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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -wG[>Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wb*T   
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, r!-L`GUm  
Ugee?;]lu  
^5^ zo~^o  
W! 5Blo  
  class filler )%nt61P\W  
  { 1.u gXD  
public : FW6E)df  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c@"i?  
} ; X(0:zb,#G*  
yE!7`c.[u  
b ?=  
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: gFH;bZU  
q%)*,I<  
=~(LJPo6  
yF [@W<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )BMWC k  
CC]@`R5  
Is#v6:#^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "' i [~  
UJyiRP:#]>  
"O"^\f  
r4z}yt+  
二. 战前分析 AS/\IHZ\  
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。 ?8aWUgl  
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 R'$ T6FB5  
` wsMybe#  
tpy :o(H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ES2d9/]p-  
  /* --------------------------------------------- */ [{d[f|   
vector < int *> vp( 10 ); - KoA[UJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o<eWg  
/* --------------------------------------------- */ p-i]l.mT5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *T}dv)8  
/* --------------------------------------------- */ II f >z_m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]#Z$jq{,  
  /* --------------------------------------------- */ nk?xNe4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `h%D\EKeB  
/* --------------------------------------------- */ /=O+/)l`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /:c,v-  
UmHJ/DI@  
(B?xq1Q  
&VBD2_T  
看了之后,我们可以思考一些问题: SieV%T0t1  
1._1, _2是什么? 13NS*%~7[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 28ov+s~1+-  
2._1 = 1是在做什么? V'BZ=.=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^.$r1/U  
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。  p% YvP  
+~v3D^L15  
5qAE9G!c  
三. 动工 2H32wpY ,l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5eZg+ O  
+'6ea+$  
dpOL1rrE  
 ~d<`L[  
template < typename T > (>@syF%PB  
class assignment vp}>#&  
  { V,* 0<7h  
T value; qI/r_  
public : :."n@sA@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Dg2#Gv0B  
template < typename T2 > [3 ;Y:&D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } aN);P>  
} ; ]oZ,{Q5~  
CSg5i&A=  
sMe~C>RD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 onypwfIk)t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GlkAJe]  
pU)3*9?cIl  
-<HvhW  
QH? 2v  
  class holder yl]Cm?8  
  { Ss#{K;  
public : CIs1*:Q9  
template < typename T > t2%bHIG}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 68G] a N3  
  { 3@WI*PMc  
  return assignment < T > (t); U\!LZ?gC  
} MxvxY,~{0  
} ; ~a0}  
d'@H@  
8 $*cfOC  
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: 4!b'%)   
VBj;2~Xj4h  
  static holder _1; $S-;M0G x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \#*;H|U.x  
o9SfWErZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q9'V&jm  
而不用手动写一个函数对象。 l\l]9Z6%  
5'L}LT8p@  
g7q]Vj  
F#C6.`B  
四. 问题分析 U JRT4>G  
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。 Sy7^;/(ZZ  
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。 |Btx&'m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /r 2.j3:l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U~`^Y8UF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /01(9(  
(DaP~*c3cC  
五. 问题1:一致性 -tdON  
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?| )( jNd&H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l4.@YYzbp.  
sf&K<C](  
struct holder IHX#BY>  
  { f#-T%jqnK  
  // */h 9"B  
  template < typename T > tf}Q%)`f  
T &   operator ()( const T & r) const :zy'hu;  
  { o_+Qer=O6  
  return (T & )r; _A0avMD}  
} c!FjHlAnP  
} ; v7I*W/  
UDqKF85H  
这样的话assignment也必须相应改动: H {Wpf9_ K  
)x O_  
template < typename Left, typename Right >  G6ES]  
class assignment P\4o4MF@K  
  { +P;D}1B#I?  
