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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vnf2Z,f%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,d!@5d&Zi  
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, Ymnh%wS  
Qru&lAYc<  
3XUVUd~  
Xsn M}  
  class filler ]ZR` 6|"VO  
  { c#u_%*  
public : B(FM~TVZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _lT'nFe =Q  
} ; X%99@qv  
"IpbR  
d/+s-g p  
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: 2_bEo  
JSq3)o9?/  
LO%e1y  
FwKY;^`!d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S,|ZCl>+  
J 7dHD(R8  
]p4?nT@]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S+Ia2O)BA  
^v5]Aq~X  
Pdh`Gu1:3  
$B9?>a|{A  
二. 战前分析 WAuT`^"u  
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。 c|'$3dB*  
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 ,QA=)~;D  
KDf#e3  
9 M?UPE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5D-as9k*  
  /* --------------------------------------------- */ *Vb#@O!  
vector < int *> vp( 10 ); 2ZbSdaM=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :%28*fl  
/* --------------------------------------------- */ jL)Y'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lpB:lRM  
/* --------------------------------------------- */ GaJE(N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VqD_FS;E  
  /* --------------------------------------------- */ ]4')H;'y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RV]QVA*i  
/* --------------------------------------------- */ U![$7k>,pr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dbx zqd  
h1B_*L   
xe.f]a  
1NTx?JJfW  
看了之后,我们可以思考一些问题: rHybP6C<  
1._1, _2是什么? 03iy[~Y2  
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。 PktnjdFV  
2._1 = 1是在做什么? p.MLKp-'  
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。 V3|" v4  
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。 5&A' +]  
yI!W658$6  
xIb{*)BUwc  
三. 动工 xVI"sBUu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .;U?%t_7  
cJSwA&  
.R4,fCN  
+wHa)A0MW  
template < typename T > bF;|0X$ x  
class assignment 4v(?]]X  
  { 'm<L}d  
T value; VD!PF'  
public : xudZ7   
assignment( const T & v) : value(v) {} X=Y(,ZR(&  
template < typename T2 > o8A8fHl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ::GW  
} ; -IDhK}C&T  
B 'O1dRj&6  
0>;[EFL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7)>L#(N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?!c7Zx,(  
MCXt,`}[  
$QT% -9&  
2>J;P C[;  
  class holder )\W}&9 >  
  { gtY7N>e  
public : 4Pf"R ~&[  
template < typename T > /7a3*a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p2O[r  
  { 1b7?6CqV  
  return assignment < T > (t); P=E10  
} RN&8dsreZp  
} ; z>=;Xe8P8n  
Q2m 5&yy@s  
.G<Or`K^i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l;h -`( 11  
<P*7u\9&  
  static holder _1; tqt~F2u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xp6Z<Z&N  
=8]Ru(#Ig  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ne[H`7c  
而不用手动写一个函数对象。 }\A 0g}  
)1YGWr;ykS  
plzwk>b_  
a@ ? Bv  
四. 问题分析 4VA]S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?H{?jJj$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。 ds2xl7jg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :efDPNm5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e9CvdR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qr*e9Uk^  
HuxvIg  
五. 问题1:一致性 ,[_)BM  
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?| G 8tK"LC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !_dW  `  
,z((?h,nm  
struct holder e)L!4Y44K  
  { q#8z%/~k  
  // zR=g<e1xe  
  template < typename T > bDegIW/'w  
T &   operator ()( const T & r) const ~ihi!u%~}  
  { S!iDPl~  
  return (T & )r; # ?u bvSdU  
} rdX;  
} ; o 7V&HJ[  
