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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ye.6tlW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #%[;v K  
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, 7su2A>Ix  
q TJ0}F  
M#gxi N  
"%Ok3Rvv  
  class filler ." xP {  
  { m8L *LB  
public : KM;H '~PZi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,1{qZ(l1  
} ; jc"sPrv5  
(}39f  
4J5zSTw  
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: J3mLjYy  
J]U_A/f  
<mFDC?j  
m+!.H\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J!l/.:`6  
<W #G)c0  
;}SGJ7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ye3o}G9z  
84WD R?  
O z6$u  
9I/l+IS"X  
二. 战前分析 PRU&y/zZmG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =_`q;Tu=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]`)5 Qe4  
&?R/6"J  
V| V 9.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rC!O}(4t%$  
  /* --------------------------------------------- */ VFf;|PHS  
vector < int *> vp( 10 ); Q2 !GWz$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f5*qlQJFz\  
/* --------------------------------------------- */ ZR\N~.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }*(_JR4G  
/* --------------------------------------------- */ 0;l~B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h}a}HabA  
  /* --------------------------------------------- */ m FTuqujO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RFRXOyGz$  
/* --------------------------------------------- */ ?xqS#^Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !+eU  
)8C`EPe  
m538p.(LIR  
X|a{Z*y;r*  
看了之后,我们可以思考一些问题: q~}oU5  
1._1, _2是什么? 7dY_b  
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。 6B8!}6Ojc  
2._1 = 1是在做什么? a(vt"MQ_  
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。 q'8*bu_  
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。 Rj";?.R*e  
71@ eJQ  
.jD!+wv{9  
三. 动工 Z5'^81m$o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~ L4NK#  
1Of(O!  
B<I(t"s  
)G)6D"5,+G  
template < typename T > RyK~"CWT  
class assignment uaO.7QSwN  
  { J>v[5FX+  
T value; Md~SzrU  
public : Z|C,HF+m.  
assignment( const T & v) : value(v) {} )>1}I_1j)  
template < typename T2 > +UDt2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %"v:x?d$$o  
} ; Gl>\p  
D`@a*YIq  
wKpBH}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q$ew.h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N~flao^  
Nqj@p<y/q  
4 *}H3-`  
vCi`htm%  
  class holder zH~P-MqC  
  { MJiVFfYW  
public : ntH`\ )xi  
template < typename T > F2 B(PGa7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h |]cZMGo  
  { 0 8)f  
  return assignment < T > (t); \H .Cmm^I  
} [@9S-$Xa  
} ; _{`Z?lt  
>s5}pkAv|e  
=J1V?x=l@  
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: FXo.f<U  
z@VL?A(3  
  static holder _1; x[lIib1s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _6fy'%J=U  
?w(hPUd!2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `n>|rd  
而不用手动写一个函数对象。 \'Ca1[y@B  
sAc1t`  
R*pPUw\yn  
KS8@A/f  
四. 问题分析 i@+m<YS:2>  
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。 A@>/PB6n  
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。 +A8q.-N G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t)j$lmQn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xy:Mb =r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E@C.}37R  
[lML^CYQ  
五. 问题1:一致性 #qVTB@d  
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?| u)Kiwa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J\@g3oGw  
/x@aAJ|  
struct holder [[c0g6  
  { 0]5X Tc3r  
  //  jfK&CA  
  template < typename T > ,iYhD-"'  
T &   operator ()( const T & r) const >rlUV"8jY;  
  { ynw(wSH=  
  return (T & )r; =)Hu(;Yv  
} nam]eW  
} ; Jw5@#j  
oo;<I_#07  
这样的话assignment也必须相应改动: \bT0\ (Js\  
atpHv**D<i  
template < typename Left, typename Right > Ml c_w19C9  
class assignment a0)w/A&  
  { O\f`+Q`0  
Left l; }IWt\a<d  
Right r; Yr{hJGw[  
public : E+i(p+=4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8SRUqe[H]  
template < typename T2 > H<!q@E ;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gOnZ#  
} ; v76P?[  
gw"SKp!]  
