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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 't|F}@HP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !t_,x=  
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, Fza)dJ 7  
@Td[rHl  
6Nl$&jL  
<wSmfg,yF  
  class filler 9m'[52{o  
  { 4u(}eE f7  
public : 96PVn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1L9^N  
} ; 4p-$5Fk8}  
-p;o e}|  
4]+ ^K`  
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: 6F(yH4  
7"[lWC!As5  
m9q%l_  
|Ji?p>\~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YT3QwN9  
.(hb8 rCM  
&x3"Rq_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <r\)hx0ov  
siG?Sd_2  
%fyb?6?Y  
xH f9N?  
二. 战前分析 sEj:%`l|  
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。 7<tqT @c  
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 b\+|g9Tm  
cj8r-Vu/N  
lLJb3[ e.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \W\6m0-x  
  /* --------------------------------------------- */ KXM-GIRUG  
vector < int *> vp( 10 ); .o-j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Lhc@*_2  
/* --------------------------------------------- */ <.' cCY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J`8>QMK^5  
/* --------------------------------------------- */ s<dD>SU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @t2 Q5c  
  /* --------------------------------------------- */ SKtEEFyIR_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7L\GI`y  
/* --------------------------------------------- */ y$&a(S]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2$Ji4`p}S  
GHlra^  
%F4Q|  
FlgB-qR]<n  
看了之后,我们可以思考一些问题: E:o:)h?$  
1._1, _2是什么? D4vmBVT  
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。 3Mcz9exY  
2._1 = 1是在做什么? U-? ^B*<  
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。 ljis3{kn""  
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。 bOFLI#p&  
0 iE).Za0g  
eHJ7L8#  
三. 动工 sogbD9Jc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 87Uv+((H  
_Pz3QsV9  
}?~uAU-  
O}`01A!u;  
template < typename T > :aqh8b v  
class assignment \|pAn  
  { T7T!v  
T value; <F3sQAe  
public : [!q&r(-K  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]EcZ|c7o9y  
template < typename T2 > 0>;#vEF*1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {x4[Bx1  
} ; FezW/+D  
otIJ[Mvyq  
?.A|Fy^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pkU e|V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w@ 5/mf?  
Hb+#*42v  
]dK]a:S  
rO`g~>-  
  class holder .apX72's,  
  { u20b+c4  
public : _]S6>  
template < typename T > ZYt __N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~fF }  
  { \O8f~zA{G  
  return assignment < T > (t); m c+wRx  
} GufP[|7b-  
} ; R>U<8z"i  
sKuTG93sr@  
9v F2aLPk  
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:_*8el&d  
9aU:[]w  
  static holder _1; GA_`C"mx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Riw7<j  
Q kZM(pG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eE{L>u  
而不用手动写一个函数对象。 :.Qe=}9  
sBb.Y k  
1a$V{Eag  
N39nJqo>"  
四. 问题分析 QP[a^5;Tt  
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。 u,akEvH~a  
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。 U&n>fXTHn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $048y X 7M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KYu(H[a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y+ Z9IiS7  
$ tNhwF  
五. 问题1:一致性 "k<:a2R  
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?| 1 (i>Vt.+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6{$dFwl  
bQy%$7UmX,  
struct holder P082.:q"  
  { 2E2}|: ||&  
  // rH9}nL  
  template < typename T > <s >/< kW:  
T &   operator ()( const T & r) const [/Z'OV"tU  
  { `,Nn4  
  return (T & )r; LZ)m](+M  
} oe |e+  
} ; iHn!KV  
i"]8Zw_D  
这样的话assignment也必须相应改动: K~8tN ,~&  
>NRz*h#  
template < typename Left, typename Right > /plUzy2Yu  
class assignment iL_F*iK5  
  { @sHw+to|p)  
Left l; :#[_Osmf(  
Right r; gww^?j#  
public : vNt>ESPB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =_=Z;#`cXk  
template < typename T2 > b_jZL'en  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eqZ+no  
} ; -+rF]|Wi  
#a |ch6B  
同时,holder的operator=也需要改动: _`_IUuj$E  
!e'0jf-~  
template < typename T > O_Rcd&<mr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U[QD!  