5["n] i  
这样的话assignment也必须相应改动: Z ]OX6G  
0h('@Hb.K#  
template < typename Left, typename Right > 4i29nq^n  
class assignment y7z ,I  
  { LG?b]'#  
Left l; %7Gq#rq  
Right r; n*~#]%4  
public : v=IcVHuf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '?$< k@mJW  
template < typename T2 > I wu^@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |g\CS4$  
} ; |c2;`T#`o  
Ml_!)b  
同时,holder的operator=也需要改动: "x3!F&  
Wl,I%<&j}  
template < typename T > g(F2IpUm/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1-G-p:|  
  { "?J f#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D]V&1n  
} #hEU)G' $+  
$BOIa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 25;`yB$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X(>aW*q  
/\pUA!G)BD  
return l(rhs) = r; >k 2^A  
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。 7z8   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hSk  
od3b,Q  
template < typename Tp > z+?48 }  
class constant_t i_$?sg#=yk  
  { 2bpFQ8q  
  const Tp t; uVw|jj  
public : S.owVMQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "W"r0"4  
template < typename T > *MN("<A_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tqU8>d0^  
  { d^|r#"o[  
  return t; L%.=Sb mS  
} OJLyqncw  
} ; A+hT2Ew@t}  
ksqb& ux6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fp"GdkO#}i  
下面就可以修改holder的operator=了 v XR27  
`u8=~]rblj  
template < typename T > x=1Sbs w{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pzDz@lAwR  
  {  Z Mf,3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O$Dj_R#  
} T%2%*oa  
2\[ Q{T=Qe  
同时也要修改assignment的operator() e" p5hpl  
y)`q% J&  
template < typename T2 > \@j3/!=,n%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &$pA,Gjin\  
现在代码看起来就很一致了。 ~rbJtz  
}An;)!>(nF  
六. 问题2:链式操作 .1""U ']  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p/jAr+XM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9Cw !<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v/G^yZa  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ??Dv\yLZI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *18J$  
8j@ADfZ9  
template < typename T > GF*E+/ ;  
struct result_1 AyMbwCR"X  
  { 7+J<N@.d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zXeBUbVi  
} ; MAG /7T5  
C2K<CDVw  
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: { *Wc`ZBY  
qo}u(p Oj|  
template < typename T > l,E4h-$  
struct   ref S2 YxA  
  { ']vMOGG  
typedef T & reference; d|$-l:(J  
} ; +PHuQ  
template < typename T > _dn*H-5hO  
struct   ref < T &> boIFN;Aq"  
  { q%Lw#f  
typedef T & reference; M_F4I$V4  
} ; DOW Z hD  
T;B/ Wm!x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :J6FI6  
}+ TA+;  
template < typename T > uulzJbV,K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O>arCr=H  
  { fH;lh-   
  return l(t) = r(t); Oat #%  
} D?9EO=  
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。 @|Hx >|p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8BM[c;-{g`  
.+CMm5T  
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 >tV:QP]Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 78u=Jz6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *(Us:*$W.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U,^jN|v  
最后的布局是: 'J#uD|9)  
                Add |>=\ VX17  
              /   \ _zFJ]7Ym.)  
            Divide   5 OMN|ea.O  
            /   \ ~bX ) %jC  
          _1     3 ;?!pcvUi  
似乎一切都解决了?不。 vjXCArS  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8'mm<BV;sT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ;5}y7#4C  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R~XNF/QMl  
I$Fr8R$  
template < typename Right > K|{&SU_m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q|R$A8)L.  
Right & rt) const 4S,/Z{ J.  
