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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >;}(? +|f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yvnvIy  
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, .s|5AC[  
;Q[E>j?w=  
q3|SZoN  
BG6Lky/omz  
  class filler xFA`sAucr  
  { !yz3:Yzu  
public : KYq<n& s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0;%\L:,O  
} ; ; NO#/  
x6vkd%fCj  
c]|Tg9AW  
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: ojVN -*5  
Ij9=J1c4  
v7D0E[)~  
 J@J`)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }Q-Tw,j  
c57`mOe/b  
lGJ&\Lv:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v2YU2-X[  
V3/OKI\o  
X @7:FzU9  
.73sY5hdTN  
二. 战前分析 X3y28 %R   
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。 !"ydl2  
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 _Ecs{'k  
~W3t(\B'  
u=0161g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~$1g"jIw  
  /* --------------------------------------------- */ ]UZP dw1D  
vector < int *> vp( 10 ); ghk"XJ|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }$ a *XY1  
/* --------------------------------------------- */ C\ 34R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6HH:K0j3'  
/* --------------------------------------------- */ u5`b")a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %iZ~RTY6 !  
  /* --------------------------------------------- */ qr~zTBT] E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P7 5@Yu(  
/* --------------------------------------------- */ *~.'lE%[U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~ x J#NC+  
Xod/GY G  
Q{ { =  
,<TJh[TzC6  
看了之后,我们可以思考一些问题: #.LI `nYA  
1._1, _2是什么? Ol;"}3*Z*  
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。 f^Q)lIv  
2._1 = 1是在做什么? Q{~;4+ZD  
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。 gU?M/i2  
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。 tnq Zl S  
g$z6*bL  
+Edq4QYwR  
三. 动工 w~n+hhMF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p#>,{  
yXf+dMv  
j3[kG#  
W>[TFdH?  
template < typename T > s2#}@b6'.  
class assignment w; :{  
  { }G"bD8+  
T value; :2~2j-m  
public : #6#%y~N  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^ JU#_  
template < typename T2 > G}nj 71=H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HYNpvK  
} ; ~SwGZ  
qI[AsM+  
Io('kCOR;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w=~X6[+3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /5Yl, P  
5K =>x<  
#z c$cr  
]hbrzv o  
  class holder i1Y<[s  
  {  o%$R`;  
public : p`'3Il3  
template < typename T > SOS|3q_`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r4]hcoU  
  { G(1_P1  
  return assignment < T > (t); `b_n\pf ]  
} R-Y 7I  
} ; iS`ok  
6s$h _$[X  
Y*S(uqM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: :S+Bu*OyH  
^[q/w<_j~  
  static holder _1; 1W7ClT_cQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _V3}F1?W  
[6nN]U~Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \WZSY||C|_  
而不用手动写一个函数对象。 Zy>y7O(,  
M2A_T.F=H  
sDkO!P  
c3O&sa V!  
四. 问题分析 G6X5`eLQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 NHhKEx0Gtu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YIHGXi<"n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bq{eu#rQJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I0_>ryA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z_Y gV:jc  
_ujhD  
五. 问题1:一致性 yz%o?%@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Yb'%J@T}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v/,,z+%-  
"[CR5q9Pr  
struct holder gc W'  
  { YOY2K%o  
  // >{"E~U  
  template < typename T > = @lM*  
T &   operator ()( const T & r) const xBE}/F$ 45  
  { SYgkYR  
  return (T & )r; M4t:)!dji?  
} !@FzP@  
} ; QPB ^%8  
V:lKF')  
这样的话assignment也必须相应改动: 2rM/kF >g  
IG!(q%Gf  
template < typename Left, typename Right >  y`pgJO  
class assignment {7EpljH@  
  { kU{a!ca4  
Left l; ,/dW*B  
Right r; ?4_ME3$t  
public : t*Z4&Sy^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3k:`7E.  
