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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]ZbZ]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S5,y!K]C~  
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, ;PA^.RB  
[yEH!7  
C{5bG=Sg~  
M %vZcP  
  class filler @[s+5_9nk  
  { Rg3cqe#O/  
public : mF6 U{=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5, j&-{ 0W  
} ; BJL*Dih m[  
2qN|<S&  
(L2:|1P)  
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: -J`VXG:M  
IHrG!owf  
i'\7P-a  
T2%{pcdV/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fbjT"jSzw  
 av!'UZP  
N!TC}#}l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gQ0W>\xz  
,P T5-9 m  
l>J>?b=x"[  
Q|CLis-  
二. 战前分析 : U Yn  
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。 *%(BE*C}  
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 zYz0R:@n+  
0C,2gcq  
M?nYplC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JtB]EvpL}  
  /* --------------------------------------------- */ ({5`C dVi  
vector < int *> vp( 10 ); F.DR Gi.i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T``O!>J  
/* --------------------------------------------- */ v=Y) A?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U7(t >/  
/* --------------------------------------------- */  (H*EZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d*===~  
  /* --------------------------------------------- */ ?S~@Ea8/M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "L)=Y7Dx  
/* --------------------------------------------- */ kuZs30^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q ?qpUPzD  
,5 A&  
B S^P&TR!  
WS7a]~3'  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4b}94e@(N  
1._1, _2是什么? S *D Bzl  
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。 $.g)%#h:  
2._1 = 1是在做什么? +Y9n@`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #6'+e35^8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;"1  
br[n5  
W3h{5\d!  
三. 动工 P*kKeMl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DH*=IzcJf  
vp_$Ft-R  
R3<2Z0lqy  
yaw33/iN  
template < typename T > >+3tOv3:  
class assignment w<o#/J9  
  { &UV=<Az {  
T value; .>;}GsN&  
public : fN-y8  
assignment( const T & v) : value(v) {} XVRtfo  
template < typename T2 > V1 :aR3*!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1f/8XxTB  
} ; KD*q|?Z  
F,NS:mE  
ss4<s 5:y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 flr&+=1?D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qUuvM  
1^HUu"Kt  
Zi4Ektj2  
wfJ[" q   
  class holder z"*$ .  
  { WokQ X"  
public : )`V__^  
template < typename T > t%'0uB#v1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }2;{ }J  
  { D_(K{? KU  
  return assignment < T > (t); 1}#RUqFrvS  
} L74Sx0nk=  
} ; 28jm*Cl8  
GO|EeM!iB  
\.AI;^)X@]  
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: 2TZ+R7B?  
-y1t;yU.L  
  static holder _1; Z,ZebS@yG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #2U4}#Mi  
8>(DQ"h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OD~TWT_  
而不用手动写一个函数对象。 wRLj>nc  
Hrd z1:#6,  
aN}l&4d  
zr1,A#BV  
四. 问题分析 uV'w0`$y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <Ky6|&!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J@4,@+X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HbUadPr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `tjH#W`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xSal=a;k  
:87HXz6]jS  
五. 问题1:一致性 ,2y " \_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| G1`H H&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I$#)k^Q  
UN"U#Si)  
struct holder IY=CTFQ8lm  
  { 4[$D3,A  
  //  @U;U0  
  template < typename T > ~?x `f +  
T &   operator ()( const T & r) const U(t_uc5q  
  { iI.d8}A  
  return (T & )r; G"'[dL)N>  
} HsQ\xQ"k!  
} ; 5uJ{#Zd  
s/=.a2\  
这样的话assignment也必须相应改动: ^HM9'*&KJ  
B<A=U r  
template < typename Left, typename Right > iO?Sf8yJ:  
class assignment |x ~<Dc>0*  
  { i( l'f#  
Left l; 1}$GVb%i  
Right r; G;CB%qXI  
public : F]"Hs>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lbg^ 2|o~~  
template < typename T2 > V.8pxD5 s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mn;Wqb/  
} ; &\_cU?0d  
?7:?OX  
同时,holder的operator=也需要改动: 8pQ:B/3=  
#!n"),3  
template < typename T > +mqz)-x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^^{gn3xJ  
  { ,svj(HP$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  K#LG7faj  
} RlH~<|XK  
XJ.ERLR.  
