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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y{~`g(~9_A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |"}7)[BW}  
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, `s69p'<;p  
k v_t6(qd  
KO`dAB F}  
Ze/\IBd  
  class filler \R9izuc9  
  { <^$ppwk $  
public : ~[F7M{LS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K20Hh7cVJ  
} ; h}tC +_"D  
{ZdF6~+H(!  
R:l&2  
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@  
Y9-F\t=~  
>tkz%;6  
yFd.tQs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }T PyHq"  
%Cj_z  
`'3&tAy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =i}lh}(  
8,F|*YA  
Aua}.Fl,  
GwA\>qXw  
二. 战前分析 CL`+\ .  
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。 T++q.oFc  
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 r# oJch=  
iD cYyNE  
o[RwK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3_9CREZCl  
  /* --------------------------------------------- */ FzSL[S4i  
vector < int *> vp( 10 ); Oc,HnyV+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BK)<~I  
/* --------------------------------------------- */ *Ej;}KSv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0nBDF79  
/* --------------------------------------------- */ b)#rUI|O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |Y6;8e`H  
  /* --------------------------------------------- */ MtF^}/0w!`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); = [: E  
/* --------------------------------------------- */ ' -9=>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O> _ F   
qnQ".  
-ON-0L  
i`<L#6RBT  
看了之后,我们可以思考一些问题: *:+ZEFMq  
1._1, _2是什么? 3mopTzs)  
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。 R'vNJDFY  
2._1 = 1是在做什么? !?).4yr  
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。 [+l6x1Am  
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。 wKpb%3  
KiFTj$w,  
E ?bqEW(  
三. 动工 l{]KA4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G=gU|& (  
}/\`'LQ  
\ntUxPox.  
p{v*/<.;  
template < typename T > Zl'/Mx g  
class assignment h-O;5.m-P  
  { _ iDVd2X"H  
T value; ?7lW@U0  
public : oa=TlBk<  
assignment( const T & v) : value(v) {} *_J{_7pwe  
template < typename T2 > _<F;&(o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N^wHO<IO 1  
} ; =j~:u.hc'  
j+dQI_']x  
;; {K##^l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z Fj|E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8D@Jd  
rH,@"( p\  
VpB)5>  
K1R?Qt,qDF  
  class holder 9c*B%A8J  
  { O^6anUV0  
public : yZm=#.f  
template < typename T > 5}w   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f9},d1k  
  { ux!YVvTPd  
  return assignment < T > (t); |& jrU-(  
} zG/? wP"  
} ; k?L2LIB<  
Ndb7>"W  
Jd v;+HN[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: '3sySsD&O  
h<>yzr3fN  
  static holder _1; 9;\mq'v%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wD$UShnm9-  
=O8>[u;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S-3hLw&?  
而不用手动写一个函数对象。 RjgJIVm(  
|6^%_kO!|  
75> Ok/  
.L"IG=Uh#  
四. 问题分析 $)X8'1%6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b5 NlL`g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]e7?l/N[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L@zhbWY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E]m?R 4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aHYISjZ]>  
`F&~SU,  
五. 问题1:一致性 *TI?tD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `]@=Hx(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y5O &9Ckw  
79d(UG'O  
struct holder XpE847!soL  
  { 7OG:G z+)x  
  // gGMQRRq  
  template < typename T > s0D4K  
T &   operator ()( const T & r) const jf)l; \u  
  { `=,emP&(H&  
  return (T & )r; {i8 zM6eC  
} eMFxdtH  
} ; { %]imf|g.  