template < typename T2 > t24.u+O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W O'nW  
} ; QF$s([  
c']m5q39'  
同时,holder的operator=也需要改动: :{ai w?1  
H4W!@"e  
template < typename T > ye4GHAm,p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [u^~ND'  
  { c + aTO"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <4-g2.\  
} >|1-o;UU  
PD-*rG `  
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。 9{-H/YS\_s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~b6c:db3  
pzT`.#N:M  
return l(rhs) = r; {wf5HA  
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。 u/J1Z>0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BoHNni  
}RUK?:lEA  
template < typename Tp > ?JR?PW8  
class constant_t <_SdW 5BF<  
  { <lRjh7  
  const Tp t; , Q)  
public : x}uDW   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $ou/ Fn  
template < typename T > 9r 5(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a._>?rVy  
  { FMT_X  
  return t; HcGbe37Xq  
} ]ts^h~BZ$  
} ; sl)]yCD|5  
(bD#PQXzm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?BU?c:"f  
下面就可以修改holder的operator=了 !HF<fn  
8k^1:gt^  
template < typename T > ~bgM*4GW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6|1*gl1_LD  
  { `6v24?z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Tzfk_h3hE  
} -(zw80@&  
i({MID)/_  
同时也要修改assignment的operator() ^$y`Q@-9  
USKC,&6&}  
template < typename T2 > *,,:;F^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hcR^?  
现在代码看起来就很一致了。 y]uBVn'u  
!14l[k+\  
六. 问题2:链式操作  ">q?(i\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .i1|U8"X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 88l{M[B2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p\tA&>3-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "J 2v8c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct & z5:v-G?  
dA0o{[o=  
template < typename T > pbG v\S F  
struct result_1 tQ)l4Y 8  
  { ;7(vqm<V2~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w NMA)S  
} ; rE?B9BF3O  
r>t|.=!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 07>D G#  
-~ Dn^B1^  
template < typename T > Q}1qt4xy*  
struct   ref -#r=  
  { ]!2[kA-  
typedef T & reference; ESuP ZB  
} ; pJ/{X=y  
template < typename T > +ux`}L(  
struct   ref < T &> 1/A|$t[  
  { [+qB^6I+P%  
typedef T & reference; l=47#zbpZ]  
} ; sRflabl *x  
2>m"CG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;6`7 \  
1{G@'# (  
template < typename T >  k.\4<}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4Td)1~zc3  
  { ! )(To  
  return l(t) = r(t); ,t39~w  
} Sb`SJ):x  
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。 fdgjTX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [o.#$(   
X&A2:A 6\+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 F`.W 9H3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BfQ#5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &0OH:P%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B. #-@  
最后的布局是: >bg{  
                Add vhN6_XD  
              /   \ .GvZv>  
            Divide   5 {T3wOi  
            /   \ 3(1UI u  
          _1     3 4hW:c0  
似乎一切都解决了?不。 tD]vx`0>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W2A!BaH%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5?TX.h9B4  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )9+H[  
E>F6!qYm  
template < typename Right > H`7T;`Yb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UFeQ%oRa8  
Right & rt) const 0kaMYV?  
  { ^ j<2s"S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }p*WH$!~  
} M+7jJ?n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hO(A_Bw  
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。 ZC)m&V 1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 +>:[irf  
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。 (lvp-<*  
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。 _SQ]\Z  
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? $Y%,?>AL<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3H%bbFy  
v5.KCc}"  
template < class Action > 5E2T*EXSh  
class picker : public Action * K0aR!  
  { f_IsY+@  
public : f5'vjWJ30  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :*J!  
  // all the operator overloaded hjp,v)#  
} ; #YSFiy:+r_  
<M\#7.](  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3*eS<n[uG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: E-#C#B  
b3q&CJ4|  
template < typename Right > %\!@$]3q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o1[[!~8e  
  { HyIyrUrYW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I1JF2" {c  
} mA5sK?W  
\Lm`jU(:l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7M$cIWe$  
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。 M?I^`6IOc8  
{ApjOIxk  
template < typename T >   struct picker_maker qrc ir-+  
  { V|pO";%>,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q=^TKsu  
} ; #X0Y8:vj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Om2w+yU  
  { 66scBi_d  
typedef picker < T > result; ~FnY'F<35  
} ; ;V84Dy#b  
 `dIwBfg_  
下面总的结构就有了: aX.//T:':?  
