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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #u"$\[G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7x=-1wbi  
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, -J":'xCP!  
'IQ;; [Q  
bt=z6*C>A  
^UmhSxQ##  
  class filler .k!<Oqa  
  { y?'Z'  
public : C23Gp3_0/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0u}+n+\g  
} ; }Jo}K) >!  
^V0I!&7lx  
yYH>~,  
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: lw`$(,  
wd*V,ZN7  
p'4ZcCW?f  
|U`A So  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PmA_cP7~  
N&G; `  
/6FPiASbS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V^kl_!@  
i\zN1T_  
P EMuIYm$  
b v 4  
二. 战前分析 ejpSbVJ  
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。 rsD? ;XzH  
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 Lpk`qJ  
qf*e2" ~v  
^o(C\\>{&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ux"<?  
  /* --------------------------------------------- */ ug?#Oa  
vector < int *> vp( 10 ); P G*FIRDb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :@,UPc-+  
/* --------------------------------------------- */ `aM8L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %(~8a  
/* --------------------------------------------- */  WYW@%t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L[Y|K%;~  
  /* --------------------------------------------- */ 4EFP*7X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +IM6 GeH  
/* --------------------------------------------- */ "uU[I,h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +~?K@n  
2(>=@q.1H  
\l?.VE D  
{ \5-b:#_  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,QHn} 3fW  
1._1, _2是什么? Cgn@@P5ZC  
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。 ^"4u1  
2._1 = 1是在做什么? wi S8S{K5  
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。 z1LY|8$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。 D,SL_*r{  
6'JP%~QlS  
B:tGD@  
三. 动工 (=w ff5U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: etL)T":XV  
0u8(*?  
f/e2td*A  
LJBDB6  
template < typename T > UdX aC= Q  
class assignment f2FGod<CzN  
  { FUKE.Uxd  
T value; +( V+XT  
public : Tp%4{U/0`  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gq^#.o]  
template < typename T2 > *,p16"Q;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l|K`'YS!<{  
} ; ^<nN~@j  
\ /6m  
bHH=MLZR:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ( ?pn2- Ip  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |cq%eN  
Z|a\rNv  
-~ ycr[}x  
8v']>5S]#  
  class holder rFR2c?j8  
  { &)|3OJ'o  
public : Ue0Q| h  
template < typename T > Ss{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i*%2 e)  
  { 7<%Rx19L*  
  return assignment < T > (t); Y4dTv<=K@i  
} A[m4do  
} ; 8yc?9&/ |  
me`( J y<  
WS)u{ or  
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: 6'N!)b^-  
ICgyCsZ,  
  static holder _1; /A) v $Bv=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n"{oj7E0a  
c~UYs\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `g iCytv  
而不用手动写一个函数对象。 0\y@etb:mf  
D?_#6i;DJ  
X*'-^WM6  
/< CjBW:  
四. 问题分析 `N"fsEma  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x 1"ikp}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WwDxZ>9jw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~f2zMTI|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S,,3h0$X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?y{C"w!   
