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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "hxN!,DEZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fb`a~c~s  
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, @mP]*$00  
RGKYW>$0RR  
)Z 9E=%  
Hmt^h(*/2  
  class filler [epi#]m  
  { *a;@*  
public : U1_@F$mq<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P262Q&.}d  
} ; H,fZ!8(A_)  
)L{ghy  
}/tf>?c  
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: #'D" 'B  
eV:9y  
vX0f,y  
 xw^R@H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z>c3  
lGwl1,=  
RqEH| EUZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hI%bjuq  
^bg2[FV  
f"7O  "6  
3~S'LxV  
二. 战前分析 IN8>ZV`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。 {'?)FX*W  
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 0.T4{JS#  
F'jWV5"*  
lO&3{dOYE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]D[DU]K  
  /* --------------------------------------------- */ gb ^?l~SS  
vector < int *> vp( 10 ); $3`>{3x$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;<yd^Xs  
/* --------------------------------------------- */ 'o|30LzYgQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k.("3R6v:  
/* --------------------------------------------- */ SDu#Yt&mhh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aRG2@5  
  /* --------------------------------------------- */ S5~VD?O,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -p3Re9  
/* --------------------------------------------- */ Bj k]ZU0T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A+6 n#  
\drqG&wl  
qmO6,T-|  
@1*ohdHH  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8Ac)'2t;U  
1._1, _2是什么? Bm&kkx.9P  
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。 ~|<WHHN (  
2._1 = 1是在做什么? $o$ maA0  
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。 d>;&9;)H  
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。 2gO2jJlv  
S*j6OwZ  
lY|Jr{+Ln  
三. 动工 U2uF&6v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Gv[ 8'I  
'YNT8w/3  
=]:>"_jN  
GKN%Tv:D_  
template < typename T > GpZ c5c  
class assignment WVVJ  
  { f|O{#AC  
T value; $)3%U?AP  
public : O@p]KSfk  
assignment( const T & v) : value(v) {} 311LC cRp  
template < typename T2 > :Ad &$e g+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t#q<n:WeYU  
} ; pZ/>[TP(%F  
': N51kC  
/~x "wo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EEGy!bff  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZPbpp@,  
nstUMr6  
yAoe51h?  
LpR3BP@At  
  class holder `rf_7  
  { +$oF]OO  
public : ]\7]%(  
template < typename T > z5)s/;Sc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^Z:~91Tv-_  
  { jDQZQ NS  
  return assignment < T > (t); ^f# F I&  
} os/vtyP:a  
} ; [IK  )  
R: l&2k@  
V}\~ugN)y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `uC@nJ  
Pp )3(T:  
  static holder _1; ?O>V%@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <=f}8a.R3  
9K9DF1SOa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =i~}84>  
而不用手动写一个函数对象。 -jMJAYjV  
G "73=8d  
lo[.&GD  
foQ#a  
四. 问题分析 6`f2-f9%iq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ">#wOm+ +  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  cReB~wk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M bb x`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nm |!#(L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `ho1nY$)CE  
O%FPS=  
五. 问题1:一致性 0qX3v<+[6  
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?| *4V=z#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lV%N  
hiQha5  
struct holder V7/I>^X  
  { Q[nEsYP  
  // mauI42  
  template < typename T > k+ze74_"  
T &   operator ()( const T & r) const T<XA8h*  
  { ih7/}   
  return (T & )r; \EVBwE,  
} U\Z?taXB  
} ; qHxqQ'ks;  
y\ a1iy  
这样的话assignment也必须相应改动: je!-J8{  
daYx76yP_?  
template < typename Left, typename Right > @HOBRRm`  
class assignment ~JaAii{  
  { %Ah^E$&n2  
Left l; y3h/ IpT  
Right r; -{ H0g]  
public : ;UxP Kpl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ONe# rKJ_  
template < typename T2 > ^k9kJ+x^S2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K"r*M.P>  
} ; 0(S"{Ov  
?]*^xL;x?  
同时,holder的operator=也需要改动: &uO%_6J  
x@*SEa  
template < typename T > -]QD|w3dp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HaP}Y :p  
  { W VI{oso#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -?0qf,W.  