  { D$bJs O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <e'l"3+9(  
} vTYgWR,h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }{ "RgT-qG  
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。 29h_oNO  
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。 fuA 8jx  
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。 gd\b]L?>O  
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。 m_>~e}2'A  
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? T ^z M m  
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: O6r.q&U  
? 1b*9G%i  
template < class Action > 8]0?mV8iOE  
class picker : public Action eq Wb>$  
  { |:d:uj/  
public : mi{ r7.e5I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JWs?az  
  // all the operator overloaded W|[k]A` 2  
} ; G X>T~i\f8  
3`Q>s;DjIU  
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。 ),+u>Os&  
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: I'16-  
H.: [# a  
template < typename Right > m3iB`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >CPoeIHK  
  { Pr^p ^s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3+# "4O  
} lIL{*q(  
,V:RE y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  Ry iS  
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。 dq$C COC^F  
'QEQyJ0EB  
template < typename T >   struct picker_maker 7_ah1IEK  
  { KdTna6nY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r$.v"Wh)  
} ; q5(Z   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )v?-[ oR  
  { TANt*r7  
typedef picker < T > result; X~Vr}  
} ; $8,/[V A  
-)ag9{*  
下面总的结构就有了: H>2f M^  
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。 7Ke#sW.HN  
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。 " ^:$7~%bA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |MXv  w6P  
至此链式操作完美实现。 4 jeUYkJUM  
Pxm~2PAm  
i#y3QCNqf^  
七. 问题3 6J%+pt[tu  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j{a3AEmps  
iVGc\6+'  
template < typename T1, typename T2 > *Ad7GG1/u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yS:1F PA$_  
  { -a$7b;gF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XZ8;Ow=  
} ec` $2u  
tpi>$:e  
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: spt='!)4  
(" >gLr  
template < typename T1, typename T2 > "ZyWU f  
struct result_2 ~.wDb,*  
  { Y4|g^>{<ni  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qP0_#l&  
} ; j?n:"@!G/  
+~A<&7[}  
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? #%i-{t+_>  
这个差事就留给了holder自己。 i\?P>:)  
    p;rG aLo:u  
{1ic* cZS  
template < int Order > nu#_,x<LS  
class holder; p@7[w@B\c  
template <> UPkD^D,  
class holder < 1 > D;0xROW8{  
  { :{v:sK  
public : rpT{0 >5  
template < typename T > h8!;RN[  
  struct result_1 KGm"-W  
  { W<D(M.61A  
  typedef T & result; W}5H'D  
} ; _(8HK  
template < typename T1, typename T2 > h7S&tW GU  
  struct result_2 wB;'+d&  
  { zz4A,XrD  
  typedef T1 & result; @pD']=d}t  
} ; Bu$GCSrX  
template < typename T > :K6(`J3Y"^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o= %Fh  
  { 9GZKT{*  
  return (T & )r; [af<FQ{  
} emV@kN.  
template < typename T1, typename T2 > 9)qjW&`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I!;#Nk>  
  { ^vJPeoW  
  return (T1 & )r1; [T.BK:  
} .baS mfc  
} ; i%~4>k  
:>[;XT<  
template <> 5)yQrS !{:  
class holder < 2 > sQS2U6  
  { ~4mgYzOmD`  
public : EO;f`s)t  
template < typename T > fx QN  
  struct result_1 ?7cF_Zvve  
  { M9@#W"  
  typedef T & result; M#qZ0JT4  
} ; *S.2p*Vd  
template < typename T1, typename T2 > P~0d'Oi  
  struct result_2 6#k Ap+g7  
  { 4565U  
  typedef T2 & result; Cse@>27s  
} ; %XqLyeOS  
template < typename T > s.rS06x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I$neE"wW  
  { oWpy ^=D_  
  return (T & )r; 9zkR)C  
} eD, 7gC-  
template < typename T1, typename T2 > F~ n}Ep~1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const By@<N [I@  
  { :!1B6Mc  
  return (T2 & )r2; 1Ly?XNS  
} )G6]r$M>o0  
} ; qfY.X&]PU  
[JGa3e  
'C~NQ{1TV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (0qdU;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i)0*J?l=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'PlKCn`(w  
 IjDG  
