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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U2\g Kg[-Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z)<ljW  
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, %Ui&SZ\  
'e_^s+l)a  
GKu@8Ol-wu  
Z@>hN%{d+g  
  class filler wASgdGoy  
  { kzny4v[y  
public : ?wt%e;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @(Wx(3JR?}  
} ; @G+Hrd6  
<f %JZ4p*  
xPWzm hF  
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: !*HH5qh6  
TUHC[#Vb?  
f]L`^WU  
W(Z_ac^e[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j$'L-kK+  
zPEx;lO$  
jku_0Q0*?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vQ>x5\r5O_  
0+jR,5 |  
X|^E+ `M4  
,+-l1GpL  
二. 战前分析 8u Tq0d6(  
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。 X1?7}VO  
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 =kH7   
DygMavA.  
Q*&>Ui[&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e` Z;}& ,  
  /* --------------------------------------------- */ rCR?]1*Z  
vector < int *> vp( 10 ); (Gr8JpV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O]>9\!0{  
/* --------------------------------------------- */ 4|YCBXWh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r1b{G%;mJ  
/* --------------------------------------------- */ h[b5"Uqj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @]P#]%^D2  
  /* --------------------------------------------- */ 3}e-qFlV8,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CG*eo!Nw  
/* --------------------------------------------- */ 3B!lE(r%J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Cx2s5vJX4p  
wi^zXcVj  
$"1Unu&P  
Aw9se"d  
看了之后,我们可以思考一些问题: z )s{>^D  
1._1, _2是什么? W+36"?*k3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q]]}8l2  
2._1 = 1是在做什么? <@6K(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3>Y G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 SxMmy  
*yKw@@d+p  
F^.w:ad9<  
三. 动工 @{ *z1{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o7 ^t- L  
"| cNY_$&s  
d 4w+5H" u  
CB_ww=  
template < typename T > ts%XjCN[  
class assignment 7s@%LS  
  { WP[h@#7<  
T value; 4>eY/~odq]  
public : !)gTS5Rh:  
assignment( const T & v) : value(v) {} B64L>7\>`  
template < typename T2 > ,<R/jHZP9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2 Z K:S+c  
} ; Y5?*=eM  
*"Yz"PK  
,rj_P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qz)1wf'y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xj`ni G  
.|W0B+Z8  
&x6Z=|Ers  
E0; }e  
  class holder Br^4N9  
  { tmT/4Ia  
public : C#{s[l\]  
template < typename T > nAIV]9RAZ%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 29{Ep   
  { 0,$eiY)u$  
  return assignment < T > (t); ~2u~}v5m7  
} 1AMxZ (e  
} ; K"4m)B~@Y  
QJiU"1  
Y3@\uM`2#  
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: Xi"+{6  
S. my" j  
  static holder _1; y"zgpqJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K;kaWV  
Bh3N6j+$d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $>Md]/I8  
而不用手动写一个函数对象。 #-vuY#gs  
XgRrJ.  
Wm ri%  
V&nTf100  
四. 问题分析 .m%/JquMFM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E57:ap)/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 );EW(7KeL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }]O* yFR{j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OXu*w l(z  
pT3p!/pl3  
五. 问题1:一致性 tuH8!.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Itq248+Ci  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7> ~70  
<[iw1>  
struct holder *Iy5 V7`KU  
  { 5?6U@??]  
  // D<=x<.  
  template < typename T > R>Q&Ax  
T &   operator ()( const T & r) const Ja1[vO"YgP  
  { 8 KDF*%7'  
  return (T & )r; 'dJ#NT25  
} {Yq"%n'0  
} ; EJC{!06L'/  
c%|K x  
这样的话assignment也必须相应改动: Jv_KZDOdk  
'Mp8!9=&  
template < typename Left, typename Right > st~ 1[in  
class assignment 8{DZew /  
  { ;rwjqUDBz  
Left l; <X>lA  
Right r; dL{zU4iUR  
public : 7b>FqW)%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aC$-riP,?'  