同时,holder的operator=也需要改动: w-JWMgY8w  
[5' HlHK  
template < typename T > Y `8)`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const - c>Vw&1  
  { m7i_ Iv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wtSU43D  
} (<_kq;XtN0  
^f>c_[fR  
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。 )U|V|yem'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A5F (-  
.WKJ37od  
return l(rhs) = r; 9nVb$pfe#  
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。 /[lEZ['^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Qz<Lk">.  
MOh&1]2j5  
template < typename Tp > Pqx?0 f)  
class constant_t jY\z+lW6A  
  { >{ {ds--  
  const Tp t; t0fgG/f'  
public : @D-I@Cyl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q}p$S2`  
template < typename T > &I=o1F2B)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F(.`@OO  
  { oUsfO-dET^  
  return t; hN K wQ  
} 43h06X`  
} ; HqsqUS3[  
[2xu`HT02  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y[)mHs2  
下面就可以修改holder的operator=了 nHeJ20  
h8O\sKn  
template < typename T > u(3 uZ:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XK\nOHLS  
  { !pU^?Hy=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l[_antokn  
} F|6"-*[RS  
ZDaHR-%Y  
同时也要修改assignment的operator() o|d:rp!^  
9mk@\Gqqm  
template < typename T2 > 93D}0kp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5JaLE5-  
现在代码看起来就很一致了。 DqY"N ]  
l"[.Q>d  
六. 问题2:链式操作 E4o{Z+C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8F<|.V;  
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。  .?CaU  
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。 IT=y+  
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。 HaL'/V~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z1 )1s  
BZhf/{h[@  
template < typename T > esZhX)dS  
struct result_1 6bs-&Vf  
  { lIEZ=CEmY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ):4)8@]5M  
} ; WFc4(Kl  
5"40{3  
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: \nP79F0%2  
o=94H7@  
template < typename T > (rJ-S"^u  
struct   ref 3}g>/F ~  
  { ,F->*=  
typedef T & reference; G6{ PrV#  
} ; 6 Q7MAP M  
template < typename T > z-K};l9y  
struct   ref < T &> `L$Av9X\  
  { QZ(O2!Mg  
typedef T & reference; ~sn3_6{  
} ; NG3:=  
:j3^p8]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a!6r&<s=E  
F$4=7Njv  
template < typename T > h&i(Kfv*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q1YNp`]0i8  
  { +%[, m&  
  return l(t) = r(t);  *`qI<]!  
} w(_:+-rqQ<  
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。  ~}p k^FA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s \3]0n9  
`Ivt)T+n;  
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 n(z$u)Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XFs7kTY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  :Kyr}-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _}j>  
最后的布局是: ]3|h6KWq  
                Add Pl|I{l*o(`  
              /   \ lMW6D0^  
            Divide   5 ?$;&DoE  
            /   \ 8hy1yt6t4~  
          _1     3 HQ=pf >  
似乎一切都解决了?不。 ZTqt4H  
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。 $l.8  
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。 jX'pUO  
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: @|<nDd{2  
%vf;qVoA~  
template < typename Right > hiVDN"$$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hx%UZ<a  
Right & rt) const B^/Cx  
  { S9[Up}`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?5Z-w  
} HW_2!t_R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8  rE`  
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。 bg9_$laDi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dUn]aS  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [Z'4YXS  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2>x[_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /^{Q(R(X<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *a_QuEw _k  
.'+JA:3R  
template < class Action > b)XGr?  