  {  aoDD&JE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E^ok`wfO  
} 8RAeJ~e  
8M|)ojH  
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。 2ly,l[p8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eq~c  
`MsYgd  
return l(rhs) = r; >I& jurU#  
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。 e$EF% cKH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @y(Wy}  
v"r9|m~'  
template < typename Tp > 0R}Sw[M.  
class constant_t >_`D3@Rz  
  { [DxefYyI  
  const Tp t; ZSRR lkU  
public : M> jBm .  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ls24ccOs  
template < typename T > l^!A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -#wVtXaSc  
  { ZjZhz`  
  return t; `_1(Q9Q  
} PDt<lJU+X  
} ; )J+{oB[>b  
%A62xnX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bqrJP3  
下面就可以修改holder的operator=了 qggk:cN1  
Dk`4bYK  
template < typename T > c',:@2R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &'(a$ S>v  
  { Q+d.%qhc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?7uK P}1|  
} Aw4?y[{H  
gr>o E#7  
同时也要修改assignment的operator() (]Ye[j^"7  
OwA~(  
template < typename T2 > (9}eF)+O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  @yt 2_  
现在代码看起来就很一致了。 =zm0w~']E!  
V3mjb H>F  
六. 问题2:链式操作 *IWFeu7y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r]8x;v1  
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。 VyWYfPK  
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。 1BMB?I  
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。 TF=k(@9J?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wb6L? t  
ahNX/3; y  
template < typename T > Kx- s0cw  
struct result_1 f6B-~x<l  
  { \\S/ NA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fey*la Xq  
} ; n @ &"+  
*BLe3dok(  
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: 3vdu;W=Sz  
:}@C9pqr2  
template < typename T > 2.LJp}>  
struct   ref #zS1Z f^KP  
  { =#i4MXRZ{  
typedef T & reference; 2W3NL|P  
} ; ~=:2~$gsn  
template < typename T > Qj(vBo?D  
struct   ref < T &> kmlG3hOR,  
  { NoCDY2 $  
typedef T & reference; R9Sf!LR  
} ; /l,+oG%\  
?P""KVp o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: XM6".eF)M  
<NG/i i=  
template < typename T > x&C%4Y_]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6<x~Mk'u)  
  { Xhcn]  
  return l(t) = r(t); 4$ Dt8!p0  
} R_1)mPQ^P  
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。 ,VNi_.W0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D W/1 =3  
J~Cc9"(  
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 E/mubA(&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?YF${  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $#%U\mI z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [%@2o<  
最后的布局是: 4_PCq Ep)  
                Add pOC% oj  
              /   \ f64(a\Rw!^  
            Divide   5 M1oPOC\0.  
            /   \ $hkq>i \  
          _1     3 5D,.^a1 A  
似乎一切都解决了?不。 b4>``n  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m\>|C1oRy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i2){xg~c  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M.>^{n$ z  
0b/i r2  
template < typename Right > *cbeyB{E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e`i7ah;  
Right & rt) const CSMeSPOm]  
  { E7Ibp79}N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nX0HT )}  
} {?E<](+0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  _e%dM  
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。 v" }WP34  
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。 (` 5FZgN  
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。 1/B]TT  
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。 'E4AV58.  
