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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LujLC&S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3H!]X M  
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, ;7s^slVzF  
_{'[Uf/l  
+m./RlQ{  
;wMu  
  class filler ZS+m}.,whQ  
  { 8i[TeW"  
public : Kuh3.1#o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P0m9($JBD  
} ; %WU=Vy4  
zlEI_th:~  
A<|9</9z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: O=bkq}  
\r:*`Z*y  
GkU_01C  
!$l<'K$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Brxnl,%\  
3T.V*&  
4)e1K/PJ)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fb1<Ic#  
VX&g[5zr  
6Tmz!E0  
9 RDs`>v  
二. 战前分析 {v'eP[  
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。 E pF9&)  
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 z$^wCd:  
2o(O`;z  
Nsh/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kkq-x'gt^  
  /* --------------------------------------------- */ Y$v d@Q  
vector < int *> vp( 10 ); XdA]);,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I<RARB-j  
/* --------------------------------------------- */ NB<8M!X/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?<4pYEP  
/* --------------------------------------------- */ b * \ oQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U<&=pv  
  /* --------------------------------------------- */ ]a/dvj}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4RDY_HgF6  
/* --------------------------------------------- */ *-=/"m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &Y1h=,KR9  
f 4pIF"U9>  
ZgEV-.>P  
=LLpJ+  
看了之后,我们可以思考一些问题: V/xXW=  
1._1, _2是什么? fUf 1G{4  
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。 %iNgHoH  
2._1 = 1是在做什么? ZhCd**  
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。 90uXJyW;d  
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。 ! xM=7Q k  
4J[zNB]  
v`mB82s  
三. 动工 Q0"?TSY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mhn1-ma:  
@$kO7k0{g  
\2+ngq)  
CRCy)AS,t  
template < typename T > 07>m*1G  
class assignment iC hIW/H  
  { wg[ +NWJ  
T value; L *\[;.mk  
public : "gNi}dB<]  
assignment( const T & v) : value(v) {} O9N!SQs80  
template < typename T2 > &iu]M=Y b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }ACg#;>/+  
} ; H HX q_-V  
$hCS-9%&  
#Ev}Gf+5Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \3ydNgl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aJv+BX_,  
0.+Eo.AX4M  
i?d545. u  
<v9IK$J  
  class holder XSof{:V  
  { xKBi".wA  
public : U*{0,Ue'  
template < typename T > W2-l_{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A?04,l]y  
  { G)YmaHeI;[  
  return assignment < T > (t); - s'W^(  
} Q'jGNWep  
} ; f9UDH8X  
~rI2 RJ  
6wpu[  
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: fk15O_#3  
fX:q ]  
  static holder _1; 9[\do@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :I"2 2EH  
TT9 \m=7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aC' 6  
而不用手动写一个函数对象。 g:~q&b[q6  
bHm/ZZx  
kK4+K74B  
ZYY~A_C  
四. 问题分析 VWt=9D;  
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。 z2Wblh"_  
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。   +fM8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G"3KYBN>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \nyqW4nTm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %I`'it2d  
m["e7>9G  
五. 问题1:一致性 ;uc3_J]  
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?| O0rvr$.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eu)""l  
;Q&9 t  
struct holder :''Swi<H  
  { pRlScD_};  
  // d^54mfgI  
  template < typename T > +68age;dM  
T &   operator ()( const T & r) const 6qmV/DL  
  { ^GYVRD  
  return (T & )r; POc<XLZB  
} Q;l%@)m+~  
} ; N!<l~[rc  
pk'd& .  
这样的话assignment也必须相应改动: uj\&-9gEi  
4VvE(f  
template < typename Left, typename Right > };}N1[D   
class assignment R-W.$-rF  
  { r/':^Ex  
Left l; n>B ,O  
Right r; ?Qd`Vlp7  
public : d14@G4#Bd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "fv+}'  
template < typename T2 > mHW%^R=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x]hG2on!  