^eO/?D8~h  
这样的话assignment也必须相应改动: NV9JMB{q  
K5XW&|tY!  
template < typename Left, typename Right > Av5:/c.B  
class assignment x{<l8vL=-c  
  { E!mv}  
Left l; 'x"(OdM:[  
Right r; 02*qf:kTnA  
public : 'U`;4AN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w=rD8 @  
template < typename T2 > S1mMz i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vW vu&3tx  
} ; DU]KD%kl  
VHl1f7%@H  
同时,holder的operator=也需要改动: NY^0$h  
?8GS*I  
template < typename T > HDZl;=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Iapz,nuE  
  { 324XoMO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &g^*ep~|#  
} <.gDg?'3  
>X05f#c"v/  
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。 A( vdlj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |b.xG_-s1  
bP#!U'b"=  
return l(rhs) = r; HBtk)  
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。 ]- `wXi"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^ W?cuJ8  
3)\fZYu)  
template < typename Tp > X|eZpIA45  
class constant_t )S2yU<6oOt  
  { ?&~q^t?u  
  const Tp t; V8TdtGB.|h  
public : Tsa]SN14  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]6)u$4X6$  
template < typename T > x4H#8ZK!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }F_c0zM  
  { ozRTY9S _;  
  return t; R( FQ+h  
} @y`xFPB  
} ; G`>]ng  
ZDR@VYi+~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C=r2fc~w  
下面就可以修改holder的operator=了 Em@:Qm EN  
9iZio3m  
template < typename T > B<m0YD?>~>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0zq'Nf?#3  
  { S\&3t}_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `;;l {8  
} %g.cE}^  
NBc^(F"  
同时也要修改assignment的operator() Ws@'2i\;  
SNH 3C1  
template < typename T2 > L8PX SJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tMiIlf!>p  
现在代码看起来就很一致了。 Ls9NQy  
~!r;?38V`  
六. 问题2:链式操作 NSB6 2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Kh(`6 f  
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。 `/P/2{,~  
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。 Wa<<"x$  
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_7]f+%)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q]xkDr?   
\BXzmok  
template < typename T > +C{-s  
struct result_1 mSxn7LG  
  { HN{c)DIm]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~dRstH7u  
} ; cA q3Gh  
0^-1d2Z~  
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: Wx GD*%  
s51$x M  
template < typename T >  V>'  
struct   ref #lLUBJ#:  
  { ]zSFX =~(S  
typedef T & reference; ^}d]O(  
} ; &P|[YP37_  
template < typename T > x [FLV8`b|  
struct   ref < T &> <s'de$[  
  { !-f Bw  
typedef T & reference; *n? 1C"l  
} ; {G:y?q'z  
&oS$<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _]>1(8_N  
FI$:R  
template < typename T > 'RK"/ZhqE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PX 8UVA  
  { r<e%;S  
  return l(t) = r(t); RU:Rt'  
} e /JQ #A  
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。 %x$U(I}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #]@HsVXh7  
~-BF7f 6C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Yv;s3>r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lrT2*$ w3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )S)L9('IxT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tF0jH+7J-  
最后的布局是: B;1qy[  
                Add ~.m<`~u  
              /   \ F3qK6Ah.  
            Divide   5 /9w>:i81  
            /   \ !LI<%P)  
          _1     3 ~9dpB>+  
似乎一切都解决了?不。 L8QWEFB|  
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。 %SM;B-/zHt  
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。 +J X;T(T  
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: g\JJkXjD#  
V0\[|E;F  
template < typename Right > HgF;[rq3Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )\fY1WD  
Right & rt) const f&^(f1WO  
  { pIJXP$v3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4]y)YNQ(  
} pE4a~:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '-;[8:y.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e<L@QNX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7^q~a(j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 m|@H`=`d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9Eyx Ob  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~?Q sr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 9oWU]A\k>  
!+T1kMP+l  
template < class Action > 9)q3cjP{<  
class picker : public Action 5AYOM=O]t  
  { %a;#]d  
public : RdTM5ANT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i--t ?@#  
  // all the operator overloaded x *eU~e_jP  
} ; ,fVD`RR(W?  
p T(M>LP83  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ux [<g%F"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V2YK  T,5  
M ?$[WS  
template < typename Right > >Jz9wo`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y>^^.  