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。 tQ`|MO&o  
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。 ,j eC7-tX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (ZQ?1Qxo  
至此链式操作完美实现。 R HmT$^=  
c=p!2jJ1K~  
LVJn2t^  
七. 问题3 VhU,("&pm  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &,$N|$yK}|  
@E=77Jn[px  
template < typename T1, typename T2 > Jl ?_GX}ZY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %t]{C06w+{  
  { "MyMByomQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iXqRX';F'}  
} VBK|*Tl  
V/yj.aA*@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Sea6xGdq  
fiLlOr%r  
template < typename T1, typename T2 > Bx|h)e9  
struct result_2 JG{`tTu  
  { [$Jsel<T=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0m4'm<2m  
} ; ^O&&QRH~w  
~ F>'+9?Sn  
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? fPG3$<Zr  
这个差事就留给了holder自己。 }w{E<C(M  
    x}#N?d  
2g;Id.i>  
template < int Order > {N@Pk[!  
class holder; G}@a]EGm  
template <> )g`~,3G  
class holder < 1 > ~Sx\>wBlc  
  { 6ck%M#v  
public : 6u{%jSA>D\  
template < typename T > dyB@qh~H  
  struct result_1 i$CF*%+t  
  { br*PB]dU  
  typedef T & result; &5hs W1`  
} ; i_av_I-  
template < typename T1, typename T2 > ]2MX7  
  struct result_2 j2mMm/kq\  
  { }Zfi/^0U  
  typedef T1 & result; L),bP fz  
} ; T2|os{U  
template < typename T > Us% _'}(/U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?h,.1Tb  
  { KIY9?B=+  
  return (T & )r; FhQb9\g  
} j? Vs"d|  
template < typename T1, typename T2 > ts r{-4V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o+Q2lO5  
  { aTs9lr:  
  return (T1 & )r1; )*aAkM  
} Bq tN=  
} ; p:3w8#)MZ  
wcGv#J],  
template <> n/YnISt  
class holder < 2 > UkC'`NWF*  
  { *T:jR  
public : m",G;VN  
template < typename T > N[N4!k )!$  
  struct result_1 ."`||@|  
  { 7t+H94KG7  
  typedef T & result; t;_1/ mt  
} ; (*\y  
template < typename T1, typename T2 > 8tzL.P^  
  struct result_2 <]*Jhnx/  
  { \8USFN~(Y  
  typedef T2 & result; Is9.A_0h  
} ; Y\F4  
template < typename T > CiTWjE?|7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9fsc>9  
  { Z 4c^6v  
  return (T & )r; upFe{M@  
} 3;R`_#t+  
template < typename T1, typename T2 > D!i|KI/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,q$2D,dz  
  { {*nE8+..A  
  return (T2 & )r2; /f hS#+V*  
} 5[~ C!t;  
} ; V@K^9R,|  
}6*JX\'q  
ri4:w_/{,Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qJR8fQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ] ~ }~d(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EF;B)y=  
.ZM0cwF  
return l(i, j) = r(i, j); &"Fz)}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &LQfs4}a,  
qBZ;S3  
  return ( int & )i; LN9.Q'@r?  
  return ( int & )j; m; PTO$--  
最后执行i = j; AOx8OiqE:  
可见,参数被正确的选择了。 'Y]<1M>.g  
n,{  
${`q!  