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? Ntb:en!X  
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: pb!V|#u"  
qgoJ4Z*  
template < class Action > hd+]Ok7"  
class picker : public Action l)4O .*  
  { M!1U@6n!=)  
public : j'K38@M:MN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F{<5aLaYti  
  // all the operator overloaded -?s&pKi  
} ; yuOS&+,P  
veeI==]  
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。 WRW WskP  
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: 4&QUh+F  
[J^  
template < typename Right > Cyq?5\a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &FSmqE;@^  
  { m9in1RI%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pkJ/oT  
} 57wFf-P  
{ ;s;.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AS)UJ/lC  
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。 E<tK4?i"  
0RUi\X4HI  
template < typename T >   struct picker_maker O] Y v   
  { {C3U6kKs;R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ui:=  
} ; -$(Jk<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V YZU eh  
  { r9# \13-  
typedef picker < T > result; zN#*G i'  
} ; ='Q{R*u  
1B|8ZmFJj  
下面总的结构就有了: ]hA,LY f  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 LxLy+yC#p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !\FkG8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +oI3I~  
至此链式操作完美实现。 F]UQuOR)  
';0 qj$ #  
j9d!yW  
七. 问题3 >I}9LyZt  
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。 xl(@C*.sC1  
`s|]"'rX  
template < typename T1, typename T2 > L*h{'<Bz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7FLXx?nLY  
  { )=J5\3O*x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?+~cA^-3T  
} O}Hf62"  
fH\X  
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: $= B8qZ+  
|Os6V<u"  
template < typename T1, typename T2 > !d,8kG  
struct result_2 Qck| #tc  
  { u7fK1 ^O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S${Zzt"  
} ; 7Ym(n8  
f$.?$  
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? 7Vu?  
这个差事就留给了holder自己。 qH> `}/,P  
    %dMqpY7"  
L[g0&b%%-  
template < int Order > *>NX%by)  
class holder; hA}~es=c  
template <> P?LlJ 5hn  
class holder < 1 > %ft &Q  
  { eg/<[ A:  
public : MP^ d}FL  
template < typename T > AH#4wPxF  
  struct result_1 :XG;ru%i  
  { 3*ixlO:qGk  
  typedef T & result; [kV;[c}  
} ; fpWg R4__  
template < typename T1, typename T2 > oR .cSGh  
  struct result_2 Su8|R"qU  
  { \25/$Ae}c  
  typedef T1 & result; cc}Key@D  
} ; 7a4o1;l  
template < typename T > <IJu7t>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (xl\J/  
  { d>0 +A)6>  
  return (T & )r; ~g#r6pzN-  
} $P z`$~  
template < typename T1, typename T2 > izgp*M,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'sh~,+g  
  { r%@Lej5+  
  return (T1 & )r1; 2)X4y"l  
} NTo!'p:s  
} ; '3 33Ctxy  
0(U#)  
template <> 6$U]9D  
class holder < 2 > oF]cTAqhC.  
  { |re}6#TgcT  
public : z~*g~RKS!  
template < typename T > @"-</x3o  
  struct result_1 ~y HU^5D  
  { DdQ;Q5|  
  typedef T & result; r]@0eb   
} ; V7d) S&*V  
template < typename T1, typename T2 > *NFg;<:j  
  struct result_2 )s_n  
  { cD*}..-/4  
  typedef T2 & result; lot%N(mB`  
} ; #LlUxHv #  
template < typename T > 3_Cp%~Gi-_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Ucjax~  
  { b[9&l|y^  
  return (T & )r; /X"/ha!=&D  
} ]\-^>!F#K  
template < typename T1, typename T2 > d^03"t0O]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N`@NiJ(O;  
  { :W#rhuzC  
  return (T2 & )r2; +4;uF]T  
} 5|3e&  
} ; (*}yjUYLZ  
S$)*&46g  
^d}gpin  
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> >。 KmG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T>TWU:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $`ZzvZ'r  
32DbNEk  
return l(i, j) = r(i, j); zgx&Pte  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L`f^y;Y.  
U,#yqER'r  
  return ( int & )i; > fnh+M  
  return ( int & )j; *IgE)N >  
最后执行i = j; De7T s  
可见,参数被正确的选择了。 =4V&*go*\  
ZkL8e  
dQoYCS}IaV  
4[Z\ ?[  
glDcUCF3  
八. 中期总结 v+p {|X-  
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: 0a8/B>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {3;AwhN0H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rX_@Ihv'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X%z }VA  
+$4(zP s@  
dS^T$sz.co  
Vk< LJ S  
|*Z$E$k:  
Lg8nj< TF  
九. 简化 zp\8_U @  
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。 'iLpE7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4tL<q_  
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: ~ wg:!VWA)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QXCH(5as  
  +-*/&|^等 720P jQ  
2. 返回引用。 DZzN>9<)^  
  =,各种复合赋值等 l/;X?g5+  
3. 返回固定类型。 :0Z^uuk`gq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4iSa7YqhBT  
4. 原样返回。 RMMd#/A@}  
  operator, W3`>8v1?o  
5. 返回解引用的类型。 zJe#m|Z  
  operator*(单目) f{SB1M   
6. 返回地址。 @`\VBW  
  operator&(单目) (&/2\0QV  
7. 下表访问返回类型。 }VDqj}is  
  operator[] wFG3KzEq ~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *s@Qtgu  
  operator<<和operator>> @lJzr3}WZ  
<ZU=6Hq  
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。 Gt9&)/#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O=u1u}CP?  
