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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W9~vBU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Si#b"ls'  
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, vMsb@@O\\  
\gRX:i#n  
( w(GJ/g  
O|J`M2r  
  class filler /wB<1b"  
  { he0KzwBF  
public : u@\]r 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vu[+UF\G  
} ; < @9p|[!  
12*'rU;*  
,[}5@cS  
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: k=2]@K$%  
k:nR'TI  
&Avd  
Paz yY   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); utxT$1iJn~  
N\?%944R  
TTaSg\K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `#&pB0.y  
s7 IaU|m  
TJ3CXyRq  
Yhl {'  
二. 战前分析 RwMK%^b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ps1ndGp~#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zXQ o pQ1  
V`$Jan  
T_bk%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ((wG K|d  
  /* --------------------------------------------- */ >;}np F>  
vector < int *> vp( 10 ); ru,]!YPJE2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7Wb:^.d g  
/* --------------------------------------------- */ A2VN% dB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %m]9";   
/* --------------------------------------------- */ 59gt#1k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ; mF-y,E  
  /* --------------------------------------------- */ YXxaD@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u"r~5  
/* --------------------------------------------- */ }Z*@EWc>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '"LrGvkZ  
zK893)  
Q':xi;?Kt  
N*w/\|  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;rWgt!l  
1._1, _2是什么? Ijq1ns_tx8  
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。 s@sRdoTdF  
2._1 = 1是在做什么? Ovh  
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。 f3Ior.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。 P.mz$M  
-o*IJQ_  
T8E=}!68w}  
三. 动工 uTGd{w@]0|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]kA0C~4   
^c3~CD5H 3  
6KPM4#61o  
;$Q `JN=  
template < typename T > bI.LE/yk  
class assignment K5gh7  
  { ^T`)ltI]V  
T value; :&ir5xHS  
public : <4S Y'-w  
assignment( const T & v) : value(v) {} IMLk{y%6  
template < typename T2 > O\;Z4qn2=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d;O16xcM/  
} ; GlYNC&,VL  
-C]RFlV  
y?j#;n0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j:K>3?   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %Cbqi.iuQ  
-b+VzVJZ  
x!GHUz*:uz  
dC8 $Ql^<  
  class holder oLK-~[p  
  { $Kgw6  
public : PjZsMHW%  
template < typename T > 9r.Os  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const umZy=KHj  
  { ;0DT f  
  return assignment < T > (t); 0nUcUdIf+  
} 0 `%eP5  
} ; pEgQ) 9\  
x0 1n  
%+gYZv-  
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]&C=X  
xl [3*K   
  static holder _1; $SAq/VHI1]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e;L++D  
" &2Kvsz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )H@"S]?7i"  
而不用手动写一个函数对象。 ^o&3+s} M  
gDbj!(tm  
pu#h:nb>88  
6.%M:j0 0E  
四. 问题分析 ]DVZeI03@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o 4G%m>$  
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。 mQEE?/xX;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q?} /q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >g7}JI&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cmG*"  
v2=Iqo  
五. 问题1:一致性 }j<:hD QP  
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?| P^9y0Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BG ,ln(Vz  
6S]K@C=r  
struct holder *IBT!@*Q&  
  { SSG57N-T  
  // fz/Ee1T\  
  template < typename T > Y%<y`]I  
T &   operator ()( const T & r) const eS(hLXE!7  
  { < 12ia"}  
  return (T & )r; ?VCdT`6=  
} U9w0kcUw#J  
} ; #r5IwyL  
(gW#T\Eln  
这样的话assignment也必须相应改动: wW2b?b{*Z  
"&h{+DHS  
template < typename Left, typename Right > co!o+jP  
class assignment s<3cvF<  
  { ^`M,ju  
Left l; 2J?ON|2M  
Right r; 0"l*8%g  
public : r~f*aD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &CP0T:h  
template < typename T2 > ,Dh+-}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =QdHji/sB  
} ; vh+ ' W  
HC1jN8WDY  
同时,holder的operator=也需要改动: /%qw-v9qPV  
tE|W8=be/  
template < typename T > Ml-GAkgG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \iN3/J4  
  { GFA D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NT(gXEZ  
} Pv-El+e!  