} yxH ( c  
?Orxmxc 2  
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。 t2l S ~l)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QDu2?EYZq  
o#skR4lwe  
return l(rhs) = r; Rb.SY{}C  
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。 62Z#Y Q}x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `DC2gJKk%  
l g-X:Z.  
template < typename Tp > {DR`;ea])1  
class constant_t [<6S%s  
  { $g sxO!G  
  const Tp t; 8|" XSN  
public : ;A*`e$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :3I@(k\PY  
template < typename T > #Y4=J 6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1~PV[2a  
  { ~/P&Tub^  
  return t; \ioH\9  
} {j7uv"|X7  
} ; ^pYxKU_O  
JhLgCnm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AT%u%cE-  
下面就可以修改holder的operator=了 'hs2RSq  
o}$ EG  
template < typename T > 2* 2wY=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }yz (xH  
  { *3?'4"B{8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Dp':oJC  
} 2n|K5FR()  
3J5!oF{H  
同时也要修改assignment的operator() 'JRvP!]  
sNLs\4v  
template < typename T2 > aXoVy&x=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jJ5W>Q1mK$  
现在代码看起来就很一致了。 [Lzw#XE  
oomT)gO 6*  
六. 问题2:链式操作 Gy6l<:;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m_)FC-/pSl  
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。 xjVS   
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。 <UQe.K"  
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。 !Y[lQXv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XR;eY:89  
&MCbYph,  
template < typename T > 1 =M ?GDc  
struct result_1 7BJzM lJ1Y  
  { BYMi6wts  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o<|P9#(U"  
} ; }3OKC2K~  
MZT23 [+  
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: 6Q${U7%7  
y$_eCmq  
template < typename T > `nZ)>  
struct   ref egq67S  
  { E/%9jDTQ  
typedef T & reference; u)~C;f)  
} ; zc;|fHW~O  
template < typename T > !K'}K>iT  
struct   ref < T &> RH&~+5  
  { U4b0*`o  
typedef T & reference; (w}H]LQ  
} ; P7{gfiB  
dF2nEaN0%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :R~MO&  
=fO5cA6Z  
template < typename T > !lj| cT9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <1t*I!e_  
  { FW21 U<  
  return l(t) = r(t); }n4V|f-  
} #~<0t(3Q  
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。 #g]vc_V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `0Oh_8"  
"$2 y-|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 j 4^97  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !;KCU^9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;,?KI$K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t},/}b  
最后的布局是: _t^{a]/H  
                Add j4cwI90=  
              /   \ 2(#7[mgPI  
            Divide   5 0sfr d  
            /   \ XBp?w  
          _1     3 j'MO(ev  
似乎一切都解决了?不。 &3n~ %$#N  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 HBu[gh;b  
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。 ''0fF_P  
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: W7 #9jo  
w tiny,6  
template < typename Right > i:OK8Q{VI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6jC`8l:  
Right & rt) const Bg|5KOnd  
  { Aj+2;]M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V7Ek-2M  
} 5'X ]k@m_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @T'i/}nl  
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。 M!REygyx  
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。 F!]lU`z)=  
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。 7~5ym15*  
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>DR Jz  
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? Vnr[}<L  
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: \cUC9/ b  
VB, ?Mo}R  
template < class Action > 4}eepJOn  
class picker : public Action qa0 yg8,<  
  { d\jPdA.a=  
public : r}mbXvn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =9fajRFTt  
  // all the operator overloaded f (F)1  
} ; ".<DAs j  
aPm`^ q  
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。 ,v';>.]  
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: *fn*h[pV&  
W8KDX_vGJ  
template < typename Right > )C(? bR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &I (#Wy3  
  { hNH'XQxO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rjp-Fw~1w  
} !U'QqnT  
L_wk~z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nh!a)]c[  
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。 er!DYv  
:[hgxJu+  
template < typename T >   struct picker_maker |~X ;1j!  