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。 .bT|:Q~@{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \XUG-\$p  
=%Yw;% 0)Y  
return l(rhs) = r; YhzDi>hob  
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。 w=txSF&Qr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '/@] V  
1Z+\>~8  
template < typename Tp > =rrbS8To=  
class constant_t fcC?1M[BP~  
  { >[U.P)7;  
  const Tp t; *k7vm%#ns  
public : ;J)8#|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7rdPA9  
template < typename T > pJK}9p=4`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |4XR [eX  
  { /h!Y/\kI  
  return t; "V:24\vO  
} )7j CEA03  
} ; M-B-  
Yiq8 >|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s=uWBh3J  
下面就可以修改holder的operator=了 ).Ei:/*j  
.L X8ko  
template < typename T > yM8<)6=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J3$Ce%<   
  { KP[H&4eoC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #Ang8O@y  
} #O |Z\|n  
Fk 5;  
同时也要修改assignment的operator() U/|H%b  
u7Xr!d+wR  
template < typename T2 > #78P_{#!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s|1BqoE  
现在代码看起来就很一致了。 k$hNibpkt  
Nd"Rt  
六. 问题2:链式操作 gmY*}d` 'f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p=U/l#xO  
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。  VS:UVe  
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。 cVR3_e{&H  
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。 =>0+BD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aC&ZV}8of  
zP|y3`. 52  
template < typename T > <KFE.\*Z4  
struct result_1 *FwHZZ~U  
  { ?rD`'B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^lP_{ c  
} ; ?QnVWu2K  
0V:DeX$bZ  
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: B f_oIc  
;bZIj` D(  
template < typename T > /cy'% .!  
struct   ref SQZUkKfb  
  { -%U 15W;  
typedef T & reference; % 1+\N  
} ; .o2]ndT/J  
template < typename T > [;Q8xvVZ'  
struct   ref < T &> 8"#Ix1#  
  { b$24${*'  
typedef T & reference; KXgC]IO~  
} ; &tULSp@J  
b 83__i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w :w  
+ !I7(gL  
template < typename T > xz+Y1fYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $=c79Al(  
  { tp3>aNj  
  return l(t) = r(t); NdS6j'%B@7  
} T/_JXK>W  
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。 Y!kz0([  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *hHy> (*  
,u^S(vxyz  
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 V0gk8wD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ch1+YZG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lD8&*5tDmP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {ZS-]|Kx  
最后的布局是: $Yr'`(Cbc  
                Add ,6zH;fi  
              /   \ y=H^U.  
            Divide   5 !*0\Yi,6  
            /   \ r 3@Q(Rb  
          _1     3 5ml^3,x  
似乎一切都解决了?不。 )TceNH  
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。 .oJs"=h:m  
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。 cm8-L[>E  
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: 7-oH >OF^  
rpgr5>  
template < typename Right > 5dV Sir  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const brkR,(#L3  
Right & rt) const 1`tE Hu.  
  { LvJ')HG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?Jlz{msI  
} Ty"OJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D&{ 7Av  
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。 R;P>_ei(LK  
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。 <"uT=]wZ=  
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。 o@`& h} $  
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。 [mSK!Y@u  
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? ^KU:5Bn  
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: i>9/vwe  
CjzfU*G  
template < class Action > oRM,_  
class picker : public Action fb5]eec  
  { 7L[HtwI  
public : |S5N$[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6?/$K{AI  
  // all the operator overloaded <By R!Y  
} ; 8t$a8 PE  
t5z6{`  
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。 `  L(AvSR  
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: y)W.xR  
Ge+&C RhyX  
template < typename Right > W^2Q"c#7F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {d\erG(  
  { ()}B]?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1n! Jfs U  
} APT'2 -I_  
AW8"@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P!C!E/Jf5  
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。 ny5 = =C{9  
|H.(?!nTb  
template < typename T >   struct picker_maker q|,I\H5}  
  { rO% |PRP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )* @Oz  
} ; D<[4}og&]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \ A\a=A[  
  { xo0",i f8  
typedef picker < T > result; ,.` ";='o  
} ; p~h= ]o'i  
4-`C !q  
下面总的结构就有了: =|n NC  
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。 DT #1*&-  
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。 VVdgNT|}W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G?)vqmJ%  
至此链式操作完美实现。 Eb`U^*A  
W:uIG-y~  
v7O&9a;  
七. 问题3 $;%-<*Co  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ga-AhP  
"Hmo`EB0  
template < typename T1, typename T2 > /xjHzva^ w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w$H=GF?"  