  { IHl q27O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^OR0Vp>L  
} 5'~_d@M  
_kj]vbG^;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "s*-dZO  
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。 J!6FlcsZm  
RLB3 -=9t  
template < typename T >   struct picker_maker *T|B'80  
  { gE-y`2SU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l4Xz r:]  
} ; H",B[ YK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &NE e-cb[  
  { X%1TsCKMj  
typedef picker < T > result; rH+OXGoB  
} ; 3FEJ 9ZyG  
b'H'QY   
下面总的结构就有了: RpHlq  
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。 }'X=&3m  
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。 hvd}l8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y ::0v@&(  
至此链式操作完美实现。 lfGyK4:  
C$3*[  
T(4d5 fY  
七. 问题3 a^|DD#5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Nk`UQ~g$  
%\As  
template < typename T1, typename T2 > \{,TpK.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yzA05npTl  
  { m7 =$*1k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GP|=4T}Bf  
} 1gEH~Jmj  
OW:*qY c;:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Nkdv'e\  
nR!e(  
template < typename T1, typename T2 > ( ?V`|[+u  
struct result_2 FqKJids-  
  { !Brtao"m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yC,/R371k  
} ; ]Z JoC!u  
DHidI\*gT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (JhX:1  
这个差事就留给了holder自己。 c}x1-d8  
    X'9.fKp  
)&DAbB!O  
template < int Order > =BsV`p7rU  
class holder; {Z.6\G&q  
template <> }2A6W%^>]  
class holder < 1 > [&Xp]:M'D  
  { p|4qkJK8  
public : 97}]@xN=  
template < typename T > ) "#'   
  struct result_1 [\uR3$j#  
  { ! ,J# r  
  typedef T & result; 73WSW/^F  
} ; o9?@jjqH  
template < typename T1, typename T2 > +>w]T\[1~  
  struct result_2 ]6&NIz`:,  
  { W+nu=iQ!  
  typedef T1 & result; r );R/)&  
} ; /YKd [RQ  
template < typename T > 9N ]Xa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7*'/E#M  
  { MfTLa)Rz  
  return (T & )r; ]' mbHkn68  
} \ /-c)  
template < typename T1, typename T2 > 'nJF:+30ZH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *p l6 V|  
  { LzygupxY!  
  return (T1 & )r1; ^\)a[OWp  
} L\yVE J9x  
} ; )fH Q7  
-! \3;/  
template <> \?:L>-&h8  
class holder < 2 > h\m35'v!  
  { gjF5~ `  
public : <J[ le=  
template < typename T > ? @V R%z  
  struct result_1 fS]& ?$q  
  { :d mE/Tq  
  typedef T & result; FR(W.5[  
} ; ~iw&^p|=K  
template < typename T1, typename T2 > gmTBT#{6yH  
  struct result_2 y)f.ON36I  
  { !`ol&QQ#  
  typedef T2 & result; 1I Yip\:lS  
} ; Pms@!yce  
template < typename T > ^<]'?4m]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [^>XR BSm  
  { a"~o'W7  
  return (T & )r; B`tq*T%  
} y48]|%73  
template < typename T1, typename T2 > a|ftl&uk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KaIKb=4L|  
  { V>$( N/1  
  return (T2 & )r2; "SF0b jG9C  
} Y~~Dg?e  
} ; wNONh`b  
,'NasL8?We  
.^YxhUH,G  
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> >。 5<?Ah+1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 337.' |ZE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ROO*/OOd  
?7{U=1gb$  
return l(i, j) = r(i, j); | %_C$s%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *% -<Ldv  
.soCU8i3  
  return ( int & )i; }A9#3Y|F  
  return ( int & )j; A`c22Ls]  
最后执行i = j; I?KN7(9u?  
可见,参数被正确的选择了。 ;5a$ OM  
mrGV{{.  
