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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lYy:A%yDT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Dx.hM[  
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, ) {4$oXQ  
=Kt!+^\")  
@Qd5a(5WM  
0MN)Z(Sa  
  class filler 7E R!>l+  
  { b:x*Hjf  
public : "QM2YJ55m`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,~XAV ;+  
} ; A2I\T, Z  
'o1lJ?~kH  
>,n K  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K9S(Xip  
uo7[T*<Q  
{/!Yavx  
py9`q7F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j]6YLM@5$  
1b8}TG2  
;:P} s4p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [B%:!Q)@  
CA ,2&v"  
*ub"!}$st  
2.&%mSN  
二. 战前分析 (^^}Ke{J  
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。 O,0j+1?  
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 NeniQeR   
?P Mi#H  
g>_d,#F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FK;2u $:  
  /* --------------------------------------------- */ )D ':bWP  
vector < int *> vp( 10 ); yH.Z%*=xQa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &a";jO GB  
/* --------------------------------------------- */ u(4o#m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'UB"z{w%  
/* --------------------------------------------- */ BU=Ta$#BZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); me@EKspX  
  /* --------------------------------------------- */ KwhATYWQb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mlbSs_LT^  
/* --------------------------------------------- */ BV]$= e'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (2r808^2  
-<^3!C >  
UsdUMt!u  
Tywrh9[  
看了之后,我们可以思考一些问题: iU4Z9z!  
1._1, _2是什么? _&PF(/w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 64f6D"."  
2._1 = 1是在做什么? {EVHkQ+o  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !6`&0eY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7OLchf  
{AAi x  
CV *  
三. 动工 Ir3|PehB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?^{Ey[)'(  
(h% xqXs  
qEnmms1  
@ jD#Tn-*  
template < typename T > G3de<?K.[V  
class assignment #,rP1#?  
  { .,gVquqMY  
T value; B{lL}"++0  
public : RH&}'4JE:  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'z">4{5  
template < typename T2 > N#7_)S[@0l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KL8WT6!RZ  
} ; 'jBtBFzP-  
<u2iXH5w  
HG[gJ7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cj# ?Z7}z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ()yOK$"  
@v n%  
k1;Jkq~  
jQ5FvuNOy  
  class holder vjYG>YhV  
  { t++\&!F  
public : luV_  
template < typename T > ^j]"5@f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zl["}I(*n  
  { .;NoKO7)  
  return assignment < T > (t); zjwo"6c>  
} L&qY709  
} ; t: qPW<wc  
2T}FX4'  
2Jn?'76`  
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: 8Nxyc>8K~  
IR<*OnKn  
  static holder _1; ?+y# t?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uCGn9]  
]\oE}7K%r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o1 @. <Q+}  
而不用手动写一个函数对象。 ? p^':@=  
<N\#6m  
cUM#|K#6  
vKNxL^x  
四. 问题分析 B,RHFlp{  
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。 R,[+9U|4V  
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。 (1?k_!)T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vA, tW,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ($:JI3e[;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >?0f>I%\  
"Yf?33UNZ  
五. 问题1:一致性 ' $X}'u  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| t^@4n&Dg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [[d@P%X&  
Nyo,6 AA  
struct holder 2[$` ]{U  
  { z}*74lhF  
  // A49HYX-l  
  template < typename T > X P_ V  
T &   operator ()( const T & r) const .%N*g[J  
  { @awN*mO  
  return (T & )r; $)Pmr1==  
} [:\8Ug8  
} ; k84JDPu#  
E>6:59+  
这样的话assignment也必须相应改动: h` $2/%?  
cE0Kvqe`  
template < typename Left, typename Right > [!E~pW%|n  
class assignment *ocbV`  
  { #y%?A;  
Left l; 3RTraF  
Right r; ^YG.eT6iG  
public : 9oA.!4q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "Hw%@  
template < typename T2 > H Ql_ /:Wx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <sq@[\l}a  
} ;  a7UfRG  
|);-{=.OdQ  
同时,holder的operator=也需要改动: RW. >;|m  
mf)o1O&B  
template < typename T > u2xb^vu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &Kgl\;}  
  { H:HJHd"W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h&6v&%S/L  
} *"D8E^9  
]o]*&[C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X%b.]A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dj9).lgc  
U:.  