Left l; 7^e}|l  
Right r; AS-t][m#  
public : +OP:"Q_#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z8_gI[Zn  
template < typename T2 > :1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P VW9iT+c  
} ; 0r&9AnnWu+  
yX Q;LQ;  
同时,holder的operator=也需要改动: *LQY6=H  
<(lSNGv5N  
template < typename T > ?mUu(D:7D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `CUO!'U  
  { ">^]^wa08  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S#z8H+'  
} L|'ME| '  
2Ab#uPBn  
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。 xa^HU~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q`K-T _<  
M|]1}8d?  
return l(rhs) = r;  &\br_  
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。 $7 Uk;xV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HWAqJb [  
oYM3$.{E  
template < typename Tp > fmN)~-DV9`  
class constant_t \ } Szb2  
  { bo/!u s#  
  const Tp t; rNO;yL4)ey  
public : FPFYH?;$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} { qx,X.5$  
template < typename T > eBKIdR%k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vrDRSc6_  
  { K1WoIv<Ym  
  return t;  -KiS6$-  
} @z RB4d$  
} ; *F&&rsb  
+Y[+2=lO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?pY!sG  
下面就可以修改holder的operator=了 &;3z 1s/  
%dR./{txT  
template < typename T > 4V3 w$:,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7C yLSZ  
  { pU'sADC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~n 9DG>a  
} T+"y8#:  
JNl+UH:.  
同时也要修改assignment的operator() HwK "qq-  
uQ1;+P:L  
template < typename T2 > *0zH5c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ><7`$2Or  
现在代码看起来就很一致了。 1"6k5wrIA  
<TuSU[]  
六. 问题2:链式操作 ,p1]_D&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &4FdA|9T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B)`X 7uG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rl7Y=*Dv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /RmCMT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {G&g+9c&  
<\mc|p"  
template < typename T > [SvwJIJJ  
struct result_1 !AHm+C_=Lg  
  { _q$ fw&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .?j8{>  
} ; wpI4P:  
Zi)8KO[/0  
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: 8PS:yBkA|  
PyF4uCn"H  
template < typename T > }O{"qs#)  
struct   ref f}!26[_9{  
  { JwczE9~o  
typedef T & reference; dVfDS-v!  
} ; g_X7@Dt  
template < typename T > h)`vc#"65k  
struct   ref < T &> dfcG'+RU}  
  { xU"qB24]=  
typedef T & reference;  8[OiG9b  
} ; Z`KmH.l!  
mm`3-F|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Tq8r SZi  
NR@Tj]`k  
template < typename T > =h;!#ZC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F# wa)XH  
  { z+I-3v  
  return l(t) = r(t); Shd,{Z)-Tg  
}  :i$Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C%>7mz-v5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^ I YN"yX_  
t_Wn<)XA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o3kj7U:'x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 20)Il:x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6u}NI!he  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7:%K-LeaQu  
最后的布局是: }VRo:sJb  
                Add |L&V-f&K  
              /   \ Us5 JnP5  
            Divide   5 sSK$  
            /   \ N~d]}J8}gx  
          _1     3 Hkt'~ L*   
似乎一切都解决了?不。 -;*Z!|e9  
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。 Mw. +0R!T  
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。 w%\;|y4+  
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: w>s  
}tPl?P'`  
template < typename Right > ZP<X#]$qb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -~k2Gy;E  
Right & rt) const jw[`\h}8  
  { b1 cd5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "kC>EtaX  
} ]Ox.6BKjDP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;|y,bo@sJJ  
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。 \tqAv'jA|  
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。 $u sU  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Dn?L   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 jGCW^#GE  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? c[$oR,2b13  
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: L)5nb-qp  
* ?+!(E  
template < class Action > H <yec"  
class picker : public Action AF-.Nwp   
  { RT>3\qhZ  
public : !@X#{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _HQa3wj  