|76G#K~<X  
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。 %K9pnq/T^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^wnlZ09J  
&P2tzY'  
return l(rhs) = r; !u)>XS^E  
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。 7E0L-E=.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4c})LAwd&  
*yx5G-#?  
template < typename Tp > tr[(,kX  
class constant_t <[*%d~92z  
  { 2il)@&^  
  const Tp t; .8.4!6~@  
public : vHydqFi9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h)NZG6R  
template < typename T > BB$(0mM^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XJ$mRh0`K  
  { m2{DLw".  
  return t; ,ORwMZtw{H  
} _VjfjA<c8  
} ; *A^`[_y  
T'W@fif  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W5)R{w0`GD  
下面就可以修改holder的operator=了 r 9~Wh $  
o[A y2"e?  
template < typename T > /r8'stRzv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const og?>Q i Tr  
  { *ku}.n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g +RgDt9  
} 8*bEsc|  
/W|=Or2oR  
同时也要修改assignment的operator() T A9Kg=_  
1WP(=7$.  
template < typename T2 >  S6d&w6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qOqU CRUe:  
现在代码看起来就很一致了。 Xn%ty@8  
H{d;, KfX  
六. 问题2:链式操作 #9/^)^k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7]8nW!h;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y3 V9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ZFxa2J~;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7{BTtUMAC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -qJ%31Mr#  
:lfUVa{HN  
template < typename T > j@o \d%.'!  
struct result_1 ,N1I\f  
  { r3}Q1b&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \3hj/   
} ; *x<3=9V  
?cB:1?\j  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <i$ud&D  
 ob_*fP  
template < typename T > 1;E^3j$  
struct   ref c e\|eN[  
  { =i1+t"=  
typedef T & reference; yQ03&{#  
} ; 2uEvu  
template < typename T > l~C=yP(~  
struct   ref < T &> w=Yc(Y:h  
  { CG0jZB#u  
typedef T & reference; 6rll0c~  
} ; \UEO$~Km  
\i.Yhl:O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HZl//Uq  
V4CL% i  
template < typename T > JVe!(L4H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bd;?oYV~  
  { FhFP M)[  
  return l(t) = r(t); DkA@KS1Dq  
} ,7/F?!G!J  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 s#* DY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %+bw2;a6  
6>d0i S@R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Hs#q 7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U3tA"X.K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~gi,ky^!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (Do](C  
最后的布局是: cYx.<b JH  
                Add @s % !R  
              /   \ Q1 5h \!u  
            Divide   5 it)!-[:bm  
            /   \ )KbzgmLr  
          _1     3 v*lj>)L  
似乎一切都解决了?不。 Z1Pdnc7S[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c?t,,\o(}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x!`~+f.6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: mM;5UPbZ  
T$pBgS>  
template < typename Right > {x\lK;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r"hogmFD;  
Right & rt) const }{SpV  
  { ]m=2 $mK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q_b,3Tp  
} k.6gX<T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mhi^zHpa  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 x&d:V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &fRZaq'2R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =8W'4MC  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V+>.Gf  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "V>p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J5#shs[M:  
N6<G`k,  
template < class Action > )+dd  
class picker : public Action u d$*/ )/  
  { LEJn 1  
public : @E !`:/k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hq!|(  
  // all the operator overloaded S7kZpD $  
} ; ;0JK>c ]#  
e"^n^_9  
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。 (!:+q$#BK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~fz9AhU8  
^b&U0k$R  
