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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o5swH6Y.)J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /[ K_ &  
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, qsI^oBD"  
QXVC\@  
nBz`q+V  
R>2IRvY(  
  class filler 9 |.Ao  
  { BLn_u,3  
public : ?59'dGnz_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zw{MgoJ0Z  
} ; M0L&~p_F  
B+] D5K  
E!J=8C.:  
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: +C+<BzR~A.  
J;}3t!  
O9s?h3  
V.6)0fKZW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hJ*Ihwn|  
ObG=>WPJa  
SV.z>p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s5D:  
UKtSm%\  
#HAC*n  
< Ek/8x  
二. 战前分析 HYCuK48F[_  
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。 0[T,O,y  
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 iWA|8$u4gm  
Kqg!,Sn|  
eC! #CK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -*B`]  
  /* --------------------------------------------- */ ?9mkRd}c  
vector < int *> vp( 10 ); (R*j|HAw`X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bsS:"/?>  
/* --------------------------------------------- */ ]< XR]FHx)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v^N`IJq  
/* --------------------------------------------- */ ~"K ,7sw!Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &nj&:?w  
  /* --------------------------------------------- */ "m$3)7 $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); " 6CMA 0R  
/* --------------------------------------------- */ KxzYfH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i47j lyH  
=0 qpVFvU  
lv%9MW0 z  
D`yEwpV^  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2`?!+")  
1._1, _2是什么? 0w=R_C)s  
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。 W!T"m)S  
2._1 = 1是在做什么? t2>fmQIQ  
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。 7Nzbz3  
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。 % 0T+t.  
#_i`#d)  
4x;_AN  
三. 动工 ABh&X+YD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S( ^.?z  
x,n,Qlb  
~P .I<  
@-&MA)SN  
template < typename T > 9?<{_'  
class assignment c>:R3^\lwx  
  { O+vS|  
T value; #V,R >0"  
public : c;2#,m^  
assignment( const T & v) : value(v) {} KNLnn;l  
template < typename T2 > P"/G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8s{?v &p  
} ; d5`3wd]]'v  
)wvHGecp*  
Ho;X4lo[j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <h-vjz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A/7{oB:a  
,Wbwg  
*)M49a*UD  
cy yVg!+  
  class holder 7&qy5 y-Ap  
  { $D'- k]E[H  
public : (QoI<j""  
template < typename T > ZyrI R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `-h8vj5uG  
  { hrGM|_BE  
  return assignment < T > (t); ~\LCvcY"X  
} ).^}AFta  
} ; ?iI4x%y  
eqw0]U\pv  
a`[uNgDO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: a2'^8;U*_  
VX LT^iX  
  static holder _1; d?`ny#,GB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {!t7[Ctb  
eq(am%3~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fk1ASV<rN  
而不用手动写一个函数对象。 ojvj}ln  
li~d?>  
I M-L'9  
d)4 m6  
四. 问题分析 - K9c@?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ( +pLA"xq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8>,jpAN}r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (q+)'H%iK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7(5xL T$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5[0 O'%$  
y{dTp  
五. 问题1:一致性 =  C4  
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?| EkgE_8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r\qj!   
W`\R%>$H  
struct holder EQ'V{PIfj  
  { ?7<JQh)"e  
  // ]QzGE8jp*  
  template < typename T > a}%#*J)!  
T &   operator ()( const T & r) const =|3fs7  
  { %3NqSiMs  
  return (T & )r; <B9C*M"4%  
} *s9C!w YMZ  
} ; uwz)($~bp  
<Utnz)  
这样的话assignment也必须相应改动: }VS5gxI1.  
