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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H_Yy.yi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =Y BJ7.Y  
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, v7-'H/d.  
qrdI"  
;dnn 2)m  
#[8gH>7  
  class filler R8E<;^?j  
  { L%DL n  
public : i0P+,U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "YBA$ef$  
} ; _C4^J  
IO+z:D{  
U;31}'b  
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: bMZ0%(q  
OjHBzrK  
!\m.&lk'^  
PQK_*hJG"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); dx~Wm1  
Kk,->q<1  
9T]]TEv4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \S9z.!7v$  
#O~Y[''C5X  
Bw$-*FYE  
ns3k{l#  
二. 战前分析 Xk3Ufz]QN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l*eA ?Qz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @6E[K'5c1  
s 2E}+ #  
kxP6#8*:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yU\|dL  
  /* --------------------------------------------- */ jC oZm(bi  
vector < int *> vp( 10 ); M;E&@[5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I9MI}0}7  
/* --------------------------------------------- */ %nIjRmqM~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oeIS&O.K  
/* --------------------------------------------- */ 9we=aX5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rEViw?^KT  
  /* --------------------------------------------- */ S.I<Hs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <[q)2 5RL  
/* --------------------------------------------- */ A-~)7-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gp}S 1  
k4@GjO1"$  
(X8N?tJ  
L]V K9qB  
看了之后,我们可以思考一些问题:  }N[sydL  
1._1, _2是什么? 7+c@pEU]  
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'8e"pTi  
2._1 = 1是在做什么? 3S,pd0;  
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。 ex['{|a{  
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。 kSDV#8 uZ  
`XD$1>  
q<1@ut  
三. 动工 K,RIa0)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D,7! /u'  
#8`G&S*  
R 'F|z{8  
cr!I"kTgD  
template < typename T > QEVjXJOt0  
class assignment R =jK3yfw  
  { AkF1Hj  
T value; )KNFS,5  
public : 7}*5Mir p  
assignment( const T & v) : value(v) {} $OJ*Kul  
template < typename T2 > ed{9UJWh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XH. _Z  
} ; HqbTJ!a  
LP87X-qkjW  
9=/8d`r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WgIVhj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V=c&QPP  
f="}.  
;9^B# aTM  
0e:aeLh  
  class holder 6(z.(eT  
  { ]*@7o^4i  
public : Kq1sGk  
template < typename T > |9g*rO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U3Q'ZT  
  { )y K!EK\  
  return assignment < T > (t); Wc)^@f[~<  
} Uq&|iB#mF  
} ; X:dj5v  
Y 8P  
+EFur dX\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: []Z6<rC|  
3w-0v"j U  
  static holder _1; c>^_4QQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \/5 8#  
:S%|^Q AN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w90y-^p%  
而不用手动写一个函数对象。 "?Y0Ng[  
S`-z$ph}  
A(C3kISM  
|.,y M|  
四. 问题分析 E/am^ TO`  
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。 <l\FHJhjq  
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。 K<t(HK#[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 > {:8c-\2}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YRwS{ e*u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :c6%;2  
fN&O `T>  
五. 问题1:一致性 ?{FxbDp>  
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?| :O{:;X)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]M2>%Dvw  
TKmC/c  
struct holder UqAvFCy  
  { w0.#/6  
  // 0D\FFfs  
  template < typename T > f[z#=zv  
T &   operator ()( const T & r) const m{1By/U  
  { >s{[d$  
  return (T & )r; lUp 7#q  
} :gR`rc!  
} ; <}e<Zf!  