  { S|]X'f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b-{=s +:  
} ; (4dhuT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TwVlg ;  
  { \<y#R~7s  
typedef picker < T > result; ?MgUY)X  
} ; \\u<S=G  
=A!@6Nw  
下面总的结构就有了: #nK>Z[  
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。 X0haj~o[  
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。 '~&9D:(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #py[  
至此链式操作完美实现。 |ayVjqJ*  
}l],.J\BGX  
&iA?+kV  
七. 问题3 +KvU$9Ad>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 RHO(?8"_  
2E)wpgUc?e  
template < typename T1, typename T2 > dVi!Q@y+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jO1r)hw N>  
  { (tZrw5 @  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /.o^R6  
} .2v_H5<  
EB2!HpuQ3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: e0T34x'  
vfE6Ggz  
template < typename T1, typename T2 > ysQ,)QoiR{  
struct result_2  f-E( "o  
  { t 0|!(3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oIb|*gX^  
} ; Vc2A  
n 3D;"a3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yl1gx  
这个差事就留给了holder自己。 C86J IC"  
    QUQu^p  
7lBAxqr2  
template < int Order > 1M 781  
class holder; 4bw4cqY;  
template <> VI'hb'2  
class holder < 1 > & '}/f5s|  
  { >V*mr{/1  
public : l33Pm/V2?  
template < typename T > O^^C;U@U<1  
  struct result_1 qpE&go=k'  
  { 5Drq9B9;  
  typedef T & result; 6T#+V37  
} ; -Ty*aov  
template < typename T1, typename T2 > D~$r\ ]av  
  struct result_2 #R.-KUW:  
  { }#Qc \eud  
  typedef T1 & result; Y#lk6  
} ; 7U2J xE  
template < typename T > Ooq! 0g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v4.#;F.\m  
  { oWC@w  
  return (T & )r; Ksy -e{n  
} j&Wl0  
template < typename T1, typename T2 > >w^YO25q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k+8q{5>A<  
  { @vrV*!  
  return (T1 & )r1; 8W#heW\-]  
} }` != m  
} ; `R=HKtr?  
|]ZYa.+:  
template <> =MLcm^b  
class holder < 2 > )Hk3A$6(  
  { %^>ju;i^O  
public : !Y\D?rKZ  
template < typename T > <RG|Dx[:=  
  struct result_1 DFd%9*N  
  { W>p-u6u%E|  
  typedef T & result; /O^RF}  
} ; 7El[ >  
template < typename T1, typename T2 > t[oT-r  
  struct result_2 ZObhF#Y9  
  { t{WzKy  
  typedef T2 & result; -cSP _1  
} ; (;57Vw  
template < typename T > *]VFvh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bdibaN-h  
  { CCWg{*og  
  return (T & )r; A' /KUi  
} cdZ~2vk  
template < typename T1, typename T2 > ##V5-ZG{:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tP2qK_\e=  
  { }woo%N P  
  return (T2 & )r2; mA*AeP_$  
} eZdu2.;<  
} ; KFvQ  
]5$eAYq  
H+ 0$tHi  
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> >。 6^"=dn6K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v(-{=*':  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J~1r{5V4{  
=UJ:tSr  
return l(i, j) = r(i, j); (v}>tb*#`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NX/;+{  
Z<SLc,]^  
  return ( int & )i; JA'h4AXk  
  return ( int & )j; %JHGiCv|  
最后执行i = j; R%qGPO5Z\c  
可见,参数被正确的选择了。 d\61; C  
},>pDeX^P  
Qkd<sxL  
g)_e]&  
|*'cF-lp6v  
八. 中期总结 MF'$~gxo  
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: t $xY #:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v%s`~~u%^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X(\fN[;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor weE/TW\e  
<Gt2(;  
o(r\E0 I  
R&Jm +3N  
CO2C{~Q5  
]zQo>W$  
九. 简化 w[ !^;#  
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。 E gal4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `}l JH i  
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: " 9^j.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )6Ny1x+  
  +-*/&|^等 k-HCeZ  
2. 返回引用。 :)_~w4&  
  =,各种复合赋值等 l*kPOyB  
3. 返回固定类型。 Zuw?58RE\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A Q+]|XYo_  
4. 原样返回。 _-9@qe  
  operator, Lv'D^'I  
5. 返回解引用的类型。 &*7?)eI!i  
  operator*(单目) DV\`Wv  
6. 返回地址。 @1 U&UH  
  operator&(单目) GA?87N  
7. 下表访问返回类型。 H*Kj3NgY  
  operator[] e=Z, Jg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 20iq2  
  operator<<和operator>> :w<V  
)YX 'N<[  
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。 q*7zx_ o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rSHpS`\ou  
(A?H1 9  
template < typename Left > |kvC H<F'  
struct value_return 1e>s{  
  { =7C%P%yt  
template < typename T > 8}FzZ?DRy  