class picker : public Action |1!|SarM{B  
  { c\P}Z Q  
public : p8F$vx4,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "/^kFsvp  
  // all the operator overloaded 2&s(:=  
} ; T|oDJ]\J  
/YwwG;1  
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。 26zif  
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: uGlz|C  
M>RLS/r>d  
template < typename Right > 23;\l   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eon(C|S7eK  
  { Z^A(Q>{e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }EfRYE$E  
} ou|3%&*"  
r!>=G%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n#GHa>p.-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _fj@40i M  
Um/ g&k  
template < typename T >   struct picker_maker 9<!??'@f  
  { m`XaY J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \q-["W34  
} ; fB; o3!y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }LIf]Y K  
  { 9% P$e=Ui#  
typedef picker < T > result; '+^XL6$L  
} ; .b*-GWx  
VJgf, 5 (N  
下面总的结构就有了: ZZ0b!{qj3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C}XB%:5H5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 K}S=f\Q]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ? zic1i  
至此链式操作完美实现。 y(K:,CI  
b$Bq#vdg:  
<C*%N;F5R  
七. 问题3 }2?-kj7  
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。 Si#XF[/  
_{i- .;K  
template < typename T1, typename T2 > 99q$>nx,w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,n5 [Y)  
  { Zr\G=0`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1-4*YrA  
} 9Cb>J  
Me,AE^pgL'  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /8(t:  
IP 1{gMG  
template < typename T1, typename T2 > Ce3  
struct result_2 uUG&At  
  { i6h0_q8 >  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CBx5:}t  
} ; | -AR)Smt  
!%C&hH\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? A56aOI=  
这个差事就留给了holder自己。 xaSiG  
    oP<E)  
eY$Q}BcW  
template < int Order > 0ipYXbC  
class holder; 9c@\-Z'  
template <> U./1OZ&  
class holder < 1 > %eqL)pC]  
  { z?_5fte`  
public : .Wci@5:3  
template < typename T > kObgoMT<[  
  struct result_1 b9Ix*!Y  
  { 5adB5)`  
  typedef T & result; %1]Lc=[j  
} ; PmE2T\{s!  
template < typename T1, typename T2 > N(&/ Ud  
  struct result_2 VrRBwvp-K  
  { }"chm=b  
  typedef T1 & result; )N&v. w  
} ; ] i\a[3  
template < typename T > ;6zp,t0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ? #;zB  
  { @)wNINvD  
  return (T & )r; Ne,u\q3f  
} x~O_v  
template < typename T1, typename T2 > 2KmPZ&r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o[eIwGxZ  
  { j]_"MMwk$<  
  return (T1 & )r1; %8GY`T:^  
} s%qK<U4@;Q  
} ; ]+0I8eerd  
ViT$]Nv  
template <> )wY bcH  
class holder < 2 > 80ms7 B  
  { d~J4&w  
public : wms8z  
template < typename T > U5wO;MA  
  struct result_1 cS1BB#N0  
  { n\y%5J+  
  typedef T & result; ~v<,6BS<$Z  
} ; u kKp,1xz  
template < typename T1, typename T2 > w,FOq?j^k  
  struct result_2 f9 b=Zm'  
  { m)9qO7P  
  typedef T2 & result; 3F0:v,+;  
} ; y/@.T\p  
template < typename T > W|kKH5E&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rj].bGQ,+  
  { #nh;KlI 0  
  return (T & )r; K:eP Il{JE  
} 8.Ty ,7Z  
template < typename T1, typename T2 > 6,|)%~VUm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xcYYo'U  
  { ^m:?6y_uw  
  return (T2 & )r2; ~m56t5+uw  
} aTy&"  
} ; f&ym'S  
!>+Na~eN  
V+l>wMeo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Et+N4w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UujFZg[-P9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NN W*  
OC]_b36v  
return l(i, j) = r(i, j); 6!n%SUt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b1;80P/:D  
^4yFLqrC  
  return ( int & )i; @kLpK  
  return ( int & )j; ?9801Da#/  
最后执行i = j; `jb?6;15  
可见,参数被正确的选择了。 |EaEdA@T  
<3>Ou(F  
xCV3HnZ  
=ITMAC\  
<zK9J?ZQW>  
八. 中期总结 ,9f$a n  
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: B/Lx,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _6 ~/`_(KP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vxo iPqo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /*lSpsBn  
&6E^<v?]  
'N0/;k0ax  
)nS;]7pB@  
d\V\,% &.  