1mB6rp  
这样的话assignment也必须相应改动: `aC#s3[  
-j(/5.a  
template < typename Left, typename Right > co;2s-X  
class assignment \=QG6&_  
  { SY)o<MD  
Left l; ;mMn-+3<  
Right r; C|>#|5XaF  
public : %xY'v$ %  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F:\y#U6"J  
template < typename T2 > tvg7mU]l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yu8WmX,[  
} ; Fa;CWyt  
f",B;C  
同时,holder的operator=也需要改动: iA:CPBv_mu  
H kg0;)  
template < typename T > W}EO]A%f.\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $u`;{8  
  { YT-t$QyL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "=Ziy4V  
} 8]0R[kjD  
,C CIg9Pt  
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。 M#:Mwa$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3fGy  
?.4u'Dkn=  
return l(rhs) = r; Y#Hf\8r,d  
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。 > sUk6Z~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: al^ yCoB  
_)p%  
template < typename Tp > f'}23\>  
class constant_t jdhhvoQ  
  { ~#g Vs*K  
  const Tp t; r<"1$K~Ka  
public : =n;ileGm+^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5:YtBdP  
template < typename T > 4YdmG.CU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /423!g0Q  
  { :CV&WP  
  return t; u|Db%)[  
} >0f5Mjug  
} ; c|I{U[(U  
xOS4J+'s@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LEk W^Mv  
下面就可以修改holder的operator=了 ^*Ca+22xO  
af> i  
template < typename T > b|4h2iuM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H1q>UU:  
  { AN^;~m^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K}Aaflq  
} d`v]+HK  
ty(F;M(  
同时也要修改assignment的operator() cnI!}Bu  
_7 n+j  
template < typename T2 > >WDb89kC=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q~a6ES_lA  
现在代码看起来就很一致了。 &ts!D!Hj  
S c@g;+#QU  
六. 问题2:链式操作 }<XeZ?;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }n8,Ga%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `m3C\\9;  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 d]+g3oy `  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3{ `fT5]U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B:Msn)C~  
sfx:j~bsL  
template < typename T > QHA<7Wg  
struct result_1 rU(N@i%  
  { lQ@ 2s[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YsDn?pD@  
} ; {-H6Z#b[  
Rg' 1 F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "bRck88V  
 8sE@?,  
template < typename T > MTa.Ubs  
struct   ref _ 57m] ;&  
  { tz2`X V{  
typedef T & reference; ='YR;  
} ; y%iN9 -t  
template < typename T > fU$zG"a_  
struct   ref < T &> taI])  
  { HHT K{X+  
typedef T & reference; 8r+R~{  
} ; , Lhgv1  
Rh,*tS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MX  qH  
sexnO^s  
template < typename T > Pgb<;c:4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1P&c:n  
  { R$NH [Tz  
  return l(t) = r(t); pbAQf3  
} *O+YhoR?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,HR~oT^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x1wm]|BIf  
1vi<@i,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0 E{$u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {b} ?I4)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +d]}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  Trm)7B*  
最后的布局是: ?GX 5Pvg  
                Add Fj -mo>"  
              /   \ <?QY\wyikz  
            Divide   5 6]7iiQz"H  
            /   \ .#Z}}W#  
          _1     3 <(;"L<?D<C  
似乎一切都解决了?不。 s +^YGB  
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。 mJ[LmQ<:  
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。 'V .4Nhd  
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: $d4eGL2S  
^[lg1uMW  
template < typename Right > _q M'm^z5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;?bRRW  
Right & rt) const *p p1U>,  
  { pT:CvJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &A]*"lt|w  
} J3g>#N]='(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }G_ i+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -N~*h  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 PUF"^9v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G23Mr9m5O  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [K x_%Le  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0}-&v+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zZGPA j  
&KX|gB'  
template < class Action > R2Lq,(@-  
class picker : public Action v`bX#\It  
  { )%f]`<o  
public : DTsc&.29^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;"wU+  
  // all the operator overloaded XBdC/DM[  
} ; No!P?  
+ .mIC:9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !nC Z,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: NhS0D=v6  
~`u?|+*BO  
template < typename Right > c-n'F+fZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wnN@aO6g*  
  { 9c46|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1DN,  
} 5d<-y2!M  
coiTVDwA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j"yL6Q9P  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 v5RS<?o  
_LxV)  
template < typename T >   struct picker_maker Yk6fr~b  
  { 's(0>i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <~<I K=n  
} ; aG?'F`UQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0&$e:O'v  
  { b8feo'4Z   
typedef picker < T > result; #AFr@n  
} ; G]=U=9ZI  
]nEN3RJ  
下面总的结构就有了: rKP"|+^  
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。 9v_gR52vh  
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。 x.<^L] "  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0[x?Q[~S_0  
至此链式操作完美实现。 8HxB\ !0F?  