  struct result_1 Bnb#{tL  
  { u)V#S:9]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t@R ?Rgu3  
} ; -GqT7`:(H4  
B:e @0049  
template < typename T1, typename T2 > #ceaZn|@m  
  struct result_2 3$m4q`J  
  { 1\g6)|R-+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P#_sg0oJF  
} ; i%g#+Gw  
} ; L dm?JrU  
d8m6B6 CW  
MH{GR)ng:9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 05spovO/'  
;[W"mlM  
下面我们来剥离functor中的operator() <IC~ GqXv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g q}I[N  
rc/nFl 6#  
return l(t) op r(t) 8:#rA*Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pp| *J^U 4  
return op l(t) ;Wl+ zw  
return op l(t1, t2) -,+q#F  
return l(t) op CWNx4)ZGw  
return l(t1, t2) op 8S<@"v  
return l(t)[r(t)] B?)@u|0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] raCi 8  
uFLx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nIoPC[%_  
单目: return f(l(t), r(t)); `8I&7c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g=]u^&  
双目: return f(l(t)); Oer^Rk  
return f(l(t1, t2)); .>mr%#p  
下面就是f的实现,以operator/为例 sp ]zbX?  
KLL;e/Gf  
struct meta_divide V h k _  
  { Tzn tO9P+  
template < typename T1, typename T2 > 0%Z]h?EYy|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y /BJIQ  
  { xritonG/F  
  return t1 / t2; #~=hn8  
} <]T`3W9  
} ; ~>:Z6Le@   
h?f>X"*|(  
这个工作可以让宏来做: MUA%^)#u4Q  
gt ";2,;X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hTEx]# (  
template < typename T1, typename T2 > \ UH"#2< |b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -CR?<A4mud  
以后可以直接用 /MF! GM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hTM[8 ~<^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~O]]N;>72"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !Mu|mz=  
\|Ul]1pO8  
PmR~c,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0k'e:AjP  
*$"gaXI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (C\hVy2X?N  
class unary_op : public Rettype jC3Vbm&ZZ  
  { u@.>Z{h  
    Left l; aj"M>zd*}  
public : \2(SB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W0C@9&pn6  
4WN3=B  
template < typename T > yY&3p1AxW]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R-RDT9&<  
      { :mS# h@l  
      return FuncType::execute(l(t)); 3"kd jOB  
    } 9Li%KOY  
` iJhG^w9M  
    template < typename T1, typename T2 > Mze;k3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =;3fq-  
      { HoLv`JA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Sje wuIi1  
    } JIFU;*PR1  
} ; #CnHf  
c(/VYMJZ&  
shH~4<15  
同样还可以申明一个binary_op Khe!g1=&X  
&tZG @  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Cb` {  
class binary_op : public Rettype NziZTU}  
  { .iQT5c  
    Left l; {\z({Wlb]  
Right r; R@*O!bD  
public : "&/]@)TPz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qf| U0  
nZ_v/?O  
template < typename T > ,j?.4{rHJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SR8qt z/V  
      { c=[O `/f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1N\D5g3  
    } c=;:R0_'t  
x%<  
    template < typename T1, typename T2 > =B];?%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lqp8yVO  
      { S#b-awk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jV/CQM5a+  
    } >;#=gM  
} ; \NG C$p n  
8LI-gp\ 2  
{Rear 2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JI/_ce  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X>I)~z}9#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S/`%Q2za4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ln.ZVMZ;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xwa_3Xm*Le  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Qe'g3z>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yfDAk46->6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #-"VS-.<  
下面是修改过的unary_op @O}7XRJ_8  
9ktEm|F3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]{ d[  
class unary_op {u\%hpD_  
  { ~RBrSu)  
Left l; IhiGP {  
  BYM3jXWi0v  
public : R|P_GN6 >  
4<X!<]3]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dw2Q 'E  
npDIX  
template < typename T > zD)pF1,7:8  
  struct result_1 DOQc"+  
  { !>(RK"KWq]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OI0B:()  
} ; F=)&98^v$_  
mF09U(ci  
template < typename T1, typename T2 > a{!r`>I\f  
  struct result_2 3S BZ>  
  { o:Zd1"Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d vOJW".  
