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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8U_{|]M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t45Z@hmcW  
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, {AQ=<RDRF  
33}oO,}t,  
U,LTVYrO  
%Rsp;1Z  
  class filler Sf8{h|71  
  { `jOX6_z?I  
public : P~ &$l2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rXHv`k y  
} ; [<KM?\"1<  
yDGVrc'  
GAAm0;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mml z&h  
x,'!eCKN  
5scEc,JCi  
AoyX\iqQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); * oybD=%4  
Qa.u Mq  
&y#r;L<9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VJS8)oI~  
+$Rt+S BD  
)(@Hd  
9VbOQ{8  
二. 战前分析 /Ju;MeE9  
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。 zLJ/5&  
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 1m.W<  
nqf,4MR  
Ox@P6|m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^I+)o1%F  
  /* --------------------------------------------- */ *2GEnAZb7n  
vector < int *> vp( 10 ); J4\qEO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {*ob_oc  
/* --------------------------------------------- */ znHnVYll(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y5j]Z^^v  
/* --------------------------------------------- */ xL" |)A =  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s8h-,@p  
  /* --------------------------------------------- */ )K2HK&t:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); & j+oJasI  
/* --------------------------------------------- */ M8TSt\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -ne Kuj  
uAWM \?  
7>~5jYP  
{,L+1h  
看了之后,我们可以思考一些问题: jkvgoxY  
1._1, _2是什么? tzh1s i  
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。 nb>7UN.9  
2._1 = 1是在做什么? ivz{L-  
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。 -(bkr+N  
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。 fS`$'BQ  
gatB QwJb9  
cA:*V|YV `  
三. 动工 NG6& :4!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .AU)*7Gh  
',S'.U  
[#sz WNfU  
L~KM=[cn  
template < typename T > d0,s"K7@  
class assignment ~JH:EB:  
  { Xp}Yw"7  
T value; )=etG  
public : 6w@ Ii;  
assignment( const T & v) : value(v) {} /QJ?bD#a  
template < typename T2 > ~B(6+~%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &kpwo )  
} ; STaA]i}P  
jNC4_q&  
y? co|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0xXC^jx:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;I!MLI  
%p 0xM  
h?azFA~  
C;vtY[}<  
  class holder xoR;=ph  
  { bv*,#Qm  
public : aVd,xl  
template < typename T > =i7`ek  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ziCHjqT  
  { W}]%X4<#rN  
  return assignment < T > (t); NSDv ;|f  
} =7o"u3hG  
} ; ?%y?rk <  
) v,:N.@Q  
o+$7'+y1n-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !U~WK$BP  
$ <#KA3o\  
  static holder _1; 8M`#pN^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &HY+n) o  
QhK#Y{xY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SE~[bT  
而不用手动写一个函数对象。 ..R-Ms)k=  
[bk?!0]aV  
X.e7A/ClEo  
5>\/[I/!  