o7IxJCL=Q  
template < typename Left > *~w[eH!!  
struct value_return ]HpA5q1ck  
  { ~?B;!Csk  
template < typename T > 'SQG>F Uy  
  struct result_1 ,{\Bze1fn  
  { t_mIOm)S%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y:v,j42%  
} ; ySI~{YVM  
9 \^|6k,  
template < typename T1, typename T2 > Mq';S^  
  struct result_2 AwQ?l(iZ"p  
  { % ,+leKs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k,euhA/&  
} ; H'Yh2a`!o  
} ;  i2~  
V5}B:SUB  
s-dLZ.9F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B"%{i-v>**  
AT5aDEb^^  
下面我们来剥离functor中的operator() c-.t>r &  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $-[CG7VgX%  
1S@vGq}  
return l(t) op r(t) JxyB(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q^6+!&"  
return op l(t) T|tOTk  
return op l(t1, t2) r|,i'T  
return l(t) op GF3/RT9  
return l(t1, t2) op LjV]0%j?r  
return l(t)[r(t)] Web|\CH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OyqNLR  
fu~ +8CE.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Bn>8&w/P  
单目: return f(l(t), r(t)); `a9L%z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *L!!]Q2c  
双目: return f(l(t)); MDF%\Sx  
return f(l(t1, t2)); g2unV[()_  
下面就是f的实现,以operator/为例 =J1rlnaaEL  
#-h\.#s  
struct meta_divide #A]-ax?Qc}  
  { %vBhLaE  
template < typename T1, typename T2 > A&>.74}p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MxBTX4ES  
  { N/GQt\tV<  
  return t1 / t2; s3W@WH^.  
} ak:c rrkx  
} ; 7'OtruJ   
TRsE %  
这个工作可以让宏来做: ngGO0  
F{ELSKcp.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +iI&c s  
template < typename T1, typename T2 > \ qc-mGmomL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OQ9x*TmK  
以后可以直接用 M,ir`"s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  C:G8c[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %Q!`NCe+[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x\QY@9  
}.z&P'  
 [~&XL0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 fHZTXvxoL  
n`4K4y%Dy}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w |l1'   
class unary_op : public Rettype KM`eIw>8  
  { s@fTj$h  
    Left l; Wa?; ^T  
public : \Y{k7^G}A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IEyL];K  
&.Zb,r$Y  
template < typename T > ^ :F.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S(7ro]U9  
      { . BiCBp<  
      return FuncType::execute(l(t)); h&kZjQ&  
    } o-o'z'9  
Wq^qpN)5Y  
    template < typename T1, typename T2 > w^]6w\p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UQ4% Xp  
      { >"Q@bQ:e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \w'*z&`W9  
    } sdS^e`S  
} ; 5/O'R9A4  
R N@ctRS  
h`3eu;5)  
同样还可以申明一个binary_op a<fUI%_  
8| $3OVS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ka,^OW}<%q  
class binary_op : public Rettype r#6_]ep}<'  
  { w;l<[q?_  
    Left l; Q3"} Hl2  
Right r; [}fv  dW  
public : n3sUbs;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ek N' k  
|`jjHuQ;  
template < typename T > Zy09L}59P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r/*=%~*  
      { oP4GEr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xai4pF-?  
