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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda co#%~KqMu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R|`}z"4C  
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, u[y>DPPx  
#BF(#1:  
+Nyx2(g<m  
PoQ@9 A  
  class filler u.R:/H<>~  
  { v$lP?\P;}X  
public : (V}D PA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s+9q :  
} ; g;Bq#/w  
^2XoYgv  
oljl&tuQy  
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: 76(&O  
7'd_]e-.  
$U3s:VQ'  
4>gk XfTF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XV]`?  
%.[t(F  
|{<g-)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q#F;GD  
,@8>=rT  
=2# C{u.  
U5%EQc-"P  
二. 战前分析 P8piXG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PKty'}KF  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3@_je)s  
VWaI!bK  
UIIR$,XB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3L/>=I{5  
  /* --------------------------------------------- */ XQ.JzzY$  
vector < int *> vp( 10 ); j 8YMod=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K>"M# T  
/* --------------------------------------------- */  Hi|'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %BC*h}KGH  
/* --------------------------------------------- */ GjfY   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x/R|i%u-s  
  /* --------------------------------------------- */ l0 r Zril  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -%NT)o  
/* --------------------------------------------- */ ma?$@ ]`k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r. =_=V/t  
}2-{4JIq}  
2>_6b>9]  
V.>'\b/#  
看了之后,我们可以思考一些问题: mN!>BqvN  
1._1, _2是什么? ;XRLp:y  
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。 |U>BXX P  
2._1 = 1是在做什么? =AUR]&_B  
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。 &S]\)&Yt  
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。 -6aGcPq  
5a&[NN  
fYl$$.  
三. 动工 A!x_R {,yH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N yFa2Ihd  
Jr==AfxyT  
ehoDWO]S  
TY],H=  
template < typename T > w%g@X6  
class assignment Q_x/e|sd  
  { ke!)C[^7z  
T value; X )$3sTj  
public : ;Z%ysLA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 25NZIal<  
template < typename T2 > fr4#< 6,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }b\e2ZK  
} ; D N GNc  
kzMCI)>"  
j|A *rzL8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >t2 0GmmN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ky[/7S5E  
-yy&q9  
A\ CtM`  
g>CF|Wj  
  class holder i-vhX4:bd  
  { TwqyQ49  
public : |)B&-~a+p  
template < typename T > =\eM -"r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Eg FV  
  { ;@Alr?y  
  return assignment < T > (t); p3M)gH=N  
} u`xmF/jhQ  
} ; 7  g8SK  
dw5.vXL`  
|K YONQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6@t4pML  
h7)^$Hd  
  static holder _1; No=Ig-It  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G^ZL,{  
zQMsS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a]>gDDF  
而不用手动写一个函数对象。 7<<pP  
;O}%_ef@  
Zz'(!h Uy  
q&B'peT  
四. 问题分析 3J7TWOJVw  
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。 :_~UO^*h  
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。 :Ag]^ot  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z | Hl*T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >k,bHGj?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #I'W[\l~+  
2l}FOdq  
五. 问题1:一致性 v7&e,:r2E@  
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?| |FHeT*"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [=z1~dXKb  
9OuK}Ssf  
struct holder hPE#l?H@A  
  { y\$B9KX  
  // ~}q"M[{  
  template < typename T > bIu '^  
T &   operator ()( const T & r) const >Vy=5)/i  
  { ZSuUmCm  
  return (T & )r; MUh )  
} :DXkAb2  
} ; zW,m3~XX:  
};o6|e:2E  
这样的话assignment也必须相应改动: *]nha1!S  
OmQSNU.our  
template < typename Left, typename Right > UO47XAO  
class assignment TG8QT\0G  
  { %<6oKE  
Left l; wj!p6D;;S  
Right r; #O6SEK|Z  
public : nyWA(%N1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qL091P\F  
template < typename T2 > {+r pMUs#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LY'_U0y4  
} ; ?7 e|gpQ|  
c9/w-u~j  
同时,holder的operator=也需要改动: *v)JX _  
}@J&yrqg  
template < typename T > 7(rTGd0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =u QCm#  
  { ywXerz7dUk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f50qA;7k  
} =unMgX]$  
M7-piRnd4  
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。 <"{Lv)4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -l+ &Bkf  
>d!w&0z>  
return l(rhs) = r; jz QmYcd  
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。 AR\>P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .'mmn5E  
$)\%i=  
template < typename Tp > vmK<_xbwd  
class constant_t jhjGDF  
  { I~\j%zD  
  const Tp t; QMea2q|3$  
public : !f-mC,d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \u ?z:mV  