} ; 0n4(Rj|}2  
nfZe"|d  
同时,holder的operator=也需要改动: e\aW~zs 2  
;B2&#kot7  
template < typename T > rFt +Y})  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gkTwGI+w  
  { -;6uN\gq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r$M<vo6C  
} &xUCXj2-z  
Wn=I[K&&  
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。 N`,,sw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xh<{lZ)KJ  
3HR)H-@6@7  
return l(rhs) = r; +3AX1o%p,#  
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。 QTF1~A\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -f:PgBj  
GHLFn~z@XJ  
template < typename Tp > sAA;d  
class constant_t $z)egh(z  
  { >(YH@Z&;  
  const Tp t; t]vv&vk>  
public : o*d(;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +7lr#AvU/  
template < typename T > N|"q6M !ZL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j5n"LC+oz  
  { MUtM^uY  
  return t; n/BoK6g  
} .MDSP/s  
} ; ['>r tV  
Zs0;92WL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pwSkwJ]  
下面就可以修改holder的operator=了 {#@[ttw$U  
Yc)Dx3  
template < typename T > sGiK S,.K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :KRNLhWb  
  { I_?R(V[9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dF! B5(  
} 41.xi9V2  
h?ijZHG $  
同时也要修改assignment的operator() Je^ ;[^  
is%ef  
template < typename T2 > wUg=j nY   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jC>mDnX  
现在代码看起来就很一致了。 'tQp&p j  
e<A>??h^  
六. 问题2:链式操作 }43qpJe8U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vz:VegS  
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。 (VCJn<@@  
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。 GqP02P'2  
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。  fOsvOC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^*y 1Fn0  
4 8; b  
template < typename T > c\szy&W  
struct result_1 #{k+^7aQ  
  { cj2^wmkB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4}0YLwgJ  
} ; ]H`pM9rC  
8U]mr+  
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: 09Q5gal  
nemC-4}  
template < typename T > >wYmx4W>  
struct   ref UT 7'-  
  { S5L0[SZ$!  
typedef T & reference; #+h#b%8  
} ; s nNd7v.U6  
template < typename T > z^/9YzA!6  
struct   ref < T &> 5YI6$ZdQ  
  { AEFd,;GF  
typedef T & reference; eAQ-r\h'2  
} ; Z)3oiLmD  
<ZO+e*4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FKf2Q&2I  
x>4p6H{]0'  
template < typename T > 3RlNEc%)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lF7".  
  { NUh%\{  
  return l(t) = r(t); W=HHTvK9Hh  
} ]_!NmB_3  
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。 \x\(36\u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]}&HvrOld  
.M[t5I'\  
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 x A*6Z)Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AS4oz:B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )T slI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m("KLp8  
最后的布局是: 9*!*n ~  
                Add 5lwMc0{/3  
              /   \  ,HNk<W  
            Divide   5 "r@G V5ED  
            /   \ $RC)e 7  
          _1     3 elD|b=(-  
似乎一切都解决了?不。 c4Q%MRR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X VH( zJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 FId,/la  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: NJ$Qm.S  
f& Sovuuh  
template < typename Right > #z*,-EV|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3^)c5kcI  
Right & rt) const UQb|J9HY4  
  { :8v? 6Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4 4WyfpTJ*  
} NUtKT~V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O2lM;="  
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。 \ZSqZDq  
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。 :"i2`y;u  
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。 i8*(J-M  
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。 \2Q#'  
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? B'PS-Jr  
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: T#H-GOY:  
3"Kap/[h  
template < class Action > &< FKcrZ,  
class picker : public Action R_:lp\S&  
  { OSh'b$Z  
public : x.I?)x!C'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <)L[V  
  // all the operator overloaded j97K\]tQ  
} ; &EC8{.7  
4~vn%O6n  
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。 %Go/\g   
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: ],zp~yVU&  
AJoP3Zv|?  
template < typename Right > TTo?BVBK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  {yxLL-5c  
  { oy=ej+:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +R 8dy  
} m&MZn2u[4i  
xaq/L:I<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q:ql~qew  
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。 }Os7[4 RW  
@JJ{\?>  
template < typename T >   struct picker_maker $/E{3aT@F2  
  { s`]SK^j0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G2=d q  
} ; ,nUovWN07  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q[T)jo,j%  
  { D~2n8h"2ye  
typedef picker < T > result; g6][N{xW0  
} ; S} &1_I  
BG1hk!  