template < typename T2 > Y]>!uwn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '+?L/|'  
} ; 6<aZr\Ufg  
4#<r}j12z  
同时,holder的operator=也需要改动: hd+(M[C<9  
`N;}Gf-'  
template < typename T > ( X(61[Lu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YY{0WWua  
  { >i&"{GZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [/Q .MmnL  
} ^(}D  
`Wc"Ix0  
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。 ZiR },F/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z= \y)'b  
etnq{tE5  
return l(rhs) = r; )y~FeKh  
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。 %@C(H%obWd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V2Iq k]V%y  
FKYPkFB  
template < typename Tp > +Cs[]~  
class constant_t KMs[/|HX\  
  { #kGgz O  
  const Tp t; U`)\|\NY  
public : C:r@)Mhq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?+3vK=Rf}  
template < typename T > +#* F"k(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qKt*<KGeY  
  { *??!~RE  
  return t; 1co;U  
} R7'6#2y  
} ; x}^ :Bs+j  
IBP3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JAt$WW{  
下面就可以修改holder的operator=了 6YErF|  
8|]r>L$Wk  
template < typename T > o7 :~C]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RN, 5>.w  
  { 8>R 75 dw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gKPqWh  
} uUhqj.::<Y  
6[.#B!;9  
同时也要修改assignment的operator()  f$7Xh~  
#|92 +  
template < typename T2 > k4n 4 BL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CBkI! In2  
现在代码看起来就很一致了。 cj[a^ ZH  
4n9".UHh  
六. 问题2:链式操作 !O*'mX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iX&eQ{LB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g4eEkG`XTS  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5{zmuv:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \C{Dui) F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7d m:L'0  
_DDknQP  
template < typename T > c[IT?6J4  
struct result_1 `s )- lI  
  { |2L|Zp&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o"kVA;5<G  
} ; `j#zwgUs  
:D|5E>o(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W?>C$_p C  
[TW?sW^0  
template < typename T > v[7iWBqJ  
struct   ref s'7PHP)LOJ  
  { xM+_rU M|h  
typedef T & reference; {/)q=  
} ; ,H)v+lI  
template < typename T > v3*y43  
struct   ref < T &> ZXJ]==  
  { |>Ld'\i8  
typedef T & reference; B5A/Iv)2  
} ; ~vbyX  
*XU2%"Sc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N1',`L5  
X_3*DqY  
template < typename T > -n:~m p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AT:L&~O.  
  { i?3~Gog  
  return l(t) = r(t); "  jBc5*  
} u?Uu>9@Z  
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。 )X2 /_3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jW8,}Xs  
?lPn{oB9"  
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 `MLOf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]Pp}=hcD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p{vGc-zP .  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Xqa_6+/  
最后的布局是: w=QlQ\  
                Add m{w'&\T  
              /   \ sk%Xf,  
            Divide   5 69"4/n7B?  
            /   \ u\y$<  
          _1     3 GXnrVI  
似乎一切都解决了?不。 ;],Js1 m  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3|0wD:Dy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `;}w!U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^\f1zg9I  
hNRN`\5Z  
template < typename Right > mXPA1#qo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -u$U~?|`  
Right & rt) const {aVRvZH4  
  { Nd h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6/3oW}O o  
} W]W[oTJ5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 si,)!%b  
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。 ?on EqH>  
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。 5$?)f&M  
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。 rJM/.;Ag  
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。 b|DiU}  
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,L@nlD]  
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: T!jMh-8  
W; zzc1v  
template < class Action > ?u4t;  
class picker : public Action 'lMDlTU O  
  { P!yOA_)as  
public : R*`=Bk0+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W9G1wU  
  // all the operator overloaded jX; $g>P  
} ; 4c]=kbGW  
( }RJW:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  3+/^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: u- }@^Y$M  
B fu/w   
template < typename Right > _B?Hw[cc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const re x MS  
  { A7I{Le  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;U&~tpd  
} B; ^1W{%J  
vNQ|tmn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .O&[9`"'  
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。 xdgbs-a)  
'!"rE1e  
template < typename T >   struct picker_maker 2w;Cw~<=d  
  { H1d2WNr[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *AG01# ZF  
} ; J(Fk@{!F.*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FvXpqlp  
  { n #S?fsQN  
typedef picker < T > result; :I2spBx  
} ; )E*-  
Kw =RqF  
下面总的结构就有了: FM"[:&>  
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。 1l s8h  
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。 ~hb;kc3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8 +mW  
至此链式操作完美实现。 +62}//_?  