template < typename Right > Rdj/n :  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oaGpqjBGQ  
  { i"GCm`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9*CJWS;  
} p;P cD  
BW{&A&j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Uy;e5<<  
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。 U%4 s@{7  
ATkx_1]KM-  
template < typename T >   struct picker_maker )9~-^V0A^>  
  { %"=qdBuk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vE$n0bL2  
} ; >pj)va[Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <F&53N&Zc  
  { 4&}dA^F  
typedef picker < T > result; ZB'ms[  
} ; (>M@Ukam:  
D]*<J"/]d  
下面总的结构就有了: q 7aH=dhw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m5kt O^EU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 GI[XcK^*w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /;V:<mekf  
至此链式操作完美实现。 b6ui&Y8z  
,4Qct=%L_  
.:A&5Y-   
七. 问题3 PsOu:`=r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h%+6 y  
O]-s(8Oo3  
template < typename T1, typename T2 > x!;;;iS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %=<Kb\  
  { `#y?:s ]e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ojs ^-R_  
} [`_-;/Gx2  
?a{es!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9 6j*F,{  
!UF (R^  
template < typename T1, typename T2 > Ns5'K^  
struct result_2 S E0&CV4  
  { ]h 4r@L3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =b/:rSd$NA  
} ; K/IG6s;Xj  
 zPW_  
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? QvvH/u  
这个差事就留给了holder自己。 .e1Yd8  
    [;,Xp/  
gkMyo`  
template < int Order > /4 %ycr6  
class holder; @zq]vX-A_  
template <>  Mcm%G#  
class holder < 1 > Q%.F Mf  
  { rlP?Uh  
public : H?$gHZPI  
template < typename T > YAJr@v+Ls  
  struct result_1 0o_wy1O1,  
  { -_+,HyJP  
  typedef T & result; O]%Vh l  
} ; j5~nLo2  
template < typename T1, typename T2 > apw/nhQ.[  
  struct result_2 |]+PDc%  
  { ^J?y mo$>0  
  typedef T1 & result; (^mpb  
} ; #"KaRh  
template < typename T > `Yw:<w\4C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KreF\M%Ke  
  { }&Kl)2:O  
  return (T & )r; rJUXIV>z  
} 84jA)  
template < typename T1, typename T2 > .u\xA7X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q@5v> `  
  { i2 7KuPjC  
  return (T1 & )r1; P^J#;{R  
} T)tf!v3v  
} ; K</="3 HK  
v/z~ j  
template <> CA5q(ID_  
class holder < 2 > }KFM8CbS  
  { Z[G:  
public : (M nK \^Y  
template < typename T > qfa[KD)!aB  
  struct result_1 }Sv\$h  
  { zot_ jSV  
  typedef T & result; =5u;\b>*  
} ; !7y:|k,ac  
template < typename T1, typename T2 > Y7WU4He L  
  struct result_2 \z[L=  
  { At)\$GJ  
  typedef T2 & result; SJ).L.Cm6  
} ; (ioJ G-2u  
template < typename T > _ m<@ou7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q^^&nz<A  
  { J*m ~fZ^  
  return (T & )r; 8c5%~}kG  
} U~s-'-C /  
template < typename T1, typename T2 > /Q\|u:oO,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #5=!ew  
  { WN3]xw3  
  return (T2 & )r2; DxJY{e9  
} 0p[-M`D  
} ; dA=T+u  
t:yJ~En]=  
tq&CJvJ4  
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> >。 A_}6J,*u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dZ%rmTE(H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OoOr@5g  
$0P7^4)w:  
return l(i, j) = r(i, j); #!R=h|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `PI?RU[g*  
y.+!+4Mg|  
  return ( int & )i; Tv /?-`Y  
  return ( int & )j; 8Q\ T,C  
最后执行i = j; K\y W{y1  
可见,参数被正确的选择了。 DE!P[$J  
4M*!'sG\  
=q?sB]n  
zsmlXyP'e!  
`&5_~4T7  
八. 中期总结 <-O^ol,fX  
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: eg(1kDMpn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <jIuVX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JYO("f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :BpXi|n;  
}E&48$0h  
qz&?zzz;  
&9Xn:<"`)  
t2RL|$>F1  
hd~0qK  
九. 简化 7O\Qxc\  
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。 CjZIBMGc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _l{_n2D-  
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: pz,iQUs _o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X^7n/|%*.  