#<MLW4P  
w(<; $9  
七. 问题3 M\DUx5d J,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j+88J  
8~Rja  
template < typename T1, typename T2 > =3^YKI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g*AnrQ}P  
  { 6oL-Atf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KAO}*?  
} BAx)R6kS;  
JOx75}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fI t:eKHr  
s"=e (ob  
template < typename T1, typename T2 > uZW ?0W  
struct result_2 U]@t\T3W  
  { |bVNlL"xN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nZ$,Bjb  
} ; >OBuHqC  
U3&*,xeU@H  
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? 4;7<)&#h  
这个差事就留给了holder自己。 >8#(GXnSt  
    *;1G+Q#  
#Jq@p_T"  
template < int Order > hUxpz:U*  
class holder; cSnm\f  
template <> acRPKTs H  
class holder < 1 > =5+M]y E<  
  { _C)u#]t  
public : = K"F!}  
template < typename T > s@'};E^]@r  
  struct result_1 \@:pWe  
  { Q{Jz;6"  
  typedef T & result; :nd }e  
} ; Z>Rd6o'  
template < typename T1, typename T2 > #z6RzZu  
  struct result_2 nv2Y6e}dG  
  { t'Nu^_#  
  typedef T1 & result; sYYg5vL9  
} ; BT2[@qH|qF  
template < typename T > YL;ZZ2A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @lc1Ipfk"  
  { Km 'd=B>Jy  
  return (T & )r; VjMd&>G  
} \V7Hi\)  
template < typename T1, typename T2 > "a?k #!E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6T;C+Y$  
  { lF 8B+  
  return (T1 & )r1; Ra;e#)7 X  
} D@"q2 !  
} ; a`~$6 "v  
i6h:%n]Io  
template <> @J!)o d  
class holder < 2 > KVSy^-."  
  { @:oMlIw;  
public : 49 fs$wr@  
template < typename T > L&Qdb xn  
  struct result_1  UY+~,a  
  { Y\%R6/Gj|u  
  typedef T & result; $ *MjNj2  
} ; 4_F<jx,G  
template < typename T1, typename T2 > bqS*WgMY-  
  struct result_2 /:z}WAW  
  { 7 G~MqnO|  
  typedef T2 & result; !:c7I@  
} ; "sUe:F;  
template < typename T > P=KOw;bs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L_<&oq  
  { }zlvs a+  
  return (T & )r; 3 ^{U:"N0  
} 4<ER dP7"-  
template < typename T1, typename T2 > RD=!No?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8:huWjh]M  
  { sog?Mvoq  
  return (T2 & )r2; #v89`$#`2  
} oHxaa>C>  
} ; DJr 8<u  
"P&|e|7  
#Ru+|KL  
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> >。 nm*1JA.:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7V 2%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6i9m!YQV  
mu=u!by.E  
return l(i, j) = r(i, j); RRV@nDf   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rfXM*h  
HqcXP2  
  return ( int & )i; bpzB}nEp  
  return ( int & )j; $O%lYQY]  
最后执行i = j; B5=L</Aj  
可见,参数被正确的选择了。 O)\xElu  
[LjYLm%<  
(|(Y;%>-v  
M\enjB7k  
4AZlr*U  
八. 中期总结 u17Da9@;  
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: _@F4s   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /(W{`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !CPv{c`|qg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l.;y`cs  
Nr:%oD_G*  
i._d^lR\t  
K{x<zv&,  
M GN*i9CE  
y!blp>V6  
九. 简化 zp% MK+x  
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。 t=xO12Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !`=r('l  
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: G?<L{J2"Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3|/ ;`KfQ  
  +-*/&|^等 jdXkU  
2. 返回引用。 L6r&Y~+/  
  =,各种复合赋值等 ;Zw!  