return l(i, j) = r(i, j); ~`{HWmah  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mLO{~ruu  
IrXC/?^h  
  return ( int & )i; n\ma5"n0=\  
  return ( int & )j; F,e_`  
最后执行i = j; O;:8mm%(  
可见,参数被正确的选择了。 %f@VOSs  
C/[2?[  
OZ_'& CZ  
~R)Km`t  
S&V5zB""n  
八. 中期总结 }d)>pH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: f$k#\=2%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )4a&OlEI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CPGXwM=   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e@L'H)w,  
h2KXW}y"4  
6kjBd3  
|J`YFv  
u:N/aaU=  
^G# =>&,  
九. 简化 A{;b^ IK  
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。 3u7E?*{sH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ?S0VtHQ  
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: ;2}0Hr'|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6[c LbT0  
  +-*/&|^等 $+ZO{ (  
2. 返回引用。 tGD$cBE  
  =,各种复合赋值等 ;'pEzz?k"  
3. 返回固定类型。 ~?6V-m{>#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tZ=BK:39\  
4. 原样返回。 C>@~W(IE  
  operator, RN3w{^Ll  
5. 返回解引用的类型。 .d9VV&  
  operator*(单目) U;6~]0^K  
6. 返回地址。 tGd9Cs9D<  
  operator&(单目) T_,LK7D  
7. 下表访问返回类型。 7 s5?^^  
  operator[] "F|OJ@ M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -NZj :N  
  operator<<和operator>> :M ix*NCf  
r[M]2h  
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。 '8k\a{t_z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (1(3:)@S6  
Os8]iNvW\  
template < typename Left > \J-O b  
struct value_return r#]gAG4t\  
  { uHQJ&  
template < typename T > 42Vy#t/HC  
  struct result_1 *s?&)][  
  { &6MGPh7T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N"T~U\R  
} ; _:M6~XHo  
pLBp[GQ  
template < typename T1, typename T2 > J*,Ed51&7  
  struct result_2 c1CP1 2  
  { j>?H^fB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _QBd3B %  
} ; 8+ B.x  
} ; bg_Zf7{  
UY{ Uo@k9x  
uiE9#G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1w+&Y;d|  
5]p>& |Ud  
下面我们来剥离functor中的operator() L|6clGp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JeUFCWm  
aiw~4ix  
return l(t) op r(t) F^T7u?^)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J`}/+WN7  
return op l(t) 68)z`JI|<)  
return op l(t1, t2) KzeA+PI  
return l(t) op (LRv c!`"  
return l(t1, t2) op jfqWcX.X=  
return l(t)[r(t)] XT~JP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] * 2T&pX  
C+ r--"Z  
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: F.PD5%/$q  
单目: return f(l(t), r(t)); .XURI#b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <pYGcVB9V  
双目: return f(l(t)); dm.?-u;C  
return f(l(t1, t2)); %r6~5_A  
下面就是f的实现,以operator/为例 { j&|Em]  
j^iH[pN] \  
struct meta_divide L\_8}\  
  { +#1WOQfAD  
template < typename T1, typename T2 > PM=I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )J~Q x-jG  
  { ~LO MwMHl  
  return t1 / t2; vCbqZdy?  
} 4p>@UB&U  
} ; 9Wx q  
5 ;dg#hO  
这个工作可以让宏来做: gA2\c5F<  
XV%L6x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *[W!ng  
template < typename T1, typename T2 > \ 4=F~^Xc`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N;-+)=M,rf  
以后可以直接用 3 {on$\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #dW$"u   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f:"es: Fb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mN3%;$ND7  
$L:g7?)k  
:r^i0g|5P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Iy|]U&`  
.yi.GRk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xE;fM\7pu  
class unary_op : public Rettype o0s+ roiD  
  { LL9Mty,  
    Left l; i0p"q p  
public : MV9{>xX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jev@IORN\  
?h K+h.{  
template < typename T > \^N9Q9{7]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6=A ++H @  
      { rx_'(  
      return FuncType::execute(l(t)); N[aK#o,  
    } {x2N~1!E  
[_-CO }>  
    template < typename T1, typename T2 > 1#]tCi`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y7d)[d*Mz  
      { 4y 582u6^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dHf_&X2A  
    } rS(693kb  
} ; nF A7@hsm  
_~Lhc'^p*  
s}`=pk/FM  
同样还可以申明一个binary_op V%e'H>EC  
YaSwn3i/@S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v[m/>l2[P  
class binary_op : public Rettype Z9=Cw0( w?  