  { --0z"`@{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,UQ4`Mh^L  
} } XCHoB  
o/9(+AA>  
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: da3]#%i0  
$4`RJ{ZJw]  
template < typename T1, typename T2 > _pQ9q&i4  
struct result_2 guv)[:cd;  
  { ,MwwA@,9-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rMqWXGl`(  
} ; " *xQN "F  
/ sENoQR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I<*U^e  
这个差事就留给了holder自己。 dL>0"UN}-  
    b0]y$*{j  
H~+D2A  
template < int Order > !`vm7FN"u  
class holder; xtKWh`[&  
template <> 3ug{1 M3  
class holder < 1 > TuphCu+Oh  
  { 4YkH;!M>ji  
public :  o@_pV  
template < typename T > U]dz_%CRP  
  struct result_1 "])X0z yM  
  { $=n|MbFl  
  typedef T & result; /Cr0jWu _  
} ; j_SRCm~:  
template < typename T1, typename T2 > F#@Mf?#2  
  struct result_2 OWCd$c_(  
  { %FGPsHH  
  typedef T1 & result; F ]\4<  
} ; .eW}@1+[;  
template < typename T > ecA[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FsZF>vaV  
  { ^r^c MksB*  
  return (T & )r; zbP0!  
} \1f$]oS  
template < typename T1, typename T2 > .l5y !?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  %"j<`  
  { lyKV^7}  
  return (T1 & )r1; Mw7 ~:O`  
} GiB3.%R`  
} ; a3 wUB  
E0}`+x  
template <> [i.2lt#]  
class holder < 2 >  N\DEY]  
  { JP9eNc[  
public : Z~$=V:EA?  
template < typename T > F<X)eO]tk  
  struct result_1 TPp%II'*  
  { L #p-AK  
  typedef T & result; c]F$$BT  
} ; r ,|T@|{  
template < typename T1, typename T2 > qev1bBW  
  struct result_2 <iiu%   
  { tR!eYt  
  typedef T2 & result; 2|(J<H  
} ; GDP@M)~6*  
template < typename T > 1=O Xi!G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _S/bwPj|~y  
  { "ji4x y  
  return (T & )r; E=GCq=Uw  
} (L8H.|.  
template < typename T1, typename T2 > W'rft@J$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wH~Q4)#=o  
  { ]q7\  
  return (T2 & )r2; or\ 2)  
} $I~=t{;"XV  
} ; ( }5k"9Z  
_Qs )~  
/s uz>o\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e-H:;m5R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +ww paR`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J`;G9'n2  
,ju1:`  
return l(i, j) = r(i, j); L{Epkay,{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :51Q~5k4  
P~iu|j  
  return ( int & )i; PX52a[wNDH  
  return ( int & )j; F4>}mIA  
最后执行i = j; ItHKpTe r  
可见,参数被正确的选择了。 wx BQ#OE  
0@{K'm /  
X !NH ?0)  
;2kiEATQ 1  
UL$^zR3%d  
八. 中期总结 "lx}.  
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: o\1"ux;b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `Z>4}<~+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :}FMauHh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor . [+ObF9=  
Y(78qs1w  
37x2fnC  
YN9ug3O+  
FVT_%"%C9  
]plg@  
九. 简化 '81$8xxdY  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,sP7/S)FR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qbu Lcy3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #*j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cG6Q$  
  +-*/&|^等 h" Yi'  
2. 返回引用。 5W>i'6*  
  =,各种复合赋值等 yp wVzCUG  
3. 返回固定类型。 Duj9PV`2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8fTuae$^  
4. 原样返回。 Yq4_ss'nB  
  operator, .<^dv?@  
5. 返回解引用的类型。 l~AmHw e  
  operator*(单目) ,* ?bET $  
6. 返回地址。 k]`I 3>/L  
  operator&(单目) 7=u\D  
7. 下表访问返回类型。 LR]P?  
  operator[] /@lXQM9 T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GfD!Z3  
  operator<<和operator>> pY!@w0.  
