1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m*)jnd XY  
template < typename T > T 8 ]*bw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Q nKaZ8jW  
  { HL$7Ou  
  return t; pO N#r  
} ~^'t70 :D  
} ; ';.y`{/  
!J{[XT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n,-*$~{  
下面就可以修改holder的operator=了 {`)o xzR  
6kR3[]:16v  
template < typename T > YaQ5Z-c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OU]"uV<(  
  { kDRxu!/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TL$w~dY  
} &F[N$6:v  
$5\sV48f  
同时也要修改assignment的operator() , .=7{y~  
I`g&>  
template < typename T2 > tOk=m'aUK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r~,3  
现在代码看起来就很一致了。 0/z$W.!  
`GY]JVW  
六. 问题2:链式操作 mdmJne.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QiVKaBS8  
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。 &FZ~n?;hQ  
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。 |L}tAS`8  
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。 >8vq`,e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kxAT  
fcohYo5mh  
template < typename T > ,ag* /  
struct result_1 5yV>-XT+-  
  { YF;2jl Nm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?e+y7K}"]  
} ; nS.qK/.s  
A~0yMww:$  
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: ].QzOV'  
q!5`9u6  
template < typename T > Z%I 'sWOd  
struct   ref mv$gL  
  { ~ `{{Z&  
typedef T & reference; k#V\O2lb  
} ; W ,]Ua]  
template < typename T > &t6SI'  
struct   ref < T &> *J4 \KU  
  { -"2%+S{  
typedef T & reference; KYg'=({x  
} ; Z)u_2e  
] J|#WtS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5GJa+St?  
'8@4FXK  
template < typename T > l?^}n(_.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @zt"Y~9i  
  { {HVsRpNEf  
  return l(t) = r(t); G{a_\'7  
} yOk]RB<'r  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 JY D\VaW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W{]r_`=:6S  
5F 8'f)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 OeQ~g-n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J b7^'P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >IZ$ .-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  (S&D  
最后的布局是: NV2$ >D  
                Add j 4(f1  
              /   \ {^R" V ,)  
            Divide   5 H" pwIiC  
            /   \ 07,&weQ  
          _1     3 TSRl@QVy  
似乎一切都解决了?不。 rGQ([e  
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。 vH"^a/95|  
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。 z&.F YGq}  
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: _J_QB]t  
xl(R|D))  
template < typename Right > `] Zil8n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lygv#s-T  
Right & rt) const r{Z4ifSl(  
  { u$(XZ;Jg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z4T{CwD`D  
} (+bt{Ma  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `k9a$@Xg  
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。 B(R$5Xp  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Y0o{@)Y:  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |Tk'H&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ZBc8 ^QZ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G=KXA'R)1.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sN/8OLc  
#sf1,k5'  
template < class Action > ,Y0qGsV  
class picker : public Action D+4$l+\u  
  { /+?eSgM/  
public : =n_>7@9l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )!=X?fz,O  
  // all the operator overloaded %/%TR@/  
} ; ded:yho   
B[7Fq[.mh  
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。 VVi3g  
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:  0gJ{fcI  
EzXi*/  
template < typename Right > VO7&<Y}{x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?#/~ BZR!  
