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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f^ZhFu?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YBR)S_C$_  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, E+LQyvF[  
cOZBl;}  
+S`cUn7  
!IA\c(c^  
  class filler UEhFId  
  { M{)&SNI*C  
public : j%Xa8$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "a3?m)  
} ; pOh<I {r1  
7(a1@VH  
-GM"gkz  
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: hQlyqTP|2  
T7Y}v,+-  
]>Gi_20*.  
hJD3G |E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P}qpy\/(4  
_:WNk(  
 ; (A-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _zi| GD  
8R:Glif  
Pai8r%Zfu  
;r&Z?B$  
二. 战前分析 s9OW.i]zX  
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。 4nQ5zwiV  
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 e9tb]sAG  
1 ltW9^cF}  
Y_EEnx&>i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +!!G0Zj/  
  /* --------------------------------------------- */  K+XUC  
vector < int *> vp( 10 ); %>6ilG Q+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e-[PuJ  
/* --------------------------------------------- */ &I(\:|`o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >tx[UF@P@  
/* --------------------------------------------- */ SM2N3"\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bq1}"092  
  /* --------------------------------------------- */ ewHs ]V+U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ';c 6  
/* --------------------------------------------- */ oveK;\7/m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9q 2 vT^  
V aG Qre  
{$i>\)  
CV_M |  
看了之后,我们可以思考一些问题: c:&8B/  
1._1, _2是什么? \7>*ULP  
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。 NO@`*:.^Y  
2._1 = 1是在做什么? tf|;'Nc6  
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。 t|h c`|  
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。 Zq<j}vVJ  
0a^bAEP  
NQX?&9L`r  
三. 动工 &;)B qqXc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'GX x|.  
zy nX9t  
C"B'Dj  
Yf~Kzv1]*  
template < typename T > `]]<.>R  
class assignment 1 ] cLbJ  
  { 0I<L<^s3^U  
T value; P:N> #G~z  
public : FfrC/"N  
assignment( const T & v) : value(v) {} t[|t0y8  
template < typename T2 > $eG_LY 1v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _X mxBtk9f  
} ; 9==4T$nM[  
LjTSu9I>  
l U4 I*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *w O~RnP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wy#>Aq  
&Tj7qlP\  
jZPGUoRLg  
5pe)CjE:  
  class holder 1"75+Q>D  
  { v}a {nU'  
public : ~:o$}`mW  
template < typename T > kGo2R]Dd[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _$5DK%M}  
  { YG8V\4 SQ  
  return assignment < T > (t); 9d-'%Q>+  
} /|i*'6*  
} ; A%HIfSzQBS  
f\_PNZCc  
qlYi:uygY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O6)Po  
.m l\z5  
  static holder _1; KsE$^`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oe2*$\?.  
u_ l?d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /.CS6W^z  
而不用手动写一个函数对象。 %=9o'Y,4  
X' 5R4j  
IF5-@hag,  
UH}lKc=t  
四. 问题分析 ~jzLw@"~$^  
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。 :{iH(ae;  
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。 !#W>x49}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0F%8d@Y2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d=%NFCIV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `iM%R3&  
l&U$L N$*e  
五. 问题1:一致性 8 b~  
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?| O65`KOPn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UhL1Y NF_  
saP%T~  
struct holder ~mXzQ be p  
  { d~%7A5  
  // y*{zX=]l<  
  template < typename T > gN:F50   
T &   operator ()( const T & r) const 7x>^ip"7  
  { Q2r[^Z  
  return (T & )r; ;*j K!  
} Z'y&11  
} ; r(uo-/7z  
oxN5:)  
这样的话assignment也必须相应改动: N<a %l J  
K-#d1+P+  
template < typename Left, typename Right > /KF@Un_Ow  
class assignment BlU&=;#r5>  
  { e1h7~ j  
Left l; DC*MB:c#U  
Right r; @0 P4pt;(  
public : ox&? `DO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eS@j? Y0y  
template < typename T2 > 8P- ay<6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `vAcCahM  
} ; rDbtT*vN  
JG'%HJ"D  
同时,holder的operator=也需要改动: i]? Eq?k  
5;" $X 1{  
template < typename T > E~fb#6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gggD "alDx  
  { 2XeyNX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |e2s\?nB0S  
} d wG!]j>:_  
YSt*uOZK  
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。 ?Ce=h+l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2p](`Y`  
S%}G 8Ty  
return l(rhs) = r; v"ORn5  
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。 T5zS3O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K=JDl-#!  