-15e  
s8j |>R|k  
5zuwqOD*  
八. 中期总结 ~f QrH%@  
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: r}U6LE?>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C*`WMP*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l,ny=Q$[1'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tzI|vVT,  
,n|si#  
<y 4(!z"  
`RTxc  
t Zxx#v`  
-oD,F $Rb  
九. 简化 6#w>6g4V~R  
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。 G,8mFH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QE<Z@/V*a  
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: OqGp|`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (qcFGM22U  
  +-*/&|^等 $C16}^  
2. 返回引用。 N,t9X7G&  
  =,各种复合赋值等 m l`xLZN>L  
3. 返回固定类型。 E4#{&sRT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \0@DOW22C  
4. 原样返回。 OM'iJB6=  
  operator, 8jK=A2pTa  
5. 返回解引用的类型。 glAS$<  
  operator*(单目) ZlV  
6. 返回地址。 e8,_"_1 :F  
  operator&(单目) "tEp8m  
7. 下表访问返回类型。 S)CsH1Q  
  operator[] '2,~'Zk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 opX07~1  
  operator<<和operator>> VO#rJ1J  
O[X*F2LC4  
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。 g 2Fg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s5,@=(,  
HOW<IZ^  
template < typename Left > BD6!,  
struct value_return [d`Jw/4n  
  { YSjc=  
template < typename T > {R$`YWk  
  struct result_1 =dm9+ff  
  { =fSTncq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o)Q4+njT@  
} ; XY0kd&N8  
,@Csa#  
template < typename T1, typename T2 > ;W0J  
  struct result_2 0'&C5v'  
  { g%2G=gR$?z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'afW'w@  
} ; 2 BY|Cp4R  
} ; b"g^Jm! j  
G<Z}G8FW^  
\Z*:l(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jAQ{H  
zK0M WyXO  
下面我们来剥离functor中的operator() %PW-E($o<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :?f<tNU$  
k|fM9E  
return l(t) op r(t) 5 nt3gVy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1q}32^>+o  
return op l(t) +\dVC,,=^g  
return op l(t1, t2) $G=^cNB|JB  
return l(t) op C&O8fNB_  
return l(t1, t2) op )Rr6@o  
return l(t)[r(t)] l&& i`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3h bHS~  
>WHajYO"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v}>g* @  
单目: return f(l(t), r(t)); +=WBH'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8~y!X0Ov!  
双目: return f(l(t)); 6Ga'_P:  
return f(l(t1, t2)); lw=kTYbq  
下面就是f的实现,以operator/为例 LcKc#)'EE  
g}9 ,U&$]y  
struct meta_divide l@Lk+-[D  
  { +m_ .?V6  
template < typename T1, typename T2 > V .Kjcy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a$W O} g?  
  { AFt- V  
  return t1 / t2; gD$&OkH  
} osc8;B/  
} ; WO>A55Xya  
RqROl!6  
这个工作可以让宏来做: <h(AJX7wsD  
s:<y\1Ay  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u7!gF&tA  
template < typename T1, typename T2 > \  2_$8Ga  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eKP >} `  
以后可以直接用 1^IMoC7$#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AyJl:aN^  
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 5a |R  
(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。。。) 4lo7yx  
MpKXC   
cg )(L;  
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 #m#IBRD:  
x. t< @y~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G-CL \G\n  
class unary_op : public Rettype g.\b@0Uy'  
  { AB $N`+&  
    Left l; (~@.9&cBD  
public : S 1k*"><  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} erI&XI  
|@d(2f8  
template < typename T > %<~EwnoT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [,bJKz)a  
      { fD%/]`y  
      return FuncType::execute(l(t)); J5b3r1~D"[  
    } pyf'_  
mR.j8pi  
    template < typename T1, typename T2 > @Z0. }}Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZW M:Wj192  
      { 5ncW s)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1uo |a  
    } b$w66q8  
} ; iBWzxPv:z  
LBio$67F  
\Vv)(/q{  
同样还可以申明一个binary_op H:b"Vd"x9  
M_O$]^I3w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8y<mHJ[B  
class binary_op : public Rettype I'D3~UI f  
  { .(&6gB  
    Left l; +R?E @S  
Right r; Gb2|e.z  
public : hzbvR~rn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u!xgLf'`  
,T;sWl  
template < typename T > 8V(~u^!%_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M5[#YG'FlQ  
      { \*PE#RB#6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qY&(O`?m&  
    } Cpzdk~+H  
lC*xyO K  
    template < typename T1, typename T2 > tL&_@PD)3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .KYs5Qu  
      { pg!mOyn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .aL%}`8l?  
    } 0gyvRM@ x[  
} ; D}%VZA}].  