K+;e4_\  
template < typename Left, typename Right > N"nd*?  
class assignment oD<kMK  
  { JSW^dw&  
Left l; ]]Cb$$Td  
Right r;  GB$;n?  
public : GGnpjwXeH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  =-IbS}3  
template < typename T2 > tjupJ*Rt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C:PMewn  
} ; J ]nohICe  
$2W%2rZ  
同时,holder的operator=也需要改动: (p2K36,9m  
:x tXQza"-  
template < typename T > :yUEkm8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N5a*7EJv+  
  { bbrXgQ`s+w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sBr_a5QQ#  
} vI>>\ .ED  
.zi_[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  o4|M0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E[/\7 v\  
|&RU/a  
return l(rhs) = r; N<~t3/Nm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ney/[3 A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8C*c{(4  
3AU;>D^5  
template < typename Tp > Kx>qz.wwI?  
class constant_t 9WyAb3d'  
  { xai*CY@cQ  
  const Tp t; _f$^%?^  
public : YB-h.1T-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d3D] k,  
template < typename T > z6*X%6,8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r"P|dlV-  
  { eA E`# t  
  return t; ;lHr =e7  
}  R}O_[  
} ; $<}$DH_Y  
tfj:@Z5&$C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P-?0zF/T$  
下面就可以修改holder的operator=了 8fl`r~bqZ  
wne,e's}   
template < typename T > LDPUD'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "N`[r iq{  
  { uG,5BV.M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >m$1Xx4#GV  
} G3Z)Z) N  
%J+E/  
同时也要修改assignment的operator() KrQ1GepJ  
 # 1OOU  
template < typename T2 > e)d`pQ6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <g$~1fa  
现在代码看起来就很一致了。 '@_d(N1jTw  
|olA9mp|]  
六. 问题2:链式操作 nAv#?1cjz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aDU<wxnSvO  
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。 |?,A]|j  
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。 sB7# ~p A  
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。 [ CQ+p!QZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h2G$@8t}I  
Q+[n91ey**  
template < typename T > :tV*7S=)  
struct result_1 4K\G16'$v  
  { 8Vr%n2M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o~`/_ +  
} ; nLXlU*ES  
\NPmym_ 6J  
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: `sn^ysp  
'=b/6@&  
template < typename T > {*G9|#[/@  
struct   ref ].-1v5  
  { nT7%j{e=L  
typedef T & reference; r>>%2Z-P  
} ; T&6l$1J  
template < typename T > |fK1/<sz#  
struct   ref < T &> |-:()yxs  
  { GS$ifv  
typedef T & reference; Tp/6,EE  
} ; v[1aW v:  
! >FYK}c7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G<65H+)M\  
>qnko9V  
template < typename T > wW>A_{Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d; boIP`M;  
  { xF!,IKlBBp  
  return l(t) = r(t); LSL/ZvSP  
} akp-zn&je  
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。 =$'6(aDH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :CG`t?N9M  
^aItoJq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0"<H;7K#W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p`olCp'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZMQ Zs~;~d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .*OdqLz  
最后的布局是: wr$("A(  
                Add oH97=>  
              /   \ y%"{I7!A  
            Divide   5 DX#Nf""Pw  
            /   \ <cps2*'  
          _1     3 ~Y^+M*   
似乎一切都解决了?不。 Sc]B#/~B  
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。 +}Dw3;W}m  
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。 xQ7l~O b  
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: fDv2JdiU  
IaSR;/  
template < typename Right > <FV1Wz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G#ZH.24Y  
Right & rt) const \V;F/Zy(  
  { jys:5P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8{^kQ/]'|  
}  dm\F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $*^7iT4q_t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <}C oQz  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '$i: 2mn,  
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。 o_izl \  
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。 03$mYS_?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? R`NYEptJ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5TH~.^`Fi  
0yk]o5a++  
template < class Action > |mZxfI  
class picker : public Action 0"jY.*_EW  
  { W=~~5jFX  
public : ;AG8C#_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >FeX<L  
  // all the operator overloaded Cjn#00  
} ; h79}qU  
Ouk ^O}W6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 y8]B:_iU9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lU8l}Ndz"  