&?k`rF9  
){w!< Lb  
八. 中期总结 a&[>kO  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (A-Uo   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y|3!E>Up  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Pt'=_^Io  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2L=(-CH9]  
\!k\%j 9  
mFE7#OM  
>"Zn# FY  
{_ZbPPh;M"  
nFwdW@E9  
九. 简化 =.,XJIw&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :)Da^V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X"%eRW&qu/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A[f `xE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E cd~H+  
  +-*/&|^等 rK4 pYo  
2. 返回引用。 ?S.LGc  
  =,各种复合赋值等 ~xc0Ky?8  
3. 返回固定类型。 ~!_UDD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -#g0  
4. 原样返回。 Ef=4yH?\j  
  operator, {6F]w_\  
5. 返回解引用的类型。 D c]J3r  
  operator*(单目) NC|VZwQtm  
6. 返回地址。 y/+y |.Xg  
  operator&(单目) u Npa2{S'  
7. 下表访问返回类型。 d!"gb,ec  
  operator[] mOb@w/f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s+v$sF  
  operator<<和operator>> qnO/4\qq  
5'EoB^`8N~  
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。 yaAg!mW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jjg&C9w T  
w# ;t$qz}  
template < typename Left > l!IN#|{(  
struct value_return Ub[UB%(T  
  { OO;I^`Yn  
template < typename T > |2I p*  
  struct result_1 4hUUQ;xj  
  { Nl{on"il  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e{.P2rnh  
} ; xP 3>8Y  
SnoEi~Da  
template < typename T1, typename T2 > ,;yaYF 6|/  
  struct result_2 t<cWMx5ra  
  { &pAmFe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S4{\5ulr7  
} ; \G6V-W  
} ; +Xmza8T9  
>9[wjB2?}  
 8vUq8[[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "p&4Sn3T2?  
Dj w#{WR  
下面我们来剥离functor中的operator() W;8}`k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s_6Iz^]I  
H#QPcp@  
return l(t) op r(t) kb'l@d#E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C(}Kfi@6N  
return op l(t) Rtai?  
return op l(t1, t2) }$:ha>  
return l(t) op EtDzmpJR>  
return l(t1, t2) op O! w&3 p  
return l(t)[r(t)] ?$b*)<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EHt(! ;?q  
g]._J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S|_lb MZM  
单目: return f(l(t), r(t)); ZMch2 U8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3UJSK+d\  
双目: return f(l(t)); ak(P<OC-  
return f(l(t1, t2)); #}8gHI-9%  
下面就是f的实现,以operator/为例 mMad1qCi7  
5 Praj  
struct meta_divide >F/5`=/'h  
  { j7C&&G q  
template < typename T1, typename T2 > 8 HdjZ!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,m)YL>k  
  { ~uJO6C6A  
  return t1 / t2; T2 V(P>E  
} /fxv^C82yv  
} ; -yY]0  
Y IVN;:B.  
这个工作可以让宏来做: Ce PI{`&,  
!r+SE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }do=lm?/  
template < typename T1, typename T2 > \ UujKgL4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OI)/J;[-e  
以后可以直接用 {-s7_\|p(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MG$Df$R  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #:nds,   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~Yl%{1  
/x&52~X5-  
wdEQB-dA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Fh^Ax3P(  
q7zHT=@$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P L*kjrLu7  
class unary_op : public Rettype vrXNa8,L  
  { d~O)mJ J  
    Left l; 2tdr1+U?g  
public : AO0aOX8_+D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tR-rW)0K3Q  
=bb)B(  
template < typename T > Fx@@.O6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .4,l0Nn`W  
      { S d]`)  
      return FuncType::execute(l(t)); }U$p[Gi<  
    } (s!cd]Qa.  
)}T0SGY  
    template < typename T1, typename T2 > 19^B610  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *AI?md  
      { s#V:! 7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QCvst*  
    } = p$:vW  
} ; |FZIUS{]  
FQikFy(YY  
_,E! <  
同样还可以申明一个binary_op H,U qU3b3  
sTF Ru  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `xu/|})KI  
class binary_op : public Rettype 08;t%[R  
  { i^6g1"h  
    Left l; <@H=XEn  
Right r; 1EA}[x  
public : m-}6DN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZbLN:g}  
_iW-i  
template < typename T > O.wk*m!9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =VDtZSa!$^  
      { ScTeh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HiDL:14  
    } YBY!!qjPx  
.k:Uj-&  
    template < typename T1, typename T2 > #6qLu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M9dUo7  
      { |%7OI#t^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gX *i"Y#  
    } YDo,9  
} ; #wZBWTj.  
