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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $6J22m!S4n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !jU{ }RCR  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, -AD` (b7q  
*y7 Yf7  
@M-Q|  
"nfi :A1  
  class filler SFtcO  
  { 517wduj  
public : ~xc/Dsb$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .>[l@x"  
} ; qN' 3{jiPL  
,xrA2  
$M0l (htR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bx{njo1Mr  
x0{B7/FN  
j7a }<\  
V4}jv7>A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yi~]}M  
[_3&  
NvTK7? v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'm |T"Ym~  
RFFbS{U*  
C@]D*k  
8EdaqF  
二. 战前分析 J1cz D|(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -EFdP]XO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [N~-9  
3dbaCusT$  
qa@;S,lp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kb"Fw:0  
  /* --------------------------------------------- */ c /^:vTF  
vector < int *> vp( 10 ); <P0 P*>M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g{sp<w0  
/* --------------------------------------------- */ pp1Kor  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I8T*_u^_  
/* --------------------------------------------- */ _7';1 D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o$%KbfXO]  
  /* --------------------------------------------- */ *>zOWocxD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X@Zt4)2#  
/* --------------------------------------------- */ 5Rw2/J L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '~f*O0_  
|T"j7  
6(htpT%J  
FYE(lEjxi  
看了之后,我们可以思考一些问题: $6 Hf[(/e  
1._1, _2是什么? L>WxAeyu1K  
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。 62.Cq!~  
2._1 = 1是在做什么? a;U)#*(5|v  
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。 Ez-AQ'  
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。 *&]8rm{  
y,1U]1TP  
|Thm5,ao  
三. 动工 ;O~FiA~`c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4L`,G:J,;  
cw)J+Lyh  
IUh9skW5  
Gx4uf  
template < typename T > d!Y%7LmSE@  
class assignment edpRx"_  
  { %G6x\[,  
T value; ']c;$wP  
public : 0;=]MEk?  
assignment( const T & v) : value(v) {} &,Loqr  
template < typename T2 > ~p{YuW[e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +"WNG  
} ; Q;=4']hYU  
u6Ux nqNc  
)w&|VvM )L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n4XkhY|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $/JXI?K  
mAIl)mq|g  
RhF< {U.  
3^q9ll7Op  
  class holder ~+BU@PHv  
  { j1+I_   
public : {(F}SF{  
template < typename T > :U'n0\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [rAi9LSO"  
  { k`[>B k%b  
  return assignment < T > (t); VTDnh*\5  
} I3x+pa^]2  
} ; K~^o06 Y  
:(3'"^_NA  
,?%Y*?v  
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: }y+a )2  
lSd tw b  
  static holder _1; Ly v"2P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9M|#X1r{%{  
$SFreyI;Uf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ga;t`5+d  
而不用手动写一个函数对象。 _x!/40^G  
r"x}=# b!  
$}YN`:{  
"8(8]GgYx  
四. 问题分析 K h&a#~c  
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。 NP~3!b  
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。 ~e){2_J&n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~Z#\f5yv@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iQCs 8hIR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i#4E*B_-  
8zJye6f;l  
五. 问题1:一致性 ^tjM1uaZ5(  
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?| += gU`<\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y=SpIbn{  
V{qR/  
struct holder irB}h!@  
  { "Nq5FcS9  
  // "zFTPL"  
  template < typename T > i5*/ZA_  
T &   operator ()( const T & r) const =fhRyU:C[z  
  { }1sd<<\`  
  return (T & )r; j zZEP4  
} gG(9&}@(  
} ; Ipow Jw^  
\[B#dw#  
这样的话assignment也必须相应改动: =`V9{$i  
9Z3Y,`R,  
template < typename Left, typename Right >  {qH+S/  
class assignment ET6}V"UD  
  { JVPLE*T  
Left l; U\YzE.G1]S  
Right r; = o1&.v2j  
public : D;DI8.4`N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }\ya6Gi8  
template < typename T2 > dda*gq/p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x$bCbg  
} ; 6a{b%e`  
jrYA5>=>#  
同时,holder的operator=也需要改动: DpL|aRdbK  
@CCDe`R*  
template < typename T > BUla2p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R&L^+?  