 (,R\6  
A\})H  
七. 问题3 7?ILmYBw  
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。 0C4Os p  
AbL(F#{  
template < typename T1, typename T2 > }p>l,HD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s[;1?+EI  
  { "9IR|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X2mZ~RB(p  
} pD]2.O  
)S9}uOG#  
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: AHzm9U @  
mYFc53B  
template < typename T1, typename T2 > $wcTUl  
struct result_2 ;o?o92d  
  { ui80}%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JYnyo$m/  
} ; wA o6:)  
qGi\*sc>x  
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? d~KTUgH'<  
这个差事就留给了holder自己。 GA"vJFQ  
    0v|qP  
`-g$ 0lm7  
template < int Order > XPLm`Q|1#t  
class holder; qu0 q LM  
template <> i(4.7{*  
class holder < 1 > gNC'kCx0c  
  { z+c'-!e/  
public : n5Mhp:zc,  
template < typename T > I9h{fB  
  struct result_1 qOAhBZ~  
  { #V.u[:mO  
  typedef T & result; XEUS)X)  
} ; qga\icQr  
template < typename T1, typename T2 > rAk;8)O$  
  struct result_2 ~i0>[S3 '  
  { O&Y22mu  
  typedef T1 & result; b_)SMAsO7  
} ; #n+sbx5~7  
template < typename T > Of#"nu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b?/Su<q  
  { p.5 *`, )  
  return (T & )r; 1 J[z ![Tf  
} @9lGU#  
template < typename T1, typename T2 > *, R ~[g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]YY4{E(9d  
  { r-Oz k$  
  return (T1 & )r1; w+{{4<+cd  
} bYYjP.rcF  
} ; s>=$E~qq  
f[q_eY  
template <> gX(8V*os^  
class holder < 2 > x[R?hS,0 t  
  { X;v{,P=J  
public : 4M;S&LA  
template < typename T > Pr,C)uch  
  struct result_1 }Qh%Z)  
  { knzQ)iv&&  
  typedef T & result; ]''tuo2g8  
} ; bd3>IWihp  
template < typename T1, typename T2 > #fF D|q  
  struct result_2 qnzNJ_ `R  
  { ~Fo`Pr_  
  typedef T2 & result; @"iNjqxh  
} ; z'zC  
template < typename T > r#d]"3tH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xy9'JVV6  
  { iig&O(,  
  return (T & )r; !v*#E{r"g=  
} [-\DC*6  
template < typename T1, typename T2 > jRp @-S#V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]0pI6"  
  { <#~n+,  
  return (T2 & )r2; R%JEx3)0m  
} USXPa[  
} ; BT(G9 Pj;  
hP/uS%X   
 <JZa  
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> >。 P.~sNd oJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: { h;i x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `KE(R8y  
(JiEV3GH  
return l(i, j) = r(i, j); Koz0Xy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tAb3ejCo?  