} ; i1oKrRv  
M0c 9pE  
template < typename T1, typename T2 > AY SSa 1}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Qdq}FYr  
  { ir:d'g1k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ?W0(|9  
} )ZejQ}$  
FZH\Q~IUV  
template < typename T > Bd3~EbFL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xAwf49N~  
  { [`Cq\mI-W  
  return OpClass::execute(lt(t)); up%Z$"Y  
} >J=<bhR  
S*"u/b;  
} ; -Z^4L  
CkRX>)=py  
zQH]s?v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t/Z:)4Z  
好啦,现在才真正完美了。 (shK  
现在在picker里面就可以这么添加了: >?YNW   
{6d b{ ay_  
template < typename Right > -Y:ROoFOZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DJQglt}~  
  { 15zrrU~D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y_}SK6{  
} o0p T6N)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WA)Ij(M8 p  
z{BA4sn  
m_!U}!  
#vf_D?^  
2N~ E' 25  
十. bind p8,0lo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n+D#k 8{  
先来分析一下一段例子 qUf)j\7"Fn  
=f:(r'm?r.  
nSY-?&l6P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qd!#t]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sd:.KRTu.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mYNEz @  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (Btv ClZ  
我们来写个简单的。 y~F<9;$=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^GYq#q9Q  
对于函数对象类的版本: TK>{qxt:=  
u8OxD  
template < typename Func > aEx(rLd+  
struct functor_trait idJh^YD  
  { EX?h0Uy  
typedef typename Func::result_type result_type; ~2/{3m{3A  
} ; ~F#A Pt  
对于无参数函数的版本: OCHm;  
wH!#aB>kP  
template < typename Ret > zfjTQMaxh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (:Cc3  
  { (G4'(6  
typedef Ret result_type; $Kq<W{H3ut  
} ; rF'R >/H  
对于单参数函数的版本: daOS8_py  
el'j&I  
template < typename Ret, typename V1 > +zRh fIJHH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H_X?dj15  
  { #@Ujx_F  
typedef Ret result_type; B#tdLv"I  
} ; =s'7$D}0.  
对于双参数函数的版本: Sue 6+p  
8mgQu]>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n=`w9qajd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (L|}`  
  { viuiqs5[Bi  
typedef Ret result_type; C(]'&~}(  
} ; ):bu;3E  
等等。。。 ,deUsc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3#Y3Dz`  
Q-R}qy5y  
template < typename Func > lIuXo3  
struct func_return %yaG,;>U  
  { DuF7HTN[K  
template < typename T > M^ 5e~y  
  struct result_1 M\yHUS6N  
  { H4skvIl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yL"i  
} ; #'>?:k  
S!7g)  
template < typename T1, typename T2 > iMWW%@U^=  
  struct result_2 ) p^  
  { G\1J _al  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j, t~  
} ; e d;"bb  
} ; L#j |2H|  
6;JP76PD  
ozxYH],  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z( #Ln  
|mj# 0  
template < typename Func, typename aPicker > +t>XxYScx  
class binder_1 b}%g}L D  
  { 0 [i+  
Func fn;  5T/J%  
aPicker pk; y[:q"BB3  
public : ny`(f,)u*  
99KVtgPm  
template < typename T > [EGx  
  struct result_1 l<2oklo5  
  { aFG3tuaKrQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $WNG07]tU  
} ; q2!'==h2i  
dwp: iM  
template < typename T1, typename T2 > )nnCCR S6  
  struct result_2 L*O>IQh2  
  { XTj73 MWY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !~d'{sy6  
} ; +=, u jO:  
OMd# ^z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =yh3Nd:u  
( 2zeG`  
template < typename T > &A"e,h(^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +\U]p_Fo3  
  { h^d\xn9GT#  
  return fn(pk(t)); ;>C9@S+  
} S*rO0s:  
template < typename T1, typename T2 > `r]TA]D R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )]A9~H  
  { M1(9A>|nF  
  return fn(pk(t1, t2)); 0h:G4  
} K6(.KEW  
} ; #7\b\~5  
;[cai MA-  
8{@`kyy|  
一目了然不是么? IM$0#2\  
最后实现bind j=Q$K #sBt  
od(:Y(4  
b=_{/F*b?  
