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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : ;l9to  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AUk-[i  
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, A$ 2AYQ  
0nOkQVMk>  
Z2P DT  
;@ <E  
  class filler &BOq%*+  
  { oz8z%*9 (  
public : #Sg< 9xsW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W0-KFo.'  
} ; 9N[(f-`  
"%zb>`1s  
t@(:S6d  
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: t_xO-fT)  
S"=y >.#  
U~CG(9  
WNnB s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b;;mhu  
6Dl]d %.  
EN2H[i+,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |(eRv?Qy@  
simD<&p  
!&(^R<-id  
!#[B#DZc(  
二. 战前分析 rd_!'pG  
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。 1 lZRi-P  
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 [LF<aR5  
^QG;:.3v  
2#jBh   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MA`.&MA.  
  /* --------------------------------------------- */ B+VD53 V  
vector < int *> vp( 10 ); y|b&Rup  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w|,BTM:e  
/* --------------------------------------------- */ 7jS`4,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HuI?kLfj\  
/* --------------------------------------------- */ faIHmU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); / biB *Z  
  /* --------------------------------------------- */ N+N98~Y`P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F[@M?  
/* --------------------------------------------- */ )lh Pl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L#|6L np^  
^{}$o#iof  
vk><S|[n  
Mn<#rBE B  
看了之后,我们可以思考一些问题: R3bHX%T  
1._1, _2是什么? H13kNhV9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w}rsboU  
2._1 = 1是在做什么? E+"m@63  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c0U=Hj@@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1F,>siuh ,  
FW@(MIH  
zn)Kl%N^  
三. 动工 EEJ OJ<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2kSN<jMr  
b+#A=Z+Pr  
aj`_* T"A  
z)_h"y?H{%  
template < typename T > 59MpHkr  
class assignment # ? _8 *?  
  { u*6Y>_iA  
T value; umuE5MKY<  
public : c'}dsq\  
assignment( const T & v) : value(v) {} dd-`/A@  
template < typename T2 > rtn.^HF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nj4G8/U-q  
} ; hk.vBbhs  
o;"Phc.  
y[A%EMd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q!R eA{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9Hm>@dBhM  
wa%;'M&  
b haYbiX?  
U6xs'0  
  class holder f&2f8@  
  { eqQ=HT7J  
public : [bh8Nj\E  
template < typename T > /^\UB fE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qq{>]5<  
  { %] #XIr  
  return assignment < T > (t); SL$ bV2T  
} |r<#>~*  
} ; lL;SP&  
J/xbMMb   
),rd7GB>  
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: RQO&F$R=  
:~wU/dEEiz  
  static holder _1; P*:9u>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `G_k~ %  
IBm"VCg{Ew  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _q z^|J  
而不用手动写一个函数对象。 _j sJS<21  
6F:< c  
x^V9;V@6  
5DS'22GW`  
四. 问题分析 8<:.DFq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J e"~/+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4N[KmNi<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i(m QbWpN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4apaUP=Jp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 COc t d  
GyQ9we~  
五. 问题1:一致性 Vk:] aveW  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .8dlf7* ,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sLze/D_M*  
kCHYLv3.  