  // all the operator overloaded @:I/lg=Qd  
} ; M{QNpoM  
.R,8<4  
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,Jbt  
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: n6}1{\  
6z*L9Vy($  
template < typename Right > M ~IiJ9{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u4'Lm+&O  
  { uJ$,e5q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Z%^|S9  
} oSoG&4  
v oxlo>:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W8^gPW*c5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 g:g>;" B O  
"$&F]0  
template < typename T >   struct picker_maker 8] *{ i  
  { Yy}aQF#M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k*Kq:$9"  
} ; +}Pa/8ybJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j; C(:6#J  
  { Nvi14,q/  
typedef picker < T > result; ?8 F7BS4oQ  
} ; Yq_zlxd%F  
;ORy&H aKl  
下面总的结构就有了: h(sD]N  
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。 rSk $]E]Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 JoYzC8/r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?cvv!2B]T  
至此链式操作完美实现。 x1~`Z}LX0  
b/EvcN8 }  
)+G(4eIT  
七. 问题3 `uj`ixcR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =bzTfki  
D-.>Dw:  
template < typename T1, typename T2 > O\w%E@9Fh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 82vx:*Ip!}  
  { a_yV*N`D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [I9d  
} CHz(wn  
*Pl[a1=o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: i469<^A  
/iK )tl|X  
template < typename T1, typename T2 > G-qxQD1wK  
struct result_2 _W+TZa@_  
  { |F<aw?%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?>_.~b ~  
} ; -|lnJg4  
=h)H`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +CkK4<dF  
这个差事就留给了holder自己。 F-Ea85/K@4  
    +*dJddz   
p,+~dn;=  
template < int Order > VtVnht1  
class holder; H{BjxZ~)  
template <> -4]6tt'G  
class holder < 1 > ]k8XLgJ  
  { + y^s 6j}  
public : w-2]69$k  
template < typename T > u{ng\d*KE}  
  struct result_1 `uU@(  
  { }&j&T9oX  
  typedef T & result; zehF/HBzE  
} ; /vhh2`  
template < typename T1, typename T2 > D fb&/ }  
  struct result_2 t*x;{{jL#(  
  { %(E6ADB  
  typedef T1 & result; ubL Lhf  
} ; S4_Y^   
template < typename T > o8,K1ic5#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uxcj3xE#d  
  { 8+gn Wy  
  return (T & )r; P'K')]D=!  
} 4q[r KNl  
template < typename T1, typename T2 > V= _8G3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (xTHin$  
  { R Q 8okA  
  return (T1 & )r1; 5s>9v  
} /~yqZD<O  
} ; &jJgAZ!  
q\,H9/.0k  
template <> Ov9.qNT  
class holder < 2 > NF.SGga  
  { l^_X?L@  
public : g41LpplX  
template < typename T > Gc'H F"w  
  struct result_1 !cpBX>{w  
  { W+#?3s[FV  
  typedef T & result; @MM|.# ~T  
} ; J+zqu  
template < typename T1, typename T2 > >#ou8}0  
  struct result_2 K5KN}sRs"  
  { , ^nUi c  
  typedef T2 & result; S `[8TZ  
} ; aX|`G]PhdI  
template < typename T > uC3$iY:_e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1/i|  
  { TKE)NIa  
  return (T & )r; ?YS`?Rr  
} J kA~Ol  
template < typename T1, typename T2 > +bSv-i-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n33SWE(  
  { {ys_uS{c*  
  return (T2 & )r2; kO.rgW82  
} ._yr7uY[M  
} ; 0Zq" -  
:K&hGZ+5  
P.wINo  
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:==f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z}&<D YD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eQc!@*:8U  
e nNn*.*|  
return l(i, j) = r(i, j); rYLNV!_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z(.Tl M2h  
d/^^8XUK  
  return ( int & )i; VTHDGBU  
  return ( int & )j; j7W_%Yk|E  
最后执行i = j; l>G#+#{  
可见,参数被正确的选择了。 t.w?OyO  
9\xw}ph  
yG_#>3sD+%  
s:_5p`w>  
Ue%0.G|<W  
八. 中期总结 F ^\v`l,  
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: ?G{fF H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :eO]65N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N\0Sq-.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t _W |`  
R|vF*0)>W  
H(X~=r  
MG<~{Y84}  
+]{X-R  
C }[u[)  
九. 简化 ir m8z|N-  
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。 6->b(B V $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,lUo@+  
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: 4$J/e?i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QSLDA`  
  +-*/&|^等 w\M_3}  
2. 返回引用。 q&M;rIo?  