template < typename T > ;X<#y2`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7Oe |:Z  
  { w~y+Pv@   
  return t; rVowHP  
} zDeh#  
} ; x tg3~/H  
+8Yt91   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :P #   
下面就可以修改holder的operator=了 -BfZ P5  
$'btfo4H  
template < typename T > LbOjKM^-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &>\E >mJ  
  { x^^;/%p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O9wZx%<  
} -U)6o"O_CV  
an={h,  
同时也要修改assignment的operator() 1v!Xx+}  
+6@".<  
template < typename T2 > )` -b\8uw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^Crl~~Gk`  
现在代码看起来就很一致了。 ,uqSq  
u6IEBYG ((  
六. 问题2:链式操作 \!j{&cJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S9d+#6rn  
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。 ugcWFB5|  
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。 A1e|Y  
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。 (`x6QiG!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6pDb5@QjTy  
ZGK*]o =)  
template < typename T > L3lf28W  
struct result_1 &?YbAo_K  
  { _?#}@?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YqX/7b+  
} ; '<5Gf1 @|  
^eQK.B(  
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: o7S,W?;=5  
<^6|ZgR  
template < typename T > Zm& X $U  
struct   ref L3iY Z>]  
  { W=41jw  
typedef T & reference; D@*<p h=  
} ; W4Rs9NA}  
template < typename T > ; S7 %  
struct   ref < T &> Uq `B#JI  
  { Bm2"} =  
typedef T & reference; = zW}vm }  
} ; !:t}8  
/ >c F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cdVh_"[  
Ql&5fyW  
template < typename T > M@EML @~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \&ra&3o  
  { DcaVT]"  
  return l(t) = r(t); O`5PX(J1&  
} XBe!9/'k>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 W}#eQ|oCV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }D/0&<1  
++D-,>.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \L}aTCvG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JYA$_T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RhIRCN9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?ORG<11a  
最后的布局是: dPgN*Bdv  
                Add Jj4!O3\I  
              /   \ S"0<`{Gv  
            Divide   5 3<sYxA\?w  
            /   \ pE<dK.v6  
          _1     3 pe$" nUy|  
似乎一切都解决了?不。 \)'s6>58|  
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。 F+ qRC_C>O  
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。 1^^<6e  
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: V`qHNM/t  
iV;X``S  
template < typename Right > u^T)4~(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &QFg=  
Right & rt) const Lb;:<  
  { SVWtKc<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4%>iIPXi.(  
} Uu ~BErEC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SE/GT:}  
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。 *-"DZ  
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。 p'z fo!  
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。 0)n#$d>  
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。 Tl"GOpH\]  
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? 0J7)UqMf.  
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: ,pL%,>R5  
C# IV"Pkq  
template < class Action > E+-ah vk  
class picker : public Action TOmq2*,/  
  { F33&A<(,  
public : ={P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 78&(>8@m  
  // all the operator overloaded a<-NB9o~v  
} ; 7qj<|US  
^x(BZolkm  
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。 E-jL"H*  
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: V("@z<b|  
gFlUMfKh  
template < typename Right > QII-9 RxX"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O2./?Ye  
  { A3D"b9<D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UkK`5p<D7  
} >__t 2  
uj#bK 7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7`-fN|  
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。  l%XuYYQ  
5Y77g[AX2-  
template < typename T >   struct picker_maker {`~uBz+dJq  
  { W&>ONo6ki  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r5y p jT^  
} ; GBnf]A,^ @  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nv>|,&;  
  { Zn{,j0;  
typedef picker < T > result; &`"Q*N2{  
} ; ^1y (N>W  
1_$y bftS  
下面总的结构就有了:  _0^f  
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。 =_~bSEqyRI  
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。 :uwB)G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sk* AlSlM  
至此链式操作完美实现。 &Luq}^u  
n<RvL^T=  
:f<:>"<  
七. 问题3 }>~';l  
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。 $OEhdz&Fi  
Q'-g+aN  
template < typename T1, typename T2 > 17IT:T,'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oAaUXkQE  
  { z+IHt(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M.B0)  
} "Z xM,kI  
sXe=4`O  
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: YI[y/~!  