PU^Z7T);  
九. 简化 s!2pOH!u   
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。 h30~2]hH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ds4)Nk4%O  
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: W/uaNp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +S:(cz80V  
  +-*/&|^等 a-,BBM8|  
2. 返回引用。 ?K/z`E!xhN  
  =,各种复合赋值等 16YJQ ue  
3. 返回固定类型。 fV_(P_C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) , c/\'k\K)  
4. 原样返回。 _Ucj)Ud k  
  operator, !_cT_ WHty  
5. 返回解引用的类型。 (y AQm pp  
  operator*(单目) :(Feg2c  
6. 返回地址。 t  HPC  
  operator&(单目) g4I&3 M  
7. 下表访问返回类型。 vpUS(ztvs  
  operator[] /9WR>NUAO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 928szUo:  
  operator<<和operator>> M#d_kDMw  
R/iw#.Yy  
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。 `W8GfbL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8+uwzBNZ:  
\,E;b{PQo6  
template < typename Left > J%;TK6  
struct value_return R)#D{/#FW  
  { XWbe|K!e  
template < typename T > H>`?S{J  
  struct result_1 }{S W~yW  
  { Mx-,:a9}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vcl"qz@Fj  
} ; -[x^z5Ee`  
_'dsEF  
template < typename T1, typename T2 > A[ZJS   
  struct result_2 /"Om-DK%  
  { h8O[xca/~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -rlxxLT+  
} ; z$`=7 afp  
} ; s&M6DFlA  
Q/=L(_1l  
>0i?}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Tfgx>2  
~y^#?;  
下面我们来剥离functor中的operator() U,+kV?Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EZc!QrY  
p/'C v  
return l(t) op r(t) 6lq7zi}'w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zie])_8|h  
return op l(t) D C mNxN  
return op l(t1, t2) cu|#AW  
return l(t) op * KFsO1j  
return l(t1, t2) op !/['wv@  
return l(t)[r(t)] W<B8PS$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >u~ [{(d ,  
>&aFSL,f  
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: "a6 wd  
单目: return f(l(t), r(t)); lbgnO s,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >3X!c"#l  
双目: return f(l(t)); %dS7u$Rnh  
return f(l(t1, t2)); (ZjIwA9>  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?Gj$$IAe  
3b{8c8N^  
struct meta_divide @=b0>^\m  
  { As1Er[>  
template < typename T1, typename T2 > aM3%Mx?w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B.K"1o  
  { r&xqsZ%R  
  return t1 / t2; Z.:5< oEKg  
} Yk:fV&]  
} ; 5}~*,_J2Z  
oFHVA!lqe  
这个工作可以让宏来做: 9ToM5oQ  
J~DP*}~XK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7~eo^/Pb S  
template < typename T1, typename T2 > \ -^$CGRE6A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bP Er+?fu  
以后可以直接用 * C~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 23y7l=.b/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 djPr 4Nog  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) v (=fV/  
rc*&K#? B  
RV^2[Gdi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4G@vO {$  
zY\v|l<T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _1dG!!L_  
class unary_op : public Rettype Yiu)0\ o  
  { Q9 kKk  
    Left l; A`=ESz  
public : 27E6S)zv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p2!x8`IB*  
 -deY,%  
template < typename T > 2#*Bw=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g84~d(\?  
      { ?;|$R   
      return FuncType::execute(l(t)); aAwnkQ$  
    } }o=R7n%  
Gc4N)oq)}b  
    template < typename T1, typename T2 > =@binTC4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~0|~Fg  
      { )(\5Wk9(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A,lcR:@w  
    } QXq~e  
} ; 8:$kFy\A'  
Q2^}NQO=  
M$%aX,nk'  
同样还可以申明一个binary_op vjZX8KAiZ  
EiP_V&\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W}WGg|ug  
class binary_op : public Rettype )+oDa{dZ  
  { (~}yt.7K  
    Left l; 20 zIO.&o  
Right r; B HoZ}1_  
public : %9-).k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >efYpd#^  
//Hn[wEOh  
template < typename T > i<bFF03*S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mmTc.x h  
      { f&8&UL>e`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5p94b*l  
    } i layU  
5^GUuFt5m  
    template < typename T1, typename T2 > H=Yl @  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5$GE3IER8  
      { :8E(pq|1PB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kd|@.  