s/K}]F  
五. 问题1:一致性 X+K$y:UZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {q:o}<-L+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PaFJw5f  
0fPqO2  
struct holder >9g`9hB  
  { :*!u\lV\  
  // )Oz( <vxw  
  template < typename T > ?s5zTT0U>$  
T &   operator ()( const T & r) const BKm$H! u  
  { Ga%]$4u  
  return (T & )r; GJItGq`)  
} QW f)5S  
} ; puv*p %E  
)8yee~+TN  
这样的话assignment也必须相应改动: wDZFOx0#8  
^ >ca*g  
template < typename Left, typename Right > fwRlqfi  
class assignment .so{ RI  
  { \wNn c"  
Left l; dTaR 8i  
Right r; |b/J$.R  
public : @X/S h:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Yxy2[  
template < typename T2 > jl2nRo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c`X'Q)c&K  
} ; *4qsM,t  
.KT+,Y  
同时,holder的operator=也需要改动: 1 qUdj[Bj  
B:z-?u#B  
template < typename T > ^;s`[f|w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ja7Z v[  
  { }C7tlA8,7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <'~8mV1  
} uU.9*B=H9  
2,&lGyV#  
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。 !Y]}& pUP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `z` `d*_  
XU9=@y+|v  
return l(rhs) = r; Hs=!.tZ,  
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。 sp**Sg)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kM3BP& 3m1  
B@zJ\Ir[  
template < typename Tp > ;6b#I$-J-  
class constant_t : 6>H\  
  { Lf0Hz")  
  const Tp t; F41!Dj7  
public : FYcMvY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6>=>Yj  
template < typename T > ;7`<.y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rc6 )v  
  { NxXVW  
  return t; 0"2 [I  
} 9x?;;qC"m9  
} ; iQ9#gPk_9  
kmc9P&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @>9p2u)=  
下面就可以修改holder的operator=了 =|U2 }U;  
 ~M'\9  
template < typename T > 3K?0PRg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .v" lY2:N  
  { gs8L/veP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K<]fElh-  
} Y$ChMf  
pz&=5F  
同时也要修改assignment的operator() $k`8Zx w  
4*+EUJ|  
template < typename T2 > Q"Ec7C5eM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GcU/   
现在代码看起来就很一致了。 !%u#J:z2  
N6J$z\ P  
六. 问题2:链式操作 MtYP3:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]~qN<x  
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。 +uLo~GdbE  
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。 y:A0!75  
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。 13QCM0#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uWWv`bI>x  
KvD$`"L/CT  
template < typename T > c}QJ-I   
struct result_1 NZTYT\7  
  { mNeW|3a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?:FotnU*p  
} ; MJG%HakK0  
yQA[X}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Mz G ryM-  
%8*d)AB:  
template < typename T > iTt=aQjd  
struct   ref jkP70Is  
  { btF%}<o)  
typedef T & reference; vf yv a  
} ; {@#L'i|  
template < typename T > 9(l'xuX  
struct   ref < T &> Q#Y3%WF  
  { D9C}Dys  
typedef T & reference; z`5I 1#PVA  
} ; 1!`768  
^d9raYE`'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :'dc=C  
8e@JvAaa$  
template < typename T > / 3k\kkv!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mak9qaWqF>  
  { 5 WppV3;  
  return l(t) = r(t); @c !67Z  
} M=WE^v!b  
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。 @L!#i*> 9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )M N yOj  
SU'1#$69F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "|'`'W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'q'Y:A?,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9(F?|bfk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sYA-FO3gh  
最后的布局是: <u?hdwW \  
                Add #@6L|$iX  
              /   \ )Zf}V0!?+  
            Divide   5 g yQ9Z}  
            /   \ LXC`Zq\  
          _1     3 % B &?D@  
似乎一切都解决了?不。 >.hGoT!_k  
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。 'D"K`Vw  
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。 O|&TL9:  
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: 4D8yb|o  
 |~uzQU7  
template < typename Right > bus=LAJt=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *z"1MU  
Right & rt) const ,ok J eZ  
  { C9g~l}=$&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !-RpRRR[Co  
} <Ihed |  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >jz%bY  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6>BDA?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 01c/;B  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 UeQ9G  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Zc3:9   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `;qv}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: g} ~<!VpX  
Vc52s+7=8  
template < class Action > ,c7u  
class picker : public Action 7k t7^V<  
  { ]AC!R{H  
public : &Y>~^$`J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h NOYFH  
  // all the operator overloaded Go+xL/f  
} ; Y5i`pY/}#?  
aHPSnB&  
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。 ul=a\;3x#|  
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: 1yaIV+_y/  
mf;^b.mKh  
template < typename Right > &8_f'+i0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %QsSR'`  
  { -6~dJTm[t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X|damI%  
} jdg ~!<C  
:Y J7J4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %AEK[W+0  
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。 'q};L6  
M*~v'L_sI  
template < typename T >   struct picker_maker ;c m wh<  
  { kJvy<(iG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kk /+Vx~  
} ; IQlw 914  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 61+pryW%g  
  { w-'D*dOi  
typedef picker < T > result; zA'gb'MmW  
} ; cdJ`Gk  
"\zj][sL  
下面总的结构就有了: }*B qi7E>  
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。 17n+4J]  
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。 /_:T\`5uO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }KD7 Y  
至此链式操作完美实现。 LG Y!j_bD  
zh{@? k  
u_p7Mcb  
七. 问题3 ph8Jn+|E  
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。 0[2BY]`Z.  