下面总的结构就有了: MTbCL53!-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y8v0>V0)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 a\p`J9Z@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h6 :|RGF  
至此链式操作完美实现。 BGstf4v>A<  
/1+jQS  
X9&>.?r  
七. 问题3 k/Q8:qA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1_@vxi~aW_  
lvR>%I0`*  
template < typename T1, typename T2 > rF/<}ye/4M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &mba{O  
  { |Fx~M,Pzg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1b2xWzpG  
} Xw162/:h  
T9>,Mx%D[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4Ub7T=LG  
i`w&{WTRQ  
template < typename T1, typename T2 > _|COnm  
struct result_2 HeHo?<>|d  
  { :?)q"hE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H[?l)nZ}  
} ; anH]]  
Zo Ra^o  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :v E\r#hJ"  
这个差事就留给了holder自己。 "(p&Oz  
    fz+dOIU3\L  
B2)5Z]  
template < int Order > <II>io ;  
class holder; fV!~SX6S  
template <> ?]_A~_J!  
class holder < 1 > - G=doP0  
  { U@}P]'`'f  
public : `mS0]/AV/  
template < typename T > 7aHP;X~0  
  struct result_1 )s ?Hkn  
  { ztC,[   
  typedef T & result; 1E$^ul-v  
} ; V'l9fj*E  
template < typename T1, typename T2 > / !hxW}>^  
  struct result_2 gjB(Pwx  
  { f!B\X*|  
  typedef T1 & result; [QwqP=-6  
} ; V$ " ]f6  
template < typename T > UrdSo"%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ERfSJ  
  { X9YbTN  
  return (T & )r; ;jmT5XzL  
} #*"I?B/fd8  
template < typename T1, typename T2 > .ITTYQHv)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fQ f5%  
  { 3AcDW6x|  
  return (T1 & )r1; EB p(^r j  
} 2=n,{rkmj%  
} ; $N4i)>&T2  
cM=_i{c  
template <> M1K[6V!   
class holder < 2 > =BeJ.8$@VC  
  { 6PLdzZ{  
public : 6+SaO !lR  
template < typename T > g:&PjKA  
  struct result_1 1 @q"rPE^  
  { fs, >X!l+  
  typedef T & result; ~01t_Xp qc  
} ; J>+~//C  
template < typename T1, typename T2 > zHXb[$ Q  
  struct result_2 pH396GFIW  
  { y6>fK@K~  
  typedef T2 & result; J+qcA}  
} ; Nbt.y 'd  
template < typename T > 7C~g?1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $T*g@]   
  { #D%l;Ae  
  return (T & )r; is{H >#+"  
} YF)c.Q0  
template < typename T1, typename T2 > oox;8d4}y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ezhK[/E=  
  { }t1J`+x%  
  return (T2 & )r2; Qt=OiKZ  
} W'Y#(N[ktP  
} ; GOX2'N\h^  
fczH^+mI  
!PEP`wEKdp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e @|uG%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -D wO*f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ots]y  
S\6.vw!'  
return l(i, j) = r(i, j); 8q|T`ac+N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )fbYP@9>a  
%}Z1KiRiX  
  return ( int & )i; |N5|B Q(y$  
  return ( int & )j; g`41d  
最后执行i = j; %WFZ&>en&  
可见,参数被正确的选择了。 YDGW]T]i ?  
v(Q-RR  
E&\ 0+-Dw  
R7Z!  
piAFxS<6  
八. 中期总结 v.>95|8  
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: [9~6, ;6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nOU.=N v`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *YP;HL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H) q_9<;  
uL=FK  
k}e~xbh-y  
#6 M3BF  
cTdX'5  
q)y<\cEO  
九. 简化 e^-CxHwA-  
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。 ~L9I@(/ S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 le~p2l#e   
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: 17!<8vIV$C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ")3$. '5Dg  
  +-*/&|^等 l  !JTM  
2. 返回引用。 )8V=!73  
  =,各种复合赋值等 G4J)o?:m@  
3. 返回固定类型。 uVzvUz{b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2E@y0[C?  