return l(rhs) = r; Mo2b"A;}|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L4'FL?~I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HjAQF?;V  
2nRL;[L*.  
template < typename Tp > l;dZJ_Ut$  
class constant_t 8f<[Bu ze  
  { ] 7, mo  
  const Tp t; 0#rv.rJ{  
public : ~agzp`!M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bstc|8<  
template < typename T > 6%B5hv24v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TKsze]/q  
  { XKU+'Tz  
  return t; < g<Lf[n$  
} I%NPc4p  
} ; ~\%MJ3  
c2z%|\q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w$cic  
下面就可以修改holder的operator=了 Uk02VuS  
y4HOKJxI  
template < typename T > :H$D-pbJ4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yVyh'd:Ik  
  { -k p~p e*T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {P_~_5o_  
} |yi3y `f  
n7"e 79  
同时也要修改assignment的operator() $Gs&' y R  
\vB-0w  
template < typename T2 > XB)e;R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oVsj Q  
现在代码看起来就很一致了。 R<gC,eV<=  
Rla4XN=mf  
六. 问题2:链式操作 oQC*d}_E}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |i"A!r W  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b'^OW  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r3l}I 6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8x jJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BYEqTwhT&  
w0Fi~:b  
template < typename T > 8u$Kr q  
struct result_1 PXcpROg56  
  { oW-Tw@D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N 5rY*S  
} ; cWl)ZE<hM  
(XJehdB0  
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: j=)Cyg3_%  
z0Vd(QL  
template < typename T > ,9q=2V[GP  
struct   ref h'<}N  
  { F_!6C-z  
typedef T & reference; n37C"qJ/i  
} ; ]<q{0.  
template < typename T > owTW_V  
struct   ref < T &> ?#xNz=V  
  { cI4%z eR  
typedef T & reference; pr\yc  
} ; kL^;^!Nt  
+15j^ Az  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >U^AIaW  
!arcQ:T@G  
template < typename T > l!\C"f1o,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %*<k5#Yq  
  { <pGPuw|~I  
  return l(t) = r(t); g# :|Mjgh  
} j3VM !/  
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。 Q;{yIa$ $  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !o*BRR*  
6)P~3 C'  
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 fcb:LPk;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U KF/v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qt}vM*0}V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 } 1w[G;$  
最后的布局是: M|FwYF^  
                Add +&tY&dQQB  
              /   \ *9%<}z  
            Divide   5 f3U#|(%(*  
            /   \ A\ze3fmV  
          _1     3 BD,JBu]  
似乎一切都解决了?不。 UuAn`oYhV  
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。 3S:}fPR  
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。 C^Tc9  
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: \SnW(,`oX  
3mZX@h@  
template < typename Right > O{&5/xBA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +Bv{A3E9  
Right & rt) const whoz^n3NE  
  { /^qCJp`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _< 69d  
} "*#$$e53A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ppVjFCv0<  
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。 BgD;"GD*W  
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。 GC H= X  
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。 Mq42^m:qe  
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。 d6<,R;)  
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? u.0Z)j}N  
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: nTY`1w.;  
@.T'  
template < class Action > J$&!Y[0  
class picker : public Action M9]O!{ sq  
  { g GN[AqR  
public : WW@/q`h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E@"+w,x)  
  // all the operator overloaded AZorzQ]s  
} ; Y:G6Nd VFM  
R+gh 2 6e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zUXqTcj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P$.Azrl  
$2 Ox;+  
template < typename Right > )qD%5} t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BkA>':bUr  
  { Uk-^n~y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jN 5Hku[?  