    } k2<VUeW5  
} ; \ zhT1#O  
H]UM2.  
x~j%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \P}~ICZA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }v0oFY$u`H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c(ZkK  
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。 ( y2%G=.j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `"zX<  
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。。。 XdLB1H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1U@qR U  
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) F{]dq/{  
下面是修改过的unary_op #2_phm'  
c pgHF`nt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~6kEpa  
class unary_op {G%`K,T  
  { T"in   
Left l; ,Ztj  
  -7'>Rw  
public : {{SQL)yJ  
'<>pz<c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,U],Wu)  
PM7*@~.  
template < typename T > tE3!;  
  struct result_1 < I8hy$+6  
  { {/XzIOO;b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p!|Wp  
} ; >Ah [uM  
B6MMn.  
template < typename T1, typename T2 > 3)atqM)i  
  struct result_2 b0 PF7PEEQ  
  { oSx]wZZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V. =!^0'A  
} ; BNQ~O^R0  
&=<x&4H+  
template < typename T1, typename T2 > (gvaYKvr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "CT'^d+  
  { fg*IHha  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k~`pV/6  
} `L]cJ0tAs  
rzLpVpTaz  
template < typename T > r*&gd|sn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \[B5j0vV,  
  { ,kpk XK  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,l&Dt,  
} hG uRV|`  
HB||'gIC  
} ; \P^WUWY  
eqZ V/a  
c,!Ijn\;(  
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 ]A5FN4 E  
好啦,现在才真正完美了。 $*H_0wQc  
现在在picker里面就可以这么添加了: pLDseEr<  
{" Van,w  
template < typename Right > P`@d8 %*;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  J5*krH2i  
  {  pzg|?U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "n}J6   
} Al5E  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rs]%`"&=  
g&`e2|[7  
#[qmhU{s  
=n cu# T]  
!L2R0Y:a  
十. bind L1VUfEG-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ha[Bf*  
先来分析一下一段例子 brl(7_ 2  
r0+lH:G*q  
u+&BR1)C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7!]$XGz[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0 x4Xs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K``MS  
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。 #OqQD6  
我们来写个简单的。 \5_+6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3 i Id>  
对于函数对象类的版本: Q0#oR [(  
Rf^$?D&^  
template < typename Func > "|{ NRIE  
struct functor_trait (Dlh;Ic r9  
  { $.a<b^.Xi  
typedef typename Func::result_type result_type; o:.={)rX  
} ; 5@ %$M$E  
对于无参数函数的版本: ylUxK{  
fFMGpibkM  
template < typename Ret > -Ds}kdxw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ='`z  
  { Y4_/G4C  
typedef Ret result_type; F@1~aeX-  
} ; .__XOd} K  
对于单参数函数的版本: @i'RIL}  
Q })x4  
template < typename Ret, typename V1 > Ynl^Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !TA6-]1  
  { 1p[C5j3  
typedef Ret result_type; 64%P}On  
} ; aHNR0L3$}{  
对于双参数函数的版本: [a:yKJ[  
,|D_? D)U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (#k>cA(}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )e d5~ok  
  { 4/;hA z  
typedef Ret result_type; jVC`38|  
} ; 5=WzKM  
等等。。。 !_ZknZTT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4zkn~oy  
%PRG;kR  
template < typename Func > (OwAhjHE  
struct func_return ea kj>7\s  
  { )r3}9J  
template < typename T > :hJHjh  
  struct result_1 = NHuj.  
  { /{>$E>N;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cKJf0S:cx-  
} ; cXU8}>qY7  
@<=xfs  
template < typename T1, typename T2 > Uy2NZ%rnt  
  struct result_2 "(zvI>A  
  { #tg,%*.s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Akrbmh5  
} ; UCG8=+t5T  
} ; '3TwrY?-  
H .*:+  
f!%G{G^`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {; #u~e(W  
H=Scrvfx  
template < typename Func, typename aPicker > }{T9`^V:h  
class binder_1 %sxLxx_x!  