  { Lk#u^|Eq7=  
    Left l; Xb$)}n\9  
Right r; ~+3f8%   
public : 6<]&T lS]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  <MvFAuAT  
f_D1zU^  
template < typename T > /,E%)K;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6sQ"go$}  
      { 1mI)xDi9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w4(DR?[nC  
    } w`>xK sKW>  
d<7xSRC   
    template < typename T1, typename T2 > x-y=Jor  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QhpE2ICU  
      { Z?"Pkc.Ei  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3gv>AgG  
    } UvQxtT]  
} ; 7OC ,KgJ3  
qG=`'%,m  
2R2Z6}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /=m=i%& #  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 db.iMBki  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P>4(+s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TKRu^KH9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w:M faN*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <ezvz..g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2!]':(8mR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !WVF{L,/I  
下面是修改过的unary_op q3scz  
gyI5;il~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %@H;6   
class unary_op 4^AE;= Q  
  { "=yaeEp  
Left l; v,+2CVdW  
  2&$A x  
public : qMI%=@=  
!^l<jrM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g%4|vA8  
z${B|  
template < typename T > !R)v2Mk|  
  struct result_1 0_"J>rMp  
  { U6.$F#n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? 76jz>;b  
} ; og2]B\mN4  
Fo;xA  
template < typename T1, typename T2 > j24BB}mBB  
  struct result_2 DOU\X N   
  { X`J~3s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  g<UjB  
} ; FE$)[w,m  
]d% hU  
template < typename T1, typename T2 > s=U_tfpH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YEVH?`G  
  { zJdlHa{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l)XzU&Sc~  
} oWx! 'K6]V  
Y#?Sqm(  
template < typename T > ?LvZEiJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HK:?Y[ebs  
  { T:na\y/{j  
  return OpClass::execute(lt(t)); n!3_%K0!r&  
} -f Zm_FE  
q ,}W.  
} ; v>7=T 8  
WnUYZ_+e!  
6PvV X*5T  
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 c(YNv4*X  
好啦,现在才真正完美了。 \!G&:<h  
现在在picker里面就可以这么添加了: @Cw<wrem  
q\mVZyj  
template < typename Right > 6\b B#a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8 b|&  
  { l4r09"S|V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uv9cOd  
} .D)'ZY  
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。 X<Vko^vlj  
rC/m}`b  
]_F%{8|  
M@s2T|bQw  
L F Z  
十. bind +XFF@h&=t  
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。 uWi+F)GS^K  
先来分析一下一段例子 :[\}Hn=  
W~dS8B=<  
j6IWdqXe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9Z rWG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;t"#7\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 in#g  
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。 v0= ^Hy m  
我们来写个简单的。 *PZNZ{|m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ` [@ F3x  
对于函数对象类的版本: ur*1I/v  
d;;]+%  
template < typename Func > R2t5T-8`c  
struct functor_trait rf]]I#C7  
  { cq@8!Eu w]  
typedef typename Func::result_type result_type; h7I_{v8  
} ; qrm~=yU%  
对于无参数函数的版本: *>S\i7RET  
Td"f(&Hk&  
template < typename Ret > oDM}h +  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <P}{0Y~@*W  
  { >RF[0s'-  
typedef Ret result_type; $S=lm {  
} ; /-G;#Wm  
对于单参数函数的版本: ~G5)ya-  
<\2,7K{{+;  
template < typename Ret, typename V1 > j"J2&Y2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wx;9N  
  { 0gfa7+Y  
typedef Ret result_type; >9Ub=tZm  
} ; .T4"+FTzP  
对于双参数函数的版本: NaB8cLURp  
7(Y!w8q&^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {gK i15t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M/ R#f9W  
  { X#gZgz ='  
typedef Ret result_type; h_x"/z&  
} ; h"]v+u`!SM  
等等。。。 3D;\V&([  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f:Ju20D  
@x"vGYKd  
template < typename Func > LnrR#fF]Z  
struct func_return rv:,Os_  
  { T4o}5sq}S  
template < typename T > XSn^$$S  
  struct result_1 GfL}f9  
  { r$R(4q:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jD$T  
} ; ^<[oKi;>  
!u>29VN  
