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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h(+m<J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 = ]dz1~/  
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, c,3'wnui  
0})7of  
Wto@u4  
`'A(`. CL  
  class filler CF4Oh-f  
  { i?1js! 8  
public : 4Zv.[V]iOO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kxr6sO~  
} ; =8$(i[;6w  
^P3g9'WK  
.(P@Bl]XJ  
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: .!7Fe)(x  
$M}k%Z  
Ak %no3:9  
=hZ&66  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J]kP`  
tu?Z@W/  
GY0XWUlC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oP43NN~  
X\c1q4oB[  
PsF- 9&_  
XudH  
二. 战前分析 FOlA* U4U  
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。 :>AW@SoTp  
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 =:CGl   
h;4y=UU  
@&i#S}%/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +7U  A%q  
  /* --------------------------------------------- */ \ pe[V~F  
vector < int *> vp( 10 ); $~w@0Yl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k@cZ"jYA  
/* --------------------------------------------- */ yP<:iCY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QXIbFv  
/* --------------------------------------------- */ )DklOEO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X1 0"G~0  
  /* --------------------------------------------- */ )$lSG}WD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &dwI8@&  
/* --------------------------------------------- */ ~q'w),bE"Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t9$AvE#a!=  
8zWBXV  
?C#F?N0  
;S{Ld1;  
看了之后,我们可以思考一些问题: m"?' hR2  
1._1, _2是什么? Hd=D#u=A4{  
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。 @2%VU#!m  
2._1 = 1是在做什么? t`Y1.]@U  
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。 Lv,ji_  
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。 H(5ui`'s  
v4,syd*3|V  
kw}ISXz v  
三. 动工 'EH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gg3?2h"d  
~' Qpf 8)  
a\[fC=]r:  
mNBpb}  
template < typename T > p)[ BB6E  
class assignment "$,}|T?Y`  
  { :(S/$^U  
T value; RB$ 8^#  
public : L[QI 5N  
assignment( const T & v) : value(v) {} "PDSqYA  
template < typename T2 > "ojDf3@{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x=)30y3*;  
} ; hNR >Hy\  
yoA*\V  
"z(fBnv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4?*"7t3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c@ZkX]g  
0=(-8vwd  
i-"h"nF"  
v%l|S{>(  
  class holder +hKPOFa'  
  { fAY2V%Rft  
public : [ ;3EzZL  
template < typename T > jQK2<-HZ3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0t:|l@zB  
  { v^lm8/}NO  
  return assignment < T > (t); ''\cBM!  
} 1 Q0Yer  
} ; .>gU 9A(Nk  
hF=V ?\  
qS/71Kv'  
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: I}g|n0o  
GD6'R"tJ  
  static holder _1; <g|nmu)o$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9(FcA5Y  
qdkTg:QJ,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M;Mdz[Q  
而不用手动写一个函数对象。 ETH#IM8J  
sJYKt   
BGh8\2  
WX[dM }L  
四. 问题分析 >`,#%MH#  
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。 EK-bvZ  
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。 pg}DC0a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MS*Mem,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q&U= jX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DRB YH(  
i]^*J1a  
五. 问题1:一致性 gQ+_&'C  
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?| j|$y)FBX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lw2YP[CR  
E/ed0'|m  
struct holder XGrxzO|{  
  { Z]>e& N  
  // \8>N<B)  
  template < typename T > )>A%FL9  
T &   operator ()( const T & r) const 0 *Yivx6  
  { C6T 9  
  return (T & )r; Om?:X!l"  
} 0,D9\ Ebd  
} ; ?k7/`g U  
1 FIiX  
这样的话assignment也必须相应改动: {*]= qSz  
'?!<I  
template < typename Left, typename Right > &MGgO\|6  
class assignment Z`1o#yZ  
  { c,s<q j  
Left l; :-'ri Ry  
Right r; LM`tNZ1Fc!  
public : cF<DUr)Ve  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pcxl2I  
template < typename T2 > ()IgSj?,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b!tZbX#  
} ; E6&uZr  
W,oV$ s^  
同时,holder的operator=也需要改动: +iDz+3v(  
+VI0oo {Z  
template < typename T > wYxFjXm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >8HRnCyp/  
  { ljR?* P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P9HPr2  
} w!Lb;4x ?  