S ?v^/F  
template < typename T1, typename T2 > xZ2^lsY  
struct result_2 fePt[U)2  
  { U Px7u%Do  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .A 12Co  
} ; }EFMJ,NQ  
^|Bpo(  
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? -jN:~.  
这个差事就留给了holder自己。 G.Z4h/1<  
    rqa?A }'  
qu>5 rg-  
template < int Order > EPO*{bN7O  
class holder; ~+ _|J"\  
template <> $'m&RzZ  
class holder < 1 > vm,/?]P  
  { _g{*;?mS  
public : k Qm\f  
template < typename T > lJZ-*"9V  
  struct result_1 7,vvL8\NHu  
  { :yPA6O 4  
  typedef T & result; VI:EjZ/|a  
} ; kC : pal  
template < typename T1, typename T2 > A\Ax5eeL  
  struct result_2 P!uwhha/g  
  { H#P)n R M  
  typedef T1 & result; kFCjko  
} ; H{&o_  
template < typename T > ?[Gj?D.Wc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ruqx #]-  
  { 2oL~N*^C  
  return (T & )r; BEU^,r3z  
} Hzos$1DJ  
template < typename T1, typename T2 > <$m=@@qg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HI+87f_Q  
  { V* :Q~ ^  
  return (T1 & )r1; DdAs]e|D[  
} [}p/pj=  
} ; e* 2ay1c  
OXT'$]p.*  
template <> PH,MZ"Z%  
class holder < 2 > t?bc$,S"\(  
  { G'>?/l#  
public : #~ikR.-+Eq  
template < typename T > %~z/,[wk  
  struct result_1 BgPwIK x  
  { 'j6)5WL$  
  typedef T & result; mv%Zh1khn/  
} ; 'ju  
template < typename T1, typename T2 > e-@=QI^,  
  struct result_2 o XKH,r  
  { ZmT N  
  typedef T2 & result; (<.uvq61  
} ; {u 7%Z}<0  
template < typename T > 8vP:yh@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a04I.5!  
  { Z{' .fq2A  
  return (T & )r; W.nQYH  
} NhP&sQO  
template < typename T1, typename T2 > 6x6xv:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c UJUZ@ol  
  { Z:TW{:lrI  
  return (T2 & )r2; X?3?R\/  
} IiX`l6L~W  
} ; A4C4xts]N  
FrPpRe%!  
l~cT]Ep  
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> >。 %Fb4   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kaKV{;UM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jGp|:!'w  
.JkcCEe{G  
return l(i, j) = r(i, j); D7'P^*4_B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^;KL`  
 (C1@f!Z  
  return ( int & )i; >pS @;t'  
  return ( int & )j;  vbol 70  
最后执行i = j; , [ogh  
可见,参数被正确的选择了。 EUVB>%P  
d-cK`pSB  
="M7F0k  
gy%/zbZx  
T(n<@Ac]V  
八. 中期总结 x+mf QcSD&  
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: wF@mHv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .bwKG`F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hh|a(Zq,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yP&SA+  
bU(H2Fv  
QvPG 6A]T  
OJ2O?Te8  
d&!ZCq#_e  
FN-j@  
九. 简化 ]GSs{'Uh B  
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。 !'ylh8}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zVSbEcr,C~  
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: :yLSLN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X?RnP3t~  
  +-*/&|^等 nWrkn m  
2. 返回引用。 \|OW`7Q)k  
  =,各种复合赋值等 y)5U*\b  
3. 返回固定类型。 &n5Lc`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {nl]F  
4. 原样返回。 X={n9*Sd8  
  operator, c5jd q[0  
5. 返回解引用的类型。 d|nJp-%V  
  operator*(单目) ?O]iX;2vM  
6. 返回地址。 _t9@ vVQ  
  operator&(单目) {95z\UE}  
7. 下表访问返回类型。 )v4?+$g  
  operator[] 4V$DV!dPQ}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a0s6G3J+9  
  operator<<和operator>> `2 vv8cg^  
_A8x{[$  
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。 w Ud6xR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dc ]+1 A  
01 UEd8  
template < typename Left > d=q&UCC  
struct value_return |'C {nTX  
  { 6?"k&O  
template < typename T > Q t!X<.  