  +-*/&|^等 3eR c>^wh  
2. 返回引用。 0^mCj<g  
  =,各种复合赋值等 N.dcQQ_iS  
3. 返回固定类型。 ,FWsgqL{l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y[d>7fcf  
4. 原样返回。 ZfnJ&H'  
  operator, JlhI3`X;/  
5. 返回解引用的类型。 uh&Qdy!I  
  operator*(单目) cNiNLwc  
6. 返回地址。 IA^*?,AZy  
  operator&(单目) Y?xc#'  
7. 下表访问返回类型。 UIK4]cYC'  
  operator[] iPdR;O'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Bnh*;J0  
  operator<<和operator>> RKD$'UWX  
E3QyiW  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <Xb$YB-c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |^C35 6M>  
jYE ?wc+FT  
template < typename Left > z4wG]]Kh*  
struct value_return iE,/x^&,&  
  { A1F!I4p5  
template < typename T >  %&pd`A/  
  struct result_1 $<F9;Z  
  { I T gzD"d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m\@q2l-  
} ; .RN2os{  
R/Te ;z  
template < typename T1, typename T2 > k@^T<Ci  
  struct result_2 Oz-@e%8L  
  { j71RlS73  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gIY]hC.  
} ; 8DcIM(;Z  
} ; _`+2e-  
67]!xy  
a}V<CBi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F~wqt7*  
Pv3qN{265  
下面我们来剥离functor中的operator() Nbd[xs-lw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sDP8!  
} bm ^`QY  
return l(t) op r(t) .wf$]oQQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =&#t ("  
return op l(t) C(&3L[  
return op l(t1, t2) tb;u%{S  
return l(t) op ,d7o/8u  
return l(t1, t2) op #r'S@:[  
return l(t)[r(t)] 2k+u_tj>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )uC5  
Y} crE/  
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: `2,F!kCt  
单目: return f(l(t), r(t)); lN'b"N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HleMzykF  
双目: return f(l(t)); Ti&v9re%wO  
return f(l(t1, t2)); #PQhgli  
下面就是f的实现,以operator/为例 ky I~  
>Do P2]  
struct meta_divide /-&2>4I  
  { mOntc6&]  
template < typename T1, typename T2 > Lrq e:\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ti$_V_  
  { XvIY=~  
  return t1 / t2; _:+ k|I  
} lf}%^od~6  
} ; FQM9>l@6)>  
4%5 +  
这个工作可以让宏来做: k;Ask#rs  
rT';7>{g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .4XX )f5  
template < typename T1, typename T2 > \ !#dp [,nk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `u$lSGl  
以后可以直接用 Yz ? 8n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G-5ezVli  
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 `Hd~H  
(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。。。) $fG~;`T  
SHRn $<  
WB3YN+Xl3  
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 Lc_cB`  
);d"gv(]D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g)nT]+&  
class unary_op : public Rettype 3c[]P2Bh  
  { Y7<(_p7  
    Left l; #sM*<2vj  
public : Un Ocw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K[l5=)G0L  
MY l9 &8  
template < typename T >  mT,#"k8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t(p}0}Pp  
      { #7=- zda5  
      return FuncType::execute(l(t)); -ju}I  
    }  =h|xlT  
jbp?6GW  
    template < typename T1, typename T2 > gm =LM=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G(gZL%M6  
      { ;@H:+R+(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c{[lT2yxU  
    } 75eZhs[b  
} ; F<J`1 :  
&{gy{npQ  
- *v)sP"@  
同样还可以申明一个binary_op ]MnQ3bWq"j  
=)nJ'}x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .qs5xGg#9  
class binary_op : public Rettype $^`@lyr  
  { P.- `[  
    Left l; (: @7IWZf@  
Right r; ftD(ed  
public : a;=IOQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  bU$M)  
 1t }  
template < typename T > "x O+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UdcrX`^.  