?>7[7(|  
template < typename Right > D}-/c"':}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Zu*F#s!tUI  
  { m+ =] m_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8SMxw~9$  
} {5Q!Y&N.%  
owVX*&b{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sA+ }TNhq  
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。 /:cd\A}  
ju8> :y8  
template < typename T >   struct picker_maker {i;r  
  { M H|Og84  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #|uCgdi  
} ; )HEa<P^kJl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U7?;UCmX  
  { g_;\iqxL  
typedef picker < T > result; /J]5H  
} ; fW?vdYF  
P0;n9>g  
下面总的结构就有了: /p/]t,-j2  
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。 |Tv#4st  
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。 pIc#L>{E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KYB`D.O   
至此链式操作完美实现。 z0 d.J1VW  
lov!o: dJ  
*I B4[6  
七. 问题3 pE`})/?\*  
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。 j`EXlc~  
?>VLTp8]  
template < typename T1, typename T2 >  0HZ{Y9]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6,pnw  
  { ]}V<*f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Pd8![Z3  
} 8=!D$t\3  
n*h)'8`Ut  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XgZD%7  
 4j*  
template < typename T1, typename T2 > u2tfF  
struct result_2 !hm]fh_j  
  { y#`tgJ:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v_yw@  
} ; t$`r4Lb9/  
`~cqAs}6]Q  
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? ___~D dq  
这个差事就留给了holder自己。  \__i  
    aEB_#1  
:@yEQ#nFp  
template < int Order > Jx:Y-$  
class holder; A@`}c,G  
template <> L7l FtX+b  
class holder < 1 > z[ N`s$;  
  { =0 #O U  
public : ::`HQ@^  
template < typename T > Fw_#N6Q  
  struct result_1 <3n Mx^  
  { )Om*@;r(  
  typedef T & result; Ao 'l"-  
} ; -oGdk|Yn  
template < typename T1, typename T2 > )705V|v  
  struct result_2 Zj(AJ*r  
  { VG5i{1  0  
  typedef T1 & result; _YRFet[,m  
} ; 9i:L&dN  
template < typename T > ;[ZEDF5H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j;zM{qu_  
  { /l3V3B7  
  return (T & )r; 7^avpf)>  
} 0S"mVZ*P  
template < typename T1, typename T2 > hDDn,uzpd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dRYqr}!%n  
  { Zpt\p7WQ  
  return (T1 & )r1; Cp\6W[2+B  
} poE0{HOU  
} ; hW<%R]^|  
|]bsCmD  
template <> /PVk{3  
class holder < 2 > i$Ul(?  
  { cZ,b?I"Q%  
public : Xg6Jh``  
template < typename T > 9X6h  
  struct result_1 yxPazz  
  { 2Ah#<k-gC;  
  typedef T & result; {p2!|A&a  
} ; l$KA)xbI  
template < typename T1, typename T2 > }dX*[I   
  struct result_2 j^*dmX  
  { <sbu;dQ`  
  typedef T2 & result; )$2QZ qX  
} ; hgG9m[?K  
template < typename T > M-VX;/&FR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "nynl'Ryk  
  { '@v\{ l  
  return (T & )r; SO/c}vnBB  
} AYBns]!  
template < typename T1, typename T2 > #^0R&) T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VD*6g%p  
  { .^`{1%  
  return (T2 & )r2; ~12EQacOT  
} 9c bd~mM{  
} ; h,:m~0gmj  
]h`&&Bqt  
LE Nq_@$  
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> >。 bIDj[-CDG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _;S-x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /8'NG6"H`  
fUWG*o9  
return l(i, j) = r(i, j); ,L2ZinU:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P8:dU(nlW  
|l^uEtG  
  return ( int & )i; b#%hY{$j  
  return ( int & )j; 7~h<$8Y(T  
最后执行i = j; C^Yb\N}S  
可见,参数被正确的选择了。 -m zIT4  
u {cW:  
QT5TE: D  
a=_g*OK}D  
o'aEY<mZ7  
八. 中期总结 &J]K3w1p  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "]*&oQCI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lN)C2 2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z|J_b"u4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HVCe;eI  
?=msH=N<l  
eb{nWP  
L[fiU0^o  
`g?Negt\v  
oSKXt}sh  
九. 简化 x j)F55e?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F{e@W([  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O/(`S<iip  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }"H,h)T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wis~$"  
  +-*/&|^等 3pROf#M  
2. 返回引用。 n38p!oS  
  =,各种复合赋值等 ub0.J#j@  
3. 返回固定类型。 Z clQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y5Bo|*b  
4. 原样返回。 BwEN~2u6  
  operator, _.Nbt(mz  
5. 返回解引用的类型。 Et_bH%0  
  operator*(单目) ^Z+?h &%%  
6. 返回地址。 &|1<v<I5  
  operator&(单目) gs[uD5oo<  
7. 下表访问返回类型。 2jItq2.>  
  operator[] 7F7 {)L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S3%FHS  
  operator<<和operator>>  -);Wfs  
\:'/'^=#|  
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。 Rok7n1gW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UgSB>V<?  