O>ZJOKe  
  return ( int & )i; &< hk&B  
  return ( int & )j; !)c0  
最后执行i = j; |\]pTA$2  
可见,参数被正确的选择了。 /sl#M  
TSsx^h8/  
"?YpF2pD  
'IER9%V$  
wDs#1`uTq  
八. 中期总结 ~'):1}KN]  
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: 'v@1_HHW\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P2)g%$ME  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UL" <V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T{T> S%17~  
1'5 !")r  
* =O@D2g0  
gKb5W094@  
*oIKddZh  
OmP(&t7  
九. 简化 B^hK  
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。 7p18;Z+6>X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EKT"pL-EY  
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: b;I!Cy D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bc#6mO-  
  +-*/&|^等 +Jc-9Ko\c;  
2. 返回引用。 '`p0T%w  
  =,各种复合赋值等 vaZ?>94  
3. 返回固定类型。 H{;8i7%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y)Lyo'`  
4. 原样返回。 ,]?l(H $x'  
  operator, tWdP5vfp  
5. 返回解引用的类型。 QpifO  
  operator*(单目) 2K'}Vm+  
6. 返回地址。 ^[zF IO  
  operator&(单目) P q( )2B  
7. 下表访问返回类型。 `RE1q)o}8M  
  operator[] dGc>EZSdj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5xG/>f n  
  operator<<和operator>> !Jo.Un7  
*Xd_=@L&B  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O0"&wvR+5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i)e)FhEY6  
O11.wLNH  
template < typename Left > q}5&B =2pM  
struct value_return PiIILX{DuH  
  { 4>@-1nt}  
template < typename T > KL*UU,qU  
  struct result_1 s[@@INU  
  { *-9b!>5eD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n1c Q#u  
} ; M, UYDZ',  
O4 Y;  
template < typename T1, typename T2 > Va'K~$d_  
  struct result_2 o r]s  
  { on1mu't_;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K#p&XIY,  
} ; FdJC@Y-#uA  
} ; ?|Mmz@  
B6vmBmN  
';7|H|,F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8 _[f#s`)  
Qod2m$>wp}  
下面我们来剥离functor中的operator() >Y/1%Hp9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FJ&zU<E  
/7zy5  
return l(t) op r(t) %25_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )uyh  
return op l(t) y/2U:H  
return op l(t1, t2) 'lNl><e-  
return l(t) op 7f td2lv  
return l(t1, t2) op X]*W +  
return l(t)[r(t)] B[MZ Pv)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )+9D$m=P;  
Lp*T=]C]  
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: E]Hl&t/}  
单目: return f(l(t), r(t)); zR3Z(^]v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _mL9G5~r  
双目: return f(l(t)); PX'I:B]x*  
return f(l(t1, t2)); (jYs_8;  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^ihXM]1{G  
c#;LH5KI  
struct meta_divide "Hjw  
  { cw<DM%p  
template < typename T1, typename T2 > HwSPOII|8K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n*6',BY  
  { _?_Svx2  
  return t1 / t2; <FK7Rz:4T  
} jIc;jjAF  
} ; zFuUv_t  
[%nG_np  
这个工作可以让宏来做: z(orA} [  
Bv@m)$9\+3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k*c:%vC!  
template < typename T1, typename T2 > \ [I4FU7mpH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MgMLfgt"V  
以后可以直接用 7<^D7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KwQO,($,]  
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 )SUN+YV^  
(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。。。) NV-9C$<n2!  
/9w}[y*E  
|H_)u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Pe wPl0  
X7c*T /  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yhw* `"X  
class unary_op : public Rettype {Rj'=%h  
  { _@prv7e  
    Left l; o>`/,-!  
public : Sc~kO4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sqZHk+<%  
A#  M  
template < typename T > q=1SP@;\6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '/ &"  
      { :M[E-j;  
      return FuncType::execute(l(t)); 0RSa{iS*A  
    } 4!}fCP ty  
>6DY3\  
    template < typename T1, typename T2 > hy)RV=X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xf]4!zE  
      { \+AH>I;vO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5PL,~Y  
    } n ~3c<{coZ  
} ; t+(CAP|,  
I3 x}F$^  
dw4)4_  
同样还可以申明一个binary_op +tN-X'u##  
uATBt   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *-Yw0Y[E  
class binary_op : public Rettype .yP 3}Nl  
  { e#OU {2X  
    Left l; [1UqMkXtf  
Right r; z0W+4meoH  
public : 4 z`5W,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XbOL/6V ^[  
Mk9 kGP%  
template < typename T > x/S%NySG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L wu;y@[  
      {  Fszk?0T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B&$89]gs|  
    } ~3Y NHm6V  
LGMFv  
    template < typename T1, typename T2 > 68!fcK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vxt^rBA  
      { ,RHHNTB("  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A{o{o++  
    } mHMej@  
} ; vPs X!m[#  
KE3v3g<  
o<'gM]$  
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 ]/'] {*T1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D_)vGvv3;.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T:&+#0<  
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。 4>E2G:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t;1NzI$^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~GeYB6F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,'673PR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) FS}z_G|4]  
下面是修改过的unary_op )-{Qa\6(%  
]O\W<'+V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4dK@UN\  
class unary_op ZD{srEa/a  
  { >?'FH +2K  
Left l; ;~bn@T-  
  >D;hT*3  
public : e`rY]X  
RVsNr rZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M Sj0D2H  
_YS+{0 Vq%  
template < typename T > dW`D?$(@,  
  struct result_1 \}=b/FL=U  
  { | <*(`\ 'w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !%X`c94  
} ; D+3Y.r 9  
aVYUk7_<  
template < typename T1, typename T2 > ,H?p9L; qp  
  struct result_2 jb2:O,+!  