EAY+#>L*  
q2k}bb +  
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 };2Lrz9<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $_%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n2aUj(Zs=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p;[.&o J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H/f}t w  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i Q3wi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K[SzE{5=P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ldG8hK  
下面是修改过的unary_op HJr*\%D}1  
G>Bgw>#_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > / /G&=i$  
class unary_op * *A JFc  
  { 6 y"r '  
Left l; h*4wi.-  
  "% i1zQo&  
public : ;8F6a:\v  
<)cmI .J3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,:.8s>+i  
<-d-. 8  
template < typename T > NgGpLdaC2v  
  struct result_1 7F~Jz*,B*W  
  { vr>J$(F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W OYZ  
} ; | /-# N  
a"+/fC`  
template < typename T1, typename T2 > CE183l\  
  struct result_2 yl<=_Q  
  { 9<Zm}PE32  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VQ~eg wJL  
} ; I%?M9y.u6  
d6W&u~  
template < typename T1, typename T2 > Pi&\GMzd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1^Q!EV  
  { acpc[ ^'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \  }-v  
} yYC\a7Al4  
DL_M#c`<  
template < typename T > hHt.N o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;r;>4+zn\  
  { I tn?''~;  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]~WIGl"g  
} +SRM?av  
rI:]''PR  
} ; F7p`zf@O]  
X bV?=  
-r_Pp}s  
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[mch%E  
好啦,现在才真正完美了。 RvW>kATb_F  
现在在picker里面就可以这么添加了: I7ySm12}  
Erl@] P4  
template < typename Right > or` "{wop  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L'BzefU;04  
  { TI'~K}Te  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $EG<LmC-Q  
} _i"[m(ABj1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 KbRKPA`  
v^IMN3^W  
(+\K  
4_eFc$^  
Io;26F""  
十. bind 9/\=6v C|  
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。 iL IKrU+`  
先来分析一下一段例子 (i'wa6[E8  
J0Y-e39 `  
:;x#qtv~Iz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K)oN^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A`1/g{Ha  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \?\q0o<V$  
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。 ffQ&1T<  
我们来写个简单的。 y /?;s]>b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xeHqC9Ou  
对于函数对象类的版本:  s@3<]  
j%&^qD,  
template < typename Func > iQaFR@  
struct functor_trait pQxi0/dp  
  { X/wqfP  
typedef typename Func::result_type result_type; }Sb&ux  
} ; |}roR{gc|  
对于无参数函数的版本: jdDcmR  
Xp3cYS*u  
template < typename Ret > dv \ oVD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zPoIs @  
  { z3}4 +~~  
typedef Ret result_type; Y6 @A@VJ  
} ; 5h(] S[Zf3  
对于单参数函数的版本: w3IU'(|G  
gs|%3k|  
template < typename Ret, typename V1 > cXokq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -1u N Z{0  
  { Z.0^:rVp~  
typedef Ret result_type; >G+?X+9  
} ; *SZ*S %oS3  
对于双参数函数的版本: iNs  
hAZ"M:f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7" cgj#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RT2a:3f  
  { Vi>kK|\b  
typedef Ret result_type; @{n2R3)k B  
} ; mE]W#?   
等等。。。 <BN)>NqM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dTP$7nfe  
*o[*,1Pw  
template < typename Func > L``K. DF  
struct func_return J_mpI.^Bsf  
  { FCmS3KIa,  
template < typename T > ffyKAZ{]po  
  struct result_1 Xl%&hM  
  { VuW&CnZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (5N&bh`E  
} ; %lPF q-  
{Z|.-~W  
template < typename T1, typename T2 > g<{W\VOPm  
  struct result_2 |3g:q  
  { C31SXQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1<qq69x  
} ; ^Q_0Zq^H  
} ; Z,,Wo %)o  
-OuMC&  
m5LP~Gb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'bg%9}  
9W7H",wR  
template < typename Func, typename aPicker > gGdZ}9  
class binder_1 S*CRVs  
  { Kc\0-3 Z  
Func fn; G\IH b |  
aPicker pk; W"WvkW>-  
public : )5X7|*LP  
?z60b=f8  
template < typename T > ^IM;D)X&:  
  struct result_1 I#f<YbzD  
  { \Jv6Igu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PHD$E s  
} ; 4oOe  
58MBG&a%  
template < typename T1, typename T2 > YKUs>tQ!  
  struct result_2 ]0dp^%  
  { :/Nz' n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ou-5iH?  