  { P"+K'B7K3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \!r,>P   
} >#xIqxV,  
~t.i;eu  
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。 ~_4$|WKl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j sw0"d(  
6 &MATMR  
return l(rhs) = r; - I j  
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。 'c/Z W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XSo$;q\  
9,A HC2kn%  
template < typename Tp > /2]=.bLwz  
class constant_t E#M4{a1  
  { C;eM:v0A[  
  const Tp t; +{ {'3=x9  
public : 2E=vMAS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :*E#w"$,j  
template < typename T > ZfWF2%]<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EY.Z.gMZI(  
  { { daEKac5  
  return t; h#I]gHQK  
} N51RBA  
} ; L]Dl}z  
9]*hP](  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X!/  
下面就可以修改holder的operator=了 WH0$v#8`v  
L[p[m~HjG^  
template < typename T > mM;p 7 sJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'wP\VCL2>  
  { D7(kkr:r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); orr6._xw  
} ]$ iqJL  
R"k}wRnxY  
同时也要修改assignment的operator() Q.])En >i  
C\C*'l6d  
template < typename T2 >  N'e3<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hS7o=G[  
现在代码看起来就很一致了。 4"y1M=he  
[%yCnt  
六. 问题2:链式操作 A@k`$xevVj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *[O)VkL\%i  
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。 v6_fF5N/  
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。 *we*IhIP  
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。 d (8X?k.S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VsMTzGr  
dw e$, 9  
template < typename T > mk&`dr  
struct result_1 2<' 1m{  
  { ~xaPq=AH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bQu1L>c,Uw  
} ; ~^pV>>LX|  
is [p7-  
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: ;wvhe;!  
4! V--F  
template < typename T > n%Gk {h5  
struct   ref WTP~MJ#C  
  { EvEI5/ z  
typedef T & reference; [#Y7iN&  
} ; y&$v@]t1  
template < typename T > .gK>O2hI  
struct   ref < T &> (lBwkQNQGd  
  { S>s{t=AY~  
typedef T & reference; Ps!~miN|>  
} ; Q-M"+HO  
2PrUI;J$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b/eJEL  
J$X{4  
template < typename T > 20XN5dTFT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Pa-p9]gq  
  { Z} Ld!Byz  
  return l(t) = r(t); a J&)-ge  
} gwyHDSo8:a  
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。 (s2ke  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sF`ELrR \  
Dy[_Ix/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 wZ_k]{J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z*Fxr;)d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1\'zq;I~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @1UC9}>  
最后的布局是: AQH\ ;L  
                Add DiLZ5^`]  
              /   \ I Y='tw  
            Divide   5 n%J {Tcn6  
            /   \ mrgieb%  
          _1     3 xy$agt>j>  
似乎一切都解决了?不。 Z+*t=?L,,G  
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。 r#xq 8H=_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。 muc>4!Q  
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: _RHB ^y;-  
a2MFZe  
template < typename Right > XDWR ]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?!4xtOA  
Right & rt) const HoIK^t~VT#  
  { l,pI~A`w_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ).BZPyV<  
} #@#/M)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N^{"k,vB-  
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。 ,a&&y0,  
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。 l^B PTg)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。 2tq~NA\#t  
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。 2Bf]#l{z  
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? SGuLL+|W#8  
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: E9]/sFA-]  
2th>+M~A  
template < class Action > /i${[1  
class picker : public Action 8hK\Ya:mP  
  { hd@ >p.  
public : 3j]P\T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w*E0f?s  
  // all the operator overloaded d'4^c,d  
} ; @w H+,]xE  
%SHjJCS3  
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。 /Lf+*u>"  
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: ]Ywj@-*q  
01 vEt  
template < typename Right > /n9yv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b*7:{ FXg  
  { w;RG*rv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  o IUjd  
} Zr&~gXmVS  
:KJG3j?   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f^tCD'Vmi  
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。 w4S0aR:yL  
\5]${vs&s  
template < typename T >   struct picker_maker 1qR[& =/  
  { M7\; Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M=mzl750M  
} ; L=7 U#Q/DE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9{{|P=  
  { N^G:m~>  
typedef picker < T > result; ;oKN8vI#7  
} ; Ly?%RmHK  
i|@lUXBp  
下面总的结构就有了: Lq&;`)BJ  
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。 Auq)  
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%XQdMv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R::0.*FF  
至此链式操作完美实现。 7 +RsZu  
iK#5nY].  