:?$Sb8OuIL  
template < typename T1, typename T2 > E*r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e\^g|60f_  
  { @`IXu$Wm(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u8<&F`7j  
} 2Z/][?Jj{  
/jjW/ lr  
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: #7-kL7 MK]  
yUD_ w  
template < typename T1, typename T2 > 7z/(V\9B  
struct result_2 r sX$fU8  
  { SLQ\Y%F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -TK|Y"  
} ; 2,8/Cb  
hs!UX=x|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b"R, p=M  
这个差事就留给了holder自己。 wVvqw/j*f  
    b(.-~c('  
Q SHx]*)  
template < int Order > ( Lok  
class holder; 2YE;m&  
template <> [):{5hMA  
class holder < 1 > ;NiArcAS!  
  { } * ?n?'  
public : D EUd[  
template < typename T > u%6Irdx  
  struct result_1 3bbp>7V!  
  { >\|kJ?h  
  typedef T & result; w+Z--@\  
} ; <mv7HKVg  
template < typename T1, typename T2 > (R4PD  
  struct result_2 B`?N,N"  
  { G$?|S@I,  
  typedef T1 & result; 0t#NMW  
} ; ?1GY%-  
template < typename T > 'O.+6`&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zAeGkP~K  
  { G0_&gx`  
  return (T & )r; kZV^F*7  
} w)45SZ.  
template < typename T1, typename T2 > Zi 2o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }1U#Ve,=_  
  { LYd}w(}  
  return (T1 & )r1; q+YuVQ-fx  
} 1a7!4)\  
} ; Yw6DJY  
k_,MoDz  
template <> A)\>#Dv  
class holder < 2 > Um]p&phVL  
  { ;EgzC^2e  
public : )>(L{y|uYX  
template < typename T > EKqi+T^=F  
  struct result_1 nqZA|-}  
  { ~R :<Bw  
  typedef T & result; 285_|!.Y  
} ; FhWmO  
template < typename T1, typename T2 > {SF[I  
  struct result_2 .CVUEK@Z4  
  { X Y~;)<s_  
  typedef T2 & result; 'Pf_5q  
} ; Wm<z?.lS  
template < typename T > ~}h^38  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #2h+dk$1  
  { A:kkCG!~Nf  
  return (T & )r; HV ;;  
} . 3Gn ZR,L  
template < typename T1, typename T2 > *i`v~ >  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C1V# ?03eI  
  { V/J>GRjw  
  return (T2 & )r2; >B0D/:R9  
} 6^Ph '  
} ; ue@8voZhS/  
L59bu/LfL  
Kaf>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?L=A2C\_-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rnu e(t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gC`)]*'tE  
On4w/L9L5  
return l(i, j) = r(i, j); N=#4L$@-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }'lNi^"XL  
9mQ#L<Ps  
  return ( int & )i; Te;gVG*  
  return ( int & )j; J/t!- !  
最后执行i = j; 9RxO7K  
可见,参数被正确的选择了。 4YLs^1'TG0  
 Vu [:A  
7IW> >RBF  
H>.B99vp  
8Y# bN*!  