    } 2W$cFC  
TXZv2P9  
    template < typename T1, typename T2 > \Vl`YYjZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WAn'kA  
      { 9+keX{/c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v 36%Pj`  
    } |^9BA-nA  
} ; yZ!T8"mz{  
TFuR@KaBR  
b?eu jxqg  
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 @}:uu$OH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]@Sj`J[fd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y7^{yS[,  
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。  kQ   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ldn8  
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。。。 CXCpqcC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dnc<sd;  
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) )7:J[0ZiQ  
下面是修改过的unary_op o`.R!wm:W  
`N5|Ho*C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h`MF#617  
class unary_op _wdG|{px  
  { 3su78et}  
Left l; 5 B=^v#m  
  P#:?ok  
public : wRrnniqf8  
3T&6opaF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?^j^K-rx  
$u/E\l  
template < typename T > +NFzSal  
  struct result_1 %4W$Lq}  
  { WlYs~(= 9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CwJDmz\tk  
} ; Ks\ NE=;5  
d9n?v)<v  
template < typename T1, typename T2 > 7G)H.L)$m"  
  struct result_2 PoIl>c1MS  
  { 1$*%"5a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b2@VxdFN  
} ; NuU9~gSQ  
X(7qZ P~  
template < typename T1, typename T2 > (mlzg=szW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )3h^Y=43  
  { 7+hK~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c=AOkX3UD  
} LbtX0^  
HD N9.5 S  
template < typename T > 07Ed fe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6K-5g/hL  
  { BW,mwq  
  return OpClass::execute(lt(t)); iS?42CV  
} x}twsc`  
[V 8{b{  
} ; Nl' )l"  
"}Me}S<  
.] `f,^v<c  
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 ujJI 1I  
好啦,现在才真正完美了。 ` }3qhar  
现在在picker里面就可以这么添加了: q{ /3V  
hb{ u'=  
template < typename Right > ~n/ $  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *SO{\bu  
  { +t2SzQ j>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U?!>Nd  
} O 1oxZj <  
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。 \(">K  
 {Ha8]y  
KzQ3.)/q  
3~#h|?  
= P   
十. bind TO-$B8*nq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }^(}HBT  
先来分析一下一段例子 ,j5&6X=1M  
l$hJE;n  
S1U@UC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zm,@]!wI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "k Te2iS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D3c2^r $Z  
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。 V)P&Zw  
我们来写个简单的。 s :`8ZBz~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cg616hyut  
对于函数对象类的版本: F,5r9^,_  
[TCP-bU  
template < typename Func > $'pNp B#vH  
struct functor_trait Va$Pi19 O  
  { -8N|xQ378  
typedef typename Func::result_type result_type; hd 0 'u  
} ; NvN~@TL28  
对于无参数函数的版本: >{ me  
+ S4fGT  
template < typename Ret > y ?G_y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E\u#t$  
  { .`CZUKG  
typedef Ret result_type; R<x'l=,D(  
} ; e:AHVep j{  
对于单参数函数的版本: {s3z"OV  
8UkKU_Uso  
template < typename Ret, typename V1 > uGs; }<<8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~r{5`;c  
  { '$ef+@y  
typedef Ret result_type; }oJAB1'k  
} ; Ys8SDlMo  
对于双参数函数的版本: %{;Qls%[t  
?RzDQy D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5b/ojr7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7a=S  
  { U}$DhA"r"  
typedef Ret result_type; TPE:e)GO  
} ; s s 3t  
等等。。。 Rte+(- iL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {J5JYdK  
_p?s9&  
template < typename Func > FecktD=  
struct func_return A?Wk  w f  
  { u>pBB@  
template < typename T > saD-D2oj  
  struct result_1 pb0E@C/R  
  { ]xd^%q*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u =gt<1U  
} ; 1b9hE9a{j  
E| :!Q8"%w  
template < typename T1, typename T2 > joul<t-  
  struct result_2 gh6d&ucQ^  
  { !AJ]j|@VBd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Npn=cLC&  
} ; abxDB  
} ; NcCvm#  
}`yiT<z  
f f7(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V,EF'-F  
nY $tp  
template < typename Func, typename aPicker > iq*A("pU  
class binder_1 UofTll)  
  { ^zEE6i  
Func fn; 7~M<cD  
aPicker pk; 0|D&"/.R#!  