} tHXt*tzq  
V8NNIS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vfp{7I$#6"  
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。 u7fae$:&  
Mc~(S$FU$  
template < typename T >   struct picker_maker  nq8mzI  
  { "Z }'u2%\m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l+ bP48  
} ; ,\[&%ph  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4eYj.=I  
  { R8Lp8!F'  
typedef picker < T > result; iYHD:cg)~  
} ; HV&N(;@  
`f*?|)  
下面总的结构就有了: 2y#4rl1Utx  
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。 C#p$YQf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9Q^>.^~^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ne@Iv)g?  
至此链式操作完美实现。 gx4`pH;B\  
tn6\0_5n  
kxhvy,t  
七. 问题3 "X>Z!>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  ,L\OhT  
%D\TLY  
template < typename T1, typename T2 > /Y:_qsO1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rgB`< [:b  
  { KKa"Ba$g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WY?(C@>s  
} p{t2pfb  
zbx,qctYo$  
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: Yj/S(4(h?  
KZ`d3ad  
template < typename T1, typename T2 > {_ww1'|A  
struct result_2 ]$4k+)6  
  { \UGs_5OT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aIRCz=N  
} ; * ?rw'  
Xl2Fgg}#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? oA"t`,3  
这个差事就留给了holder自己。 st|$Fu  
    E4HG`_cWb  
u\ytiGO*  
template < int Order > _|wgw^.LJ]  
class holder; J Q%e'  
template <> V(=~p[  
class holder < 1 > N/8qd_:8  
  { 2 Nr j@q  
public : "\vEi &C  
template < typename T > 5sM-E>8G^{  
  struct result_1 ' ,a'r.HJH  
  { WsL*P .J  
  typedef T & result; SBAq,F'  
} ; E6NkuBQ((  
template < typename T1, typename T2 > MQD UJ^I$  
  struct result_2 hh{4r} |  
  { G! zV=p  
  typedef T1 & result; %TPnC'2  
} ; 9 vmH$  
template < typename T > uz&CUvos  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;f^.7|  
  { I/Hwf  
  return (T & )r; 3 {\b/NL$  
} z62e4U][  
template < typename T1, typename T2 > >9Fs)R]P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?c+_}ja,  
  { f /&Dy'OV7  
  return (T1 & )r1; uwyzxj  
} gZM\RJZ_  
} ; S M@l4GH  
x5WFPY$wM  
template <> I6M 7xn  
class holder < 2 > GW ?.b_6*  
  { *["9;_KD  
public : 3K@dW"3  
template < typename T > UVUbxFq:  
  struct result_1 !Jh-v  
  { G>M# BuU  
  typedef T & result; f:B+R  
} ; .*r ?zDV  
template < typename T1, typename T2 > 7F>5<Gv:-  
  struct result_2 }C}~)qaZv+  
  { ,1Suq\ L  
  typedef T2 & result; c;&m}ImLe.  
} ; P cnr  
template < typename T > /wljb b/s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?>1AT ==wI  
  { 7;5?2)+=6  
  return (T & )r; T6Z2 #  
} a^~T-;_V  
template < typename T1, typename T2 > UkG|5P`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oR[,?qu@f  
  { ipQJn_:2  
  return (T2 & )r2; wlAlIvIT  
} 8%_XJyg  
} ; [kt!\-  
9Y&n$svB  
 fv5'Bl  
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> >。  w+=>b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 54JZEc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lV?rC z  
)xiic3F  
return l(i, j) = r(i, j); H\Y.l,^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )p~\lM}?d  
d0Py[37V  
  return ( int & )i; 2L[/.|  
  return ( int & )j; e=o<yf9>Q  
最后执行i = j; \wCj$- ;Jt  
可见,参数被正确的选择了。 MQ$[jOAqP  
K,&)\r kzD  
Y 1rU  
$LRvPan`  
8+k\0fmy  
八. 中期总结 e#:.JbJ:D  
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: C;0H _  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c+f~>AaI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RgHPYf{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '\(Us^Ug  
%Nwap~=H;  
3Nd&*QSV  
)-xx$0mL-  
G!RbM.6  
7Y&W^]UZ0t  
九. 简化 r,(rWptf4  
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。 $iUK, ?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rZLTai}`>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |_&vW\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v,bes[Ik  
  +-*/&|^等 ;2(8&.  