struct holder ?F" mZu  
  { QzilivJf  
  // [Ol~}@gV  
  template < typename T > ,GUOq!z  
T &   operator ()( const T & r) const /Bs42uJ3  
  { N 9cCfB\`  
  return (T & )r; G7N Rpr  
} q+{$"s9v  
} ; B&rw R/d  
cH48)  
这样的话assignment也必须相应改动: vhd+A  
B>UF dj]-  
template < typename Left, typename Right > (~N[j;W,_W  
class assignment B1i&HoGbz  
  { 9 $*O^  
Left l; bw8[L;~%_  
Right r; d:8c}t2X  
public : ^_c6Op<F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gZ@z}CIw'  
template < typename T2 > N%Uk/ c'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %EE Q ^lm  
} ; ZG$PW< 73~  
u:w   
同时,holder的operator=也需要改动: {'a|$u+  
{$QkerW3  
template < typename T > FH)_L1n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >K n7A  
  { 5 >\~jf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )>;V72  
} 1n!xsesSc  
4A)@,t9+  
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。 Fk#$@^c@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4 Kh0evZ  
bPA >xAH  
return l(rhs) = r; #?C.%kD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2y5d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: de_%#k1:L  
O)$Pvll  
template < typename Tp > !:wA\mAd  
class constant_t l05'/duuJ  
  { kp3%"i&hD  
  const Tp t; 'h87 A-\!F  
public : ^m ['VK#?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ''Hx&  
template < typename T > B'&QLO|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W2BZG(dm  
  { +3[8EM#g  
  return t; b?K`DUju{0  
} a.2Xl}2o5  
} ; =/Ph ]f9  
t.Yf8Gy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (v}4,'dS  
下面就可以修改holder的operator=了 i]15g@  
}D[j6+E  
template < typename T > nArG I}@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s("\]K  
  { z\`tn z7>$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \:4SN&I~  
} {I8C&GS  
|8?DQhd}  
同时也要修改assignment的operator() x|$|~ 6f=n  
X/ lmj_v  
template < typename T2 > tID=I0D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gC+?5_=<  
现在代码看起来就很一致了。 C7Fx V2  
6aKfcvf &  
六. 问题2:链式操作 G@zJf)u}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fS$;~@p  
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。 :i>If:>g  
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。 HCw,bRxm  
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。 h + <Jv   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z/,&w_8,:  
L+8{%\UPd  
template < typename T > *Wf Qi8  
struct result_1 `\$EPUM  
  { MdDL?ev  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \V#fl  
} ; oA?EJ~%  
|:]} u|O  
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: 8.:WMH`  
VWc)AfKe  
template < typename T > Bo$dIn2_  
struct   ref mKsJ[)#.  
  { c2gi 3  
typedef T & reference; %j@@J\G!  
} ; ;0lY_ii  
template < typename T > G#fF("Ndu`  
struct   ref < T &> jyB Ys& v  
  { _#qfe  
typedef T & reference; ;I?x; lH  
} ; =Z ql6D  
E=Vp%08(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L1Jn@  
)|/%]@` N  
template < typename T > g`C\pdX"B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <eZ*LK?  
  { [HI$[ :[  
  return l(t) = r(t); U!(es0rX  
} ~dk97Z8  
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。 qw 03]a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~F8xXW0  
pxn@rN#*  
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 Y,Lx6kU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5>lIrBf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &M:o(T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '&nQ~=3  
最后的布局是: K^ ALE  
                Add S=j pn  
              /   \ v[r 8-0c  
            Divide   5 3l"8_zLP  
            /   \ y,/i3^y#_  
          _1     3 ]GO=8$Z  
似乎一切都解决了?不。 [+_>g4M~%  
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。 4fL`.n1^  
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。 g^^pPV K_  
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: VVDW=G  
IdM~' Q>\  
template < typename Right > >g m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q[GD K^-g  
Right & rt) const lQd7p+ 21  
  { fm L8n<1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d8iq9AP\o  
} 6bPl(.(3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S9{A}+"K  
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。 jtUqrJFlQ  
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。 &isKU 8n  
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。 AvPPsN0  
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。 rzs-c ?  
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? )xiu \rC  
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: [N12X7O3  
MT7B'hd  
template < class Action > ~oJ"si  
class picker : public Action D*j^f7ab  
  { #IJe q0TVB  
public : S@g(kIo]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {xH?b0>  
  // all the operator overloaded ~Hu!iZ2]  
} ; +H28F_ #  
G{I),Y~IF  
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。 wSw> UU  
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:  6']HmM  
)XHn.>]nc  
template < typename Right > Lx tgf2r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @mmnr?_w  
  { k(M:#oA!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QZtQogNy#  
} x FWhr#5,  
> lfuo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,ryL( "G  
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。 R1D ;  
u`&lTJgF/O  
template < typename T >   struct picker_maker #y[U2s Se  
  { YM};85K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u88wSe<\X  
} ; !?v_.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !LzA  
  { G[`1Yw$  
typedef picker < T > result; ;1s+1G}_z  
} ; #n}~u@,o_  
{}$Zff   
下面总的结构就有了: 0|J_'-<  
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。 ^5.XQ 0n  
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。 dI&Q5M8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :W5W @8Y  
至此链式操作完美实现。 _CfJKp)  
dFF=-_O>  
,2^4"gIl  
七. 问题3 'E+"N'M|  
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。 bMGn&6QiP[  
tAF?. \x"g  
template < typename T1, typename T2 > nYFrp)DLK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wD=]U@t`,  
  { YZj*F-}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NC#F:M;b  
} s2#Ia>5!  