  struct result_1 evbqBb21b  
  { W?*]' 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f1Ak0s,zrc  
} ; T'n~Qf U  
`ViFY   
template < typename T1, typename T2 > c4T8eTKU  
  struct result_2 @0XqUcV  
  { U\_-GS;1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =h`yc$ A(2  
} ; DOr()X  
} ; '+!@c&d#%o  
]yTMWIx#  
{"cS:u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H*l2,0&W  
9M$=X-  
下面我们来剥离functor中的operator() NAy3Zd}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r9x.c7=O  
:3,aR\  
return l(t) op r(t) L5E|1T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1T{A(<:o$  
return op l(t) U1+X!&OCp  
return op l(t1, t2) Bf&,ACOf  
return l(t) op WVP^C71  
return l(t1, t2) op uC _&?  
return l(t)[r(t)] oGK 1D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JN9 W:X.  
7 TTU&7l~  
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: CC(At.dd  
单目: return f(l(t), r(t)); ) o)k~6uT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b*-g@S  
双目: return f(l(t)); \2F$FRWo  
return f(l(t1, t2)); 6[-N})  
下面就是f的实现,以operator/为例 s^ t1T&  
ews4qP  
struct meta_divide 1gq(s2izy  
  { g$qNK`y  
template < typename T1, typename T2 > ;P` z ?>J:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D6 2xC5  
  { kW v)+  
  return t1 / t2; yq3i=RB(  
} [V\0P,l  
} ; ls(lL\  
~*Fbs! ;,  
这个工作可以让宏来做: /$'R!d5r  
ebbC`eFD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c,$ >u,4  
template < typename T1, typename T2 > \ B( ]=I@L=W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hFDY2Cp]D  
以后可以直接用 Cf-R?gn]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &^R0kCF`  
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 L'1p]Z"  
(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。。。) s!\:%N  
)G7")I J/X  
67Z.aaXD1  
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 %p5%Fs`sd  
mk)F3[ ke  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %UquF  
class unary_op : public Rettype ail%#E8  
  { &dqC =oK]  
    Left l; 9=(*#gRd  
public : J|DID+M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3y}0J @  
#d+bld\  
template < typename T > N# Ru `;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 80X #V  
      { k79" xyXX  
      return FuncType::execute(l(t)); ogt<vng  
    } R %QgOz3`  
P4{8pO]B  
    template < typename T1, typename T2 > l]BIFZ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Qf X&'09  
      { `"N56  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3JB?G>\!  