I]t!xA~  
template < typename Left > {<p?2E  
struct value_return | j`@eF/"  
  { 8'[7 )I=  
template < typename T > ~W'{p  
  struct result_1 9L?.m&  
  { YlQ=5u^+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d"mkL-  
} ; =o(5_S.u;  
9&2O 9Nz6  
template < typename T1, typename T2 > 8 ^2oWC#U(  
  struct result_2 t|\%VC  
  { I*{ nP)^9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d L 1tl  
} ; 4[r0G+  
} ; uBKgcpvTs  
~H_/zK6e  
nNV'O(x}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dq6m>;`  
_/$Bpr{R  
下面我们来剥离functor中的operator() (N6i4 g6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V7Lxfoa4  
7kLz[N6Ll  
return l(t) op r(t) CyFrb`%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Qj.#)R  
return op l(t) jD]~ AwRJ  
return op l(t1, t2) 6I4\q.^qw  
return l(t) op ]@c+]{  
return l(t1, t2) op ^ogt+6c  
return l(t)[r(t)] GW@;}m(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YUD`!C  
BO ;tCEV?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D,*3w'X!K  
单目: return f(l(t), r(t)); rQs)O<jl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 +/rlHp  
双目: return f(l(t)); [A~xy'T  
return f(l(t1, t2)); iRbT/cc{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZohCP  
_ QI\  
struct meta_divide z+wA rPxc  
  { G@\1E+Ip  
template < typename T1, typename T2 > &j`}vg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ".V$~n(  
  { '~<m~UXvD#  
  return t1 / t2; K`WywH3-  
} Wx}8T[A}  
} ; %#:{UR)E  
yCR?UH;  
这个工作可以让宏来做: WIT>!|w_  
\)N9aV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,j{,h_Op  
template < typename T1, typename T2 > \ ) 1f~ dR88  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q#X8u-~  
以后可以直接用 Dlae;5 D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AaOu L,l  
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 ^WgX Qtn  
(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。。。) Xm}/0g&7  
A*2jENgci  
L|:`^M+^w  
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 nZyX|SPk  
[Cz-i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q5`*3h6p=  
class unary_op : public Rettype Nq[uoaT  
  { <tNBxa$gS  
    Left l; 0/MtYIYk  
public : pfDc9PMj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c /HHy,  
?k&Vy  
template < typename T > - q1?? u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Z %ivR:  
      { Y0@"fU35  
      return FuncType::execute(l(t)); GqvpA# i  
    } O!#g<`r{K  
T{.pM4Hd  
    template < typename T1, typename T2 > ?m}s4a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4y?n [/M/  
      { u(>^3PJ+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L-WT]&n_  
    } )._;~z!  