nOoh2jUM  
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。 l=OC?d*m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V@s/]|rf,  
gdn,nL`dP  
return l(rhs) = r; oO9iB:w  
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。 PL B=%[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ++RmaZ  
_@ 3O`  
template < typename Tp > 5<ya;iK  
class constant_t 9mtC"M<   
  { b:d.Lf{y7  
  const Tp t; { dx yBDK  
public : xx2:5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9Qm{\  
template < typename T > ' xq5tRg>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ` ];[T=  
  { 9(Xch2tpO!  
  return t; 9!OCilG  
} .;sPG  
} ; hdDI%3vk3  
a +Qj[pS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :QY9pT  
下面就可以修改holder的operator=了 Qz90 mb  
!{=%l+^.  
template < typename T >  k`zK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ON=ley  
  { o\YdL2:X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *} 4;1OVT  
} 8i 'jkyInT  
*xNjhR]7v  
同时也要修改assignment的operator() ^Q+5M"/8  
@ShJ:  
template < typename T2 > 9Yne=R/]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {y%O_-C'r  
现在代码看起来就很一致了。 ,UJPLj^  
W${sD|d-  
六. 问题2:链式操作 wx7>0[zE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KD<`-b)7<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JZ0+VB-3U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !Dn1 pjxc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 R_&V.\e_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IZ ha* 7  
T{2//$T?  
template < typename T > ;Cpm3a t  
struct result_1 <^$b1<@  
  { GdwHm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gM]/Y6 *$b  
} ; \FX3=WW  
^g"6p#S=n  
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: ]o[HH_`s@  
Wl"fh_  
template < typename T > $w}aX0dK&  
struct   ref T[K?A+l  
  { J\},o|WI  
typedef T & reference; ( {62GWnn_  
} ; fA,!d J  
template < typename T > !: [` V!{  
struct   ref < T &> 4y)1*VU:  
  { eh=bClk  
typedef T & reference; nr%^:u  
} ; q"vT]=Y}:  
*\5H\s9<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: blS4AQ?b^  
A}}t86T  
template < typename T > [_GR'x'0x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M#IR=|P]  
  { 6/C  
  return l(t) = r(t); J)~=b_'<  
} NWcF9z%@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D'=`O6pK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qx#)c%v \\  
(bXp1*0 ;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .j,&/y&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zXO.NSC[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uATRZMai  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2^j9m}`  
最后的布局是: +w/o  
                Add Zz ?y&T  
              /   \ x@x@0k`A2  
            Divide   5 TMs\#  
            /   \ [r~l O@  
          _1     3 4iPg_+  
似乎一切都解决了?不。 UY^f|f&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 qTex\qP  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mQ)l`w Gh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: MYm6C;o$  
jP]'gQ!-w  
template < typename Right > 8BdeqgU/_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j|w+=A1  
Right & rt) const 27gm_ *  
  { B)iJH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &}?e:PEy  
} nhxl#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^u<+tV   
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。 O`| ri5d  
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。 247>+:7z  
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。 mI18A#[ 3  
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。 8gdOQ=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? G 3x1w/L  
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: k#M W>  
UJ&,9}L8  
template < class Action > N:zSJW`1  