i'7+ ?YL  
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: D:;idUO  
LP=j/qf|  
template < typename T1, typename T2 > dH!z<~  
struct result_2 An$2='=/  
  { ;4[[T%&v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }!AS?  
} ; 5,pNqXRp  
l6y}>]  
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? %VH,(}i  
这个差事就留给了holder自己。 nuXL{tg6  
     }:Gs ,  
sVK?sBs]  
template < int Order > ^J5{quV  
class holder; IQRuqp KL  
template <> Fq@o_bI  
class holder < 1 > B*,)@h  
  { Y.\x.Hg  
public : $[A\i<#  
template < typename T > pYx,*kG:HW  
  struct result_1 D]]wJQU2  
  { viG,z4Zf  
  typedef T & result; )63 $,y-;$  
} ; dPwyiV0  
template < typename T1, typename T2 > <;6{R#Tuh  
  struct result_2 {]< G=]'  
  { "FWx;65CR  
  typedef T1 & result; ,|{`(y/v  
} ; p 1'l D  
template < typename T > ,^1zG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BVw2skOT  
  { RZzHlZ  
  return (T & )r; ujZ`T0  
} bI55G#1G  
template < typename T1, typename T2 > h 6Z:+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @"-\e|[N  
  { \</!kY*3@t  
  return (T1 & )r1; kFv*>>X`  
} Zd6ik&S   
} ; P[ 2!D)A  
yQiY:SH  
template <> -GA F>  
class holder < 2 > c]PTU2BB8  
  { lPZ(c%P  
public : n^Ca?|} ,  
template < typename T > +e-F`k  
  struct result_1 x#J9GP.  
  { gSz<K.CT  
  typedef T & result; x9"Cm;H%  
} ; H OR8Jwf:  
template < typename T1, typename T2 > .|Huz k+  
  struct result_2 UqOBr2 UmG  
  { ;!MQ@Fi^  
  typedef T2 & result; %.Ma_4o Z  
} ; -B *W^-;*  
template < typename T > C9!t&<\ }  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  bDkZU  
  { iT>u&0B-  
  return (T & )r; R}ki%i5|  
} x b"z%.j  
template < typename T1, typename T2 >  :\\NK/"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :&IHdf0+  
  { fQJ`&9m*BF  
  return (T2 & )r2; H648[H[k  
} s-$ Wc) l  
} ; <+_XGOt0<  
>R+-mP!nj  
X zJ#)}f  
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> >。 {^WK#$]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >A$L&8'C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 566!T_  
w+g29  
return l(i, j) = r(i, j); y9r4]45  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >}+{;d  
+e>SK!kB7  
  return ( int & )i; #ibwD:{  
  return ( int & )j; UK ':%LeL  
最后执行i = j;  ]n!V  
可见,参数被正确的选择了。 Mu\V3`j  
T/_u;My;  
'D+xs}\  
rH3U;K!  