} ; Fn;SF4KOm  
<I\/n<*  
Uw. `7b>B  
同样还可以申明一个binary_op 8,4"uuI  
{ ]{/t-=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /<=u\e'rE  
class binary_op : public Rettype QL&ZjSN  
  { ]Ji.Zk  
    Left l; v5#j Z$<F  
Right r; uM IIYS  
public : ThajHK|U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dO<ERY  
q460iL7yF}  
template < typename T > EzM ?Nft  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N=5a54!/  
      { QvlObEhcS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z, Yb&b  
    } 8B K(4?gC  
qFCOUl  
    template < typename T1, typename T2 > %9F([K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vjGo;+K  
      { |O\s|H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *=/ { HvJ  
    } +US!YU  
} ; |&+ o^  
M#4p E_G  
30#s aGV  
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 /tx]5`#@7]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;~ )5s'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y| i,|  
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。 nLZTK&7}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UT~4x|b:O  
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。。。 SumF  2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OUPUixz2Z  
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) ~S"+S/z/k  
下面是修改过的unary_op .Ni\\  
S"bg9o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NdA[C|_8}f  
class unary_op ~F|+o}a `  
  { y1eW pPJa  
Left l; ~*&H$6NJS  
  [2!w_Iw'  
public : ) <[XtK  
*eTqVG.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jjRi*^d9  
Ha0M)0Anv  
template < typename T > p J! mw\:  
  struct result_1 /!yU !`bY  
  { h,u, ^ r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %op**@4/t\  
} ; Q^9_' t}X  
)Pa'UGY  
template < typename T1, typename T2 > ah4N|zJ>v  
  struct result_2 Ct<udO  
  { H7&8\ FNa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FF`T\&u  
} ;  9X+V4xux  
wj$<t'MN  
template < typename T1, typename T2 > ~rqCN,=d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const urs,34h  
  { .LnGL]/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q.^;!f1  
} 8?#/o c  
 L2[($l  
template < typename T > hc(#{]].  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KEo ,m  
  { ios&n)W&  
  return OpClass::execute(lt(t)); WtsFz*`)y  
} r4b 6 c  
7?!d^$B  
} ; ed{ -/l~j  
z [}v{  
5FPM`hLT  
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 .,|G7DGH]  
好啦,现在才真正完美了。 Af~$TyX  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~|D Ut   
A7Cm5>Y_S  
template < typename Right > >UTBO|95y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wa>}wA=v  
  { "rALt~AX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z!a =dnwHz  
} T[w]o}>cW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 hn7# L  
!3c\NbU  
64 wv<r]5j  
u OmtyX  
*k7+/bU~~  
十. bind <Uk}o8E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 EqkN3%IG  
先来分析一下一段例子 :".ARCg  
,a{P4Bq  
U*rcd-@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WH#1 zv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]!W=^!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0I-9nuw,^;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b"<liGh"n-  
我们来写个简单的。 k{R>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0mYXv4 <  
对于函数对象类的版本: j1Y~_  
6IN e@  
template < typename Func > f <Zxz9  
struct functor_trait yM6pd U]i  
  { Z\bmW%av  
typedef typename Func::result_type result_type; <yV"6/l 0  
} ; a Yg6H2Un  
对于无参数函数的版本: t4."/ .=+  
9R!atPz9  
template < typename Ret > 1 fp?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VD;01"#'  
  { `f,/`''R  
typedef Ret result_type; *nT<m\C6  
} ; t5^{D>S1  
对于单参数函数的版本: %?1ew  
rK 8lBy:<  
template < typename Ret, typename V1 > XW 2b|%T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ol\Utq,  
  { %Bj\W'V&p  
typedef Ret result_type; "@^k)d$  
} ; np|Sy;:  
对于双参数函数的版本: f=+mIZ  
`$Y.Y5mGtJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &~cBNw|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WMDl=6  
  { gi3F` m  
typedef Ret result_type; /cUO$m o  
} ; @W.S6;GA\  
等等。。。 <q58uuK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^`i#$  
^x]r`b  
template < typename Func > :I]Mps<  
struct func_return B9_ X;c  
  { !NK1MU?T)  
template < typename T > ~Py`P'+  
  struct result_1 ;DQ ZT  
  { A7 {\</Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ''cInTCr  
} ; "`/h#np  
+q<jAW A  
template < typename T1, typename T2 > +uF>2b6'  
  struct result_2 -u+vJ6EY  
  { tH@Erh|%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )EPjAv  
} ; j<m(PHSe  
} ; 3GYw+%Z]  
etDk35!h~,  
+%z> H"J.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 soB,j3#p'*  
n-2]M0 5O  
template < typename Func, typename aPicker > >a<.mU|#  
class binder_1 b}$+H/V  
  { wq`s-qZu  
Func fn; }^WdJd]P  
aPicker pk; RF$eQzW  
public : d UE,U=  
b<[Or^X ]  
template < typename T > *uRBzO}  
  struct result_1 ](]i 'fE>  
  { _ gR;=~S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *->W^1eGM  
} ; dA}-]  
x M/+L:_<  
template < typename T1, typename T2 > Ys9[5@7  
  struct result_2 caR<Kb:;*  
  { ,$L4dF3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sjHE/qmq-Z  
} ; |)th1 UH  
*\a4wZ6<3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ah$b [\#C  
BN5[,J  
template < typename T > tyDU @M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h|9L5  
  {  R Z?jJm$  
  return fn(pk(t)); \[i1JG  
}  `,*3[  
template < typename T1, typename T2 > CT <7mi!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8}x:`vDK  
  { tmYz R%i  
  return fn(pk(t1, t2)); y3Qsv  
} ha<[b ue  
} ; 1Faf$J~7|  
QD&`^(X1p  
u(.e8~s8  
一目了然不是么? @Sn(lnlB  
最后实现bind &{n.]]%O.  