      { gl 27&'?E*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -l ?\hmDl  
    } $8`"  
SE6c3  
    template < typename T1, typename T2 > 7KN+ @6!x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mX[J15  
      { {_UOS8j7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e*M-y C  
    } d fSj= 4  
} ; Dq+S'x~>  
Rw)=<XV)6  
(e4 #9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~L:H]_8F l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =s&ycc;-5}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F8|m i`f-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RO[6PlrRN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A=r8_.@2@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;cGY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #wp~lW9!s9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4@QR2K|  
下面是修改过的unary_op <[?ZpG  
+mC?.B2D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DA>TT~L  
class unary_op v {) 8QF]  
  { {xf00/  
Left l; i?f;C_w  
  !V-(K_\t  
public : >Q:h0b_$U  
K9ek  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @a,} k<@E  
 vUR gR  
template < typename T > 1} ~`g ED  
  struct result_1 u{S"NEc  
  { 8khIy-9-'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; myF/_o&Ty  
} ; p# |} o9  
Sl'{rol'  
template < typename T1, typename T2 > sY:=bU^P  
  struct result_2 $hy0U_}6  
  { Q9i[?=F:z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _gw paAJ  
} ; Qh+zs^-?  
~~q>]4>  
template < typename T1, typename T2 > a}X. ewg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B_* Ayk  
  { 3~?m?vj|Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n?"("Fiw  
} %DM0Z8P$B-  
8`_tnARIX  
template < typename T > 9I(00t_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xqfIm%9i}  
  { *Tr9pq%m  
  return OpClass::execute(lt(t)); SGu`vN]  
} :QC |N@C  
Hyi'z1  
} ; KW/LyiP#  
'V\V=yc1  
ZS[Ut  
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 D"exI]  
好啦,现在才真正完美了。 @@cc /S  
现在在picker里面就可以这么添加了: }b]eiPWN  
T3@34}*  
template < typename Right > hD{ `j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nh\o39=  
  { vU$n*M1`$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A9MTAm{  
} qG +PqK;  
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。 D 9UM8Hxi  
U$ ;UW3-  
-b|"%e<'  
V[n,fEPBr  
J$lfI^^  
十. bind %M:$ML6b<  
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。 fk!9` p'  
先来分析一下一段例子 sG\K$GP!  
C[5dhFZ  
^PUB~P/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OY2u,LF9H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]^,!;do  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "C?H:8W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @9R78Zra  
我们来写个简单的。 )S;3WnQ)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: txE+A/>i9  
对于函数对象类的版本: :(@P *"j  
)_Z^oH ]<  
template < typename Func > ,T$ GOjt  
struct functor_trait 3R-5&!i  
  { L|B! ]}  
typedef typename Func::result_type result_type; Mmg~Fn  
} ; i[:cG  
对于无参数函数的版本: =2}V=E/85  
zRbY]dW  
template < typename Ret > z#1"0Ks&P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 20}w . V  
  { sPXjU5uq#  
typedef Ret result_type; }9&dY!h +  
} ; nxNHf3   
对于单参数函数的版本: 1}Y3|QxF  
%0 i)l|  
template < typename Ret, typename V1 > /4@ [^}x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z:Z-2WV2o  
  { SlwQ_F"4L  
typedef Ret result_type; JW )f'r_f  
} ; /nn~&OU  
对于双参数函数的版本: Y6Ux*vhK  
Cy)N hgz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i<):%[Q)>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "YW Z&_n**  
  { AyPtbrO  
typedef Ret result_type; @DF7j|]tV  
} ; vn!3Z!dm(  
等等。。。 jw`05rw:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sG)aw`_j  
jOzi89  
template < typename Func > ^bP`Iv  
struct func_return zWH)\>X59  
  { x,zYNNx5g  
template < typename T > @b,6W wc  
  struct result_1 'GT^araz  
  { *,IK4F6>:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &FuL {YL  
} ; b%vIaP|]B  
Sc/$ 2gSG  
template < typename T1, typename T2 > ifu!6_b.  