3. 返回固定类型。 !yoj ZG MB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tE(x8>5A:  
4. 原样返回。 E 7;KG^  
  operator, :}+U?8/"7  
5. 返回解引用的类型。 IR5 S-vO  
  operator*(单目) $daI++v`  
6. 返回地址。 KD-0NO=oL  
  operator&(单目) AJC Wp4,  
7. 下表访问返回类型。 ?mG ?N(t/h  
  operator[] PM[6U#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e7]IEBbX2O  
  operator<<和operator>> S8.nM}x  
qW?^_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yw#P<8{/[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e%wbUr]c2  
[EB2o.E sO  
template < typename Left > B?#@<2*=L  
struct value_return v@Otp  
  { )K8JDP  
template < typename T > ir \d8.  
  struct result_1 djZOx;/  
  { I".d>]16|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0t/S_Q  
} ; 0:v7X)St  
P:ys--$"  
template < typename T1, typename T2 > *v8Cj(69  
  struct result_2 Fe"0Hp+  
  { |+suGqo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  by>,h4  
} ; G5TdAW  
} ; Nf<([8v;t  
OWtN=Gk  
XfViLBY( >  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?#J~ X\5  
&|/C*2A  
下面我们来剥离functor中的operator() /3FC@?l w4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5IVASqYp  
r[EN`AxDb  
return l(t) op r(t) <0JW[m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J@!Sf7k42  
return op l(t) _ F@>?\B  
return op l(t1, t2) CDU^X$Q  
return l(t) op Gx'mVC"{  
return l(t1, t2) op 2=["jP!B  
return l(t)[r(t)] KhXW5hS1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X+P3a/T  
dRWp/3 }  
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: $sGX%u  
单目: return f(l(t), r(t)); ?y ]3kU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Z.lvdA_5  
双目: return f(l(t)); .6e5w1r63  
return f(l(t1, t2)); vlEd=H,LT  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vu~mi%UH  
AL H^tV?  
struct meta_divide WiPMvl8  
  { 4A|5eg9N  
template < typename T1, typename T2 > NFmB ^@k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]=@>;yP)  
  { 0sV;TQt+f  
  return t1 / t2; rb`C:#j{J  
} e-UPu%'  
} ; zcIZJVYA  
n+Fl|4  
这个工作可以让宏来做: VNXB7#ry  
-qid.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'hU&$lgMF  
template < typename T1, typename T2 > \ ,^AkfOY7"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (Q#A Br8  
以后可以直接用 89'nbg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M#F;eK2pf  
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 h7gH4L!'u  
(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。。。) ;M@ /AAZ  
5:^dyF&sm{  
MFE~bU(h  
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 )7c^@I;7  
6M612   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?=Ma7 y  
class unary_op : public Rettype "b-6kM  
  { R:^GNra;  
    Left l; l}:9)nXA{  
public : ~[ve?51  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cJi5\<b  
//V?rs  
template < typename T > (nvSB}?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G^)|c<'M  
      { /+02 BP  
      return FuncType::execute(l(t)); 'T+3tGCy+  
    } \$riwL  
O3Ks|%1  
    template < typename T1, typename T2 > 3YA !2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const urXM}^  
      { ?\ho9nyK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |W\CV0L2  
    } Vj~R6   
} ; I-fs*yzj;8  
zx;x@";p  
d:<{!}BR3  
同样还可以申明一个binary_op ~w4aA<2Uq  
9at7$Nq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . +.Y`0  
class binary_op : public Rettype N:"E%:wSbi  
  { qC`"<R=GX  
    Left l; 3ywBq9FGhp  
Right r; IE'OK  
public : )oHIRsr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q0ev*MS9Z  
{[)J~kC+  
template < typename T > V `@@ufU}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?A,gDk/#  
      { 8.]dThaq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vP88%I;  
    } 2 B5kpmH:  
@f{)]I +f  
    template < typename T1, typename T2 > [4t_ 83  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f[h=>O  
      { =We}&80 x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I:AlM ?  