Lz Kj=5'Y  
?#G$=4;i  
template < typename Func, typename aPicker > a 7 V-C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2DDtu[}  
  { 'W^YM@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cxC6n%!;y  
}  @tnz]^V  
K:[F%e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 epe)a  
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。 CI0C1/:@  
|kg7LP3(8,  
十一. phoenix |$Sedzj'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N7zft  
?pmHFlx  
for_each(v.begin(), v.end(), VQt0  4?  
( 3,3N^nSD  
do_ `UyG_;  
[ '3tCH)s  
  cout << _1 <<   " , " FIhk@TKa  
] /& {A!.;  
.while_( -- _1), 1<@W6@]  
cout << var( " \n " ) *I.f1lz%*  
) ORw,)l  
); `cUl7 'j  
AM\'RHL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cd_yzpL@}J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :J@ gmY:C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V!A~K   
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,/I.t DH  
prF%.(G2)  
=z69e%.  
template < typename Cond, typename Actor > ` p-cSxR_  
class do_while %p=M;  
  { G `61~F%  
Cond cd; :Yh+>c}N  
Actor act; UKvWJnz  
public : xGg )Y#  
template < typename T > - %h.t+=U  
  struct result_1 Qbn"=n2  
  { DV-d(@`K  
  typedef int result_type; }<SQ  
} ; E6ElNgL  
cp7=epho  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t\,PB{P:J  
}2.`N%[  
template < typename T > WX?IYQ+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k$R-#f;  
  { KwSqKI7]0  
  do nRS}}6Q  
    { ?P`K7  
  act(t); a~}OZ&PG  
  } 1};Stai'  
  while (cd(t)); 0R'?~`aTt  
  return   0 ; !)0;&e5  
} d.d/<  
} ; Id .nu/  
6ojo :-%Vf  
?M9=yA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ChPmX+.i_  
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。 vMH  
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。 Ckuh:bs  
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。 #rfiD%c  
下面就是产生这个functor的类: UECK:61Me  
ZDYJ\}=  
EgCAsSx(  
template < typename Actor > .jE{3^  
class do_while_actor U$ElV]N  
  { k"zv~`i'  
Actor act; )U:m:cr<  
public : 97C]+2R%^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u?(d gJ  
qi D@'Va\  
template < typename Cond > k2tF}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @9RM9zK.q  
} ; {qJ1ko)$  
L+i=VGm0  
BG]#o| KW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9 -a0:bP  
最后,是那个do_ Zt{[ *~  
L48_96  
1 bU,$4  
class do_while_invoker e\zm7_+i{  
  { C XMLt  
public :  {Gk1vcq  
template < typename Actor > ZG8DIV\D7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7# Kn8s  
  { /{n-Y/j p  
  return do_while_actor < Actor > (act); KBc1{adDx@  
} )g%d:xI  
} do_; `e&Suyf4B  
FGmb<z 2p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <=/hi l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L^?qOylu  
最后来说说怎么处理break和continue +lcbi  
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。 4p;`C  
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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