四. 问题分析 BV[5}  
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。 w&KK3*=""  
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。 n .RhxgC<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mFZ?hOyP.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]V#M%0:Q82  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {b   
~Wa6J4B{K  
五. 问题1:一致性 =Fr(9 (  
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?| )6J9J+%bi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ])!o5`ltZ  
a0ObBe'  
struct holder Aj4T"^fv  
  { UTH_^HAN#G  
  // ?n ZY)  
  template < typename T > d|yAs5@  
T &   operator ()( const T & r) const jE/AA!DC#  
  { }-sdov<<  
  return (T & )r; jYhB +|  
} jWE :ek*  
} ; "UJ S5[7$  
& J2M1z%  
这样的话assignment也必须相应改动: f|tjsZxQ  
9BuSN*4  
template < typename Left, typename Right > /Dj=iBO  
class assignment *9{Z$IA9w  
  { 7F{3*`/6  
Left l; 9c6gkt9eB  
Right r;  #c66)  
public : |YY_^C`"-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]f({`&K5  
template < typename T2 > UaB @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0ok-IHE<  
} ; 3^6 d]f  
ikSt"}/hd  
同时,holder的operator=也需要改动: -xA2pYz"  
PJL=$gBgKk  
template < typename T > Rw:*'1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gnq?"</  
  { A"rfZ`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LpqO{#ZG  
} ftF@Wq1f  
E }nH1  
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。 ^*Yh@4\{JH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7w6cwHrL@  
Evjj"h&0J  
return l(rhs) = r; Ls] g  
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。 R'@9]99  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #odIEC/  
n4#;k=mA  
template < typename Tp > n$ou- Q  
class constant_t 57&b:0`p  
  { S-|)QGxV6  
  const Tp t; VeQg -#&I  
public : vz7J-CH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j4R(B  
template < typename T > 5X:*/FuS@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ry`z(f  
  { 8;+B*+%@n  
  return t; 'GS"8w~j  
} @dPTk"P  
} ; y3o25}"  
%*0^0wz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8Y7Q+p|O  
下面就可以修改holder的operator=了 /q`xCS  
0p}D(m2B  
template < typename T > 70Wggty  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?1K#dC52#  
  { =t H:,SH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PC-"gi =h  
} I ,z3xU  
`yH<E+   
同时也要修改assignment的operator() ne_TIwfw-  
t~#zMUfac  
template < typename T2 > yU-e3O7L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sWc*5Rt  
现在代码看起来就很一致了。 \Yc'~2n  
"Pu!dJ5[]  
六. 问题2:链式操作 f>UXD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xy$3VU*  
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。 +>{Y.`a;Jo  
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。 pw)||Q  
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。 P;ci9vk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vPTM  
$4 S@  
template < typename T > [nrYpb4  
struct result_1 dE4L=sTEsy  
  { sE Q=dcK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3 +G$-ru  
} ; bj>v|#r^  
=pS5uR~  
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: fj;y}t1E]  
)W;o<:x3  
template < typename T > 4;0lvDD  
struct   ref 5n9B?T8C  
  { ?7.7`1m !v  
typedef T & reference; Vt".%d/`7  
} ; 2[O&NdP\Zk  
template < typename T > /2=#t-p+  
struct   ref < T &> GycSwQ ,  
  { 3@M|m<_R$  
typedef T & reference; { + Zd*)M[  
} ; Pa V@aM~3  
'+?"iVVo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZK@N5/H(  
0"\H^  
template < typename T > @M_oH:GV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4GY[7^  
  { Rld!,t  
  return l(t) = r(t); 1+jAz`nA:T  
} qQ?"@>PALD  
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。 -y8`yHb_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5 ft`zf  
117EZg]O  
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 m g4nrr\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uao0_swW5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S~;4*7+?:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1^7hf;|#g  
最后的布局是: w&o&jAb-M  
                Add $Bs {u=+w  
              /   \ ~M7y*'oY  
            Divide   5 =F]FP5V  
            /   \ S||}nJ0  
          _1     3 --%N8L;e  
似乎一切都解决了?不。 kt["m.  
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。 M42 Ssn)  
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。 U |Jo{(Y  
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:  @Z\,q's  
][9%Kl*%@p  
template < typename Right > DRp~jW(\y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1DE<rKI  
Right & rt) const clL2k8VS  
  { qB0E_y)a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O4cr*MCb5  
} !'&n -Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jv%kOovj  
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/`KUG]  
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。 {=!b/l;@  
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。 T`\x,` ^  
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。 t>urc  
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? :U3kW8;UMP  
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: ] 2eK  
|"/8XA  
template < class Action > c#Sa]n  
class picker : public Action Lvq>v0|  
  { )4gJd? 8R  
public : 6@{(;~r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VEqS;~[  
  // all the operator overloaded }L+L"l&  
} ; %,6#2X nX%  
Sa?ksD2IaB  
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。 TDFkxB>  
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: #LL?IRH9^  
v9w'!C)b  
template < typename Right > i|w81p^o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h_:C+)13`x  
  { vq^f}id  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); } z _  
} kI 4MiK  
{*0<T|<n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ![YX]+jqNp  
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。 @eD):Y  
C&*oI =6  
template < typename T >   struct picker_maker VY;{/.Sa  
  { pQ=>.JU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y;@>b{s  
} ; 1zm ulj%&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pe3@d|-,MU  
  { EQb7 -vhg  
typedef picker < T > result; 3DiLk=\~  
} ; \W1,F6&j  
e vrXo"3  
下面总的结构就有了: [S HXJ4P*  
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。 i'H/ZwU  
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。 n>+mL"hs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )uj Ex7&c  
至此链式操作完美实现。 OGde00  
<>s`\ %  
>}`:Ac  
七. 问题3 q3.j"WaP  
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。 }!"A!~&  
P&9Gga^I  
template < typename T1, typename T2 > v 1z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - }7e:!.  