  struct result_2 iJZNSRQJ}r  
  { r7L.W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1z-A3a/-  
} ; 5+;Mc[V3-  
} ; IvlfX`("  
jM @N<k  
.g1x$cQ1<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l1KgPRmEP  
j>B*8*Ss  
template < typename Func, typename aPicker > 0{vH.b @  
class binder_1 AI Kz]J0;  
  { |xg_z&dX  
Func fn; O ;[Mi  
aPicker pk; 9t6c*|60#n  
public : 9x|`XAB  
C#^y{q  
template < typename T > jT}={[9b  
  struct result_1 ^+v1[U@  
  { g(;OUkj$Zp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +:4>4=  
} ; 3ce$eZE  
=QGmJ3  
template < typename T1, typename T2 > x^EW'-a  
  struct result_2  mC$y*G  
  { y_w  <3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .xWaS8f  
} ; FO%pdLs,  
s\pukpf@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p6K~b  
euVDrJ^  
template < typename T > ;Q^>F6+_m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M<d!j I9)  
  { ENIg_s4  
  return fn(pk(t)); q4&! mDU  
} A[ncwJ  
template < typename T1, typename T2 > jC4>%!{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vdC0tax  
  { [l3\0e6-/  
  return fn(pk(t1, t2)); F8"J<VJ7  
} )E*f30  
} ; Q;w [o  
7C 0xKF  
!%ju.Xs8  
一目了然不是么? E;{RNf|  
最后实现bind m*A b<$y  
A|S)cr8z  
6p*X8j3pW  
template < typename Func, typename aPicker > rDhQ3iCqo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -grmmE]/  
  { #dL,d6a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rKUtTj  
} 'jfE?ngt  
d"06 gp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R[j?\#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z4Dx:m-  
|-b\N6 }  
十一. phoenix n:OXv}pv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k6&~)7 -f  
 Ux*xz|^  
for_each(v.begin(), v.end(), ]vvA]e  
( Sx'oa$J  
do_ Eu'E;*- f  
[ S.~L[iLc  
  cout << _1 <<   " , " WoN},oT[i  
] bs?\ )R5/  
.while_( -- _1), ~`FRU/@r  
cout << var( " \n " ) g9|OhymB  
) 5L[imOM0  
); D]fuX|f~ul  
v:QUwW  
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: )'T].kWW  
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 F:T(-,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 el*|@#k}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tp?IK_  
$<nRW*d  
%W\NYSm  
template < typename Cond, typename Actor > '`2'<^yO  
class do_while :_6o|9J\t  
  { ,"is%O.  
Cond cd; kC%H E  
Actor act; wGNE b  
public : * @]wT'  
template < typename T > hdx_Tduue  
  struct result_1 9 d a=q  
  { (WC =om  
  typedef int result_type; [mu8V+8@d4  
} ; SoM,o]s#y  
JxtzI2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <q$Tk,  
7HH@7vpJ^  
template < typename T > YiO}"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UTh2? Rh/  
  { )/@KdEA:  
  do fc@<'-VA  
    { XjN =UhC  
  act(t); 6Q7=6  
  } nt$P A(Y  
  while (cd(t)); 9!n95  
  return   0 ; .O1w-,=  
} nMzt_IlI  
} ; Hq 5#.rZ#  
ejZ-A?f-K  
y,`n9[$K\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T$"~V 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。 fYy w2"  
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。 pJ}U'*Z2  
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。 hGY-d}npAJ  
下面就是产生这个functor的类: /)J]ItJlz  
W7WHDL^  
\99'#]\_/E  
template < typename Actor > kE'p=dXx  
class do_while_actor 8QJr!#u  
  { jFdgFK c)  
Actor act; OP=brLGu0  
public : x}K|\KXy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lqOpADLS3  
E/oLE^yL  
template < typename Cond > -c?x5/@3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N.q~\sF^  
} ; xbhHP2F |  
8A&N+sT  
j[:70%X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lm=EN%*#9  
最后,是那个do_ ]^>Inh!  
W`9{RZ'  
vw!7f|Pg ~  
class do_while_invoker "KK}} $>  
  { ,H"}Rw  
public : f\cTd/?Ju  
template < typename Actor > a. D cmy{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e_epuki  
  { ZrEou}z(*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 153*b^iDBh  
} 4h!yh2c..  
} do_; u;nn:K1QFr  
n$SL"iezW?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bS8$[7OhX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7=fN vES2  
最后来说说怎么处理break和continue (Ud"+a  
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。 PU.j(0  
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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