0^*4LM|z  
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。 s{x2RDAt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qxG @Zd  
m[!t7e  
template < typename Left > Ex^7`-2,B  
struct value_return #JYv1F  
  { %L}9nc%~eP  
template < typename T > $d{{><  
  struct result_1 ;VeC(^-eh6  
  { ,xuqQ;JX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uXxyw7\W  
} ; V9I5/~0c  
@sav8 ]  
template < typename T1, typename T2 > r^n%PH <  
  struct result_2 ]Hc `<P  
  { k+'Rh'>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YDyOhv  
} ; |s+[489g'6  
} ; 8k2prv^  
0SwWLq  
FcdbL,}=<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yDWzsA/X  
NcZ6!wWdE  
下面我们来剥离functor中的operator() (ST />")L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M-,vX15S  
Z<;<!+,  
return l(t) op r(t) fMlxtj+5   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rg "W1m[k  
return op l(t) SWY?0Pu  
return op l(t1, t2) QB'-`GwL  
return l(t) op :-xp'_\L  
return l(t1, t2) op hdQ[=PH)  
return l(t)[r(t)] dMCV !$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5Z ] `n  
d2'9C6t  
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: q62TYg}  
单目: return f(l(t), r(t)); 79n,bb5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R,x\VX!|  
双目: return f(l(t)); =7e~L 3 K  
return f(l(t1, t2)); ={~`0,  
下面就是f的实现,以operator/为例 `S2YBKz,1  
m%m/#\J E  
struct meta_divide _=3H!b =  
  { ~=aGv%vX  
template < typename T1, typename T2 > Q 6{2@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {UQpD   
  { 6P;IKOv^  
  return t1 / t2; wWko9h=|mQ  
} IfF<8~~E  
} ; 3:&!Q*i;  
-8HIsRh  
这个工作可以让宏来做: l"*qj#FD  
6c^2Nl8e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QY8I_VF  
template < typename T1, typename T2 > \ k]u0US9/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q[;!z1ur  
以后可以直接用 T-xcd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %E3|b6k\  
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 <,(6*b  
(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。。。) X<Rh-1$8F  
4};iL)  
 4C/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q{ n~v>wU  
0\qbJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QxwZ$?w%  
class unary_op : public Rettype z2i?7)(?;A  
  { Mc>]ZAzr  
    Left l; 8c3`IIzAS  
public : z'O$[6m6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y>'^<xk  
QKL5! L9`  
template < typename T > J Xo_l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r50}j  
      { >k<.bEx(A  
      return FuncType::execute(l(t)); ?5K.#>{  
    } FTI[YR8?Y  
5JK{dis]k  
    template < typename T1, typename T2 > b7E= u0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bcg\p}  
      { '!]ry<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oL1m<cQo9  
    } eh2w7 @7Q  
} ; ,DqI> vx|  
n,hHh=.Fu  
{ xi$'r  
同样还可以申明一个binary_op t/yGMR=  
7G.IGXK$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %a&Yt  
class binary_op : public Rettype .e!dEF)D  
  { X3tpW`alo  
    Left l; %L.,:mtq)  
Right r; )?^0<l#s  
public : iK#5HW{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JBtcl# |  
1/c7((]7(,  
template < typename T > mg[=~&J^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PEW^Vl-6q  
      { W&q]bi@C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ` :eXXE  
    } ~b+4rYNxU_  
4.$<o/M  
    template < typename T1, typename T2 > HUuL3lYka  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?k<i e2  
      { tH,}_Bp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v T2YX5k&,  
    } 4`)`%R$  
} ; EpB2?XGA  
8fKt6T  
r@5_LD@f  
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 YK!nV ,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f;!1=/5u-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L#Uk=  
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。 ^8Tq0>n?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n"N!76  
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。。。 ~Os"dAgZFY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lZ.x@hDS  
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) JaoRkl?F  
下面是修改过的unary_op 5"%r,GMU  
1Y6<i8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }`E5I&r4  
class unary_op Rx<m+=  
  { {Lwgj7|~  
Left l; `*mctjSN  
  jq yqOhb4  
public : *kY\,r&!P  
AP' Uc A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~McmlJzJG  
7dyGC:YuTL  
template < typename T > -D?T0>  
  struct result_1 bq/ m?;  
  { {P"$;_Y"<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D+lzISp~e  
} ; +ObP[F  
7(rNJPrU~=  
template < typename T1, typename T2 > [tGAo/  
  struct result_2 D^yZ!}Kl  
  { -'BC*fVr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0ubT/  
} ; _W'>?e0i  
CMB:%  
template < typename T1, typename T2 > `% k9@k .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6*8"?S'  
  { +dq&9N/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ];i-d7C  
} ) (unL`y  
fDt#<f 4;  
template < typename T > 6My=GByC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bO]^TRaiJ  
  { !#j y=A  
  return OpClass::execute(lt(t)); 43-mv1>.  