2. 返回引用。  \U(qv(T  
  =,各种复合赋值等 F-R4S^eV  
3. 返回固定类型。 ?[hIv6c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +;c)GNQ)6:  
4. 原样返回。 KS!mzq-  
  operator, !X$e;V"HX  
5. 返回解引用的类型。 |>5NH'agV  
  operator*(单目) )'?3%$EM  
6. 返回地址。 &#;vR 0O  
  operator&(单目) oTS*k: C'  
7. 下表访问返回类型。 luACdC  
  operator[] Obgn?TAVX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;+'x_'a  
  operator<<和operator>> NTASrh  
5D8V)i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @Hw#O33/'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =Bcwd7+  
{u{n b3/jl  
template < typename Left > U$Z)v1&{  
struct value_return mHrt)0\_  
  { KhIg  
template < typename T > (2RZc].M~  
  struct result_1 vOy;=0$  
  { ^ #B`GV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .t*MGUg  
} ; "_WOt Jr  
=+% QfuK  
template < typename T1, typename T2 > S@* lI2  
  struct result_2 :V*c9,>ZO  
  { wa-#C,R\_#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sgu#`@o  
} ; [`Seh$  
} ; w[}5qAI5*f  
Jte:U*2  
LG0+A}E=C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a'u:1C^\  
C ?JcCD2  
下面我们来剥离functor中的operator() XZde}zUWn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: piIj t  
VRQ'sn@  
return l(t) op r(t) [0<N[KZ)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T}d% XMXq  
return op l(t) P&@ 2DI3m  
return op l(t1, t2) i}"Eu< P  
return l(t) op 1O3"W;SR<:  
return l(t1, t2) op _; /onM   
return l(t)[r(t)] LI1OocY.]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i eQQ{iGJH  
4WU%K`jnXb  
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:  b)/,  
单目: return f(l(t), r(t)); aqJ>l}{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mX66}s}#  
双目: return f(l(t)); 6..G/,TB  
return f(l(t1, t2)); :ZX#w`Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 D]X&Va  
1(t{)Z<  
struct meta_divide  -i*{8t  
  { RG[b+Qjn  
template < typename T1, typename T2 > qp$Td<'Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qau\6p>^  
  { 3pg_`  
  return t1 / t2; Hj\>&vMf  
} KnK8\p88\  
} ; kEiWE|  
50h?#u6?  
这个工作可以让宏来做: F7[ 55RcP  
EAafi <n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4+46z|  
template < typename T1, typename T2 > \ 1~rZka[s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _voU^-  
以后可以直接用 ukNB#2 "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .rpKSf.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BN\Y N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >F7v'-*{  
vU|=" #  
|hGi8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mz)Z =`hy  
9?W!E_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S 2vjjS  
class unary_op : public Rettype *O6q=yg;K:  
  { MoAZ!cF8  
    Left l; JR>v  
public : c*R?eLt/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3>O=d>  
mtfEK3?2*  
template < typename T > NABVU0}   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nz-( 8{ae  
      { U4PnQ K,  
      return FuncType::execute(l(t)); &\Kp_AR  
    } 3jx5Lou)&  
SA3!a.*c  
    template < typename T1, typename T2 > W<']Q_su  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6IRzm6d  
      { hf#[Vns  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Iq#Q3w  
    }  3"B$M  
} ; ]CL t Km  
XNZW J  
/D@(o`a  
同样还可以申明一个binary_op 8":O\^i  
_pZ2^OO@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gxa@da  
class binary_op : public Rettype 2o5Pbdel  
  { iLhxcM2K  
    Left l; ftr?@^  
Right r; d9bc>5%-F  
public : { [S@+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cHr.7 w  
U_\3preF  
template < typename T > CEOD$nYc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JY6&CL`C  
      { *(c><N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Cx,)$!1  
    } dJ/(u&N  
#}y(D{zc  
    template < typename T1, typename T2 > P/9iB/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hlIh(\JZ4s  
      { ~:Pu Kx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?U^h:n  
    } fwWE`BB  
} ; j)A$%xUo  
v J `'x  
b!do7%]i  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `y%1K|Y=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fQ.{s Q$@h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |~V`Es +j  
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。 '5V#sq;Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m`3Mev  
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。。。 g#Doed.30=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z#Q)a;RA  
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) xW hi>  
下面是修改过的unary_op a d,0*(</  
iD/r8_}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0qdgt  
class unary_op heF<UMI  
  { QAI!/bB  
Left l; \@%sX24D  
  ~-dL #;  
public : sPKyg  
moe5H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N3C 8%  
Po+tk5}''5  
template < typename T > 0SJ7QRo|K  
  struct result_1 CHZjK(a  
  { !"dn!X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9[L@*7A`m  
} ; ?M02|8-  
UN,y /V  
template < typename T1, typename T2 > fxR}a,a  
  struct result_2 $ 2/T]  
  { BAQ;.N4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4t Z. T9d  
} ; Wd0$t    
#!h +K"wX  
template < typename T1, typename T2 > Y64B"J=P 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s3., N|  
  {  `LWZ!Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K9BoIHo  
} RR 8Z 9D;  
Qey6E9eCA  
template < typename T > ;4g_~fB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I{V1Le4?  