class picker : public Action 1 ErYob.p  
  { _E 8SX v  
public : we? #)9Q<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MS)bhZvO  
  // all the operator overloaded O*7~t17  
} ; ;RYKqUE  
C$; ~=  
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。 EtG)2)  
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: 1gr jK.x  
gr7_oJ:R  
template < typename Right > &0TheY;srf  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K!mgh7Dx  
  { Hs`  '](  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HBu>BSv:  
} YG|T;/-  
}Z=Qy;zk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pq`MO .R  
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。 Ks-><-2+N  
19DW~kvYk  
template < typename T >   struct picker_maker .j.=|5nVo4  
  { c eX*|B@=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BcWReyO<M  
} ; >oNs_{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w5Z3e^g  
  { gsH_pG-jU  
typedef picker < T > result; .?TVBbc%5  
} ; \k8_ZJw  
}#M|3h;q9+  
下面总的结构就有了: TjdYCk]'  
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。 fE iEy%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。 IU}`5+:m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :|TBsd|/x  
至此链式操作完美实现。 $+j )  
a{=~#u8  
MJoC*8QxM  
七. 问题3 ~]Jfg$'  
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。 fQh!1R  
,#{aAx|]  
template < typename T1, typename T2 > <o O_wS@:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &iivSc;#  
  { ljRR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'UKB pm/  
} Nt?B(.G  
b7/4~_s  
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: ZhU2z*qN#  
}^t?v*kcA  
template < typename T1, typename T2 > >E#4mm  
struct result_2 uNjy&I:  
  { Q]C1m<x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ijfT!W  
} ; mvxvX!t  
I nk76-  
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? H{If\B%1t  
这个差事就留给了holder自己。 `7`iCYiTy  
    191)JWfa  
.'M]cN~  
template < int Order > a>6p])Wh  
class holder; \uH;ng|m  
template <> ;nbvn  
class holder < 1 > L`BLkDm  
  { 3$TpI5A  
public : $= gv  
template < typename T > d>f5T l\E  
  struct result_1 Pt$7U[N  
  { I`7[0jA~  
  typedef T & result; }j x{Cw  
} ; ESAh(A)8  
template < typename T1, typename T2 > y!j1xnzki  
  struct result_2 C|+5F,D  
  { 4I$#R  
  typedef T1 & result; _#I0m(  
} ; 8oK30?  
template < typename T > e5dwq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w$_ooQ(_;Q  
  { BTB,a$P/  
  return (T & )r; JkTL+obu  
} n:{yri+  
template < typename T1, typename T2 > \%#jT GFs~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ^(y4]yZ  
  { \I> ,j,c  
  return (T1 & )r1; p-Z5{by  
} umciP  
} ; +-ue={ '  
TAP/gN'  
template <> Rh39x-`Z  
class holder < 2 > aX! J0&3  
  { (q utgnW  
public : ),86Y:^4  
template < typename T >  )57OZ  
  struct result_1 9E+^FZe  
  { !|SawT5t   
  typedef T & result; HRk+2'wjAz  
} ; NGNn_1  
template < typename T1, typename T2 > I>:'5V  
  struct result_2 Xo P]PR`cQ  
  { lw7wvZD  
  typedef T2 & result; 0 }q/VH57  
} ; ,%u\2M  
template < typename T > |yS4um(w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |m~|  
  { 0@2%pIq\  
  return (T & )r; s`TfNwDvU  
} ]C_6I\Z#=W  
template < typename T1, typename T2 > 18~j>fN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xZ .:H&0G  
  { zk?lNs  
  return (T2 & )r2; sD M!Uv2n  
} ;kdJxxUox  
} ; b8O:@j2  
JAYom%A"  
+K&ze:-Z  
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> >。 hsi#J^n{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: = fm/l-P@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mv_4*xVc  
0&<{o!>k  
return l(i, j) = r(i, j); O\x Uv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3?C$Tl2G8  
cdk;HK_Ve.  