template < typename T1, typename T2 > (lS&P"Xi  
  struct result_2 )k <ON~x  
  { Qighvei  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m0XK?;\V  
} ; B.Ic8'  
} ; c,X\1yLy  
`m@06Q  
yhgHwES"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~\:+y  
5pE[}@-c9  
template < typename Func, typename aPicker > T3%yV*F,  
class binder_1 sAC1Pda  
  { @&mv4zz&W  
Func fn; ) dwPD  
aPicker pk; YDC[s ^d5  
public : >L?/Ph%d  
K, ?M5n '  
template < typename T > I_'vVbK+>  
  struct result_1 %L<VnY#%u  
  { s e2+X>@>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `3/,-  
} ; 9V[|_  
P0k|33;7L  
template < typename T1, typename T2 > uTBls8  
  struct result_2 a?M<r>  
  { o^d(mJZ.F~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }g5h"N\$o  
} ; o24` 5Jdh  
X.%Xi'H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z#8GF^U:T  
tJbOn$]2"  
template < typename T > CPF d 3 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZTM zL%i  
  { M+ 8!#n  
  return fn(pk(t)); ATk>:^n  
} `c(,_o a{  
template < typename T1, typename T2 > .e"De-u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b4S7 Q"g  
  { ) m%ghpX  
  return fn(pk(t1, t2)); J$j&j`  
} !gW$A-XD  
} ; pj?+cy v~  
3yZtyXRPn  
(ZT*EFhb(  
一目了然不是么? ol:,02E&  
最后实现bind P\*-n"  
?dC[VYC\^  
o T5?*3f  
template < typename Func, typename aPicker > aq0J }4U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )}]<o |'  
  { AL&}WbUC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r/Qq-1E  
} {~[H"h537t  
KFCuv15w,3  
2个以上参数的bind可以同理实现。  ORp6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZgZ}^x  
]cLpLA"  
十一. phoenix Tf21K9+`L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )p(5$AR7  
\aU^c24>  
for_each(v.begin(), v.end(), K>,Kbs=D6  
( Y%anR|  
do_ `m`jX|`  
[ *x)WF;(]g  
  cout << _1 <<   " , " [/6$P[  
] eP(%+[g  
.while_( -- _1), 'g|%Ro/  
cout << var( " \n " ) gE`G3kgn{  
) Ej F<lw  
); lk 1c 2  
05=O5<l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~pX&>v\T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i ao/l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aluXh?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3k5Mty  
bxqXFy/I  
F2AM/m^!q  
template < typename Cond, typename Actor > {ylc 2 1  
class do_while J,4]d u$  
  { |.*),t3 (w  
Cond cd; gmj a2F,  
Actor act; c zL[W2l   
public : jf$6{zO6j  
template < typename T > X>wB=z5PXK  
  struct result_1 o-lb/=K+  
  { \#m;L/D  
  typedef int result_type; os/~6  
} ; P@PZm  
%+Z 0 $Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (+>+@G~o  
UH%oGp$ykX  
template < typename T >  S`U Gk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V/"XC3/n*  
  { ]BO{Q+?d2  
  do L<1"u.3Z`}  
    { 9bMM-~  
  act(t);  !|9$  
  } (W5E\hjJ  
  while (cd(t)); 5#80`/w^U  
  return   0 ; jMzHs*:  
} qaA\.h7  
} ; ig")bt3s5  
})M$#%(  
|n}W^}S5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  --Dw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PC.$&x4w1  
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。 7B"J x^  
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。 0`h[|FYV  
下面就是产生这个functor的类: !6@xX08z  
l^u P?l"  
SV<*qz  
template < typename Actor > +LV'E#h!Q  
class do_while_actor 6!n"E@Bwu  
  { ]vXIj0:  
Actor act; p87s99  
public : (|' w$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %,K|v  
/q uf'CV}  
template < typename Cond > W ;P1T"*A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ' uo`-Y  
} ; u5H#(&Om  
}<2F]UuR  
a_waLH/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }(a y(  
最后,是那个do_ Te[[xhTyw  
j /)cdP  
pEH[fA]  
class do_while_invoker T55l-.>  
  { )_GM&-  
public : ]WWre},  
template < typename Actor > !Ya +  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~_8Ve\Y^/  
  { B 0 K2Uw  
  return do_while_actor < Actor > (act); at,Xad\j  
} tPO.^  
} do_; ?9H7Twi+T  
**_VNDK+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |GdA0y\v*}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +A~lPXAXW  
最后来说说怎么处理break和continue #xW%RF  
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。 3[SN[faS  
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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