J l9w/T  
p+|(lrYC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jR o4+8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xouy|Nn'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <LOas$  
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。 $eUJd Aetk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! **lT ' D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 he1W22  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )w!*6<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) FVS@z5A8<=  
下面是修改过的unary_op D}:M0EBS  
nV+]jQ~o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _.$g?E/(  
class unary_op d(j|8/tpA  
  { 9mfP9  
Left l; ixIfJ  
  Xu#K<#V  
public : 5K %  
9x9~u8j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9='=wWW  
jCv%[H7  
template < typename T > .#$D\cwV  
  struct result_1 qECta'b&  
  { z2.ZxL"*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dzwto;  
} ; ~V<62"G  
5Rec~&v  
template < typename T1, typename T2 > Sej\Gt  
  struct result_2 E;C=V2#>[  
  { /J0ctJ2k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fl&Z}&5p  
} ; 6N.+  
ti^msC8e  
template < typename T1, typename T2 > \LZVazXD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - d(RK_  
  { SRf .8j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !]z6?kUK  
} S`?cs^?  
gw);b)&mx  
template < typename T > _f5n t:-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8]-c4zK  
  { -?&s6XA%#  
  return OpClass::execute(lt(t)); b".e6zev  
} WF0[/Y  
A('_.J=  
} ; rq>Om MQ67  
-{'WIGm  
KQ(7%W  
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 1P+Te,I  
好啦,现在才真正完美了。 i VIpe  
现在在picker里面就可以这么添加了: v&i,}p^M5  
T1Y_Jf*KJ  
template < typename Right > \a}W{e=FNT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 51lN,VVD  
  { =/jCDY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z4 yV1  
} c_YP#U  
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。 j? P=}_Ru  
(77EZ07%  
<X,0\U!lL  
8~")9w  
R7xEE7p  
十. bind J|A:C[7 2  
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。 dNMz(~A[Y  
先来分析一下一段例子 Y"&1jud4xl  
t*'U|K4L/  
Ei[>%Ah  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }yW*vy6`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b4HUgW3Ac  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $-:j'e:j  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6$|!_94>*)  
我们来写个简单的。 %+,7=Wt-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &=d0'3k>  
对于函数对象类的版本: ^7 oXJu=  
& 0*=F%Fd  
template < typename Func > +`)4jx)r/  
struct functor_trait )mVpJYt;  
  { a9CK4Kg  
typedef typename Func::result_type result_type; $yA2c^QS  
} ; !?~>f>js_l  
对于无参数函数的版本: >X"V  
~HH6=qjU)  
template < typename Ret > ;5fq[v^P:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4dwG6-  
  { K^'NG!  
typedef Ret result_type; #I(Ho:b  
} ; J_=42aHO  
对于单参数函数的版本: M)1? $'Aq  
T8ftBIOi  
template < typename Ret, typename V1 > ^5yFb=2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lB Y"@N  
  { zz 1e)W/  
typedef Ret result_type; ]VU a $$  
} ; g,N"o72)  
对于双参数函数的版本: }L1 -2  
,:e##g~k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > If*t$f>y4N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LgX"Qk&Ca  
  { dLs40 -R  
typedef Ret result_type; a;2Lgv0/  
} ; *Bgk3(n)  
等等。。。 .^%!X!r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _Bh ^<D-  
CQ+WBTiC  
template < typename Func > *75?%l  
struct func_return (t\ F>A  
  { n 7Bua  
template < typename T > 2}^fhMS  
  struct result_1 yA/b7x-c  
  { 6fOh *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H[a1n' "<:  
} ; DfNX@gbo  
LmKG6>Q1#1  
template < typename T1, typename T2 > !h "6h  
  struct result_2 rz @;Zn  
  { LK'|sO>|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pg.z `k  
} ; 7fg +WZ  
} ; 8 )w75+&  
\!["U`\.K  
ARD&L$AX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^Cs5A0xo#s  
oq<n5  
template < typename Func, typename aPicker > &Jr~ )o   
class binder_1 `2M`;$~ 5  
  { +Xg]@IS-eg  
Func fn; h* to%N  
aPicker pk; AJ*FQo.U  
public : AIR\>.~"i*  
Q'ok%9q!p  
template < typename T > xgi/,Nk '  
  struct result_1 0m|$ vb  
  { W\tSXM-Hg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $1h,<$5H  
} ; Y!8Ik(/~i  
-2dk8]KB]  
template < typename T1, typename T2 > cG"+n@ \  
  struct result_2 H ',Nt  
  { Fj`6v"h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (>E 70|T  
} ; w1je|Oil  
Zljj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `nxm<~-\  
kAEm#oz=g  
template < typename T > =3Y:DPMB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0koC;(<n  
  { Myj 68_wf  
  return fn(pk(t)); pL {h1^O}  
} J1?)z+t9~  
template < typename T1, typename T2 > PN!NB.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lJfn3  
  { 8}& O7zO?  