  { 7r;7'X5  
Func fn; Jmrs@  
aPicker pk; W; yNg  
public : "O{j}QwY  
rH*1bDL  
template < typename T > 5b>-t#N,  
  struct result_1 HK&Ul=^VN|  
  { .B?6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3 <}\{jT  
} ; +Ysm6n '  
5pSo`)  
template < typename T1, typename T2 > W!vN (1:(  
  struct result_2 wNo2$>*  
  { Q6blX6DWU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x93h{K f  
} ; H'KCIqo  
<7'`N\a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rQmDpoy=  
Y-!~x0-H  
template < typename T > KYE)#<V}@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G>Fk )  
  { "NEg]LB5  
  return fn(pk(t)); 8T6LD  
} ^*s DJ #  
template < typename T1, typename T2 > wcr3ugvT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s%M#  
  { W*J_PL9j  
  return fn(pk(t1, t2)); PLD&/SgP*  
} kw)( "SQ  
} ; bfo..f-0/Y  
#b~B 0:U  
-55[3=#  
一目了然不是么? Lx%*IE|c  
最后实现bind #1Zqq([@  
+cH,2^&  
di.yh3N$  
template < typename Func, typename aPicker > 7LEB ,bU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J)7\k$D  
  { MoAie|MKe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jr/  
} #(@!:f1  
h/oRWl0r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X0:V5 e  
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。 sX8d8d`}  
Xir ERc.e  
十一. phoenix 8;PS>9<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z<_&4)2{  
s;brs}  
for_each(v.begin(), v.end(), nm"]q`(K  
( uu7 ?,WT  
do_ HQp\0NC]  
[ F}1h  
  cout << _1 <<   " , " 7 bV(eV  
] @jL](Mq|]  
.while_( -- _1), l7h6R$7; 0  
cout << var( " \n " ) j1zrjhXI  
) jY;T:C-T  
); Wd`*<+t]  
cNbH:r"Ay  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6=cfr; BH2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k8KRVXgx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )Ehi 8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LNz  
./ ]xn  
.7 K)'  
template < typename Cond, typename Actor > &9Y ^/W  
class do_while < `$svM  
  { mpr_AL!ZO~  
Cond cd; dU}Cb?]7s  
Actor act; m+UWvUB)  
public : G2$<Q+UYs?  
template < typename T > jz,K>   
  struct result_1 _0cCTQE  
  { A<h^.{  
  typedef int result_type; r'J="^k{  
} ; ZLjEH7  
SFu]*II;{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FR9w0{o  
1Clid\T,o  
template < typename T > uTShz3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z";&1cK  
  { LC1WVK/  
  do zqHG2:MN"  
    { OV G|WC  
  act(t); ^4b;rLfk@  
  } Iuyq!R4:7  
  while (cd(t)); ZUyS+60  
  return   0 ; z*a-=w0  
} z @g%9 |U  
} ; f+ cN'jH E  
3"BSP3/ [l  
~'V&[]nh8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0 k.\o"y  
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。 A"e4w?  
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。 +>&i]x(b  
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。 oF0DprP@  
下面就是产生这个functor的类: hW!2C6  
$:?Dyu(Il  
85x34nT  
template < typename Actor > bm*.*A]  
class do_while_actor k vpkWD;  
  { xfF;u9$;  
Actor act; GE8.{P  
public : u`.3\Geh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4s e6+oJe  
E<ILZpP  
template < typename Cond > r6eZ-V`4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _1?nLx7n  
} ; XDYQV.Bv  
5tI#UBha  
*HsA.W~2W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GlHP`&;UH  
最后,是那个do_ mm9uhlV8  
=F2`X#x_j  
{ 2%'=v  
class do_while_invoker 4Q!|fn0Sv  
  { "38L ,PW0Z  
public : 28LBvJVq@  
template < typename Actor > ~<.{z]*O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /-knqv  
  { 6HguZ_jC  
  return do_while_actor < Actor > (act); soRY M  
} n $lVmQ6  
} do_; O14\_eAu6  
A<] $[2qPj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?y]R /?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i[?VF\Y(  
最后来说说怎么处理break和continue nC%<BatQ  
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。  _!_^B  
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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