*;fTiL  
八. 中期总结 IT| h;NUG  
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: L4>14D\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9>)b6)J D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^kKLi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9/k2 zXY  
>)kKP8l7  
V<QpC5  
1 l,fK)z  
)|~&(+Q?]  
qyz%9 9  
九. 简化 B\J[O5},  
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。 j&8YE7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6}^x#9\  
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: sL$sj|"S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p&(0e,`z/  
  +-*/&|^等 74Jx\(d  
2. 返回引用。 \ND]x]5d  
  =,各种复合赋值等 \p4*Q}t  
3. 返回固定类型。 &}"kF\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $*C }iJsF  
4. 原样返回。 d@ZDIy  
  operator, h4hAzFQ.s  
5. 返回解引用的类型。 ?"yjgt7+y  
  operator*(单目) !j6 k]BgZ  
6. 返回地址。 LT%~C uf  
  operator&(单目) <Wn~s=  
7. 下表访问返回类型。 + -<8^y  
  operator[] [vi =^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '12m4quO  
  operator<<和operator>> S7+>Mk  
y\FQt];z)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u$\.aWol  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #{6VdWZ  
xWxHi6U(  
template < typename Left > *~PB  
struct value_return mdc?~??8  
  { A;co1,]gR  
template < typename T > -H6 0T,o  
  struct result_1 $H<_P'h-B  
  { Y=XDN:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sp\6-*F  
} ; /@`"&@W'  
G8repY  
template < typename T1, typename T2 > 6s@!Yn|?  
  struct result_2 v}DNeIh~  
  { 7ys' [G|}r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @K"$M>n$Z  
} ; OX;bA^+}P  
} ; If&))$7u  
h% -=8l,  
@/#G2<Vp1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait awzlLI<2p  
*d8 %FQ  
下面我们来剥离functor中的operator() C. .|O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L1kn="5  
ie1~QQ  
return l(t) op r(t) WI1Y P0V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WL+EpNKSf  
return op l(t) 4 $k{,  
return op l(t1, t2) C6>_ wl]  
return l(t) op G? SPz  
return l(t1, t2) op > )4~,-;k  
return l(t)[r(t)] ( #dR\Di  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jZ~girA  
o6u^hG6~'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Mc?_2<u-  
单目: return f(l(t), r(t)); 3Dr\ O_`u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )v(rEY  
双目: return f(l(t)); "-:H$  
return f(l(t1, t2)); K"l~bFCZ8  
下面就是f的实现,以operator/为例 6PsT])*>DE  
xhALJfv  
struct meta_divide Y$OE[nGi%X  
  { M&iXdw&  
template < typename T1, typename T2 > T>'w]wi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <SE-:T]sBz  
  { %qV:h#  
  return t1 / t2; Ea4zC|;  
} `C4(C4u  
} ; >:.c?{%g*  
<8(q.  
这个工作可以让宏来做: ftn10TO*  
remc_}`w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H7uh"/A  
template < typename T1, typename T2 > \ HDhkg-QC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ` 0 @m,  
以后可以直接用 z^wod  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U2`:'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,L%]}8EL"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M[985bl  
~JRq :  
`"~GqFwy~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |ghyH  
KEy8EB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5Y;&L!T  
class unary_op : public Rettype hvI#D>Z!Yp  
  { 7oC8I D  
    Left l; SEnr"}  
public : PC5$TJnj3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e=##X}4zZ  
$$$[Vn_H<  
template < typename T > kP5I+ B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Ws88Qs)  
      { zSA"f_e  
      return FuncType::execute(l(t)); \Ec*Gq?.  