rNdeD~\  
七. 问题3 +w(sDH~kd  
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。 y?ps+ce93  
lw.4O^  
template < typename T1, typename T2 > [<HU ~PP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x >u \  
  { ~f.fg@v`+v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DNP %]{J  
} PRs[! EB6  
(XQBBt  
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: ,[64$=R8  
sXD.*D  
template < typename T1, typename T2 > Mw0Kg9M  
struct result_2 {^r8uKo:~  
  { ;*3OkNxa3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .>5KwEK~  
} ; 7O_@b$Q  
;1S~'B&1Q  
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? %0>DjzYt  
这个差事就留给了holder自己。 E3pnu.;U:_  
    X+'z@xpj  
Dr;-2$Kt/&  
template < int Order > !+& Rn\e%7  
class holder; To x{Sk3L  
template <> C q/936`O  
class holder < 1 > I:6N?lD4}0  
  { !`u  
public : $6W o$c%  
template < typename T > aoLYw 9  
  struct result_1 q,#j *  
  { TRQ@=.  
  typedef T & result; j@JhxCe1+R  
} ; O!0YlIvWv  
template < typename T1, typename T2 > "pb$[*_@$  
  struct result_2 E%R^ kqqr  
  { nUAoPE  
  typedef T1 & result; y^7ol;t  
} ; SF$]{ X  
template < typename T > T gpf0(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F9hh- "(Z  
  { o"O=Epg  
  return (T & )r; !"*!du28jo  
} 9uV'# sR  
template < typename T1, typename T2 > f0uzoeL<%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <,U=w[cH  
  { ZI'MfkEZ*  
  return (T1 & )r1; 41c]o<!=)j  
} >900I4]I  
} ; 'cs!(z-{x  
XIM!]  
template <> ^CIO,I  
class holder < 2 > ?(9/V7HQ.5  
  { R{s&6  
public : 7 Jxhn!  
template < typename T > ^/|agQ7D2  
  struct result_1 tb^8jC  
  { o:H^ L,<Tl  
  typedef T & result; 9(;5!q,Gsg  
} ; )ZxDfRjL  
template < typename T1, typename T2 > X?,ly3,  
  struct result_2 X$o$8s  
  { {H]xA3[]  
  typedef T2 & result; =oZHN,  
} ; {Y>5 [gp  
template < typename T > M2K{{pGJ[&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2nSX90@:  
  { "m*.kB)e7  
  return (T & )r; \8Mn[G9TL  
} ~U] "dbQ  
template < typename T1, typename T2 > 2TH13k$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tr}z&efY  
  { [E9V#J89  
  return (T2 & )r2; sVk+E'q  
} EV1x"}D A_  
} ; DuESLMhz  
b2}>{Li0  
D?+\"lI  
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> >。 iD*%' #u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1&zvf4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fkLI$Cl  
(HNxo{t  
return l(i, j) = r(i, j); {WBe(dc_%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "4Joou"U  
"I[a]T}/  
  return ( int & )i; Wo&WO e  
  return ( int & )j; Z XCq>  
最后执行i = j; f`r o {p  
可见,参数被正确的选择了。 d:Y!!LV-@L  
12 8aJ  
26SXuFJ@  
]><K8N3Z  
8Zj=:;  
八. 中期总结 W''%{A/'  
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: icO$9c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 to2; . ~X  
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)35}mi){L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I5nxY)v  
ldd8'2  
KCBA`N8  
v'Y0|9c  
0bG[pp$[  
AnF"+<  
九. 简化 l*r8.qp  
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。 KT5amct  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6tx5{Xl-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: +3>)r{#k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;mT|0&o>#  
  +-*/&|^等 fwF&V^Dy  
2. 返回引用。 _GhP{ C$  
  =,各种复合赋值等 -_*ux!  