八. 中期总结 W<NmsG})_g  
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: Ib1e#M3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Noh?^@T`Ov  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 < A?<N?%o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k(vPg,X>m  
) r9b:c\  
uUG*0Lj  
pCC7(Ouo  
YUscz!rM  
ID4~ Gn  
九. 简化 -4flV D  
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。 wVqd$nsY"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5 lTD]d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'L{p,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `5'2Hg+  
  +-*/&|^等 ( KTnJZ  
2. 返回引用。 qzK("d  
  =,各种复合赋值等 z/1{OL  
3. 返回固定类型。 ,=o0BD2q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .0|=[|  
4. 原样返回。 TJaeQqob  
  operator, kq-6HDR  
5. 返回解引用的类型。 gWrAUPS[  
  operator*(单目) %6ub3PLw8  
6. 返回地址。 :EZQ'3X  
  operator&(单目) wqD5d   
7. 下表访问返回类型。 ?t rV72D  
  operator[] @(:v_l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ['[KR BJL  
  operator<<和operator>> * OsU Y=;  
KrKu7]If6#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ip``v0Nf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f: xWu-  
}nud  
template < typename Left > &Un6ay  
struct value_return 8LJ{i%  
  { z^W$%G  
template < typename T > _3>djF_u  
  struct result_1 Eo=HNe  
  { hyu}}0:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FfYsSq2l  
} ; 4#2 ,Y!  
!-(J-45  
template < typename T1, typename T2 > </ZHa:=7  
  struct result_2 .^H1\p];Lw  
  { yJJ8 "s~i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A-0m8<  
} ; /Ynt<S9"  
} ; rWe 8D/oc  
B;c=eMw  
X[{\ 3Av  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v=MzI#0L  
5f3!NeI  
下面我们来剥离functor中的operator() 8A_TIyh?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q9q9<J7j$  
Y[,U_GX/R  
return l(t) op r(t) h@Dw'w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z@nmjji  
return op l(t) 3G(skphE  
return op l(t1, t2) vGyppm[0  
return l(t) op 2K~tDNv7  
return l(t1, t2) op v1K4$&{F  
return l(t)[r(t)] 2dyxKK!\a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -W6V,+of  
1Kc{#+a^  
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:  qKx59  
单目: return f(l(t), r(t)); )w@y(;WJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U)b &zZc;  
双目: return f(l(t)); Qv=Bq{N  
return f(l(t1, t2)); ^EUQ449<p  
下面就是f的实现,以operator/为例 -%N}A3m!5  
EK.c+Or,  
struct meta_divide i&5!9m`Cw  
  { p+5#dbyr  
template < typename T1, typename T2 > =mAGD*NKu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B~e7w 4  
  { Q.uR<C6)v  
  return t1 / t2; L1:}bH\y  
} >sB=\  
} ; W *|OOa'  
Mof)2Hbd:  
这个工作可以让宏来做: 7dsnv)(v  
UU-v;_oP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B0NN>)h  
template < typename T1, typename T2 > \ ~c9vdK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &0FpP&Z(  
以后可以直接用 EgCp:L{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (#CB q  
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 U8Cw7u2  
(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。。。) n,1NJKX  
~4}*Dhsh  
'aLPTVM^  
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 lS>=y#i3Xv  
OME!W w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z[_R"+   
class unary_op : public Rettype ^ON-#  
  { !Q<8c =f  
    Left l; p]X!g  
public : WX+< 4j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K[`4vsE  
zlC^  
template < typename T > }:K\)Pd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~x76{.gT  
      { =<Zwv\U  
      return FuncType::execute(l(t)); ghE?8&@ iq  
    } +5N^TnBtBL  
v3iDh8.__  
    template < typename T1, typename T2 > xP<H,og&x=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <VauJB*R  
      { 3ZT/>a>@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Oi+Qy[y2  
    } )dUd`g  
} ; !nZI? z;  
1o"y%*"  
A`+(VzZgJ  
同样还可以申明一个binary_op FE^?U%:u@  
s /k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %-0em!tUV  
class binary_op : public Rettype &kmd<  
  { A3<P li  
    Left l; PW~cqo B71  
Right r; 4#'^\5  
public : qHcY 2LV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (STWAwK-  
6+{nw}e8  
template < typename T > y.TdWnXx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f%(e,KgW=  
      { :IOn`mRYu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 10QNV=yK7s  
    } '/ ]fZ|  
P+_\}u;  
    template < typename T1, typename T2 > H/ B^N,oi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'J&@jp  
      { UJyiRP:#]>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AQ_#uxI'oa  
    } NjCLL`?f  
} ; }I'>r(K  
F#3$p$;B$  
Fg}5V,  
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 joSr,'x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h&^/, G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ES2d9/]p-  