  return ( int & )i; qr :[y  
  return ( int & )j; s:M:Ff  
最后执行i = j; V XC_Y  
可见,参数被正确的选择了。 Oa{M9d,l  
]^dXB 0  
?(F~9 V  
Ltc>@  
RP6QS)|  
八. 中期总结 q0Fy$e]u  
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: WKP=[o^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iidK}<o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =*t)@bn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gq/q]Fm\  
O -@7n0  
VPK)HzPG,  
ee6Zm+.B  
jQc$>M<"o  
S-My6'ar  
九. 简化 /|Zk$q.\  
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。 H`kfI"u8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M>-x\[n+  
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: yhZ2-*pTg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hD sFsG  
  +-*/&|^等 "zfy_h  
2. 返回引用。 s3oK[:/  
  =,各种复合赋值等 !s5 _JO  
3. 返回固定类型。 :Z,zWk1|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1--5ok h  
4. 原样返回。 eR?`o!@y  
  operator, +hi!=^b]  
5. 返回解引用的类型。 hCM+=]z"  
  operator*(单目) J-b Z`)[Q  
6. 返回地址。 %G>*Pez %  
  operator&(单目) lRn>/7sg$  
7. 下表访问返回类型。 b16\2%Ea1  
  operator[] zK?[6n89f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kz]qk15w  
  operator<<和operator>> %-> X$,Q :  
 T=9+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  6~j6M4*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Iq(BH^K  
S9-FKjU  
template < typename Left > .- uH ax0  
struct value_return pFhznH{0  
  { whr[rWt@>  
template < typename T > g\GuH?|   
  struct result_1 [/\}:#MLe  
  { bvi Y.G3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A(ql}cr  
} ; @}qMI   
n}0[EE!  
template < typename T1, typename T2 > y@e/G3  
  struct result_2 w_PnEJa9  
  { ^_n(>$ EK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B/AS|i] sM  
} ; Dy mf  
} ; }mz@oEB#vF  
_I+QInD;)  
[Q6PFdQ_JT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VI/77  
K8daSvc  
下面我们来剥离functor中的operator() qJj"WU5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6;Wns'  
b dP @^Q  
return l(t) op r(t) a/ ^ojn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3P N<J  
return op l(t) Bz!SZpW(M  
return op l(t1, t2) 8\P!47'q  
return l(t) op y38x^fuYJ~  
return l(t1, t2) op ?t46TV'G  
return l(t)[r(t)] &C6Z-bS"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LB$#] Z  
Z7J8%ywQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K+p7yZJ  
单目: return f(l(t), r(t)); @T)kqT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XOsuRI ?  
双目: return f(l(t)); LR%]4$ /M  
return f(l(t1, t2)); k> SPtiAs  
下面就是f的实现,以operator/为例 8Q4yllv4  
{S,L %  
struct meta_divide lf-1;6nyk"  
  { y<|8OTT  
template < typename T1, typename T2 > 9#cPEbb~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,%6!8vX  
  { sQwRlx  
  return t1 / t2; Tmjcc(  
} h6`v%7H?  
} ; n%X5TJE  
.Yg7V'R1  
这个工作可以让宏来做: WCRGqSr4  
+`=rzL"0I7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~+ [T{{  
template < typename T1, typename T2 > \ @kBy|5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~)vq0]MRg  
以后可以直接用 oR[-F+__  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yI$KBx/]n  
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 WstX>+?'  
(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。。。) 3:qn\"Hj  
pV[SY6/  
E&G]R!  
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 dT?mMTKn+  
"!,)Pv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #|-i*2@oR  
class unary_op : public Rettype A s"% u  
  { VY G o;  
    Left l; Smg z}  
public : [SJ3FZ<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #7v=#Jco  
Qv1<)&Ft<  
template < typename T > pm` f? Py  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oDW)2*8yF  
      { r|av|7R  
      return FuncType::execute(l(t)); Dqu?mg;L  
    } tqk^)c4FF(  
*E.uqu>I  
    template < typename T1, typename T2 > b@X+vW{S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?hBjq  
      { erlg\-H   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YUjKOPN  
    } yd|ao\'=  
} ; yi.GD~69  
wNvq['P  
C :r3z50  
同样还可以申明一个binary_op $&Lw 2 c0  
i4Da'Uk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E\1e8Wyh  
class binary_op : public Rettype 1 EL#T&  
  { 4LXC;gZ  
    Left l; #n_t5 O[  
Right r; 5J~@jPU  
public : o#uhPUZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #u"$\[G  
jI/#NCKE  
template < typename T > PjE%_M<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7x=-1wbi  
      { |Ml~_m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y3@m1>]09  
    } O%s7}bR3  
>1BDt:G36  
    template < typename T1, typename T2 > <IBWA0A=8a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ROi_k4Fj  
      { 4OOI$J$Jh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ v2-}jU(  
    } @Ta0v:Y  
} ; x~?|bnM#3  
0d/ f4  
?Gx-q+H  
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 sq_ yu(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 eNDc220b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T&ib]LmR  
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[+\` 63F=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vyBx|TR  
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。。。 eWOZC(I*z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v8U&{pD,  
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) ^XT;n  
下面是修改过的unary_op woUt*G@  
|U`A So  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ST1;i5   
class unary_op >@tJ7m M  
  { "G!,gtA~  
Left l; 7*eIs2aY  
  :Qu.CvYF  
public : oM!zeJNA  
Bo4iX,zu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AzMX~cd  
.A F94OlE/  
template < typename T > +WE<S)z<  
  struct result_1 th|'t}bWV  
  { ;"2(e7ir  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )1/J5DI @8  
} ; _};T:GOT  
F;ELsg  
template < typename T1, typename T2 > Bq~?!~\?.  