3. 返回固定类型。 m|') A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k.."_ 4  
4. 原样返回。 8v<802  
  operator, |wxAdPe  
5. 返回解引用的类型。 lfJvN  
  operator*(单目) OLH[F  
6. 返回地址。 v}cTS@0  
  operator&(单目) xK*G'3Ge  
7. 下表访问返回类型。 #&k`-@b5|  
  operator[] D`Cy]j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {"dvU "y)\  
  operator<<和operator>> `4SwdW n  
HXeX !  
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。 < `Xt?K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C vOH*K'  
ngt?9i;N  
template < typename Left > =(==aP  
struct value_return whW% c8  
  { gAudL)X  
template < typename T > l cX'n8/3  
  struct result_1 [g/ &%n0^  
  { 7DZZdH$Fm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nk*T x  
} ; Hhzi(<e^  
*^3&Y@  
template < typename T1, typename T2 > qg06*$%  
  struct result_2 ;RW0Dn)Q  
  { 9Ai 3p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uFUVcWt  
} ; #?h-<KQQ  
} ; TWeup6k  
9Ro7xSeD  
Q{o]^tN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "$I8EW/1  
)p`zN=t  
下面我们来剥离functor中的operator() J1u&Ga  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B9: i.rQ  
X( )yhe_  
return l(t) op r(t) h( DmSW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ln$= 8x^T  
return op l(t) [9C{\t  
return op l(t1, t2) zHX7%x,Cq  
return l(t) op Pb}Iiq=  
return l(t1, t2) op nIqNhJ+  
return l(t)[r(t)] [gIvB<Uv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WkMB  
Zs|m_O G  
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: 4*&2D-8<K  
单目: return f(l(t), r(t)); z7s}-w,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r'<!wp@  
双目: return f(l(t)); zXW)v/ ZD  
return f(l(t1, t2)); P r2WF~NuO  
下面就是f的实现,以operator/为例 V4ybrUWK  
cB6LJ}R  
struct meta_divide XD%GNZ  
  { ' j\~> a3\  
template < typename T1, typename T2 > Y~B-dx'V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Kut@z>SK  
  { cKB1o0JsYJ  
  return t1 / t2; >ra)4huZ  
} ncpNesB  
} ; gn:&akg  
] Jnrs  
这个工作可以让宏来做: KjK-#F,@  
}_oQg_-7e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b"y4-KV  
template < typename T1, typename T2 > \ PQrc#dfc |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zg3 /,:1  
以后可以直接用 Q"QZ^!zRl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )C$pjjo/`  
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 TR9dpt+T  
(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。。。) YRyaOrl$<  
E/2_@&U:}  
m#^;V  
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 m>f8RBp]'  
:pLaxWus!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t8ORfO+  
class unary_op : public Rettype D%= j@  
  { c#Qlr{ES  
    Left l; K?Jo"oy7  
public : 6GoQJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9h"3u;/,  
sn8l3h)  
template < typename T > T%yGSk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y$9XHubu  
      { ]4B&8n!  
      return FuncType::execute(l(t)); P1&Irwb`  
    } Yo\%53w/  
-ZoAbp$  
    template < typename T1, typename T2 > jd.w7.8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~En]sj  
      { 23X-h#w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l6N"{iXU  
    } Fr#QM0--B  
} ; 0 *]ZC'pm  
W^i[7 r  
H-3*},9  
同样还可以申明一个binary_op !1#=j;N`  
zh5ovA%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +&.39q !  
class binary_op : public Rettype t')%; N  
  { K@?K4o   
    Left l; \=H+m%  
Right r; 7>3+]njw  
public : %>1C ($^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @%8$k[  
nq\~`vH|Gd  
template < typename T > 8peK[sz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MADt$_  
      { l4y>uZ>a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #e[igxwi  
    } dvLL~VP  
> 0c g  
    template < typename T1, typename T2 > cHJ4[x=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EME}G42KN  
      { EJ(z]M`f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ki(0s  
    } W(EN01d\  
} ; :/6u*HwZh  
%-an\.a.  