%E&oe $[B  
template < typename Tp > v/rBjUc+X  
class constant_t dt "/4wCO  
  { \L~^c1s3r  
  const Tp t; v9* +@  
public : 8CUtY9.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Gkem_Z  
template < typename T > T%6JVFD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "X2'k@s`  
  { kOD=H-vSi  
  return t; 8} :$=n4&  
} Y0|){&PCt  
} ; iY07lvG<  
Qw2-Vv4!"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jGz~}&B  
下面就可以修改holder的operator=了 l9Ol|Cb&  
n8;p]{  
template < typename T > /KOI%x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9M27;"gK  
  { YFJaf"?8g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 57{T p:|  
} 8b]4uI <  
=-:%~n g  
同时也要修改assignment的operator() u3O@ccJ;  
 mih}?oi  
template < typename T2 > ,:L^vG@*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } AP,ZMpw  
现在代码看起来就很一致了。 &-Ch>:[  
0>SA90Q  
六. 问题2:链式操作 [>a3` 0M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6#*_d,xQT  
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。 Mi|13[p{  
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。 WFahb3kx  
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。 yXDjM2oR/2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]R)wBug  
ZwsQ}5  
template < typename T > {v]L|e%{  
struct result_1 $ eI cCLF  
  { 81y<Uz 6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K<5yjG8&  
} ; X/:V{2  
;.sYE/ZVi  
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: ^_@[1'^  
'a+^= c  
template < typename T > {Dl@/fz  
struct   ref J?J4<l9  
  { X\Zan$oi  
typedef T & reference; 8e>B>'nH  
} ; tkHmH/'7  
template < typename T > V? tH/P  
struct   ref < T &> p P@q `  
  { !q,'k2= b,  
typedef T & reference; JRz) A4P  
} ; 2@Yu: |d4U  
>v@3]a i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eEVB   
'9WTz(0?  
template < typename T > Yl&[_ l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p1d%&e  
  { SJP3mq/^K  
  return l(t) = r(t); %<DdX*Qp  
} }FS_"0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D8,8j;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V;SV0~&  
[XI:Yf  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bi+M28m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aQL0Sj:,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :$K=LV#Iru  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HoAg8siQ  
最后的布局是: qypF}Pw  
                Add *s 4Ym  
              /   \ zuN(~>YH  
            Divide   5 %/e'6g<  
            /   \ ?:`sE"  
          _1     3 ps2j]g  
似乎一切都解决了?不。 02[m{a-  
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。 Q?1.GuF  
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。 a_}C*+D  
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: {0F/6GwUC  
"t^RZ45  
template < typename Right > r-$xLe7a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q>'#;QA  
Right & rt) const {~O4*2zg;K  
  { !5De?OXe   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S>T ;`,  
} +|dL R*s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *GXPN0^Qjo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Axb=1_--  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 x1g-@{8]j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -j<E_!t  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >e/>@ J*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vd#)+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;6hoG(3 +  
# A4WFZ  
template < class Action > v=G*K11@  
class picker : public Action wX2U   
  { o N A ]G]  
public : g`'!Vgd?M[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Brs6RkRf  
  // all the operator overloaded ~fD\=- S1  
} ; %,vq@..^  
zdPJ>PNU  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 T;BFO5G@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Lb Jf5xdi  
6c^?DLy9B  