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。 [W7\c;Do  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !x!L&p  
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。。。 RQ$o'U9A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^ZViQ$a"h;  
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) QKuc21  
下面是修改过的unary_op XxrO:$  
EJSgTtp 2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @,f,tk=\S  
class unary_op i}&mz~  
  { DIcyXZH<  
Left l; {)dEO0 p  
  !h~#L"z  
public : JOoLHZQ1v  
3=eGS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f<t*#]<  
]nr BmKB  
template < typename T > iLQt9Hyk  
  struct result_1 5|B(K @<  
  { :_[cT,3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l Ib>t  
} ; nm%4L  
eVNBhR}HS  
template < typename T1, typename T2 > k=q%FlE  
  struct result_2 GlkAJe]  
  { 07WIa@Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0kr& c;~  
} ; tS.b5$Q  
E/Gs',Y  
template < typename T1, typename T2 > YdL1(|EdM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sOtNd({  
  { /)OO)B-r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |$*9j""u  
} rgY?X$1q_  
^Y*.Ktp,o  
template < typename T > -,CndRKx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >|&OcU  
  { SvpTs  
  return OpClass::execute(lt(t)); U JRT4>G  
} `0gK;D8t  
_( A +_|  
} ; $TW+LWb   
T/.y(8!0I8  
l4.@YYzbp.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <:}AC{I  
好啦,现在才真正完美了。 IXk'?9  
现在在picker里面就可以这么添加了: tf}Q%)`f  
^*~u4app  
template < typename Right > {qdhp_~^l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3ncvM>~g  
  { -bX.4+U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dM;WG;8e  
} _=$!T;}lE  
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。 xB]v  
Vt2=rD4oJk  
5|={1Lp24g  
%cif0Td  
s~ZC!-[;  
十. bind ?4||L8j2^  
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。 w!k4&Rb3  
先来分析一下一段例子 f9bz:_;W_  
v-aq".XQ  
vF\zZ<R/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Wb(0Szk;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H%gD[!^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9 3I9`!e  
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。 M!i5StGC  
我们来写个简单的。 r6_a%A*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f__WnW5h  
对于函数对象类的版本: ,H1~_|)<  
'a[|}nJ3  
template < typename Func > RN3D:b+  
struct functor_trait a<36`#N  
  { }&hgedx  
typedef typename Func::result_type result_type; #al^Uqd  
} ; Wm&f+{LO+K  
对于无参数函数的版本: ^$ bhmJYT  
T#f@8 -XUE  
template < typename Ret > UL"3skV   
struct functor_trait < Ret ( * )() > zSXC  
  { ,p1]_D&  
typedef Ret result_type; B)`X 7uG  
} ; Br!&Y9  
对于单参数函数的版本: B+ sqEj-  
.AW*7Pp`f  
template < typename Ret, typename V1 > Qq`\C0RZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /Q_\h+ `  
  { m(P)oqwM  
typedef Ret result_type; }O{"qs#)  
} ; 4BtdN-T}b  
对于双参数函数的版本: pwC/&bu  
ijYLf.R<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [DEw:%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N|LVLsK  
  { N9<eU!4>  
typedef Ret result_type;  %C:XzK-x  
} ; bb/MnhB  
等等。。。 &O)mPnx`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qd?P[xm  
7A-rF U$  
template < typename Func > _F E F+I  
struct func_return W'$~mK\  
  { mY( _-[W  
template < typename T > `yXy T^  
  struct result_1 e>)5j1  
  { Us5 JnP5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7 '/&mX>  
} ; P|U>(9;P,  
7 d5x4^EYE  
template < typename T1, typename T2 > E>D@#I>  
  struct result_2 0]~n8mB>  
  { ^S|^1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Yw<:I&  
} ; Wg1WY}zG  
} ; c`QsKwa  
gjV&X N  
1<"kN^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5KSsRq/8"  
jGCW^#GE  
template < typename Func, typename aPicker > D>Z_N?iR  
class binder_1 * ?+!(E  
  { 5EUkp6Y  
Func fn; 2<|5zF  
aPicker pk; +h/$_5  
public : Y# #J  
E=d[pI,e  
template < typename T > V2.K*CpZ7  
  struct result_1 n6}1{\  
  { $;1~JOZh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;Z*RCuwg  
} ; 5 \J;EWTU  
J:(l&  
template < typename T1, typename T2 >  lzuZv$K  
  struct result_2 I"1\R8 R  
  { ^ytd~iK8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OjI*HC  
} ; #C`!yU6(  
ln.~>FO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fk4 3sqU6~  
pqK3u)  
template < typename T > u=[oo @Rk`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $4"OD"Z Cq  
  { \Mi< ROp5  
  return fn(pk(t)); <5q}j-Q  
} UgP5^3F2  
template < typename T1, typename T2 > }bVyvH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L0Cf@~k  
  { saV` -#  
  return fn(pk(t1, t2)); ;,1i,?  