  =,各种复合赋值等 Vg3&:g5 /  
3. 返回固定类型。 (tz! "K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x4. #_o&  
4. 原样返回。 ~\^8 ^  
  operator, r B)WHx<  
5. 返回解引用的类型。 uZ^i8;i  
  operator*(单目) L`!sV-.  
6. 返回地址。 I@\{6hw  
  operator&(单目) |&'*Z\*ya  
7. 下表访问返回类型。 M]2 c-  
  operator[] 7%<jZ =  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^KlOD_GN|  
  operator<<和operator>> h~1QmEat  
9W8Dp?:  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8}0 D?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "~ `-Jkm   
fG{oi(T  
template < typename Left > 07#!b~N  
struct value_return Hy6Np62  
  { ,|H!b%ZW  
template < typename T > ~% c->\Q  
  struct result_1 9+/|sU\.%  
  { 1@ina`!1O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u>E+HxUJ  
} ; &yN<@.  
r {8  
template < typename T1, typename T2 > @X#m]ou  
  struct result_2 l{R)yTO  
  { Xu$*ZJ5w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aZ^lI 6@+4  
} ; ^>" ?!lv  
} ; :b=0_<G  
o#Y1Uamkf  
1Y`MJ \9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ob+&!XTp?0  
9f @)EKBK  
下面我们来剥离functor中的operator() 0(kp>%mbB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +u#x[xO  
7%'<}u  
return l(t) op r(t) |RmBa'.)z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cBA[D~s  
return op l(t) Nt'5}  
return op l(t1, t2) zk]~cG5dT/  
return l(t) op K?>&Mr  
return l(t1, t2) op }u&JX  
return l(t)[r(t)] &-zI7@!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U}7[8&k1  
pGFocw  
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: t0q@] 0B5  
单目: return f(l(t), r(t)); h(L5MZs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9+:Trc\%N  
双目: return f(l(t)); Wama>dy%  
return f(l(t1, t2)); lO *Hv9#  
下面就是f的实现,以operator/为例 4L0LT>'M\  
c"xaN  
struct meta_divide twn@~$  
  { ^#o.WL%4/B  
template < typename T1, typename T2 > u *< (B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?Y9?x,x  
  { QKO(8D6+  
  return t1 / t2; .EdV36$n  
} _=MWt_A '3  
} ; hD*?\bBs0  
D.!4i.)8}  
这个工作可以让宏来做: $d"+Njd  
V*aTDU%-.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !8g y)2  
template < typename T1, typename T2 > \ NO$Nl/XM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IFY !3^;zO  
以后可以直接用 K"1J1>CHQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kD>vQ?  
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 .phQ7":`  
(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。。。) ^wlep1D  
<'-me09C*  
FuKNH~MevQ  
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  b\2"1m0H  
F0\ry "(t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =FnZkJ  
class unary_op : public Rettype Jj " {r{  
  { #t O!3=0  
    Left l; Pz 'Hqvd  
public : cF2/}m]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H #BgE29  
=X*E(.6Ip  
template < typename T > Fo#*_y5\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~gF,^w  
      { LPO" K"'w  
      return FuncType::execute(l(t)); xh0A2bw'OP  
    } s__g*%@B b  
5IK@<#wE  
    template < typename T1, typename T2 > 2. _cEY34  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9m6j?CFG}  
      { 6,PL zZ5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3[0:,^a  
    } Ei-OuDM;)  
} ; (XJQ$n  
l&B'.6XKs  
~}w 8UO  
同样还可以申明一个binary_op H~Cfni;  
WQx;tX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KfNXX>'  
class binary_op : public Rettype %u}sVRJ  
  { vknFtpx  
    Left l; Vd4osBu{fY  
Right r; ;"Y6&YP<  
public : #F@7>hd1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M6iKl  
OT i3T1&  
template < typename T > BP$#a #  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "+&<Qd2  
      { ;>N ~ ,Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z3]U% y(,  
    } R 28*  
Mk[`HEO  
    template < typename T1, typename T2 > YqgW8 EM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k6BgY|0gC  
      { R`q!~8u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Oe`t!&v  
    } $P3nP=mf  
} ; lQ"i]};<D  
L:-lqag!  