JykNEMB#  
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 vb$i00?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ",]A.,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >[<f\BN|  
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。 " t,ZO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |5*:ThC[  
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。。。 D 1(9/;9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [6%y RQ_  
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) UW&K\P  
下面是修改过的unary_op ooj^Z%9P  
Is!+ `[ma  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eY_BECJ+OO  
class unary_op rfOrh^  
  { Fu65VLKh  
Left l; Wv30;7~  
   @4>?Y=#  
public : *Tq7[v{0*|  
/KhY,G'Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uExYgI`<%&  
c1 1?Kq  
template < typename T > h4c4!S  
  struct result_1 JQSczE3  
  { nr%P11U\c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NYPjN9L  
} ; ,PX7}//X^  
;JX2ebx  
template < typename T1, typename T2 > )_K:A(V>  
  struct result_2 >| hqt8lY  
  { SA~oGgk=P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &_3o1<  
} ; j^D/ ,SW  
UM. Se(kS  
template < typename T1, typename T2 > sbV_h;<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sv[+~co<l  
  { sd |c/ayh~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B";Dj~y  
} 7/bF0 4~%  
cLIeo{H  
template < typename T > g?>   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +`TwBN,kp-  
  { i7`/"5I  
  return OpClass::execute(lt(t)); F#|mN0op  
} n0w0]dJ&lc  
20)8e!jP  
} ; RY~m Q  
-9(nsaV  
xgWVxX^)  
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 D/tFN+|P  
好啦,现在才真正完美了。 /[|A(,N}{  
现在在picker里面就可以这么添加了: sl*&.F,v=  
"=UhTE  
template < typename Right > xUIH,Fp-9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HCaEETk5  
  { HG)h,&nc-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =]-D_$S~  
} J_&G\b.9/  
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。 #a!qJeWm0  
$WbfRyXi7'  
~.Cu,>fV  
27UnH: =  
3NrWt2?  
十. bind }?Tz=hP  
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。 =Ka :i>  
先来分析一下一段例子 0|~3\e/QV  
]dnB ,  
)IGx3+I ,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bYy7Ul6]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j8ag}%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "= *   
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。 Ryi% }!  
我们来写个简单的。 4z,n:>oH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v;IuB  
对于函数对象类的版本: %~qY\>  
_Zbgmasb  
template < typename Func > c 4L++ u#  
struct functor_trait Med0O~T%  
  { s6_[H  
typedef typename Func::result_type result_type; {_X&{dZLX  
} ; Q5tx\GE  
对于无参数函数的版本: e",0Er FT  
=kn-F T  
template < typename Ret > H)i%\7F5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 41\V;yib  
  { RU,!F99'1  
typedef Ret result_type; L_}F.nbS5  
} ; axdRV1+s  
对于单参数函数的版本: yUu+68Z6  
xu* dPG)v  
template < typename Ret, typename V1 > Ml9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F6-U{+KU$!  
  { q@Sj$  
typedef Ret result_type; go5l<:9  
} ; }G 1hB#j  
对于双参数函数的版本: {&.?u1C.\  
rfhvdwwD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^I6GH?19>e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f}+8m .g2  
  { [^A>hs*  
typedef Ret result_type; r#/Bz5Jb*  
} ; l*n4d[0J  
等等。。。 (Kaunp5_`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -LEpT$v|  
CFiO+p&  
template < typename Func > - x]gp5  
struct func_return oHkjMqju  
  { T>pz?e^5&  
template < typename T > f`8mES'gc8  
  struct result_1 KVCj06}j  
  { >O}J*4A>+#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1U~yu&  
} ; /S&8%fb  
ob"yz}  
template < typename T1, typename T2 > W1p5F\ wt  
  struct result_2 O,?aVgY  
  { dSIZsapH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M]M(E) *5  
} ; P(Ve' wOaf  
} ; UvM_~qo  
Z^yhSbE{5  
Rz!!;<ye8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nW `EBs  
cp<jwcc!  