  { QDs^Ije  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z:,U]Z(  
} 01r 8$+  
I/d&G#:~  
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: Ir`eL  
/<@SFF.  
template < typename T1, typename T2 > ,&j hlZ i  
struct result_2 a`&f  
  { 96 q_ K84K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WN{ 9  
} ; "= 6_V?&w  
4]G?G]lS>  
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? @wpN6 /   
这个差事就留给了holder自己。 YQ+tDZY8`  
    iVp,e  
K/tRe/t }  
template < int Order > 6-yd]("  
class holder; OMWbZ>jB  
template <> vwjPmOjhS  
class holder < 1 > 9N9 L}k b  
  { u [m  
public : ,uo'c_f(e  
template < typename T > U=DmsnD,  
  struct result_1 A )^`?m3  
  { [5zx17'  
  typedef T & result; Izhee%c  
} ; _,xc[ 07  
template < typename T1, typename T2 > g!$!F>[  
  struct result_2 KM}f:_J*lg  
  { ]+|~cRQ9I  
  typedef T1 & result; S4^vpY DeN  
} ; |uqf:V`z:  
template < typename T > #w,Dwy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $FlW1E j  
  { 'oF%,4 !Y  
  return (T & )r; vy0X_DPCr  
} p<TpK )  
template < typename T1, typename T2 > ?]Pmxp H}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |B'9\OkP[=  
  { qUjmB sB  
  return (T1 & )r1; bSfpbo4(  
} /tP|b _7O  
} ; ofPHmh`  
UUzYbuS>&l  
template <> =NnNN'}  
class holder < 2 > m@"QDMHk.  
  { v@Gl|29_  
public : "} q@Y=  
template < typename T > OK{quM5  
  struct result_1 tSVc|j  
  { h\5OrD@L  
  typedef T & result; k5D%y3|9  
} ; (@%gS[]  
template < typename T1, typename T2 > V.O(S\  
  struct result_2 AvdXEY(-  
  { 7![,Q~Fy  
  typedef T2 & result; M,/mE~  
} ; o*DN4oa)  
template < typename T > \@8+U;d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z.GMqW%B  
  { #0ETY\}ZD  
  return (T & )r; ^aH \7J@Y  
} R%Q@   
template < typename T1, typename T2 > bn^{c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PV9pa/`@  
  { `S6x<J&T\/  
  return (T2 & )r2; Sx?ua<`:d  
} JHz [7  
} ; r30 <(nF  
<\NY<QIwFw  
B$b +Ymu  
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> >。 AtdlZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2] zq#6ix  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .Xce9C0SW  
( M7pT  
return l(i, j) = r(i, j); x|mqL-Q f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <_3b1VhZ  
|&FkksNAl\  
  return ( int & )i; ]}U*_rM:  
  return ( int & )j; JsDpy{q  
最后执行i = j; W#KpPDgZE  
可见,参数被正确的选择了。 &?q/1vLa  
*MJX?  
 _59huC.  
g=QDu7Ux  
LL2=&VK  
八. 中期总结 8g&? Cc  
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: kKAP"'v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  .Nw=[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a#>Yh;FA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MC<PM6w  
_(h&7P9  
T(t+ iv  
A<1hOSCz\  
n}'=yItVL1  
c17_2 @N  
九. 简化 _tBTE%sO  
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。 S<4c r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  /% M/  
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: @^T1XX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _~piZmkG$  
  +-*/&|^等 +tVaBhd!  