s`RJl V  
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 '9@R=#nd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "[yiNJ"kt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k#xpY!'7  
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"U t).  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8BDL{?Mu  
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。。。 GwBQ p Njy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |T*qAJ8c  
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) P hu| hx<  
下面是修改过的unary_op n bk(F D6  
AHJ;>"]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UmX[=D|  
class unary_op Wh5O{G@Ut  
  { mNoqs&UB  
Left l; ?` i/  
  o"[bIXf-h  
public : $:!T/*p*  
Hw&M2a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u,:`5*al{  
Bw.&3efd  
template < typename T > <t% A)L%  
  struct result_1 nD\os[ 3  
  { [dlH t;S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .N&}<T[  
} ; _9|@nUD  
]xEE7H]\h  
template < typename T1, typename T2 > yuEOQ\!(u  
  struct result_2 p]Zabky  
  { tY'QQN||  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4&hqeY3  
} ; / LM  
- oBas4J  
template < typename T1, typename T2 > yX3H&F6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =pyZ^/}P  
  { u 7Y< ~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2-!Mao"^  
} =@=R)C4f*  
k=2l9C3Z  
template < typename T > jMui+G(h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jDXGm[U  
  { ?3,tG z)  
  return OpClass::execute(lt(t)); OB^?cA>  
} 5dw@g4N %^  
3,I >.3  
} ; b.q"s6u  
A>%UYA  
h^kNM8  
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 GY]6#>D#7  
好啦,现在才真正完美了。 }, &,Dt  
现在在picker里面就可以这么添加了: vx}Z  
Gj8[*3d  
template < typename Right > 8:?Q(M7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sJK:xk.6!  
  { (Zg'pSs)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y6jmn1K  
} gzCMJ<3!D  
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。 %%cSvPcz  
 Cmx2/N  
F%Umau*1  
=z1o}ga=EA  
wx%nTf/Oa  
十. bind ^@lg5d3F  
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。 m:f ouMS  
先来分析一下一段例子 124L3AG  
ec4%Wk2  
]!G>8Rc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <`j[;>O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2vdQ&H4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _% 9+U [@  
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。 )  v5n "W  
我们来写个简单的。 7h9[-d6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4O_+4yS  
对于函数对象类的版本: 3r:)\E+Q_  
fwv T2G4  
template < typename Func > <&s)k  
struct functor_trait w[7.@%^[  
  { Xe3z6  
typedef typename Func::result_type result_type; gq_7_Y/  
} ; d3=6MX[c  
对于无参数函数的版本: UoMWn"ZE  
W;oU +z^t$  
template < typename Ret > n vpPmc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jv^cOc  
  { G q:4rG|  
typedef Ret result_type; hf+/kc!>i  
} ; _O)2  
对于单参数函数的版本: Ms'TC; &PS  
) ~)SCN>-  
template < typename Ret, typename V1 > j)tC r Py  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LH/&\k  
  { Ik-E4pxKo  
typedef Ret result_type; X]pWvQ Q]  
} ; -8Jl4F ,  
对于双参数函数的版本: CpRu*w{  
~? FrI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +.(}u ,:8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2u*h*/  
  { B?lBO V4v4  
typedef Ret result_type; g3~~"`2  
} ; lc3S|4  
等等。。。 Uq]EJu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Fwx~ ~"I  
ZCE%38E N  
template < typename Func > F'>GN}n  
struct func_return a j@C0  
  { T5dUJR2k$  
template < typename T > $dZ>bXUw:  
  struct result_1 5}MlZp  
  { ELrZ8&5G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "gbnLKs  
} ; q?Ku}eID3  
UC+7-y,  
template < typename T1, typename T2 > le^_6| ek  
  struct result_2 x<*IF,o  
  { BsK|:MM]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aFr!PQp4{  
} ; k99gjL`  
} ; b1+hr(kMRM  
-_EY$ ?4  
)`s;~_ZZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uH ny ]  
!M]%8NTt2  
template < typename Func, typename aPicker > Ck3QrfM  
class binder_1 3Zaq#uA  
  { ]D ?# \|  
Func fn; 8yE%X!E  
aPicker pk; iFnOl*TC  
public : YV1a 3  
lRv#1'Y  
template < typename T > X"TUe>cM  
  struct result_1 u 5Eo  
  { z{`6#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;zZ,3pl-E  
} ; ovQS ET18b  
>w2Q 1!  