template < typename Right > t|oIzjKE/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hzqgsmT)  
  { !l#aq\:}~e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i?pd|J  
} ;\A_-a_(#  
+|g*<0T5<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rQT%~oM:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OT$ Ne  
e?;c9]XO,o  
template < typename T >   struct picker_maker >CrrxiG  
  { FXT^r3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mYo~RXKGF  
} ; L9e<hRZ$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X(E`cH |  
  { #]1 jvB  
typedef picker < T > result; ENqZ=Lyq  
} ; %pxJ27Q  
Z>g&%3j  
下面总的结构就有了: l*hWws[  
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。 2>X yrG  
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。 HTiLA%%6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Zl9  
至此链式操作完美实现。 d`V.i6u  
cz/ E  
I@VzH(da\  
七. 问题3 {Lv"wec*x  
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。 :F6dXW  
h`9 & :zr  
template < typename T1, typename T2 > :!t4.ko  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i^:#*Q-co  
  { TtrO_D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ms5qQ<0v_  
} $ s1/Rmw  
]pB5cq7o  
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: ^NX;z c  
Q;>Yk_(S  
template < typename T1, typename T2 > %k?/pRv$>  
struct result_2 p8j4Tc5tQ>  
  { M]Vi]s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TT(R<hL  
} ; PJm@fK(j  
40 u tmC  
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? R73@!5N%  
这个差事就留给了holder自己。 RgH 6l2  
    v9@_ DlV\  
ua=7YG  
template < int Order > V!. Y M)B  
class holder; sbVEA  
template <> cyd&bxPgj+  
class holder < 1 > 0@{bpc rc  
  { k1g-%DB  
public : 4w9=z,  
template < typename T > /,~]1&?}1  
  struct result_1 ,f)+|?wz  
  { !.#g   
  typedef T & result; O\cc=7  
} ; `2+TN  
template < typename T1, typename T2 > C[Q4OAFG  
  struct result_2 dEMv9"`*!  
  { `x?_yogPM  
  typedef T1 & result; $D65&R  
} ; bYQ@!  
template < typename T > w#a`k9y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jdVj FCl^#  
  { D,p 2MBr  
  return (T & )r; 1jKj' 7/K  
} $; _{|{Yj  
template < typename T1, typename T2 > wpN [0^M-0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zobFUFx  
  { 5G'2 Wby'#  
  return (T1 & )r1; a(fiW%eFb  
} }+`,AC`RM  
} ; Q: -&  
46 0/eW\  
template <> 7Cz=;  
class holder < 2 > d^~yUk  
  { CaED(0  
public : R86i2',  
template < typename T > Z3wdk6%:}  
  struct result_1 $Sy}im\H  
  { lUq `t K8  
  typedef T & result; 9i_@3OVl  
} ; IY!.j5q8  
template < typename T1, typename T2 > "UY34a^I  
  struct result_2 3zfpFgD!  
  { Lf a&JKd  
  typedef T2 & result;  )D+eWo  
} ; =s:kC`O  
template < typename T > m7A3i<6p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \N|}V.r  
  { hB>FJZQ_  
  return (T & )r; s H'FqV,)  
} 8* m,#   
template < typename T1, typename T2 > OUN~7]OD%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O['[_1n_u]  
  { oMM@{Jp  
  return (T2 & )r2; JY:Fu  
} sT iFh"8d>  
} ; )Mflt0fp  
NODg_J~T  
4\V/A+<W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Oi C|~8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: peS4<MqWu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5xUZeLj  
.3XSF$;  
return l(i, j) = r(i, j); VJ&-Z |  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c?c"|.-<p  
nWf8r8  
  return ( int & )i; 9"D t3>Z  
  return ( int & )j; 7r(c@4yPI  
最后执行i = j; }(na)B{m  
可见,参数被正确的选择了。 B\=T_'E&  
`\ nKPj  
&432/=QSm0  
1z,P"?Q  
Um-Xb'R*]V  
八. 中期总结 +Swl$ab  
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: F2(^O Fh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9}K K]m6u}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h3\(660>$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p@DVy2,EY  
y^X]q[-?  
5Em.sz;:8  
gm:Y@6W  
u  XZ;K.  