4. 原样返回。 -~^sSLrbP  
  operator, g<Y N#  
5. 返回解引用的类型。 Jmun^Q/h  
  operator*(单目) MJy(B><  
6. 返回地址。 )Vpt.4IBd  
  operator&(单目) A_I\6&b4  
7. 下表访问返回类型。 q'`LwAU}  
  operator[] 2:;;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "?s  
  operator<<和operator>> @ "/:Omh  
T0%l$#6v  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Mo[yRRS#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +sx$%N  
]Tn""3#1g  
template < typename Left > mh,a}bX{  
struct value_return M)sAMfuUw  
  { r!/<%\S  
template < typename T > "_n})s f  
  struct result_1 <!derr-K  
  { I$oqFF|D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pr#uV3\  
} ; }EN-WDJD\  
W]M Fq5.  
template < typename T1, typename T2 > Eb9n6Fg  
  struct result_2 hWRr#030  
  { $[+)N ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G/yYIs  
} ; Z8\/Fb  
} ; G)&S%R!i\N  
2X0<-Y#'  
@8 lT*O2j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yG,uD!N]|  
F<Ig(Wl#az  
下面我们来剥离functor中的operator() lF3wTf/j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #E4|@}30`  
|eP5iy wg  
return l(t) op r(t) 'oF('uR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *)s^+F 0  
return op l(t) ]+T$ D  
return op l(t1, t2) QQ./!   
return l(t) op F?b"Rv  
return l(t1, t2) op 4,?WNPqo  
return l(t)[r(t)] q;QE(}.g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] & DhdB0Hjf  
.T#}3C/  
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: E*d UJ.>  
单目: return f(l(t), r(t)); #S"s8wdD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \qtdbi|Y  
双目: return f(l(t)); !>EK %OO  
return f(l(t1, t2)); m`Pk)c0  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sn[/'V^$a  
)&93YrHgC  
struct meta_divide v>0} v)<v  
  { wx_j)Wij6  
template < typename T1, typename T2 > - 9a4ej5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G$;cA:p-j  
  { KxQMPtHstz  
  return t1 / t2; o~26<Lk  
} ^n*:zmD  
} ; c uHF^l  
^#4Ah[:XA  
这个工作可以让宏来做: Oe lf^&m  
<yw56{w,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XCyrr 2^  
template < typename T1, typename T2 > \ zE i\#Zg$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aq - |  
以后可以直接用 xpBQ(6Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q$'[&&_  
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 u]& +TR  
(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。。。) eZ{Ce.lNR  
bmO(tQS$5  
r\FduyOXv  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DSK?7F$_oE  
3(_:"?xA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sCE%./h]  
class unary_op : public Rettype x@tI  
  { k zC4V  
    Left l; ogJ *  
public : 3)hQT-)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3 5/ s\  
4mnVXKt%.  
template < typename T > ^;wz+u4^l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9s?gI4XN  
      { I?_WV_T&  
      return FuncType::execute(l(t)); x;A.Ll  
    } "%#CMCE|f  
5E =!L g  
    template < typename T1, typename T2 > RM>A9nv$\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vK$wc~  
      { aev(CY,z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ] U,m 1  
    } @?bY,  
} ; =ba1::18  
5-UrHbpCZ#  
kc<5wY_t  
同样还可以申明一个binary_op lLLPvW[Q  
WG +]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~bz$]o-<  
class binary_op : public Rettype 9K-,#a  
  { uo bQS!  
    Left l; vb3hDy  
Right r; 8WC _CAP  
public : 0bteI*L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZtY?X- 4_  
yYdh+x  
template < typename T > d '\ ^S}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 gR_1~3  
      { S }qGf%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rA}mp]  
    } k+~2 vmS  
(,b\"Q  
    template < typename T1, typename T2 > p!K^Q3kO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B_>r|^Vh  
      { `W.g1"o8W4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QWE\Ud.q  
    } 2?:'p[z"]  
} ; LuVL <W  
$@84nR{>  
v>_83P`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8~3I^I_v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `> +:38  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bmJdZD7-<k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NdrR+t^#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1C0' Gf)3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 XW~a4If  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LMuDda  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \\3 ?ij:v  
下面是修改过的unary_op O^@F?CG :1  
plpb4> S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =MwR)CI#  
class unary_op Y(gai?  