} ; D1lHq/  
bd<zn*H Z*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Oy[t}*Ik  
J2H8r 'T  
template < typename T > ./ib{ @A.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )mZ`j.  
  { `pN]Ykt  
  return fn(pk(t)); W~Mj6c~S"  
} &ze'V , :  
template < typename T1, typename T2 > d|6*1hby  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ipKkz  
  { -i @!{ ?  
  return fn(pk(t1, t2)); W?R$+~G  
} F1|4([-<]  
} ; P[ KJuc  
8N8B${X  
 Jb {m  
一目了然不是么? r0j:ll d  
最后实现bind *RM#F !A  
K| Y r  
"v~w#\pz7  
template < typename Func, typename aPicker > E<&VK*{zcO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZT_EpT=1  
  { ?^IM2}(p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g[@]OsX   
} Mk[_yqoCO  
E9226  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .Fh5:W N  
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。 8X*6i-j5E  
WFN5&7$W  
十一. phoenix F/RV{} 17E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }(TZ}* d  
o &LNtl;  
for_each(v.begin(), v.end(), -F|(Y1OE  
( 9[6*FAFJPP  
do_ rxCu V  
[ ^X0<ZI  
  cout << _1 <<   " , " lcIX l&  
] 59T:{d;~  
.while_( -- _1), jB?Tua$,s  
cout << var( " \n " ) 2J|Yc^b6  
) uu=e~K  
); |n67!1  
AytHnp\H  
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: 6eK18*j%H  
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 Fv5@-&y$W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XF{}St~(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |yN7#O-D  
le|e 4f*+  
d%4!d_I<  
template < typename Cond, typename Actor > U4zyhj  
class do_while tq>QZEg  
  { eyl+D sK  
Cond cd; ga~rllm;i  
Actor act; 0V`0="rQ  
public : 't^OIil  
template < typename T > Ge[N5N>  
  struct result_1 S4`uNB#Ht  
  { q^goi 1  
  typedef int result_type; ; >.>vLF  
} ; P",~8Aci(  
M.!U;U<?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kY4riZnm  
kV6T#RVob  
template < typename T > *]O[ZjyOY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H-0A&oG  
  { Cq/*/jBM  
  do 0rA&_K[#-<  
    { s'fHh G6  
  act(t); G4MNcy  
  } :)?w 2'O  
  while (cd(t)); n>Q/XQXB  
  return   0 ; eA#J7=eC  
} AVi w}Y J  
} ; q}tLOVu1  
07# ~cVI  
j$A~3O<e"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Sep}{`u  
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。 4 K{4=uU  
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。 3(}HD*{E[@  
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。 ;VYL7Xu](  
下面就是产生这个functor的类: %nP13V]  
KS1Z&~4  
Qy5\qW'  
template < typename Actor > lJu2}XRiU  
class do_while_actor 0b~5i-zM/  
  { SpjL\ p0  
Actor act; Iz!Blk  
public : B {f&'1pp/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xhj A!\DS  
EM;]dLh  
template < typename Cond > u0#q) L8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2|kx:^D p  
} ; qA#!3<  
kOx2P(UAEx  
ZVVK:d Dgt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /)MzF6  
最后,是那个do_ =MRg  
W!2(Ph*  
9]Uvy|  
class do_while_invoker Bj;Fy9[yb  
  { AnfJyltS  
public : W(1p0|WQ:  
template < typename Actor > Fla,#uB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %#yCp2  
  { O:q 0-  
  return do_while_actor < Actor > (act); IdUMoLL?  
}  o-_0  
} do_; >QU1_'1r  
5L"{J5R}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g(>;Z@Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /H^=`[Mr  
最后来说说怎么处理break和continue j{0_K +B  
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 POrD8B  
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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