  { slG%o5|m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PED5>90  
} >u?a#5R:m  
RnUud\T/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H:`H4 S}  
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。 $gaGaB  
J L2g!n= K  
template < typename T >   struct picker_maker Ev1gzHd!i  
  { cIXqnb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D4U<Rn6N_5  
} ; f(*iagEy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1<pb=H  
  { X->` ~-aj  
typedef picker < T > result; g"X!&$ &  
} ; gq&jNj7V  
'17V7A/t  
下面总的结构就有了: r<_qU3Eaj  
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。 `&FfGftc  
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。 (Cbm*VL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 94u~:'t>V  
至此链式操作完美实现。 FLaj|Z~#)  
-@mcu{&  
jUrUM.CJ\N  
七. 问题3 \-{2E  
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。 +Al* MusS  
+Sg+% 8T  
template < typename T1, typename T2 > kwrM3nq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3F{R$M}  
  { nF=[m; ~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3Hhu]5  
} rVDOco+w  
v)LSH;<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h%Uq  
muIJeQ.C  
template < typename T1, typename T2 > :hDv^D?3  
struct result_2 O2oF\E_6  
  { (xMq(g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G%SoC  
} ; L#`X;:   
HnY.=_G  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (%*~5%l\  
这个差事就留给了holder自己。 cs)R8vuB)z  
    82yfPQ&UI  
]t_ Wl1*|  
template < int Order > FQ]5W |e  
class holder; R{{?wr6b$  
template <> /_tN&[  
class holder < 1 > L.% zs  
  { 8hZc#b;  
public : mJME1#j$/|  
template < typename T > /F}dC/W  
  struct result_1 \1#~]1~ s  
  { SHqz &2u  
  typedef T & result; a0hgF_O1  
} ; WWv.kglz  
template < typename T1, typename T2 > t[\6/`YH  
  struct result_2 G+K`FUNA  
  { +jj] tJ$[  
  typedef T1 & result; >,n K  
} ; "cDc~~3/@  
template < typename T > +l>X Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K#dG'/M|Pb  
  { ._`?ZJ  
  return (T & )r; EP6@5PNZ  
} &}VVr  
template < typename T1, typename T2 > QX+&[G!DZH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UZu.B!4  
  { c1g'l.XL 3  
  return (T1 & )r1; l:sfM`Z^[  
} gA&`vnNP  
} ; TR!7@Mu 3  
`&SBp }W}  
template <> $K_-I8e|  
class holder < 2 > sDyt3xN  
  { i[PksT#p  
public : *TYOsD**9  
template < typename T > l!%V&HJV  
  struct result_1 w,zm!  
  { Z xR  
  typedef T & result; 'PdUSv|lH  
} ; EP8R[Q0_"  
template < typename T1, typename T2 > u$+nl~p[&  
  struct result_2 N0UZ%,h\  
  { iLf* m~Q  
  typedef T2 & result; d&%}u1 .  
} ; ZnD(RM  
template < typename T > 3s Mmg`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kl#) 0yqN0  
  { Z8WBOf*~e  
  return (T & )r; g715+5z[  
} 4,:)%KB"V  
template < typename T1, typename T2 > 5} 1qo7;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {EVHkQ+o  
  { !6`&0eY  
  return (T2 & )r2; ybpU?n  
} jQpG7H  
} ; `qa>6`\  
wyv%c/WlS  
hr/|Fn+kA  
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> >。 S?# 'Y*h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0<]]q[pr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O\^D 6\ v  
LgA> ,.  
return l(i, j) = r(i, j); &_$xMM,X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .,gVquqMY  
~{!,ZnO*  
  return ( int & )i; RH&}'4JE:  
  return ( int & )j; ?f=7F %  
最后执行i = j;  fG|+ !  
可见,参数被正确的选择了。 k:CSH{s5{  
;;n=(cM|z  
(.~'\@  
"Kf4v|6;  
+fG~m:E  
八. 中期总结 [3io6XG x@  
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: @{x+ln1r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wI2fCq(a0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UQCond+K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mJS-x-@  
d4A3DTW  
>2;KPV0H  
/V!gF+L  
P%Wl`NA P  
Tg6nb7@P  
九. 简化 mbZ g2TTy  
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。 )LE#SGJP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t: qPW<wc  
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: O]\eMM&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e}q!m(K]e-  
  +-*/&|^等 LrnE6 U9  
2. 返回引用。 <^B!.zQ  
  =,各种复合赋值等 o@:u:n+.  