  { |XV`A)=f  
Left l; N?O^"  
  stiYC#bI:  
public : AuZISb%6  
\i\>$'f*z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p3e=~{v*  
^tIYr <I  
template < typename T > 4/OmgBo '  
  struct result_1 tlB -s;  
  { n%Oq"`w4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q{CRy-ha  
} ; $F NH:r<  
N%%trlDXD  
template < typename T1, typename T2 > `qRyh}Ax"  
  struct result_2 _-2n tO<E  
  { 5&xbGEP$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZD4aT1|Q7  
} ; x+b.9f4xJ  
~y"OyOi&  
template < typename T1, typename T2 > u"m TS&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Ezy0>j  
  { wN^^_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P)LOAe1'  
} I hv@2{*(b  
HE>V\+ AL  
template < typename T > |9X2AS Qu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `?SC.KT  
  { DuLl"w\_@  
  return OpClass::execute(lt(t)); N1 sdWXG  
} W }v ,6Oe  
xzOn[.Fi  
} ; :#cJZ\YH  
~+V$0Q;L  
i:jns>E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'H#0-V"=  
好啦,现在才真正完美了。 R<ORw]  
现在在picker里面就可以这么添加了: lCTXl5J5  
Zr=B8wuT  
template < typename Right > ?FwHqyFVlQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L >)|l  
  { W8r"dK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bZ^'_OOn  
} Rt5pl,Nf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 v6Wz:|G/u  
'K01"`#  
lJ,\^\q  
8kvA^r`  
>V4r '9I  
十. bind ?*ZQ:jH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I zVc  
先来分析一下一段例子 #2"'tHf4  
9+/D\|"{  
V]m}xZ'?^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s_^N=3Si   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %@|)&][hO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kUfbB#.5L  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @Ae&1O;Zh  
我们来写个简单的。 oOaLD{g>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^bfU>02Q6p  
对于函数对象类的版本: 4wGBB{X  
5evk_f  
template < typename Func > Zj_2B_|WN#  
struct functor_trait L,ax^]  
  {  wG6Oz2(  
typedef typename Func::result_type result_type; pred{HEye  
} ; h:sf?X[  
对于无参数函数的版本: Db;>MWt+e  
b80&${v  
template < typename Ret > |o*qZ}6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .v+ W>  
  { dBS_N/  
typedef Ret result_type; ~*]7f%L-  
} ; G9GHBwT  
对于单参数函数的版本: 06Q9X!xD  
0)7v _|z  
template < typename Ret, typename V1 > ?$uEN_1O\@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *YGj^+   
  { +$#XV@@~  
typedef Ret result_type; mAET`B "  
} ; mN.  
对于双参数函数的版本: S)W?W}*R\  
ecO$L<9>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :ln?PT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w4_Xby)  
  { i_QiE2d  
typedef Ret result_type; d$xvM  
} ; w'XSkI_ay  
等等。。。 3<N2ehi?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {v|ib112;  
)X:Sfk  
template < typename Func > og~a*my3  
struct func_return 3x 7fa^umR  
  { 5wha _Yet  
template < typename T > I+SfZ:q ^  
  struct result_1 <#199`R  
  { /q,=!&f2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H8B2{]HAt  
} ; ;uv$>F auk  
!VsdKG)  
template < typename T1, typename T2 > +nim47  
  struct result_2 Xw jm T  
  { V~Z)^.6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XD|Xd|/ {  
} ; uEG4^  
} ; 5e1oxSU  
Gpcordt/  
PR x-0S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &; p}HL,  
#W l^!)#j?  
template < typename Func, typename aPicker > ?^MH:o  
class binder_1 .Cs'@[Ciy  
  { .IVKgQ B  
Func fn; *uP;rUY  
aPicker pk; -N5h`Ii7  
public : .*xO/pn  
0NU3% 4?  
template < typename T > qm'@o -[  
  struct result_1 9}Za_ZgG  
  { @g]+$Yj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \2#K {  
} ; Pn4jI(  
Z_<NUPE  
template < typename T1, typename T2 > +2}Ar<elP  
  struct result_2 -*hPEgcV9  
  { |9Yx`_DF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l-!"   