} PeGA+0bm  
92!1I$zi  
} ; f2ygN6(>  
6SI`c+'@5  
fgIzT!fyz  
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 va F^[/ (g  
好啦,现在才真正完美了。 = Ryh@X&  
现在在picker里面就可以这么添加了: M]4qS('[  
,r~pf (nz  
template < typename Right > teH.e!S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )w(-Xc?P  
  { S+Z_Qf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GEj/Z};;[b  
} \ofWD{*j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1;?n]L`T  
JX8Hn |  
Zz}Wg@&  
KI)jP((  
Oya:{d&=  
十. bind oE \Cwd  
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。 > 2_xRn<P  
先来分析一下一段例子 2k;>nlVxX  
$*w]]b$Dn  
gEcRJ1Q;C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .l5y+a'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8*z)aB&f3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'X_8j` ]#  
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。 qPqpRi  
我们来写个简单的。 X3&-kU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {U@&hE -  
对于函数对象类的版本: cdiDfiE  
C^9G \s'  
template < typename Func > 6-#<*Pg  
struct functor_trait 2yZ/'}Mw  
  { Dx`-Kg_p  
typedef typename Func::result_type result_type; ;D.a |(Q  
} ; le60b@2G0  
对于无参数函数的版本: S.&=>   
=j#1H I=Fe  
template < typename Ret > [&12`!;j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l2H-E&'=  
  { JrlDTNJj'  
typedef Ret result_type; 4M4Y2f BH  
} ; `/?XvF\  
对于单参数函数的版本: +g/TDwyVH  
JL gk?  
template < typename Ret, typename V1 > !SRElb A;i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mU0j K@^&M  
  { qQK0s*^W  
typedef Ret result_type; =nPIGI72VO  
} ; ,dn6z#pb+  
对于双参数函数的版本: !qGER.  
4@ EY+p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mHCp^g4Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (Z(O7X(/  
  { U8TH}9Q  
typedef Ret result_type; U9^o"vT  
} ; z}?*1c  
等等。。。 L&h@`NPO a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FvpaU\D  
<ua`WRQr  
template < typename Func > @CGci lS=  
struct func_return yQ$Q{,S9  
  { |NuX9!S  
template < typename T > ueI1O/Mi  
  struct result_1 ' cM2]<  
  { Nl"Xl?y}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;MRK*sfw{  
} ; =AEl:SY+  
.quui\I3  
template < typename T1, typename T2 > obA}SF  
  struct result_2 Cka&b  
  { .*N]SbU<8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0X \OQ;  
} ; +c4-7/kE  
} ; q8&2M  
f3_-{<FZ  
[I6(;lq2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~)J]`el,Q  
R(YhVW_l  
template < typename Func, typename aPicker > ":=\ ci]e%  
class binder_1 Tfasry9'8  
  { hF m_`J&"  
Func fn; GD*rTtDWn  
aPicker pk; ]M^ k~Xa  
public : G@$Y6To[  
bogw/)1  
template < typename T > ,Sz`$'^c  
  struct result_1 \tv^],^`  
  { tc-pVw:TV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Std?p{ i  
} ; FXLY*eRk  
TpnJm%9`)t  
template < typename T1, typename T2 > </xz V<Pi  
  struct result_2 K|n%8hRy  
  { jhRg47A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R#"LP7\  
} ; <4lR  
B=<>OYH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9, A(|g  
!4;A"B(  
template < typename T > #kGgz O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *[VO03  
  { QuB`}rfLf  
  return fn(pk(t)); ~rnbuIh  
} +#* F"k(  
template < typename T1, typename T2 > .\Z/j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kHWW\?O  
  { 2EO WbN}M  
  return fn(pk(t1, t2)); O_v8R7 {  
} +/"Ws '5E  
} ; 7hV9nuW  
y4N8B:j%  
]|H`?L  
一目了然不是么? K)ZW1d;  
最后实现bind h?Y->!'  