3. 返回固定类型。 _ +A$6l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]\oE}7K%r  
4. 原样返回。 B~/ejC!  
  operator, 0vdnM8N2  
5. 返回解引用的类型。 M@O<b-  
  operator*(单目) D[CEg2$y  
6. 返回地址。 ,ikn%l#cm  
  operator&(单目) v@ OM  
7. 下表访问返回类型。 X>VxE/  
  operator[] k0!D9tk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p?eQN Y  
  operator<<和operator>> bL18G(5  
-xc'P,`  
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。 px.]m-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y{1|@?ii  
VWcR@/3  
template < typename Left > [bJAh ` I  
struct value_return &1,qC,:!  
  { `PvGfmYOl  
template < typename T > ] e]l08  
  struct result_1 t!}?nw%$  
  { a+{95"4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jRzQ`*KC#  
} ; $)Pmr1==  
b-,]21  
template < typename T1, typename T2 > ?$FvE4!n  
  struct result_2 oFUP`p%[  
  { =8)q-{p3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FR@## i$  
} ; sy.U] QG  
} ; ;R.l?Bg  
_"#ucM=B:-  
Qr l>A*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iv62Fs'  
b?FTwjV+#  
下面我们来剥离functor中的operator() j(maj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kKg%[zXS  
gKGM|0u|r  
return l(t) op r(t) }];_ug* "  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p6'wg#15  
return op l(t) Gd 5J<K  
return op l(t1, t2) sw715"L  
return l(t) op \aG:l.IM0  
return l(t1, t2) op *T'>-nm]  
return l(t)[r(t)] .5x+FHu7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] * F T )`  
?=h{`Ci^ $  
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: cCH2=v4hU  
单目: return f(l(t), r(t)); &% \`Lwh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q"[8u ]j  
双目: return f(l(t)); 7}<05 7Xn'  
return f(l(t1, t2)); g np\z/'>  
下面就是f的实现,以operator/为例 :3x|U,wC  
@gZ<!g/vza  
struct meta_divide D,rs)  
  { P]G`Y>#$r  
template < typename T1, typename T2 > VfiMR%i}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 75V?K  
  { OxraaN`  
  return t1 / t2; 93npzpge  
} Q7 Clr{&  
} ; 1wa zJj=v  
cR1dGNcp/@  
这个工作可以让宏来做: THM\-abz  
kMHupROj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z;{3RWV  
template < typename T1, typename T2 > \ x_oL~~@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {g>k-.  
以后可以直接用 o0p%j4vac  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _ s]=g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u,e(5LU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) btK| U  
38%xB<Y  
JxP=[>I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ''Y}Q"  
L$GhM!c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J2`b:%[  
class unary_op : public Rettype ,HEx9*E/s  
  { lMX 2O2 o  
    Left l; d))(hk:  
public : y#AwuC K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e'oM% G[  
d]OoJK9&&  
template < typename T > yWACI aj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .-;K$'YG  
      { Oph4&Ip[w  
      return FuncType::execute(l(t)); \]U@=w  
    } Rla4XN=mf  
6rEt!v #K[  
    template < typename T1, typename T2 > ,uD F#xjl,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A / N$  
      { <_ 02)6j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8x jJ  
    } ~(tZW  
} ; <R7* 00  
{}?s0U$5  
TR,,=3n  
同样还可以申明一个binary_op J'4{+Q_pa  
z0Vd(QL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )^uLZMNaI  
class binary_op : public Rettype V#1_jxP)Q  
  { QeA)@x.p  
    Left l; />XfK,c-  
Right r; 4:8#&eF  
public :  O+1 e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I]>-~_  
|EaGKC(   
template < typename T > >U^AIaW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tk9*@kqv  
      { )_b #c+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mk= tS+  
    } x;LyR  
AqvRzi(Y  
    template < typename T1, typename T2 > V;?_l?_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mwCNfwb:  
      { F8Y D:   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wt"@?#L  
    } WUAjb,eo  
} ; H|T:_*5  
bOux8OHt*  
ppVjFCv0<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^o"9f1s5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GY<Y,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5JDqSz{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 JrseU6N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Jd&Qi)1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 B+ GPTQSTb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @fT*fv   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I1kx3CwJ{P  
下面是修改过的unary_op gPe*M =iF  
{LJwW*?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /J3e[?78u  
class unary_op Xgd!i}6Q  
  { k$}XZ,Q  
Left l; aCX](sN  
  *f.eyg#  
public : ;%]Q%7  
j)C%zzBu(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sL~TV([6/  
KI-E=<zt  
template < typename T > it5].A&  
  struct result_1 bU=!~W5  
  { v/8K?$"q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f'aUo|^?  