  { {\&"I|dpe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q=8 cBRe  
} ; u3:Qt2^S  
,')bO*N g  
template < typename T1, typename T2 > -!cAr <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b9N4Gr  
  {  o %%fO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^!qmlx*  
} bZXNo  
/<$"c"UQ  
template < typename T > d"UW38K{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,no:6&#  
  { WL Lv a<{  
  return OpClass::execute(lt(t)); J":9  
} @;}H<&"  
}$1 ;<  
} ; Ag6 (  
}6> J   
z)>{O3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug af(JoX*U  
好啦,现在才真正完美了。 e;5Lv9?C8  
现在在picker里面就可以这么添加了: rk|(BA  
b2e  a0  
template < typename Right > =.hDf<U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const He!!oKK>  
  { v`BG1&/|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bedjw =B  
} ]P$DAi   
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。 <\g&%c,   
~,68S^nP)H  
@t8kN6.  
~bTae =FP  
-<!17jy  
十. bind 1>VS/H`  
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。 p8dn-4  
先来分析一下一段例子 X); Zm7  
ON0+:`3\  
Q; /F0JDH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ch9!AUiR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +~ Ay h[V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O)uM&B=  
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。 |S:!+[  
我们来写个简单的。 xPup?oP >  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !<zzP LC  
对于函数对象类的版本: .p(l+  
Zw][c7%  
template < typename Func > x,gE$dNzy  
struct functor_trait u^zitW!X$  
  { 4E\ntufo  
typedef typename Func::result_type result_type; V55J[s*6!  
} ; =awO63j>  
对于无参数函数的版本: @:9fS  
t} i97;  
template < typename Ret > 7&1~O#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m2CWQ[u  
  { chmJ|  
typedef Ret result_type; j& iL5J;  
} ; Q@wq }vc!  
对于单参数函数的版本: P`dHR;Y0  
@) ZO$h  
template < typename Ret, typename V1 > `F\:XuY   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mv*T=N8fC  
  { S<!_ uq  
typedef Ret result_type; |zq!CLjD@  
} ; G+ v, Hi1  
对于双参数函数的版本: Rgfhs[Z  
}K80G~O2<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^Lmc%y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C'czXZtn  
  { nQ17E{^pR  
typedef Ret result_type; <yI,cM<c  
} ; C%_  
等等。。。 (}1v^~FXj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NTXL>Q*e  
nH>V Da  
template < typename Func > uy _i{Y|  
struct func_return &s^>S? L-  
  { O| J`~Lk  
template < typename T > u] U)d$|  
  struct result_1 9jR[:[  
  { 8$v zpu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /;NE]{K  
} ; ~8xh0TSi  
)d(0Y<e @  
template < typename T1, typename T2 > XyM(@6,'  
  struct result_2 d&T6p&V$  
  { =Xy`"i{`(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z1$];Q\cX  
} ; XMEK5Z9Dd  
} ; fb"J Bc}X  
6~F#F)C'  
c Z6p^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }u-S j/K  
l IVxW+  
template < typename Func, typename aPicker > w"a 9'r  
class binder_1 L;S*.Ol>  
  { HIX=MprL<  
Func fn; *$L z2 ]  
aPicker pk; Z-t}6c'Kg  
public : :-u-hO5*8  
G?-`>N-u  
template < typename T > Vv]$\`d#  
  struct result_1 Q5y q"/=[a  
  { e-iYJ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,V33v<|wc  
} ; #K#Mv /  
&#-|Yh/  
template < typename T1, typename T2 > +t>*l>[  
  struct result_2 UOu6LD/|h  
  { 6c2ThtL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n4WSV  
} ; O+o;aa6  
4aN+}TkH@G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P#[IUXtT  
9eGCBVW:*  
template < typename T > ~TG39*m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?..i4  
  { ]PlY}VOY  
  return fn(pk(t)); K=tx5{V  
} 8Da(tS  
template < typename T1, typename T2 > 18.Y/nZAgQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f^!11/Wv  
  { Yz2{LW[K  
  return fn(pk(t1, t2)); ..jq[(;N  
} 8B*E+f0  
} ; x/%7%_+'  
rkfQr9Vc  
9 V=<| 2  
一目了然不是么? 8> Du  
最后实现bind d<^_w!4X}  
[_ M6/  
-_2Dy1  
template < typename Func, typename aPicker > dd \bI_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '!wPnYT@D  
  { ^V<J69ny|9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6%ZHP?  