2. 返回引用。 T;,cN7>>O  
  =,各种复合赋值等 kdl:Wt*4o  
3. 返回固定类型。 SzjkI+-$:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S4G^z}{_  
4. 原样返回。 *QLI3B9V  
  operator, DpUbzr41+k  
5. 返回解引用的类型。 #7MUJY+ 9  
  operator*(单目) KTP8?Q"n0  
6. 返回地址。 "J4WzA%i  
  operator&(单目) `-3O w[  
7. 下表访问返回类型。 ~y/ nlb!  
  operator[] 13@|w1/Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cUA7#1\T=  
  operator<<和operator>> qWODs  
Z@3i$8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ynE)Xdh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kP-3"ACG  
7PtN?;rP  
template < typename Left > ;\=M; Zt  
struct value_return [N/"5 [  
  { h&--,A >  
template < typename T > /(iFcMT  
  struct result_1 N7O-2Z *  
  { Cn "s` q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1(|'WyD  
} ; 1`a5C.v  
C!fMW+C@  
template < typename T1, typename T2 > \3pc"^W  
  struct result_2 /7}It$|nhy  
  { [[;e)SoA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T~Gvp0r}h  
} ; U-R6xxPZ  
} ; `QyO`y=?[Y  
)pq;*~ IBI  
f' 3q(a<p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SV2M+5#;  
Of4^?` ^  
下面我们来剥离functor中的operator() UE$UR#T'w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q0&H#xgt  
cVv;Jn  
return l(t) op r(t) v 8$>rwB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =y0C1LD+  
return op l(t) B2C$N0R#  
return op l(t1, t2) JV]^zW  
return l(t) op OH">b6>\  
return l(t1, t2) op ?XA2&  
return l(t)[r(t)] /f|X(docI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [3{W^WSOz  
]Bjyi[#bg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "4uS3h2r  
单目: return f(l(t), r(t)); C/TF-g-_Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rvXWcu-"  
双目: return f(l(t)); K95p>E`9e  
return f(l(t1, t2)); ">y%iE  
下面就是f的实现,以operator/为例 cp#JBH O  
A?-oL='  
struct meta_divide yIDD@j=l  
  { \}p6v}  
template < typename T1, typename T2 > ( 5tvfz%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p2DrEId  
  { .ys6"V|31  
  return t1 / t2; ~TS y<t~%-  
} gx\&_) w N  
} ; Il= W,/y  
7z!tKs"TMT  
这个工作可以让宏来做: 6^%68N1k  
dIRm q+d^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qj.l:9%  
template < typename T1, typename T2 > \ 4KH45|; 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~%SH3$  
以后可以直接用 _Jme!Oaa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }Rz3<eON  
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 eC[$B99\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kH]yl 2  
fO0XA"=  
Hhari!R XC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2@%$;.  
<iH`rP#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &Nczv"TM  
class unary_op : public Rettype 2\7`/,U6  
  { :k.NbN$i\  
    Left l; ML( E o  
public : %2XHNW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z#]Jv!~EPE  
]8 f ms(  
template < typename T > +(C6#R<LI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B, TB3 {  
      { WXmn1^"kK}  
      return FuncType::execute(l(t)); vfq%H(  
    } HA2k [F@3^  
lJE93rXU  
    template < typename T1, typename T2 > 59O?_F9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WIv?}gi: X  
      { =y/8 ^^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S%yd5<%_  
    } 3>R#zJf  
} ; 3WUTI(  
:&:JTa1cv  
$D}{]MN.  
同样还可以申明一个binary_op Mi/&f   
WnGGo ' Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }jVSlCF@t  
class binary_op : public Rettype /4 vG3  
  { ) *,5"CO  
    Left l; k[HAkB \{  
Right r; xYhrO  
public : j{Txl\D>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8AnP7}n;?'  
m"o ;L3  
template < typename T > q~*t@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V}SBuQp"  
      { -eN\ !  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sK7+Q  
    } @O[}QB?/fi  
iv>SsW'p_  
    template < typename T1, typename T2 > 4*'pl.rb>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IaT$ 6\>  
      { sfOHarww  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D;_ MPN[  
    } G=A,9@+c  
} ; T`Mf]s)*  
JXu$ew>q  
w\DVzeW(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SL;9Q[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~d6DD;`K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "Q?k'^@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5JLu2P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #:^YI c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -$WYj "  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L30$%G|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e}.^Tiwd]  
下面是修改过的unary_op k31I ysh  
ngat0'oa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /l<<_uk$  
class unary_op 1$81E.  