  return fn(pk(t1, t2)); MMMuT^X  
} jORU+g  
} ; Z>)(yi9+  
5s >UM@})  
[ ET03 nZ  
一目了然不是么? J~6-}z   
最后实现bind >&|C E2'  
_7AR2  
MVGznf?  
template < typename Func, typename aPicker > 5/:BtlFx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VPB,8zb ]  
  { bN6FhKg|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F9sVMV  
} +[MzF EE[  
<mm. b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^MyuD?va  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M>pcG.6V  
`Ns$HV  
十一. phoenix ]vJ] i <|b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J!$q"0G'WT  
,~@Nhd~k  
for_each(v.begin(), v.end(), 5$,dpLbL  
( hcvWf\4'#q  
do_ >i>%@  
[ rpk )i:k\  
  cout << _1 <<   " , " U{2[n F  
] \;z *j|;B  
.while_( -- _1), { XN"L3A  
cout << var( " \n " )  [>IAS>  
) m'))prl  
); TwlrncK*  
#Z'r;YOzs  
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: VpDNp (2  
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 -.8 nEO3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OC$Y8Ofr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pg\Ylk"T  
Q3t9J"=1g  
ZSKSMI%D  
template < typename Cond, typename Actor > a&6e~E$K2  
class do_while 9V]\,mD=  
  { y#'|=0vTvP  
Cond cd; V^a] @GK:  
Actor act; J2 "n:  
public : TG\3T%gH/s  
template < typename T > 0] 'Bd`e  
  struct result_1 a9CY,+ z5B  
  { XwKB+Yj0  
  typedef int result_type; }u=-Y'!#]  
} ;  6j FD|  
Sga/i?!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nATEv2:G  
}uJH!@j  
template < typename T > !ejLqb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - J9K  
  { 1 m)WM,L  
  do JG%y_ Qy?K  
    { '%@fW:r~  
  act(t); ,O[HX?>  
  } "r6DZi(^K  
  while (cd(t)); wI!>IV(5  
  return   0 ; ?U~9d"2=  
} <P)vx  
} ; K,7IBv,B[  
/8\gT(@  
xef@-%mcoy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 50 :gk*hy  
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。 ;aJBx  
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。 S&y(A0M  
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。 (nWi9(}J  
下面就是产生这个functor的类: A.a UWh  
E2M|b  
@Sxb}XI!f  
template < typename Actor > 86c@Kk7z  
class do_while_actor 8+ P)V4}  
  { >z'kCv  
Actor act; _e%jM[  
public : Nwu,:}T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }g1V6 `8&  
%#!`>S)O  
template < typename Cond > 6Z:<?_p%7g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q*,g  
} ; (Ev/R%Z  
wAC*D=Qj  
bLrC_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o`hVI*D  
最后,是那个do_ iElE-g@Ws  
#7!P3j  
?lg  
class do_while_invoker j]uL 9\>  
  { r+T@WvS%W  
public : |5o0N8!b[  
template < typename Actor > ZT>?[`Vgc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &F4khga`^:  
  { V) #vvnq  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1]wx Ru  
} =Ri'Pr x&  
} do_; ,G,'#]  
"pdq_35  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W,<P])  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q;]g9T[)  
最后来说说怎么处理break和continue  xZJ r*  
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。 8]!%mrS  
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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