public : V[a[i>,Z  
>"3>fche  
template < typename T > 9SMiJad<  
  struct result_1 r.0oxH']  
  { A"Q@W<.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R.s|j=  
} ; `P@- %T  
]IJv-(  
template < typename T1, typename T2 > mDFlz1J,e  
  struct result_2 Ri>?KrQF%  
  { `:M^8SYrL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5jq=_mHt  
} ; @6o]chJo  
djT5 X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d77r9  
-v?hqWMp#  
template < typename T > /NF#+bx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g<\z=H  
  { x O7IzqY  
  return fn(pk(t)); 8O1K[sEjui  
} .]Mn^2#j  
template < typename T1, typename T2 > 6g>)6ux>aV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0=v{RQ;W4  
  { /vE]2Io  
  return fn(pk(t1, t2)); c#xP91.m  
} D&hqV)d4R  
} ; Y|0ow_oH  
VanB>|p6  
}gf}eH  
一目了然不是么? A[UP"P~u/  
最后实现bind =FW5Tkw0  
P"7ow-  
2Ohp]G  
template < typename Func, typename aPicker > kpob b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bdh(WJh%  
  { A~lIa$U$b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IPA*-I57  
} _>bRv+RVR  
"r.2]R3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n<V1|X  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Uz8hANN0_  
r{+aeLu  
十一. phoenix )WR_ ug  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8 |h9sn;P  
oUW<4l  
for_each(v.begin(), v.end(), & 7QH^  
( 8V4V3^_xs  
do_ /c+)C"  
[ nb dGt  
  cout << _1 <<   " , " EH`0  
] UCqs}U8  
.while_( -- _1), Gg0#H^s( (  
cout << var( " \n " ) J.M.L$  
) [EHrIn  
); evl -V>   
'zgvQMu  
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>r sp+#  
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 K}I0o!(#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ipKG!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \k&1*b?h  
|#5 e|z5(  
T<jfAE  
template < typename Cond, typename Actor > wFlV=!>,  
class do_while ,J9}.}Hd  
  { 'UDBV  
Cond cd; r25Z`X Z  
Actor act; E;-qP)yU  
public : xDrV5bg  
template < typename T > 4u:0n>nJ1  
  struct result_1 #7z|mVzH  
  { q/6UK =  
  typedef int result_type; &y:CW>T$/X  
} ; <Dw]yGK@  
6 `puTL?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /! ^P)yU,  
~mILA->F  
template < typename T > u2qV6/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `B#Z;R  
  { -2NwF4VL  
  do h$h]%y  
    { Ge}$rLu]0  
  act(t); Ob&W_D^=N  
  } y' tRANxQ  
  while (cd(t)); LC'F<MpM  
  return   0 ; \K`jCsT  
} q6[}ydV  
} ; P79R~m`  
V;[p438o  
Lk(S2$)*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2bA#D%PHD  
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。 zv%J=N$G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {$TZ}z"DA  
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。 E#h~V5Tf  
下面就是产生这个functor的类: .Dv=p B,u  
3&J&^O  
?6:cNdN  
template < typename Actor > Fd !iQ  
class do_while_actor Tt6{WDscZ  
  { o`U|`4,  
Actor act; {,V$*  
public : @P70W<<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OJ[rj`wrW^  
A +!sD5d  
template < typename Cond > Gc5VQ^]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IvSn>o  
} ; F X 1C e  
utd:&q|}  
+L6" vkz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rdI]\UH  
最后,是那个do_ )<LI%dQ:'l  
+2O=s<fp  
MuSaK %  
class do_while_invoker Es:6  
  { ;F,qS0lzE  
public : jT"r$""1d  
template < typename Actor > @DCJ}h ud  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g5TkD~w"  
  { a2 >[0_E  
  return do_while_actor < Actor > (act); o4'v> b  
} $n*%v85  
} do_; &l!$Sw-u;  
"z/V%ZK~f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;vUxO<cKFq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^n71'MW  
最后来说说怎么处理break和continue <UAP~RH{  
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。 QE6El'S  
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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