  struct result_2 CqLAtS X7  
  { 8Xa{.y"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \7WZFh%:  
} ; _b! TmS#F1  
LIRL`xU7  
template < typename T1, typename T2 > | MXRNA~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UYH&x:WEd  
  { o4H'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ._p^0UxT  
} 9gFfbvd  
chu r(@Af  
template < typename T > R:y u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"k #eEA  
  { _| >bOI  
  return OpClass::execute(lt(t)); i\zN1T_  
} Of;$ VK'  
a?X #G/)  
} ; :0% $u>;O:  
vv1W<X0e<  
@4wN-T+1  
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 $aY:Z_s  
好啦,现在才真正完美了。 DfZ)gqp/Av  
现在在picker里面就可以这么添加了: j34lPo `  
pnGDM)H7  
template < typename Right > Y'?{yx{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K7},X01^  
  { ub-vtRpm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *#Iqz9X.Y3  
} =c#;c+a  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^,#MfF6  
"|GX%> /  
m88[(l  
pAH 9  
@rlL'|&X*  
十. bind w1)SuMFK_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i%otvDn1  
先来分析一下一段例子 J%P{/nR  
w/wU~~  
cJ#%OU3 p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R 5Cy%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8O.5ML{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `cqZ;(^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m8 Ti{w(  
我们来写个简单的。 5wI j:s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &P(vm@*  
对于函数对象类的版本: 9=G dj!L  
*cc|(EM  
template < typename Func > 3&Fqd  
struct functor_trait pJ_>^i=  
  { Cgn@@P5ZC  
typedef typename Func::result_type result_type; oI9-jW  
} ; u\@ L|rh  
对于无参数函数的版本: GI/4<J\  
K@@Jt  
template < typename Ret > 0hX@ta[Up  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EakS(Q?  
  { oT^r  
typedef Ret result_type; UpqDGd7M  
} ; {ud^+I&  
对于单参数函数的版本: Ffr6P }I  
n$jf($*  
template < typename Ret, typename V1 > V2*m/JyeB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Op ;){JT  
  { F>rf cW2  
typedef Ret result_type; ]|4mD3O  
} ; 6N'HXL UlQ  
对于双参数函数的版本: ?`Som_vKO  
J.pe&1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > * TR ~>|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6WEu(}=  
  { C lzz!v  
typedef Ret result_type; AK5$>Pkvk  
} ; m NApFwZ  
等等。。。 >Av%[G5=h#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J9`[Qy\  
.E0*lem'hE  
template < typename Func > c$]NXKcA  
struct func_return Zbjj>*2%^  
  { f n'N^  
template < typename T > }{@RO./)[  
  struct result_1 O:(%m  
  { QLAyX*%B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -cnlj  
} ; *!x/ia9  
+hd1|qa4  
template < typename T1, typename T2 > 2`w\<h  
  struct result_2 aoS]Qp  
  { be5NasC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vh6#Bc)i%w  
} ; h}$]3/5H  
} ; 4!tHJCq"  
kC2_&L  
Mq$N ra  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m7~[f7U  
1w|V'e?kb  
template < typename Func, typename aPicker > &)|3OJ'o  
class binder_1 [8C6%n{W  
  { &-6 D'@  
Func fn; k0R;1lZ0n  
aPicker pk; 1">]w2je:  
public : }V % b  
9@|X~z5E  
template < typename T > 44kb  
  struct result_1 fO{E65uA  
  { B^G{k3]t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yy-\$<j  
} ; +qEvz<kch  
#] 5|Qhrr+  
template < typename T1, typename T2 > WS)u{ or  
  struct result_2 O@bDMg  
  { CmPix]YMQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J#y?^Qm$)<  
} ; ps6c>AN`A&  
"Z6:d"S`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `?L-{VtM3*  