2=7[r-*E  
九. 简化 VJr~h "[  
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。 wB[ JFy"E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "K|':3n|  
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: Bbb":c6w0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :$X dR:f}}  
  +-*/&|^等 K`|V1L.m  
2. 返回引用。 \\oa[nvL~  
  =,各种复合赋值等 nhm#_3!6A  
3. 返回固定类型。 fpzEh}:H\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (YPG4:[  
4. 原样返回。 4eaH.&&  
  operator, 3s*mq@~1X  
5. 返回解引用的类型。 `'(@"-L:7  
  operator*(单目) La7}zXx  
6. 返回地址。 BT -Y9j  
  operator&(单目) t B}W )Eb  
7. 下表访问返回类型。 ^s=F<_{  
  operator[] yRhD<*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5ry[Lgg  
  operator<<和operator>> =(,kjw88w  
0+_;6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {FC<vx{42  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q"LlBp>t|#  
_$}@hD*R~  
template < typename Left > 0@&;JMh6<  
struct value_return ^d9o \  
  { ^@'zQa  
template < typename T > 8-O: e  
  struct result_1 ph ~#{B(\  
  { d(Yuz#Qcrh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M|.ykA<D  
} ; %~Ymb&ugg  
Cq\{\!6[  
template < typename T1, typename T2 > VdL }$CX$  
  struct result_2 6 iH]N*]S^  
  { etb#/L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ' #t1e]  
} ; JQ]MkP  
} ; [#:yOZt  
p5nrPL  
sY}0PB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dr"@2=Z  
^h<ElK  
下面我们来剥离functor中的operator() VhgcvS@V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s"wz !{G4  
b%j4W)Z  
return l(t) op r(t) uy=<n5`oNG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #D+.z)iZn  
return op l(t) ?/Aql_?3  
return op l(t1, t2) 4`"Q!T_'  
return l(t) op :|ytw= 3>  
return l(t1, t2) op l2LO,j}  
return l(t)[r(t)] 1Zp^X:(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `|[UF^9  
HN&]`cr;  
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: o107. s  
单目: return f(l(t), r(t)); o|VM{5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3-![% u  
双目: return f(l(t)); g*%o%Lv  
return f(l(t1, t2)); QP6a,^];  
下面就是f的实现,以operator/为例 #t">tL  
)Z`OkkabnD  
struct meta_divide ev yA#~o  
  { 4?x$O{D5?{  
template < typename T1, typename T2 > !8J%%Ux&M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MWn []'TpH  
  { =vKSvQP@)  
  return t1 / t2; bxww1NG>|Z  
} `9G1Bd8k  
} ; c/G^}d%  
0t00X/  
这个工作可以让宏来做: .YIb ny1  
-s:NF;"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j&,%v+x  
template < typename T1, typename T2 > \ S'q4va"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 04#r'UIF  
以后可以直接用 =I)Ex)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e]l.m!,r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (ZK(ODn)i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Biy$p6  
`lE8dwL  
L?hWH0^3  
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 }RkD7  
x#tP)5n?s*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &PEw8: TX  
class unary_op : public Rettype ^Pc&`1Ap  
  { G^w:c]  
    Left l; MSS0Sx<f  
public : !r_2b! dy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t. kOR<  
myWa>Mvb  
template < typename T > (w, Gv-S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h4? 'd+K  
      { 6\/(TW&  
      return FuncType::execute(l(t)); iD!]I$  
    } 2-u9%  
 f(*^zga,  
    template < typename T1, typename T2 > )}R w@70L-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E`UEl$($  
      { nOUF<DNQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !\1Pu|  
    } O<qo%fP  
} ; 6y)NH 8l7  
5!d'RBO   
O8w|!$Q.  
同样还可以申明一个binary_op G9a6 $K)b  
{rZ )!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JXF@b-c  
class binary_op : public Rettype Q>>II|~;J  
  { K<ok1g'0  
    Left l; \@:mq]Y  
Right r; 3R$*G8v  
public : W&0KO-}ot  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !5[5l!{x  
2z0 27P-Q  
template < typename T > x]jJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X/`M'8v.%  
      { *`wgqin  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A;C)#Q/  
    } G8!* &vR/  
7 a_99? J  
    template < typename T1, typename T2 > \TXCq@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %u02KmV.  