    } D^(Nijl9U  
} ; {uO=Wkp~7  
7$ vs X  
{q9[0-LyJ  
同样还可以申明一个binary_op beLT4~Z=  
|1sl>X,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3"ALohlL  
class binary_op : public Rettype /D]?+<h1  
  { _]SV@q^  
    Left l; _f9XY  
Right r; ZK =`Y@  
public : y.$/niQ%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} efj[7K.h  
ZzU3j^  
template < typename T > d!+8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [P5+}@t  
      { o6JCy\Bx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IMaa#8,  
    } ; ^waUJ\Z  
3)jFv7LAU  
    template < typename T1, typename T2 > Te%2(w,B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :'*;>P .(  
      { sdk%~RN0T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \>Y2I 4x<  
    } ![=C`O6K  
} ; sW'SR  
L: hEt  
4Wz@^7|V5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p^QEk~qw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !(:R=J_h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W@R\m=e2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .h!oo;@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jV83%%e  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8lG@8tbW^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #t.)4$  
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) JI TQ3UL:W  
下面是修改过的unary_op vrr&Ve  
A4Dj4n0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gqe?CM  
class unary_op 11%<bmJ]Q3  
  { !q:[$g-@q  
Left l; zGtWyXP  
  pLB~{5u>;-  
public : 8y9oj9 ;E]  
 4x.1J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c&!EsMsU  
W4 v/,g>  
template < typename T > p.(8ekh  
  struct result_1 H/qv%!/o  
  { blbL49;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o:`>r/SlL  
} ; XH9Y|FX%#  
:bJT2o[  
template < typename T1, typename T2 > ;?-A 4!V,  
  struct result_2 QWqEe|}6  
  { CC Z'(Tkq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ulY8$jB  
} ; V1[Cc?o  
u\LbPk  
template < typename T1, typename T2 > *G'R+_tdE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |?zFm mh  
  { tOQ2947zk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dMo456L  
} A .]o&S}  
[1OX: O|  
template < typename T > ${(c `X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k!9LJ%Xh  
  { AoL2Wrk]\B  
  return OpClass::execute(lt(t)); P0 R8 f  
} >_R,^iH"  
^T(v4'7  
} ; t0^chlJP$  
p6UPP|-S  
qnFi./  
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 7x 6q:4Ep\  
好啦,现在才真正完美了。 $~$NQe!/  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]/G~ L  
x~!gGfP  
template < typename Right > oqLM-=0<}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dRl*rP/  
  { Wt$" f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4z {jWNM)N  
} dfo_R  
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。 w(>mP9Cb  
33O O%rWi  
y7iHB k"^:  
$2tPqZ>  
I.C,y\  
十. bind NeG$;z7  
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。 y(^hlX6gQ  
先来分析一下一段例子 O r {9?;G  
#3fS_;G  
6),U(e%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -w>2!@8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ; M)l7f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qyh_o  
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。 u 2)#Ml  
我们来写个简单的。 uA`EJ )d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G54,`uz2  
对于函数对象类的版本: n@`D:;?{  
E{):z g  
template < typename Func > etcpto=Mo  
struct functor_trait w+^z{3>  
  { WUEjWJA-MB  
typedef typename Func::result_type result_type; E~[v.3`  
} ; M1>2Q[h7  
对于无参数函数的版本: z8MKGM  
}&E'ox<S  
template < typename Ret > ]]R!MnU:$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @<^_ _."  
  { ;+86q"&n  
typedef Ret result_type; kNqIPvuMr  
} ; 7v{X?86&  
对于单参数函数的版本: zB/)_AW  
 Sj,>O:p  
template < typename Ret, typename V1 > HU~,_m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ap 5D6y+  
  { .}xF2'~E/  
typedef Ret result_type; E%+aqA)f  
} ; oU\Q|mN(  
对于双参数函数的版本: XIS.0]~  
'4T]=s~N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V~9vf*X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @bkZ< Gq  
  { %.NOQ<@W  
typedef Ret result_type; ITUwIpA E  
} ; :)djHPP*  
等等。。。 kdr?I9kwW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !F^j\  
|z]O@@j$  
template < typename Func > Xp_3EQl  
struct func_return t;>"V.F<1  
  {  4E"OD+  
template < typename T > J|'e.1v  
  struct result_1 r.JY88"  