    } ShQ!'[J  
+6:  
    template < typename T1, typename T2 > A pzC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _rSwQ<38>  
      { WXo bh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8i^ ./P  
    } pa^_D~  
} ; ;Mmu}  
LT)I ?ud  
2asRJ97qES  
同样还可以申明一个binary_op JS03B Itt  
?}KD<R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J>M9t%f@  
class binary_op : public Rettype fJNK@F  
  { leF!Uog  
    Left l; %INkuNa8\  
Right r; hKg +A  
public : IPn!iv)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r?~_^  
J3'q.Pc  
template < typename T > UFZOu%Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HP7~Zn)c  
      { -k:x e:$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,yp#!gE~  
    } 'pUJREb  
8 mOGEx  
    template < typename T1, typename T2 > xVYa-I[Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0M,YSnz  
      { ;Y8>?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #I MaN%  
    } v2r|) c,h  
} ; [CI0N I6F  
h=6D=6c  
c om4@NK  
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 s;l"'6:_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 & E6V'*<93  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mcidA%  
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。 o&M.9V?~~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _PGd\>Ve  
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。。。 Xe:rPxZf~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V$FZVG/@#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NB44GP1-@  
下面是修改过的unary_op +BO kHXk1  
T#6g5Jnsp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kwm_Y5`A  
class unary_op X. Ur`X  
  { S~H>MtX(<  
Left l; EUh_`R  
  x|AND]^Q  
public : <_k A+&T  
MSBrI3MqQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mJ(ElDG  
3.P7GbN  
template < typename T > Xf"< >M  
  struct result_1 1he5Zevm}  
  { v>nBdpjXh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rtbV*@Z  
} ; p(="73  
_E8Cvaob  
template < typename T1, typename T2 > d@$bPQQ$,  
  struct result_2 m<k6oev$  
  { )FG/   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *ZLisq-f  
} ; 9 !UNO  
KJ S-{ed  
template < typename T1, typename T2 > gMZ+kP`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[z$ae7  
  { LXJ;8uW2y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9@IL547V  
} NX8hFwR  
2"shB(:z>  
template < typename T > QBi]gT@&g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q}l~n)=  
  { lup2> "?*  
  return OpClass::execute(lt(t)); bZAL~z+ V  
} IsJx5GO  
a9 q:e  
} ; oclU)f.,  
SO STtuT  
")txFe  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9LBZMQ  
好啦,现在才真正完美了。 Dm}M8`|X  
现在在picker里面就可以这么添加了: zkqn>  
F#) bGi  
template < typename Right > ~#P]NWW%.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fI<d&5&g  
  { ^A=tk!C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Z\"d#A  
} .p o,.}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &Ruq8n<  
'/X]96Ci7  
!J!&JQ|  
_emW#*V  
n53c} ^  
十. bind 3HuGb^SNg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6r D]6#D  
先来分析一下一段例子 E8R;S}P A  
xsPt  
)[M:#;,L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} olL? 6)gC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1ZRkVHiz0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q &{<HcP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X's<+hK&  
我们来写个简单的。 ZvT>A#R;l~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u^JsKG+,:  
对于函数对象类的版本: YHu]\'Ff  
goF87^M  
template < typename Func > n{etDO  
struct functor_trait (dQ=i  
  { ,d*hhe  
typedef typename Func::result_type result_type;  QX<x2U  
} ; [.Kp/,JY  
对于无参数函数的版本: 1kvs2  
|</)6r  
template < typename Ret > (C).Vj~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ar,n=obG  
  { ,p(&G_  
typedef Ret result_type; fn5-Tnsq*  
} ; nP*%N|0  
对于单参数函数的版本: N#-pl:J(  
Kdp($L9r  
template < typename Ret, typename V1 > _'L16@q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0%}*Zo(e+  
  { idX''%"  
typedef Ret result_type; GPL%8 YY  
} ; RB %y($  
对于双参数函数的版本: f^u-Myk  
$7g+/3Fu^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f38e(Q];m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ysp`(n=  
  { ey4.Hj#T  
typedef Ret result_type; NIbK3`1  
} ; +`{OOp=  
等等。。。 q}VdPt>X/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy + Hv'u  
(1GU  
template < typename Func > +Y~5197V  
struct func_return |K-`  
  { |vGHhzZ|  