template < typename T1, typename T2 > (zS2Ndp  
  struct result_2 N /sEec  
  { O>SuZ>g+7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i?a,^UM5n[  
} ; CQBT::  
9ra HSzK@d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |{7e#ww]  
nIV.9#~&  
template < typename T > ;w+:8<mM}a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XN~#gm#  
  { y$j1?7  
  return fn(pk(t)); QIij>!c4  
} BcZEa^^~os  
template < typename T1, typename T2 > 42Aje  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TV1e bH7q  
  { ?jNF6z*M6  
  return fn(pk(t1, t2)); w69>tC  
} wGOMUWAt  
} ; 2I]]WBW#:  
rV8(ia  
|'U,/  
一目了然不是么? ";)r*UgR{B  
最后实现bind kZU"Xn  
B^i mG  
r~Y>+ln.  
template < typename Func, typename aPicker > *D=K{bUe'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0)A=+zSS1  
  { Xzx[C_G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Exep+x-  
} NK+FQ^m[  
'^Pq(b~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (j8GiJ]{L,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u;+%Qh  
pG,<_N@P  
十一. phoenix ",~ b2]ym  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kF(Ce{;z  
K,x$c %  
for_each(v.begin(), v.end(), tr}KPdE  
( Po Yr:=S?  
do_ QO5OnYh  
[ ; @ 7  
  cout << _1 <<   " , " ELN|;^-/|Q  
] ^H5w41  
.while_( -- _1), V.K70)]  
cout << var( " \n " ) ZhGh {D[,  
) F3r S6_  
); 9USrgY6_  
Rz.i/w 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: YH ETI~'j.  
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 W;fH&r)d@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qxf+#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q<RT12|`  
8s QQK.N(  
**T:eI+  
template < typename Cond, typename Actor > "[awmZ:wo  
class do_while 'fS?xDs-v  
  { J Z %`%rA  
Cond cd; W.yV/fu  
Actor act; vx04h~  
public : &e%{k@  
template < typename T > t *o7,  
  struct result_1 r> Fec  
  { o{9?:*?7  
  typedef int result_type; qA UaF;{  
} ; jmRhAJV  
kj x>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @AvM  
D",A$(lG  
template < typename T > xM%H~(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hX0RET  
  { G+ :bL S#:  
  do 2#'rk'X,K  
    { VKT@2HjNT`  
  act(t); V)2"l"Kt  
  } q|n97.vD  
  while (cd(t)); ~@%(RMJm&  
  return   0 ;  C}Rs[  
} z8g=;><  
} ; btUq  
jVX._bEGX  
` !zQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n)tU9@4Np  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B:e.gtM5  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vAi"$e  
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。 NV:>a  
下面就是产生这个functor的类: Mx^y>\X)v  
kX igX-  
kclp}  
template < typename Actor > XlRw Z/Wc  
class do_while_actor W7%p^;ZQ$  
  { zs4>/9O  
Actor act; T48BRVX-F  
public : u06tDJ[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xy2\'kS`G  
{V.Wk  
template < typename Cond > ~GSpl24W<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /CIx$G  
} ; SrSG{/{  
y= 2=DU  
5 RW@_%C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  NI^{$QMj  
最后,是那个do_ b([:,T7  
] F*|U`  
v,n);  
class do_while_invoker R'Sa?6xS4  
  { R_maNfS]Z  
public : <[bQo&B2 E  
template < typename Actor > JK[T]|G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pV8[l)J  
  { 7kdeYr~<1  
  return do_while_actor < Actor > (act); hl`u"?rg  
} Xc{ZN1 4n  
} do_; Og +)J9#  
bdCykG-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x,w8r+~5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yXkt:O,i  
最后来说说怎么处理break和continue _0w1 kqW  
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。 `q^(SM  
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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