} ; ep3_G\m  
/81Ux@,(e  
template < typename T1, typename T2 > {08UBnR  
  struct result_2 KKa"Ba$g  
  { c3P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8G1Tpn  
} ; 2z:4\Y5  
mDvZ 1aj  
template < typename T1, typename T2 > tu6c!o,@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WHvN6  
  { *@dRL3c^=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Io5-[d  
} Xl2Fgg}#  
Y@TZReb  
template < typename T > X/];*='Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NV9D;g$Y  
  { IcoK22/  
  return OpClass::execute(lt(t)); /o.wCy,J<  
} 6BFtY+.y  
ub{<m^|)  
} ; |Ag~k? QC  
O=MO M  
zr\I1v]?1#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug PGP9-M  
好啦,现在才真正完美了。 Zu_m$Mx  
现在在picker里面就可以这么添加了: 68*h#&  
:v* _Ay  
template < typename Right > z\oq b) a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8QE0J$d5  
  { k5$_Q#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?<#6=  
} {|^9y]VFu  
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。 I6M 7xn  
Gz+Bk5#{  
AVOzx00U  
AJiEyAC!)5  
AGx]srl  
十. bind 69!J' kM[  
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。 7F>5<Gv:-  
先来分析一下一段例子 mF%>pj&b  
Ib*l{cxN  
\"V7O'S)&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9FP6Z[4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fk5!/>X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ES;7_.q  
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。 R N5\,>+  
我们来写个简单的。 wlAlIvIT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {<\nl#}5S  
对于函数对象类的版本: (WVN*OR?  
M+gQN}BAr  
template < typename Func > 2wlrei  
struct functor_trait !?D PI)  
  { WLP A51R  
typedef typename Func::result_type result_type; sw[1T_S>  
} ; Ih;6(5z  
对于无参数函数的版本: A@Z&ZBDg  
X)e6Y{vO  
template < typename Ret > g:dw%h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qx18A  
  { ^' lx5+-  
typedef Ret result_type; @g }r*U?  
} ; KqP! ={>"  
对于单参数函数的版本: ]ctUl #j  
<*V%!pwIG  
template < typename Ret, typename V1 > $z1u>{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ett%Y*D+J  
  { /+1+6MqRn*  
typedef Ret result_type; cWl  
} ; R 3TdQ6j  
对于双参数函数的版本: y1p^ &9 U  
4'Z=T\:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sTP`xaY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M`-#6,m3  
  { ()6(eRGJ  
typedef Ret result_type; (@B gsY  
} ; ZN~:^,PO/  
等等。。。 ( MWh|kp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy SQDllG84E  
e[$=5U~c  
template < typename Func > -M2c8P:.b  
struct func_return OIGu`%~js  
  { -|\V'  
template < typename T > &W`."  
  struct result_1 v#q7hw=  
  { =Bcwd7+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _<yGen-  
} ; 8)\Td tBf9  
(2RZc].M~  
template < typename T1, typename T2 > -"Wp L2qD  
  struct result_2 3.Z}2F]  
  { [#`)Bb&w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : KhAf2A  
} ; {U?/u93~  
} ; .|^L\L(!  