      { 5Qgh\4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =LMM]'no,  
    } 97L# 3L6t  
} ; ygfUy  
R8<P}mv  
"94qBGf  
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 %13V@'e9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :B]yreg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f 8836<c  
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。 @t?uhT*Z=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O0 ,=@nw8.  
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。。。 |4|j5<5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `%S#XJU  
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) %w3"B,k'9D  
下面是修改过的unary_op Omy<Y@$  
)wueR5P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E(G&mfhb  
class unary_op ?mJ&zf|B8  
  { M[7$cfp-Y~  
Left l; _mn2bc9M  
  ORP-@-dap  
public : lr_c  
+LsACSB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JE.s?k  
|(\T;~7'  
template < typename T > @fG 'X  
  struct result_1 rW B/#m  
  { c.eA]mq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f jm(C#^-  
} ; s+OXT4>+  
1A.ecv'  
template < typename T1, typename T2 > e.jbFSnA  
  struct result_2 B(h%>mT[  
  { TdWatvY5p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .7|Iausv  
} ; %uy5la  
24Uvi:B?~  
template < typename T1, typename T2 > 5|0}   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X{G&r$  
  { #1oyRD-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5'z D}[2  
} jM!Q 04(  
A$Ok^  
template < typename T > =/SBZLR(9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !{%BfZX<&  
  { dNfME*"yN  
  return OpClass::execute(lt(t)); >s|zr S)  
} X/' t1  
'sT7t&v~  
} ; ;"Q.c#pA$g  
!)$e+o^W  
* faG0le  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s2*~n_B  
好啦,现在才真正完美了。 ATscP hk  
现在在picker里面就可以这么添加了: c1aIZ  
[h[@? 8vB  
template < typename Right > e> -fI_+b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h"$)[k~  
  { mfCp@1;26  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e-Ma8+X\  
} qbD>)}:1  
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。 ykat0iqo  
;Qq<5I"y  
m;@8z[ ^5  
f1,VbuS9I  
BOdd~f%&tn  
十. bind OD;F{Hc  
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。 {DWL 5V#M  
先来分析一下一段例子 [Lal_}m?  
33z^Q`MTC  
iV2v<ap.n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !\Vc#dslt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &\ $~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )wyC8`&-  
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。 -"uOh,G}  
我们来写个简单的。 *r(Qy0(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {U"=}j(  
对于函数对象类的版本: d`9ofw~3=  
z,xGjS P  
template < typename Func > :Fh#"<A&&  
struct functor_trait l#bE_PD;  
  { IC6r?  
typedef typename Func::result_type result_type; +*L<"@  
} ; k$3Iv"gbx  
对于无参数函数的版本: Cm%|hk>fQ  
,4--3 MU  
template < typename Ret > GW,RE\Q:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <\`qRz0/  
  { {L/hhKT  
typedef Ret result_type; F_-}GN%  
} ; Xb2.t^ ]f  
对于单参数函数的版本: 7.FD16  
_?v&\j  
template < typename Ret, typename V1 > !q!5D`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h,|. qfUk  
  { 7A"v:e  
typedef Ret result_type; z9Nial`p  
} ; <%?!3 n*  
对于双参数函数的版本: c"lblt5  
QERj`/g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w:aV2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A9Icn>3?`(  
  { F[KM0t!  
typedef Ret result_type; `G:I|=#w  
} ; *aW:Z6N  
等等。。。 QWwdtk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &lnM 1W  
$O_{cSKg7  
template < typename Func > ftxy]N LF  
struct func_return 9";qR,  
  { 21[=xboU  
template < typename T > 7sq15oL  
  struct result_1 =z!/:M  
  { Q6;bORN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BU.O[?@64  
} ; :!yPR  
~s*kuj'%+  
template < typename T1, typename T2 > &} r-C97  
  struct result_2 S SfNI>  
  { d <RJH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w@WPp0mny  
} ; Fv<3VKueK[  
} ; _N:GZLG  
UM2yv6:/  
=[,EFkU?B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MdhD "Q  
Q zp!)i  
template < typename Func, typename aPicker > RQ;w$I\  
class binder_1 $Y M(NC  
  { 9Ed=`c  
Func fn; k)R~o b  
aPicker pk; SP"t2LTP  
public : *Hz]<b?  