pJg'$iR!/  
=1|^) 4M,x  
template < typename Func, typename aPicker > X667*L^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6[.#B!;9  
  { $ ,:3I*}be  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k4n 4 BL  
} CBkI! In2  
4n9".UHh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !O*'mX  
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。 iX&eQ{LB  
%-nYK3  
十一. phoenix X  jPPgI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J\@ r ~x5G  
\*a7o GyH>  
for_each(v.begin(), v.end(), E =*82Y=B  
( xX !`0T7Y  
do_ z_i (o  
[ |\}&mBR  
  cout << _1 <<   " , " w"PnN  
] f6of8BOg  
.while_( -- _1), b(E}W2-t  
cout << var( " \n " ) @PQ% xcOC7  
) Os90fR  
); kA.U2  
(&Kv]--  
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: hSN{jl{L`  
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 5SB!)F]   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R^p'gQc$   
那么我们就照着这个思路来实现吧: \X*Es.;|x  
mRurGaR  
k4C3SI*`4  
template < typename Cond, typename Actor > 3-=f@uH!  
class do_while &g;&=<#I  
  { ;c/|LXc\  
Cond cd; pftnF OLO  
Actor act; $q$G  
public : ~cf*Oq  
template < typename T > -n:~m p  
  struct result_1 AT:L&~O.  
  { i?3~Gog  
  typedef int result_type; "  jBc5*  
} ; u?Uu>9@Z  
)X2 /_3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +GYO<N7  
,J$XVvwxF  
template < typename T > **G5fS.^W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k#g` n3L  
  { f,}(= u  
  do /!i`K{  
    { bo-AM]  
  act(t); &E?TR A# E  
  } Vr ^UEu.w?  
  while (cd(t)); Vsj1!}X:  
  return   0 ; XsEo tW  
} /&i6vWMhP  
} ; =#Z+WD-E  
o*t4zF&n  
V+$^4Ht  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0X<U.Sxn  
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。 d}w}VL8l  
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。 ymW? <\AD,  
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。 u*S-Pji,x  
下面就是产生这个functor的类: /'l"Us},^!  
T Ob(  
sd5)We  
template < typename Actor > ]3\%i2NM  
class do_while_actor `x:O&2  
  { h(/& ;\Cr  
Actor act; ^$AJV%3wI  
public : KY'x;\0 g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &v/>P1Z G  
KU=+ 1,Jf  
template < typename Cond > 9 _b_O T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iAr]Ed"9|  
} ; yno X=#`  
5-RA<d#  
%HD0N&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W]oILL"d  
最后,是那个do_ AX]cM)w  
OQJ#>*?  
6QYHPz  
class do_while_invoker ujf]@L?  
  { #z5$_z?_  
public : so>jz@!EE  
template < typename Actor > ]@6L,+W"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8~}~ d}wW  
  { RI3GAd  
  return do_while_actor < Actor > (act); Gspb\HJ^  
} pt%*Y.)az  
} do_; !"LFeqI$lr  
)tv~N7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =.]{OT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .O&[9`"'  
最后来说说怎么处理break和continue )B9/P>c  
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。 5 D <  
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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