} ; K K]R@{ r  
-nX{&Z3-s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pth4_]US  
x1STjI>i  
template < typename T > E[=&6T4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w@O)b-b|w  
  { ;`kOFg#`)c  
  return fn(pk(t)); S4_ZG>\VT  
} + 65<|0  
template < typename T1, typename T2 > TiZ MY:^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k`]76C7  
  { Zy{hYHQ  
  return fn(pk(t1, t2)); _ouZd.  
}  | z_av  
} ; Ol<LL#<j4  
9&<c)sS&B  
B<h4ZK%  
一目了然不是么? (!0_s48f  
最后实现bind *UJB *r  
45iO2W uur  
n <HF]  
template < typename Func, typename aPicker > yp@cn(:~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UfV { m  
  { QwF.c28[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p]Qe5@NT  
} a9_2b}t  
e8egxm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p)"EenUK  
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。 u:J4Az^!  
6W7,EIf  
十一. phoenix :0Y.${h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d(9SkXr  
'd;aAG  
for_each(v.begin(), v.end(), )cZ KB0*+  
( N"Y%* BkH  
do_ 7Wiwnv_"  
[ O8rd*+  
  cout << _1 <<   " , " E%stFyr9`/  
] P9Eh, j0_  
.while_( -- _1), 3+:NX6Ewb*  
cout << var( " \n " ) ~)X;z"y%b  
) %?qzP '  
); IF//bgk-  
-GQ.B{%G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T2mZkK?rA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NcX-* o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,'l.u?SKyd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (4`Tf*5hHa  
qEdY]t   
h\Zh^B6J  
template < typename Cond, typename Actor > NA/Sv"7om  
class do_while 3=UufI  
  { iU~d2R+  
Cond cd; <8Z%'C6d  
Actor act; "/UPq6  
public : M$f_I +  
template < typename T > rfZg  
  struct result_1 ^BI&-bR@  
  { 9+5F(pd(  
  typedef int result_type; c]z^(:_>  
} ; Ml +f3#HP  
8 -b~p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6G-XZko~a  
K+yi_n L  
template < typename T > p{SIGpbR&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Esg:  
  { 2elj@EB,M  
  do {c&9}u$e  
    { gK dNgU  
  act(t); "[Tr"nI  
  } Kj6+$l   
  while (cd(t)); 6e}T zc\@(  
  return   0 ; A?)(^  
} v yP_qG  
} ; td#m>S  
+yHzp   
+,D82V7S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WCp[6g&%O  
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。 PM {L}tEQ  
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。 :X*uE^bH  
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。 l?;ReK.r  
下面就是产生这个functor的类: f9n4/(C y  
)oS~ish  
d{C8}U  
template < typename Actor > U2JxzHXZ  
class do_while_actor y>RqA *J  
  { j{zVVT  
Actor act; ' 94HVag  
public : z:{R4#(Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tfe'].uT  
Z@Qf0 c  
template < typename Cond > 2"Y=*s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1fF\k#BE-%  
} ; ;{n*F=%uC  
G0ENk|wbbj  
!A_KCM:Ym  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2b :I .  
最后,是那个do_ mFIIqkUAL  
v\kd78,  
V<REcII.  
class do_while_invoker >rh<%55P`  
  { %g4)f9>  
public : Q?9eu%G6I  
template < typename Actor > OQT i$2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (fO~nN{F  
  { $>%zNq-F  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6(HJYa  
} L+)mZb&  
} do_; qZSW5lC0  
$,Y?q n/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :/NP8$~@j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bHHR^*B  
最后来说说怎么处理break和continue x1:1Jj:  
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。 +OUM 4y  
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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