J,Du:|3o  
8fRk8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S+ gzl#r  
btoye \ rl  
template < typename Func, typename aPicker > R".~{6  
class binder_1 pKJ0+mN#"  
  { L}5nq@Uu)  
Func fn; z2*>5 c%  
aPicker pk; ;*>Y8^K&Q  
public : hC2@Gq  
>Vc;s !R  
template < typename T > P>n}\"z4  
  struct result_1 mX66}s}#  
  { , 7-@eZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q;a"M7  
} ; k|Mj|pqA  
Q{-T;T  
template < typename T1, typename T2 > 8 -]\C  
  struct result_2 Hj\>&vMf  
  { TK^9!3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f4{O~?=  
} ; Y6<"_  
c*R?eLt/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ROH 2KSt  
&IYSoA"Nz  
template < typename T > o}QtKf)W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BuwJR Ql.  
  { R/5@*mv{  
  return fn(pk(t)); JSKAlw  
} ? }t[  
template < typename T1, typename T2 > _}G1/`09#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >2kjd  
  { F,F1Axf  
  return fn(pk(t1, t2)); c ow]qe6K  
} FH Hi/yh  
} ; >U4hsr05  
%v)m&VUi%  
znVao %b  
一目了然不是么? 6,J:sm\  
最后实现bind Cx,)$!1  
/U1&#"P  
@-d0 ~.S  
template < typename Func, typename aPicker > h 7x_VO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A08b=S  
  { @ckOLtxE>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d]bM,`K* 6  
} 4|yZA*Q^  
*U{E[<k{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cwK+{*ZH/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X.YMb .\<  
Lc0yLm  
十一. phoenix ZA;VA=)\8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zG%ZDH^82_  
Z{#;my*X|  
for_each(v.begin(), v.end(), O:^m#:[cE  
( sPKyg  
do_ +[2X@J  
[ M?yWFqFt9m  
  cout << _1 <<   " , " R3`Rrj Z  
] |N^z=g P[  
.while_( -- _1), fD>0  
cout << var( " \n " ) wlY6h4c  
) ?n]e5R(cj  
); 4t Z. T9d  
0lyCk }c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: hhZU E]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor c[a1 Md&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -4}I02  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e.Y*=P}D  
@Z50S 8  
fUJ\W"qya  
template < typename Cond, typename Actor > 4_A9o9&_Rh  
class do_while Ob|[/NN  
  { OP-%t\sj>  
Cond cd; TYs#v/)I  
Actor act; tFYIKiq2  
public : lQ}e"#<  
template < typename T > FyZiiH4|  
  struct result_1 H=7z d|W  
  { h/CF^0m"!  
  typedef int result_type; BhMHT :m  
} ; hVfiF  
h0N*hx   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !`VO#_TJ  
4't@i1Ll(  
template < typename T > ;[_w&"[6a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MKuy?mri~  
  { M?UlC   
  do ,u,]ab  
    { ~'4:{xH  
  act(t); mndUQN_Gb  
  } \I\'c.$I.Y  
  while (cd(t)); F C= %_y  
  return   0 ; `B`/8Cvg  
} p,?8s%  
} ; oadlyqlw#  
,]N!I%SI  
[xXml On!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YLlw:jN  
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。 Cf_Ik  
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。 VD \pQ.=  
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。 D&WXa|EOK  
下面就是产生这个functor的类: %qzpt{'?<  
3q:-98DT  
dkV%Pyj  
template < typename Actor > tVhY=X{N?  
class do_while_actor MwxfTH"wi  
  { '_n{+eR74  
Actor act; ,i2%FW  
public : Ih}I`wY-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .P=uR8  
@1 #$  
template < typename Cond > NgKbf vt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z`xz|:D+  
} ; P,"z  
qYFol# =%  
4\q7.X+^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `8F%bc54iw  
最后,是那个do_ `4cs.ab  
JF*JF Ob  
n=RAE^[M  
class do_while_invoker RB_7S!qC5  
  { Jkt L|u:k  
public : I}Z[F,}*J  
template < typename Actor > pBt/vSad  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v@k62@;  
  { a#1LGH7E8  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3V`K^X3  
} 5(MWgC1  
} do_; jh]wHG  
hQBeM7$F_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @Q x|!%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QB@qzgEJ!,  
最后来说说怎么处理break和continue Bh*~I_Ta>  
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。 >"F~%D<.  
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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