template < typename T > y5+%8#3  
  struct result_1 {Y Y,{H  
  { E0&d*BI2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fbbbTZy  
} ; ^w.]1x  
Rc1k_fZ}  
template < typename T1, typename T2 > S 593wfc  
  struct result_2 g; ] '  
  { PRTjXq6)5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1TGRIe)  
} ; *0eU_*A^zO  
} ; ty pbwfM]  
P}A!C9Frh  
Fr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P+|L6w*|[  
v*=P  
template < typename Func, typename aPicker > Ox-eB  
class binder_1 emnT;kJ>  
  { Pn[oo_)s  
Func fn; ]SRpMZ  
aPicker pk; HBtk)  
public : ]- `wXi"  
^ W?cuJ8  
template < typename T > q^EY?;Y  
  struct result_1 DmLx"%H3  
  { |llJ%JhF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9_O4 yTL  
} ; 23>[-XZb[O  
lNa+NtQu  
template < typename T1, typename T2 > Q-gVg%'7  
  struct result_2 Ihf :k_;  
  { y*vSt^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gC/ e]7FNr  
} ; Uza '%R  
:Z6j5V;s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TSsZzsdr2  
~qGW9 4  
template < typename T > SFDTHvXu#_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X V;j6g  
  { `a|&aj0  
  return fn(pk(t)); }P fAf  
} A&~fw^HM  
template < typename T1, typename T2 > TxP +?1t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^sLx3a  
  { "W(Ae="60  
  return fn(pk(t1, t2)); +W*~=*h|  
} RK|*yt"f"  
} ; lYQ|NL():  
qclc--fsE  
'Uf?-t*LT@  
一目了然不是么? 6xJffl  
最后实现bind \?^2}K/  
sEdz`F  
vb6EO[e% I  
template < typename Func, typename aPicker > PKSfu++Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c8JW]A`9b)  
  { 4Qf sxg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t n5  
} 4r1\&sI$~  
&o;0%QgF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f;zNNx< ;  
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。 m3lz#Pm'0  
.=#j dc/  
十一. phoenix CG=c@-"n/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &9#m] Mz  
6- i.*!I 8  
for_each(v.begin(), v.end(), YoKyiO!   
( +)jll#}?  
do_ 1" cv5U  
[ 1w^wa_qx  
  cout << _1 <<   " , " fj5 g\m  
] X&qx4 DL  
.while_( -- _1), k*hl"oL"X  
cout << var( " \n " ) lZcNio  
) UPfO;Z`hJ  
); f`uRC-B/  
2(xC|  
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: 0d9z8y  
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 8I#ir4z#<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P#~B @d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Vi8A4  
@ivd|*?k0  
L9 D`hefz  
template < typename Cond, typename Actor > _]>1(8_N  
class do_while FI$:R  
  { 'RK"/ZhqE  
Cond cd; PX 8UVA  
Actor act; Fr8GGN~/  
public : }#O!GG{  
template < typename T > G:1'}RC :  
  struct result_1 mUh]`/MK$  
  { Mn.,?IF`K  
  typedef int result_type; {q?&h'#y  
} ; EMW6'  
Bvn3:+(47  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 37/n"\4  
lS.Adl^k  
template < typename T > c[dzO .~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]yU"J:/  
  { HB/V4ki  
  do 0Z9DewwP  
    {  Z.6dL  
  act(t); <=q} Nd\  
  } ' [ 4;QYw  
  while (cd(t)); G21o @38e  
  return   0 ; F1t(P 8  
} z*eBjHbF  
} ; smQ^(S^  
K T}  
&r5q,l&@n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5yy:JTAH5  
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。 18>cfDh;N  
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。 %t9C  
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。 DmiBM6t3N  
下面就是产生这个functor的类: N6U d(8*  
W_\zx<m  
%fqR  
template < typename Actor > 9Eyx Ob  
class do_while_actor ~?Q sr  
  { 9oWU]A\k>  
Actor act; o%$.8)B9F  
public : 9)q3cjP{<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5AYOM=O]t  
%a;#]d  
template < typename Cond > <\aeC2~M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =Ph8&l7~sp  
} ; ut{T:kT  
XIHN6aQ{X  
_!\d?]Ya  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +2~k Hrv  
最后,是那个do_ (\9`$   
e#(Ck{e  
ETe4I`d{  
class do_while_invoker Kx__&a  
  { ji"g)d6  
public : 7RAB"T;?Q  
template < typename Actor > d8j1L/e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  P#,u9EIJ  
  { G6sK3K  
  return do_while_actor < Actor > (act); f!Q\M1t)  
} T~TP  
} do_; ggr  
\hB BG8=&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <uH8Fivb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @;Ttdwg#J  
最后来说说怎么处理break和continue 6o 3 bq|  
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。 mPV<a&U  
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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