  { *C0gpEf9S  
  return OpClass::execute(lt(t)); CYxrKW l:'  
} SdI/  
N]p|c3D  
} ; <;?&<qMo,P  
[H3~b=  
N$j I&SI?}  
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 _z3Hl?qk=  
好啦,现在才真正完美了。 I8 <s4q  
现在在picker里面就可以这么添加了: ElEa*70~g  
hVfiF  
template < typename Right > v{H3DgyG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e$wbYByW  
  { X> *o\   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F! |?S:X  
} kP6P/F|RcZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kZlRS^6  
>v+ia%o  
kS>'6xXH  
B1&H5gxgN  
}UzO_&Z#6  
十. bind <IF\;,.c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jZ'y_  
先来分析一下一段例子 <N{pMz  
iZ`1Dzxgk  
us.+nnd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N1V qK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q&rf&8iH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J)l]<##  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `P`n qn  
我们来写个简单的。 VH{SE7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y %k`  
对于函数对象类的版本: '(/ZJ88JP  
{d;eZt `  
template < typename Func > ,]N!I%SI  
struct functor_trait SZ9xj^"g  
  { =f)S=0UF  
typedef typename Func::result_type result_type; VesO/xG<  
} ; o3;u*f0rWn  
对于无参数函数的版本: 5T[9|zJs  
t;DZ^Z"{  
template < typename Ret > ':7%@2Zo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q7y6</4f  
  { -S=Zsr\  
typedef Ret result_type; nI4xK  
} ; T#lySev  
对于单参数函数的版本: `9Qr kkG+  
FjUp+5  
template < typename Ret, typename V1 > 3I_"vk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y/t:9Aau  
  { ksxacRA7\  
typedef Ret result_type; S?{|qlpy  
} ; Sa&~\!0t  
对于双参数函数的版本: ,i2%FW  
qj71 rj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ru?Ue4W^b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Av*R(d=`  
  { (BC3[R@/l  
typedef Ret result_type; }9=\#Le~\  
} ; 'aB0abr|  
等等。。。 o} #nf$v(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9Byk/&$U  
Z`xz|:D+  
template < typename Func > S,5>g07-`  
struct func_return ^uW!=%D  
  { qYFol# =%  
template < typename T > GLb}_-|  
  struct result_1 `07u}]d8  
  { fB5Bh;K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `4cs.ab  
} ; r'hr 'wZ  
#R|M(Z">q  
template < typename T1, typename T2 > laM0W5  
  struct result_2 g1\4Jb  
  { u[U~`*i*rA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nzDS  
} ; .2hQ!)+  
} ; vi6EI wZG  
}>xgzhdT  
~(B\X?v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p5C sw5  
^(8 i` `V  
template < typename Func, typename aPicker > w\Q3h`.  