VClw!bm  
template < typename T > dc0Ro,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .o5r;KD  
  { 0IEFCDeCO  
  return fn(pk(t)); ^R4eW|H  
} <U$A_ ]*w  
template < typename T1, typename T2 > ,/g\;#:{@]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nNff~u)I  
  { q>q@ztt  
  return fn(pk(t1, t2));  <XxFR  
} ;DKwv}  
} ; !&Q3>8l  
$zBG19 [%  
S,,3h0$X  
一目了然不是么? RKP->@Gs  
最后实现bind 8_tMiIE-pS  
+xlxhF  
~4iI G}Y<  
template < typename Func, typename aPicker > Th%1eLQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Tl3{)(ezx  
  { 0R2 AhA#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /-39od0  
} tnmuCz  
N+PW,a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?%h JZm;  
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。 B"I> mw  
G K @]61b  
十一. phoenix f.=4p^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pstQithS  
SJ-g2aAT  
for_each(v.begin(), v.end(), hoihdVjv  
( 97Qng*i  
do_ Sn/~R|3XA7  
[ GJItGq`)  
  cout << _1 <<   " , " (r.{v@h,dV  
] v;;X2 a1k  
.while_( -- _1), puv*p %E  
cout << var( " \n " ) ^F~e?^s  
) [,a O*7 N  
); wDZFOx0#8  
DwZt.*  
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: ys;e2xekg  
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 @"HR"@pX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @:xO5L}Io  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D.<CkD B  
q9oF8&O,  
Co19^g*  
template < typename Cond, typename Actor > iEki<e/  
class do_while 7`tnoTUv  
  { -i'T!Qg1  
Cond cd; /)de`k"  
Actor act; 7Yxy2[  
public : 8'B\%.+"8e  
template < typename T > \sC0om,  
  struct result_1 (`18W1f5W  
  { %~ecrQ;  
  typedef int result_type; z>i D  
} ; x[}e1sXXs  
C)z[Blt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &u"*vG (U[  
A0rdQmrOL  
template < typename T > Ytx+7OLe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VJCh5t*  
  { M Zw%s(lv  
  do i&>,aiH@  
    { %TG$5' )0  
  act(t); dtM@iDljj  
  } #G.3a]p}"  
  while (cd(t)); 2a=WT`xf ?  
  return   0 ; 7 Nwi\#o  
} 0v0Y( Mo@  
} ; >W'SG3Hmc  
2c%}p0<;|?  
,0&lag  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XU9=@y+|v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \Zf&&7v  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ip4NkUI3T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #4//2N  
下面就是产生这个functor的类: -t6d`p;dR  
/"CKVQ  
HxY,R ^  
template < typename Actor > BQS9q'u_  
class do_while_actor .4!N #'  
  { N`Bt|#R  
Actor act; a LmVOL{  
public : [k'Ph33c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c(#`z!FB  
<YeF?$S}  
template < typename Cond > G<jpJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U-FA^c;  
} ; 6@XutciK  
pXFNK" jm  
@L<[38  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DQlaSk4hF_  
最后,是那个do_ zW0AB8l  
INbjk;k  
m]-8?B1`Y  
class do_while_invoker Y6L+3*Qt  
  { lIFt/  
public : kmc9P&  
template < typename Actor > u=E?N:I~F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '-i tn  
  { =|U2 }U;  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4G>|It  
} =(n'#mV  
} do_; 3K?0PRg  
J.<%E[ z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ax^${s|{-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K<]fElh-  
最后来说说怎么处理break和continue T![K i  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 .897Z|$VB  
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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