template < typename Func, typename aPicker > hZNA I  
class binder_1 gVI2{\a  
  { mY,t]#^m7  
Func fn; 9!|+GIjn  
aPicker pk; ]~-vU{  
public : ~Y'j8W  
088"7 s  
template < typename T > Bwg\_:vq  
  struct result_1 (k&r^V/=  
  { 3Mt Alc0xp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DB;Nr3x  
} ; \]+57^8r  
[p[C45d=<  
template < typename T1, typename T2 > g?d*cwtU  
  struct result_2 Wg ?P"  
  { ?^H1X-;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F(#~.i  
} ; j: /cJt  
S2*ER  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bem-T`>'  
T&PLvyBL  
template < typename T > J=C63YB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aj)?P  
  { rc9Y:(S1l  
  return fn(pk(t)); ~^R?HS  
} ;_hL  
template < typename T1, typename T2 > &33.mdBH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jwd{CN%  
  { -L%2*`-L$  
  return fn(pk(t1, t2)); yL>wCD,L  
} T11;LSD  
} ; )mbRG9P  
1_z6O!rx  
^#A[cY2eM  
一目了然不是么? `Ufv,_n  
最后实现bind Hz6yy*  
Cq-#| +zr  
t|Ipxk.)  
template < typename Func, typename aPicker > 4/B n9F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :9Vd=M6,  
  { VF<C#I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X) TUKt  
} >`@yh-'r  
4JD 8w3u/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KtFxG6a  
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。 .V\ M/q\Tv  
0y3<Ho,+$  
十一. phoenix <15POB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <XHS@|  
U|%y `PZ  
for_each(v.begin(), v.end(), (3=(g  
( {&Bpf K;`)  
do_ 8zRb)B+  
[ OZ$"P<X_"  
  cout << _1 <<   " , " Sl{nS1q  
] B !(t<W8cu  
.while_( -- _1), v0dFP0.;&  
cout << var( " \n " ) O&:0mpRZ  
) N&0MA  
); Bn"r;pqWiT  
; YaR|)B  
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: x\Y%/C[Kc  
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 ,Dz2cR6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ur626}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PSdH9ea  
J9LS6~ 7  
[LonY49  
template < typename Cond, typename Actor > !j(KbAhWZ  
class do_while bw7!MAXd  
  { .'SXRrn&:C  
Cond cd; OU(z};Is6Z  
Actor act; W7a s =+;X  
public : ;UgRm#  
template < typename T > dv0TJ 0%  
  struct result_1 z#!xqIg0  
  { 7F-b/AdVq  
  typedef int result_type; 2`* %NJ  
} ; We]X+>BlO  
!v2,lH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 33kI#45s  
$/C<^}A  
template < typename T > ]tZ5XS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Df<QC`0v  
  { Snt=Hil`  
  do lkg-l<c\J  
    { {I 7pk6Qd  
  act(t); .bl0w"c^qq  
  } Z"? AaD[  
  while (cd(t)); 2al~`  
  return   0 ; ^@L[0Z`  
} V8Q#%#)FHe  
} ; lSyp k-c  
l7{hq}@;cC  
b=T+#Jb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -R'p^cMA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~+7yi4(i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (P#2Am$  
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。 %,,h )9  
下面就是产生这个functor的类: TiBE9  
>KY\Bx  
*gz{:}NX  
template < typename Actor > a`pY&xq::  
class do_while_actor ,f?#i%EF&  
  { ,.`^Wx6F  
Actor act; L)nVNY@Mc  
public : -N\{QX1Yd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jPU# {Wo#  
Z `\7B e  
template < typename Cond > , D1[}Lr=K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nnGA_7-t  
} ; "(efd~.]  
4\OELU  
}BogE$tc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pO+1?c43  
最后,是那个do_ ^LU[{HZV  
*VlYl"  
1M;)$m:  
class do_while_invoker ONjc},_  
  { '6 'XBL?  
public : FY|x<-f  
template < typename Actor > E+1j3Q;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C(0Iv[~y/  
  { }\0"gM  
  return do_while_actor < Actor > (act); @E>^\!nH  
} &vF"I'V  
} do_; RrZjC  
(&*F`\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'j3'n0o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Gj ^bz'2  
最后来说说怎么处理break和continue H);'\]_'x  
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。 ,){0y%c#y  
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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