    } NWX~@Rg  
} ; uop_bJ  
j0:F E  
TtKBok  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 vEn12s(lj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3lA<{m;V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k{"~G#GwP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZN G.W0{p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |Q.?<T:wt=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3vVhE,1N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F N(&3Ull  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  ,ulTZV  
下面是修改过的unary_op Xo{Ce%L  
q'q'v S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *A c~   
class unary_op nSgg'I(  
  { Y:*mAv;&  
Left l; 9OXrz}8C  
  shnfH   
public : OuS{ve  
IExQ}I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l|j&w[c[Q0  
D zl#[|q  
template < typename T > 7d'4"c;*;  
  struct result_1 X3X~`~bAD  
  { V,|9$A;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9I30ULm  
} ; ?#slg8[  
)p12SGR5  
template < typename T1, typename T2 > =NyzX&H6  
  struct result_2 P,D >gxl  
  { -[Zau$;J<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cnCUvD]'  
} ; -"!V&M  
fgTvwO Sk  
template < typename T1, typename T2 > |w /txn8G|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hMhD(X  
  { YM+}Mmu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YN"102CK  
} 2/?pI/W  
-aKL 78  
template < typename T > G}D?+MWY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dpJi5fN  
  { Mr/^V,rA  
  return OpClass::execute(lt(t)); >G/>:wwSP.  
} MH{vFA4:,  
mj5A*%"W  
} ; D1#E&4   
((;9%F:/$  
P{QRmEE  
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 nb0<.ICF%R  
好啦,现在才真正完美了。 6sB!m|zm]:  
现在在picker里面就可以这么添加了: pN4!*7M  
"%A[%7LY  
template < typename Right > Z2*hQ`eE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wrGd40  
  { ?R"5 .3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SuGlNp>#qm  
} A(;J  
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'Gv\i&e  
z?1G J8  
|byB7 f  
$_)YrqSo~  
n'4D;4  
十. bind |[k6X=5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8a. |CgI#h  
先来分析一下一段例子 T7cT4PAW  
\mWXr*;  
S)JZ b_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j cx/ZR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >`,v?<>+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mt@K01MI%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &sx/qS#,VL  
我们来写个简单的。 { H9pF2C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CAc nH  
对于函数对象类的版本: n (cSfT  
 \2eYw.I=  
template < typename Func > }})4S;j  
struct functor_trait 8 _`Lx_R  
  { ?:n{GK  
typedef typename Func::result_type result_type; tGM)"u-  
} ; G/<{:R"  
对于无参数函数的版本: /:awPYGH<1  
#c/v2  
template < typename Ret > \4zvknk<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r]0o  
  { 5:n&G[Md  
typedef Ret result_type; sPc\xY  
} ; \hNMTj#O  
对于单参数函数的版本: =Ee f  
u!L8Sv  
template < typename Ret, typename V1 > `yuD/-j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e$F7wto  
  { 1{";u"q  
typedef Ret result_type; qc*+;Wi+5  
} ; xW"J@OiKL  
对于双参数函数的版本: Mh3zl  
B(^fM!_%-6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (T'inNbJe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mjs*Z{_F^  
  { E8NIH!dI  
typedef Ret result_type; G*J(4~Yw}  
} ; QW6k!ms$  
等等。。。 jN5Sc0|b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy | G%MiYd  
dF1Bo  
template < typename Func > OQ!mL3f  
struct func_return 3UrqV`x \  
  { *'exvY~  
template < typename T > G ROl9xp2  
  struct result_1 gfr``z=>O  
  { 7zQD.+&L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HJg)c;u/2;  
} ; Z$WT ~V  
-t*C-C'"|  
template < typename T1, typename T2 > @}fnR(fS  
  struct result_2 LGod"8~U  
  { #o yvsS8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +[~\\X  
} ; 8^< -;  
} ; uc7Y8iO  
6;(Slkv  
\DGm[/P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vv%Di.V  
deu+ i  
template < typename Func, typename aPicker > =4Ex' %%(U  
class binder_1 :B=`^>RK  
  { fJ\Ys;l[j  
Func fn; ^/g&Q  
aPicker pk; Ii[rM/sG  
public : MgtyO3GUAD  
&V$'{  
template < typename T > R9=,T0Y p  
  struct result_1 jv_sRV  
  { xR1g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r-Dcc;+=Q  
} ; !uHI5k,f  
#UXmTrZ.  