  { V 2i@.@$j  
Left l; !ykx^z  
  a)#1{JaoY  
public : *H.oP  
<F.Tx$s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JGH60|  
DNj "SF(J  
template < typename T > WN_pd%m  
  struct result_1 TW9WMId  
  { h<SQL97N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ko/ I#)  
} ; ]s GHG^I6  
K%X^n>O7C  
template < typename T1, typename T2 > D*YM[sN`  
  struct result_2 8kIR y   
  { =n' 4?W@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i7utKj*57  
} ; bLd#xXl  
X0M1(BJgGo  
template < typename T1, typename T2 > SJ};TEA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ulER1\W  
  { "eWYv3z~-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); & _g TD  
} zdEPDd B  
E)9yH\$6  
template < typename T > wlEo"BA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IW% |G  
  { Q]w&N30  
  return OpClass::execute(lt(t)); \0H's{uek  
} j`*#v  
*mMEl]+  
} ; = pzn u+,  
pKjoi{ Z  
x"CZ]p&m  
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 o)[2@fRC(  
好啦,现在才真正完美了。 }oKG}wgY  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?&^?-S% p  
$8'O  
template < typename Right > zBP>jM(8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "luR9l,RRE  
  { Q lHd,w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6"D/xV3Z  
} 3^Q]j^e4Ny  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^+1#[E  
Q26qNn bK  
]d]JXt?)i  
UEzb^(8>  
, E$@=1)  
十. bind !QT'L,_  
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。 2"d!(J6}K  
先来分析一下一段例子 u]ZqOJXxu  
KV*xApb9y  
v (2GX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DS%\SrC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /De^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _%x4ty  
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。 q9^  
我们来写个简单的。 X2xuwA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R3!@?mcr  
对于函数对象类的版本: Cua%1]"4w  
1 `7<2w  
template < typename Func > E3*\ ^Q_  
struct functor_trait ,~);EC=`  
  { XJ0oS32_wK  
typedef typename Func::result_type result_type; CY& hIh~S@  
} ; j}AFE  
对于无参数函数的版本: 'vbc#_;  
D r~=o%  
template < typename Ret > /^ " 83?_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > toaYsiIkzW  
  { $DP&a1'g  
typedef Ret result_type; Na\WZSu'"  
} ; atW'  
对于单参数函数的版本: Go&D[#  
$7'g Rb4  
template < typename Ret, typename V1 > {q3H5csFq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wM _ 6{  
  { @Fpb-Qd"  
typedef Ret result_type; kGUJ9Du  
} ; vw)7 !/#  
对于双参数函数的版本: u?[ q=0.J7  
Zv_jy@k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C P3<1~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > er.CDKD%L  
  { :vL1}H<  
typedef Ret result_type; 1H,g=Y4f%  
} ; x#N-&baS  
等等。。。 `:eViVl6e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,JEbd1Uf  
c=6Q%S  
template < typename Func > RuG-{NF{F  
struct func_return P(>(K{v  
  { oQ7]= |  
template < typename T > M@thI%lR  
  struct result_1 O3.C:?;x  
  { b`_w])Y@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &VBd~4|p  
} ; 5`<eKwls  
s:Akk kF  
template < typename T1, typename T2 > V >,Z-&.%  
  struct result_2 o_Si mJFK  
  { Cj*-[ EL<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !4rPv\   
} ; RAjkH`  
} ; ~=Ncp9ej#  
a? R[J==  
Q8MS,7y/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m4[g6pNx~  
? /JBt /b  
template < typename Func, typename aPicker > hGf-q?7  
class binder_1 {FI\~ q  
  { vSW L$Y2  
Func fn; Y?#i{ixX6n  
aPicker pk; [ "xn5l E  
public : <fdPLw;@e4  
]=!P(z|  
template < typename T > k?VQi5M  
  struct result_1 V5D`eX9  
  { LjdYsai-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kHJ96G  
} ; M"_FrIO  
*wV[TKaN  
template < typename T1, typename T2 > )nu~9km3  
  struct result_2 <TNk?df7  
  { ^\:2}4Uj_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jvzBh-!  