class binder_1 1){1 HK  
  { +a sJV1a  
Func fn; tc@U_>{  
aPicker pk; 5(MWgC1  
public : >TsJ0E?3x  
%^"Tz,f  
template < typename T > IxCEE5+`%  
  struct result_1 .i/]1X*;r^  
  { (0W%Y Z!&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,"PwNv  
} ; iQ-;0<=G  
n?pCMS|  
template < typename T1, typename T2 > wC BL1[~C  
  struct result_2 UTUIL D  
  { @( 9#\%=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #hd<5+$U}l  
} ; JBE'B Q@  
/,5`#Gte_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >w9)c|  
q4 'x'8  
template < typename T > n<CJx+U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B>o\;)l3O  
  { vD) LRO Z  
  return fn(pk(t)); v%&f00  
} C3 0b}2  
template < typename T1, typename T2 > iTD}gC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P1 (8foZA  
  { > Q@*o  
  return fn(pk(t1, t2)); (eJr-xZ/  
} $t 1]w]}d  
} ; SlZL%C;  
F4 Ft~:a  
U3lr<(r*  
一目了然不是么? |i?AtOt@f  
最后实现bind p`1d'n[  
|gxU;"2`5~  
; Z61|@Y  
template < typename Func, typename aPicker > wXZ.D}d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yixW>W}  
  { WGG|d)'@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B0q![  
} gKb4n Nt  
^Sy\<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #jr;.;8sQ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2t[c^J  
g,y`[dr  
十一. phoenix 9qXHdpb#g"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M=o,Sav5*  
1a4QWGpq  
for_each(v.begin(), v.end(), +@%9pbM"z  
( V.Xz n  
do_ ~JLqx/[|s  
[ v_c'npC  
  cout << _1 <<   " , " ![abDT5![  
] {,APZ`q|  
.while_( -- _1), c#"\&~. P  
cout << var( " \n " ) _5 tw1 >  
) 5B2x# m|8  
); bHS2;K~  
K!I]/0L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {K3\S 0L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dN |w;|M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 //ZB B,[@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GeHDc[7  
>+vWtO 2  
:1Fm~'  
template < typename Cond, typename Actor > B"KsYB79t  
class do_while *$# r%  
  { 9d[0i#`:q  
Cond cd; Bf'jXM{-  
Actor act; }%k"qW<Y  
public : <u2*(BM4  
template < typename T > fy_'K}i3k  
  struct result_1 #Z$6> Xt  
  { & p_;&P_  
  typedef int result_type; ` V^#Sb  
} ; i $I|JJJ  
:-"J)^V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _"0n.JQg  
xo@N~  
template < typename T > %m+MEh"b5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m\Tq0cT$  
  { E 3I'3  
  do 'd U$QO  
    { &g& &-=7)  
  act(t); =l7LEkR  
  } sM5 w~R>Y  
  while (cd(t)); LG<lZ9+y  
  return   0 ; !%s7I ^f*  
} "apv)xdW  
} ; er#we=h  
2WUBJ-qnuT  
akCl05YW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Tl%4L % bE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =]zPUzr,|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 --^D)n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rXm!3E6JL  
下面就是产生这个functor的类: A\# ? rK  
.9^;? Ts  
]oya<C6pR  
template < typename Actor > @nc!(P7_  
class do_while_actor \ 3LD^[qi  
  { q yJpm{  
Actor act; +z[!]^H]4  
public : .<NXk"\!y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qFs<s<]  
=~0XdS/1  
template < typename Cond > YD+C1*c!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O,OGq0c  
} ; ;XtDz  
]cA~%$c89s  
I9Sh~vTm=u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h{JVq72R  
最后,是那个do_ ^|K*lI/  
S}< <jI-z  
#TSM#Uqe  
class do_while_invoker a<o0B{7{BM  
  { y]CJOC)/K  
public : M^[ jA](a  
template < typename Actor > qt:->yiq+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wey\GQ`"8  
  { 'P Yl%2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3)-#yOr  
} CTP%  
} do_; cq=R  
}>1E,3A:%G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eS.]@ E-T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A"k,T7B  
最后来说说怎么处理break和continue j?mJ1J5  
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。 _0f[.vN  
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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