template < typename T1, typename T2 > CT"0"~~  
  struct result_2 %Yd}},X_E  
  { % )|/s %W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [;I.aT}R!;  
} ; ~r=TVHjqi  
F7"Ihb^l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gl1`Nx0  
J`"1DlH  
template < typename T > lfI[r|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -@J;FjrXmP  
  { c[",WB<9  
  return fn(pk(t)); cUy6/x9&  
} Yn I   
template < typename T1, typename T2 > da[l[b;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 03rZz1  
  { Y1 -cz:  
  return fn(pk(t1, t2)); qw_qGgbl  
} _n{N3da  
} ; j83p[qR7o  
G_AAE#r`  
possM'vC  
一目了然不是么? 5'z&kl0"S  
最后实现bind N8nyTPw  
#Q$4EQB  
{[Yv@CpN  
template < typename Func, typename aPicker > yY&(?6\{<<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T>?sPq  
  { 93'%aSDI%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h+*  
} Q&F@[k  
8-SVgo(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9)4N2=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;'<K}h  
#lct"8  
十一. phoenix N!Y'W)i16  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /pyKTZ|  
FAQ:0 L$G  
for_each(v.begin(), v.end(), ?T4%"0  
( r_2  
do_ YDQV,`S7  
[  /?_{DMt  
  cout << _1 <<   " , " (U7%Z<  
] o[cKh7&+  
.while_( -- _1), -rH3rKtf~  
cout << var( " \n " ) p>!r[v'  
) \8t g7Sdq  
); qC3 rHT]  
-<s?`Rnk  
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`WFY  
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 pH"LZ7)DI0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qKSM*k~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r!x^P=f,MJ  
@nZFw.  
cF/FretoO  
template < typename Cond, typename Actor > ,cm2uY  
class do_while W)9KYI9u  
  { {) .=G  
Cond cd; PD/~@OsxU  
Actor act; I&(cdKY z  
public : _nTjCN625  
template < typename T > H%sQVE7m  
  struct result_1 ^lQ-w|7(  
  { B2,! 0Re  
  typedef int result_type; b(XhwkGVq  
} ; GN~:rdd  
H}}t )H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G! 87F/  
I O6i  
template < typename T > s*!2oj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jf$t  
  { ".@SQgyb0  
  do g`&pQ%|=  
    { :V_$?S  
  act(t); c9'#G>&h~^  
  } /Fv1Z=:r  
  while (cd(t)); zBoU;d%p>  
  return   0 ; }~ +  
} JT:9"lmJz,  
} ; 4XKg3l1  
<~Y4JMr"  
YobIbpo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5jsnE )  
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。 Gu%`__   
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。 =ecv;uu2  
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。 >T(f  
下面就是产生这个functor的类: DD-DY&2R  
0dgR;Dl(  
Kt^PL&A2  
template < typename Actor > M!I:$DZt  
class do_while_actor ->j9(76"  
  { Lv_6Mf(  
Actor act; e EU :  
public : Aa1 |{^$:L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x/4lD}Pw]  
%d?%^) u,  
template < typename Cond > {?j|]j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F\]rxl4(L  
} ; ;nC+K z:  
I{RktO;1  
fB:M'A'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p(U'Ydl~  
最后,是那个do_ n&Al~-Q:^  
kKjYMYT6  
3Ys|M%N  
class do_while_invoker f5yd2wKy6  
  { FF/MTd}6qG  
public : 6?Ks H;L9  
template < typename Actor > {2q   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F.\]Hqq  
  { `b] NB^/  
  return do_while_actor < Actor > (act); oF*Y$OEu?c  
} fqr}tvMr=T  
} do_; cw^FOV*  
0<s)xaN>Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [t6)M~&e:_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v:vA=R2  
最后来说说怎么处理break和continue sF|$oyDE  
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。 ^< E,aCy  
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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