fd$nAE  
template < typename T > @MP;/o+  
  struct result_1 *k@D4F ruP  
  { QB3er]y0%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %bS1$ v\n  
} ; DE+k'8\T  
UCj{ &  
template < typename T1, typename T2 > fp}5QUm-  
  struct result_2 QmMA]Q  
  { X?o6=)SC|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7{\6EC}d[&  
} ; ~r_2V$sC2  
$WXO1o(O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8[;AFm?,`  
f>|W d;7l:  
template < typename T > 8jY<S+[o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "U/yq  
  { Nw{Cu+AwG  
  return fn(pk(t)); iJ`zWpj+{Q  
} />wE[`  
template < typename T1, typename T2 > gC(@]%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 fg P  
  { p-xG&CU  
  return fn(pk(t1, t2)); +8Y|kC{9"  
} g7{:F\S  
} ; dQ_hlx!J  
C3'?E<F  
izzX$O[=:  
一目了然不是么? Tgl >  
最后实现bind PS8^=  
AH-BZ8  
\OXQ%J2v  
template < typename Func, typename aPicker > ]( FFvqA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @,9YF }  
  { Z/T( 4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tSe[*V4{'  
} XRHngW_A  
uPxJwWXO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `{m,&[ n  
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。 %j/pln&  
KcUR /o5K  
十一. phoenix X]o"4#CQIX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a?xZsR  
PEMBh?)g  
for_each(v.begin(), v.end(), dL_9/f4   
( )7p(htCz5  
do_ \}~71y}  
[ 34Cnbtq^  
  cout << _1 <<   " , " P&Uj?et"  
] 8/T,{J\  
.while_( -- _1), SSq4KFO1  
cout << var( " \n " ) T0~~0G)k  
) @1xIph<z  
); z{&z  
hxMV?\MYj  
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: |>OBpb  
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 x4(8 =&Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `sDLxgwI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2j#Dwa(lZQ  
U#&+n-npO  
CI-1>= "OE  
template < typename Cond, typename Actor > ahQY-%>  
class do_while 4j8$& ~/  
  { ~FQHT?DAo  
Cond cd; 3@:O1i  
Actor act; dS\!tdHP-Q  
public : w!z* ?k=Da  
template < typename T > X%iJPJLza  
  struct result_1 K7@|2;e  
  { JPHM+3v  
  typedef int result_type; evpy%/D  
} ; uGF{0 )0g  
t2YB(6w+xg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ens]?,`0  
t\}_WygN  
template < typename T > <EQaYZY=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z;y{QO  
  { s;..a&C'  
  do B"zB=Aw  
    { Xk/iyp/  
  act(t); ~y?Nn8+&f  
  } $VB dd~f  
  while (cd(t)); dwQ1~  
  return   0 ; q]?)c  
} H%etYpD  
} ; G0~Z|P  
99(@O,*(Y  
%-$BtR2@o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U{/fY/kq  
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。 l~w^I|M^C  
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!(MV  
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。 T?QW$cU!e:  
下面就是产生这个functor的类: @56*r@4:q  
6yO5{._M  
~( 0bqt3c  
template < typename Actor > u{h67N  
class do_while_actor D9NQ3[R 9  
  { 5gII|8>rQ  
Actor act; mRm}7p  
public : oK 7:e~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} REYvFx?i  
;obOr~Jx'5  
template < typename Cond > d7mn(= &  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }2;iIw`  
} ; <:NahxIlu  
B-$?5Ft!  
%l14K_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *v]s&$WyO  
最后,是那个do_ NL>Trv5  
^)I}#  
97$Q?a8S@  
class do_while_invoker KO%$  
  { W$2 \GPJt  
public : 2K{'F1"RM  
template < typename Actor > _x1W\#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /CMgWGI  
  { 09 trFj$L  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7(uz*~Z?`0  
} dP +wcl4  
} do_; D B65vM  
,|3_@tUl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?o$ t{AQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OzD\* ,{7  
最后来说说怎么处理break和continue W h)  
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。 U\B9Ab  
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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