template < typename Func, typename aPicker > :p&IX"Hh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <c\]Ct  
  { NGj"ByVjx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [Gf{f\O  
} 'f6PjI  
tO4):i1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v D&Kae<  
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。 0T1ko,C!,e  
2) ?  
十一. phoenix x?rbgsB5&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &_YtY47  
dQ`:8S K  
for_each(v.begin(), v.end(), blmmm(|~|  
( 9H[/Tj-;  
do_ )"F5lOA6  
[ K{N%kk%F  
  cout << _1 <<   " , " pEkOSG  
] E+Im~=m$  
.while_( -- _1), '5V^}/  
cout << var( " \n " ) w`0)x5 TGR  
) ]DU61Z"v?b  
); S{ey@ X(  
:Dt\:`(r'  
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: RZe#|k+ 8  
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 HrDTn&/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 363cuRP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CvP`2S\  
O!yakU+  
r/^tzH's  
template < typename Cond, typename Actor > 0w'|d@*wV  
class do_while \.kTe<.:_  
  { 9='=-;@/5  
Cond cd; IJldN6&\q  
Actor act; 2 mSD"[%  
public : 7:h<`_HT(X  
template < typename T > #TIX_RXh  
  struct result_1 2k+= kt  
  { q`cEA<~S  
  typedef int result_type; .E#<fz  
} ; ;hkro$  
zdqnL^wb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jjX'_E  
3y/1!A3  
template < typename T > 9E^~#j@Zr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {vLTeIxf.G  
  { rv`2*B  
  do 'qdg:_L"  
    { |GuKU!  
  act(t); ,7t3>9 -M"  
  } ;FcExg|k  
  while (cd(t)); U%h7h`=F?  
  return   0 ; 70duk:Ri0  
} `(!W s\:  
} ; O1|B3M[P  
G&.d)NfE  
jT{f<P0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lr wINVa  
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。 wInY7u Bd!  
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。 Is<x31R  
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。 >1m)%zt  
下面就是产生这个functor的类: Gee~>:_Q{J  
lD9%xCo9(  
g)X7FxS,z  
template < typename Actor > HgYc@P*b  
class do_while_actor @l)\?IEF@f  
  { (rAiDRQ[  
Actor act; )\D2\1e(c  
public : uXjoGcW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k{?!O\yY  
p}96uaC1  
template < typename Cond > Y+!Ouc!$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wH+FFXGJs  
} ; 4=~ 9v  
W)|c[Q\  
t3pZjdLJd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HE*7\"9  
最后,是那个do_ (QhG xuC  
1% asx'^  
;gEp!R8  
class do_while_invoker 7t ZW^dF  
  { %)BwE  
public : #-}kG"  
template < typename Actor > i5.?g<.H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eVZa6la"  
  { .4H_Zt[2  
  return do_while_actor < Actor > (act); f3/SO+Me}  
} &t~zD4u B  
} do_; <9ePi9D(  
h U 9\y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }Q!h ov  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q^*G`&w,  
最后来说说怎么处理break和continue *^X#Eb  
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。 d&NCFx  
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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