} ; Z7jX9e"L  
o;[bJ Z\^x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [k]|Qi nk  
nVD Xj  
template < typename T > j|e[s ? d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RH~3M0'0  
  { r?l;I3~  
  return fn(pk(t)); ,kgF2K!  
} )uP[!LV[e  
template < typename T1, typename T2 > =w<v3wWN4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _N3}gFh>  
  { %q_Miu@  
  return fn(pk(t1, t2)); 9YF$CXonE=  
} s T3p>8n  
} ; #3kXmeyrD  
(RXS~8  
{Ts:ZI+ 8d  
一目了然不是么? ^^(<c,NX#M  
最后实现bind ;5 <-)  
tLcEl'Eo  
0>!/rR7  
template < typename Func, typename aPicker > WP-jtZ?!"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A6ewdT?>,  
  { Qrz4}0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]#<  
} s>z2  k  
oj}"H>tTp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _eLVBG35z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !k~z5z'=py  
zzvlI66e  
十一. phoenix AV@\ +0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %B EC] h  
9e<Zgr?N  
for_each(v.begin(), v.end(), ][Y^-Ak1  
( SvK1.NUa  
do_ )Mzt3u  
[ W'_/6_c$!  
  cout << _1 <<   " , "  r@T| e  
] EaS~`  
.while_( -- _1), S=gW(c2'  
cout << var( " \n " ) =hw^P%Zn  
) 9u wL{P&  
); U |F>W~%  
[V@yRWI  
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: dDKqq(9(`  
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 L)-*,$#<oW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n_$yV:MuT!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Nm8w/Q5D`  
0^]t"z5f0  
w1B<0'#  
template < typename Cond, typename Actor > FsCwF&/q  
class do_while 'o\;x"YJ  
  { QJ];L7Hbo  
Cond cd; J(d2:V{h  
Actor act; ccO aCr  
public : \_oy$>;  
template < typename T > Xa`(;CLW?  
  struct result_1 xaXV ^ZM3  
  { = cfm=+  
  typedef int result_type; 0->/`/xm  
} ; D6!tVdnVe  
jXEGSn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PI7IBI  
6tOi^+qN  
template < typename T > '\*A"8;h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J0Four#MD  
  { j%M @#  
  do L+Pc<U)T+  
    { <q7s`,rG  
  act(t); \7E`QY4  
  } 0~xaUM`  
  while (cd(t)); 4/L>&%8V  
  return   0 ; umDtp\  
} IYNMU\s  
} ; MOV =n75  
WbzA Jx 5  
ci7~KewJ*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _hoAW8i  
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。 ida*]+ ~  
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。 11*"d#  
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。 |h1^G v  
下面就是产生这个functor的类: tL8't]M,  
g)M#{"H  
w2 )/mSnu  
template < typename Actor > 0^>E`/  
class do_while_actor v:P!(`sF  
  { TczXHT}G  
Actor act; GUCM4jVT^  
public : d]k='  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A*Q[k 9B  
-HTL5  
template < typename Cond > -q(:%;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L; C|ow^c  
} ; _z:Qhe  
'aPCb`^;w  
gY\mXM*^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {gIEZ{  
最后,是那个do_ [ i9[Mj  
Bi_J5 If  
9&(.x8d,a  
class do_while_invoker 3^H/LWx`{]  
  { ork|yj/A  
public : ZPYH#gC& T  
template < typename Actor > ")\ *2d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +GPd   
  { #f 9qlM32  
  return do_while_actor < Actor > (act); QAXYrRu  
} 7+S44)w}~  
} do_; Lnx2xoNk  
2^bgC~2C1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ./!KE"!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ! ZA}b[  
最后来说说怎么处理break和continue t!savp  
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。 8AX3C s_G  
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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