} MouYZI)  
} ; 8yo9$~u;  
uFqH_04  
|z~?"F6 Y<  
一目了然不是么? !ZVMx*1Cf  
最后实现bind gLH(Wr~(a  
M3V[p9>  
tL~|/C)d R  
template < typename Func, typename aPicker > mKg~8q 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^\!p ;R  
  { P7o6B,9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (F)zj<{f  
} nxt1Y04,H  
SnqLF /d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X[w9~t$\  
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。 .28*vkH%C=  
Nl+2m4  
十一. phoenix i<bs{Cu_S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rT#QA=YB  
m0P5a%D  
for_each(v.begin(), v.end(), $Z j.  
( S("bN{7nE  
do_ LF0~H}S;6B  
[ Oe273Y^e  
  cout << _1 <<   " , " )fa  
] QZ6M,\  
.while_( -- _1), 0,c z&8  
cout << var( " \n " ) x83XJFPWL  
) #GF1MFkoS  
); 82<L07fB  
()?)Ybqss  
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: `{/=i|6  
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 [bp"U*!9P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SXT/9FteZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  v/.2Z(sZ  
+)|2$$m  
OjCT%6hy;  
template < typename Cond, typename Actor > *0U(nCT&m  
class do_while yZ 9 *oDs  
  { ]X5*e'  
Cond cd; uODsXi{z  
Actor act; JUE>g8\b  
public : >GcFk&x  
template < typename T > 'i,<j s3\f  
  struct result_1 UJZa1p@L  
  { _CZ*z  
  typedef int result_type; n Au>i<  
} ; L}9 @kjW  
NlDM/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]}B&-Yp  
-or9!:8  
template < typename T > 1#@'U90xf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9\xw}ph  
  { d. a>(G  
  do %ry>p(-pC(  
    { bcZuV5F&  
  act(t); A@#dv2JzP  
  } lz(9pz  
  while (cd(t)); KyDBCCOv  
  return   0 ; MT*b+&1e  
} mZ5UaSG  
} ; k >MgrtJI  
ux }DWrR  
LU]~d< i99  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vlf@T  
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。 r[lHYO  
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。 t_N `e(V  
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。 <HD/&4$[  
下面就是产生这个functor的类: <L`R!}  
?ix,Cu@M  
*dTw$T#  
template < typename Actor > 9GEcs(A*  
class do_while_actor CV6H~t'1  
  { SX4p(t  
Actor act; J@5 OZFMZ  
public : )CB?gW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FlZ]R  
P-mrH  
template < typename Cond > 9W8Dp?:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S\,{ qhd  
} ; %`TLs^  
q8D1MEBL`  
D9Z5g3s7R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ^ "f  
最后,是那个do_ Cu Gk?i  
XC$~!  
w"e2}iE7  
class do_while_invoker >!2'|y^  
  { `Ctj]t  
public : =Dz[|$dV  
template < typename Actor > -7`J(f.rYC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aJF`rLm  
  { v+OVZDf  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ob+&!XTp?0  
} HI?>]zz|  
} do_; ]]7T5'.  
 l gC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $_VD@YlAp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ieI-_]|[  
最后来说说怎么处理break和continue Hke\W'&  
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。 IlrmXSr  
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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