} H_?;h-Y]  
1UW s_|X!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e(}oq"'z  
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;;nE o~6  
N<aB)</  
十一. phoenix d&aBs++T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #D`S  
S)"##-~`T  
for_each(v.begin(), v.end(), YKP=0 j3,  
( |?x^8e<*  
do_ vIVw'Z(g}  
[ # #k #q=4  
  cout << _1 <<   " , " @A [)hk&(R  
] M5']sdR(l  
.while_( -- _1), /rIm7FW)  
cout << var( " \n " ) yy1>r }L  
) <G\ <QV8W  
); 3TU'*w &  
7o;x (9  
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: >"cr-LB  
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 s.^c..e75C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *nYB o\@g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K4j@j}zK9I  
+jq 2pFQ  
*he7BUO  
template < typename Cond, typename Actor > _&W0e}4  
class do_while kU #:I9PO  
  { f\h%; X  
Cond cd; ,dHP`j ?  
Actor act; [#7y[<.P  
public : lq1[r~  
template < typename T > tgO+*q5B  
  struct result_1 PSW #^o  
  { R'G'&H{N  
  typedef int result_type; 0fnZR$PB  
} ; }  c{Fa&  
=a?a@+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ':,>eL#+uV  
5Xwk*@t2a  
template < typename T > /GsSrP_?]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o*%3[HmV  
  { *Jb_=j*)  
  do |.j^G2x  
    { b\1+kB/8  
  act(t); OYBotk]{1  
  } d4ic9u*D  
  while (cd(t)); (JevHdI*V  
  return   0 ; +->\79<#V(  
} jZrY=f  
} ; ]|,vCKju  
iH[E= 6*  
+yth_9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BwJNi6,  
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。 PPN q:,  
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。 (.PmDBW  
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。 dF$KrwDK  
下面就是产生这个functor的类: +d=~LQ}*  
2[.5oz`  
-<O JqB  
template < typename Actor > )j\r,9<K+5  
class do_while_actor ?^U c=  
  { BApa^j\?  
Actor act; ]X*YAPv  
public : 9^oo-,Su_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /[0F6  
gC0;2  
template < typename Cond > =Wj{]&`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O-Dc[t%  
} ; gyC^K3}  
HH7[tGF  
-eUV`&[4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NzAQ@E 2d:  
最后,是那个do_ Hr8\QgD<4  
QS\Uq(Ja\  
^,Xa IP+[  
class do_while_invoker SAP;9*f1\  
  { 8AryIgy>@  
public : D^n xtuT*  
template < typename Actor > >Z}@7$(7!~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B-$+UE>%  
  { .XIr?>G  
  return do_while_actor < Actor > (act); EVG"._I@  
} ` %uK0qw"  
} do_; S:#e8H_7m]  
(JWv *p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q2q| *EL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E evw*;$x  
最后来说说怎么处理break和continue 1XCmM Z  
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。 L+73aN  
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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