  { $y2"Q,n+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G $P|F6  
} ; nVSuvq|S  
xJ0Q8A  
template < typename T1, typename T2 > ;z>?- j  
  struct result_2 Z`W @Od$f  
  { ptA-rX.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ts~MkO  
} ; s#nd:$p3  
} ; +"~~; J$  
}3}{}w0Y  
}mhD2'E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;|.~'':  
$<]G#&F   
template < typename Func, typename aPicker > Vk3xWD~  
class binder_1 "Z\^dR  
  { `1 tD&te0  
Func fn; xs'vd:l.Pp  
aPicker pk; \W;+@w|c  
public : CyWaXp65  
=m+'orJ1  
template < typename T > iJ7?6)\  
  struct result_1 + A=*C  
  { .b3c n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v?9  
} ;  e>FK5rz  
:(^, WOf  
template < typename T1, typename T2 > Sz"rp9x+  
  struct result_2 f0<'IgN  
  { x|TLMu=3=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qh40nqS;9  
} ; L_k'r\L  
=Nc}XFq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G#|`Bjv"aP  
[|:kS  
template < typename T > 7,pn0,HI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "b#L8kN  
  { ne~=^IRB  
  return fn(pk(t)); B\tP{}P8{  
} DGQGV[9%4C  
template < typename T1, typename T2 > _Di";fe?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O|Z5SSlk  
  { mvCH$}w8&  
  return fn(pk(t1, t2)); NrNxI'M G  
} ++Z,U  
} ; &~6W!w  
[ q<Vm-  
Z2%ySO  
一目了然不是么? |z5`h  
最后实现bind O.9r'n4f  
%GY U$aA  
U|NVDuo{{x  
template < typename Func, typename aPicker > X}Oo5SNgff  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I Ceb2R  
  { (b]r_|'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b/yXE)3 X  
} (B0tgg^jj,  
5y1:oiE/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tbNIl cAWS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3~r>G  
{cYS0%Go  
十一. phoenix zx(=ArCRr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9/@7NNKJ  
3=)!9;uY  
for_each(v.begin(), v.end(), 8ph*S&H  
( <z=d5g{n  
do_ 7FTf8  
[ oa K&!$S]  
  cout << _1 <<   " , " v&8%t 7|  
] K).Gj2 $  
.while_( -- _1), LzS)WjEN  
cout << var( " \n " ) AwC"c '  
) &* Aems{-  
); %]iDhXLr  
g aq"+@fH  
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: -q8R'?z[  
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 y|e@zf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gaIN]9wLm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]{/1F:bcQ  
Y[8GoqE|  
L PDx3MS  
template < typename Cond, typename Actor > 'on8r*  
class do_while ;:%*h2  
  { zFq8xw  
Cond cd; Hl3%+f  
Actor act; =MsQ=:ZV  
public : pSzO )j  
template < typename T > z|^+uL  
  struct result_1 E76#xsyhF  
  { -D4"uoN.  
  typedef int result_type; ;ye5HlH}.  
} ; [s"e?Qee  
9?IvSv}z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %:DH _0  
S%sD#0l  
template < typename T > |P>Yf0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n@`:"j%s_  
  { OX  r%b  
  do *?-,=%,z/  
    { k'(eQ5R3L  
  act(t); i.(kX`~J1  
  } -fB;pS,  
  while (cd(t)); wUj#ACqB  
  return   0 ; J'=iEI  
} hA6D*8oXD  
} ; $r'PYGn  
<uYeev%  
v95O)cC:W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /ZeN\ybx  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X>$s>})Y  
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。 REj<2Lo  
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。 ,8Yc@P_O  
下面就是产生这个functor的类: &Se!AcvKF  
?4^8C4  
+IM: jrT(  
template < typename Actor > ],3#[n[ m  
class do_while_actor C;EC4n+s  
  { $ncJc  
Actor act; ptlcG9d-  
public : Vp.&X 8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !UV1OU  
I\,m6 =q  
template < typename Cond > H E'1Wa0r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?uBZ"^'  
} ; zBKfaQI,  
?##3E, /"9  
?c;T4@mB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~hk;OB;  
最后,是那个do_ E;vF :?|  
G""L1?  
+pefk+  
class do_while_invoker Bc!ZHW *&  
  { ; { MK  
public : WA$Ug  
template < typename Actor > r) SG!;X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8F;f&&L"y  
  { yG ,oSp|  
  return do_while_actor < Actor > (act); #j?SdQ  
} 0&@pD`K e  
} do_; l5*sCp*Z  
6HK dBW$/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =rB=! ;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Bw`7ND}&  
最后来说说怎么处理break和continue W7 .Y`u[  
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。 \H -,^[G3  
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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