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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8Kk41=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B<a` o&?  
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, es=OWJt^  
y O*   
JO90TP $  
& Y2xO  
  class filler fc[_~I'  
  { tCar:p4$  
public : :F@goiuC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 18Ju]U  
} ; 5}Xi`'g,  
)} t't"  
mZjpPlJ  
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: ;-;lM6zP  
{t!7r_hj  
@2 *Q*  
Uqy/~n-v<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9\/oL{  
.aVtd [  
?,8+1"|$A]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M]/DKo  
%H2ios[UO  
+%u3% }  
e?*Teb ?R  
二. 战前分析 cUdS{K&K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _{gqi$Mi  
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 H\\FAOj  
^w2 HF  
CjP<'0gT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D|Wlq~IpQ  
  /* --------------------------------------------- */ BenyA:W"  
vector < int *> vp( 10 ); 5,g +OY=\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ={V@Y-5T  
/* --------------------------------------------- */ b78~{h t`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ws^Ne30R  
/* --------------------------------------------- */ -B&(& R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %Ta"H3ZW  
  /* --------------------------------------------- */ wJCw6&D,/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w`V6vYd@  
/* --------------------------------------------- */ Jww#zEK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v+W'0ymbnV  
y$SUYG'v  
FO:L+&hr?>  
tp>YsQy]8  
看了之后,我们可以思考一些问题: q CYu@Ho  
1._1, _2是什么? k0K$OX*:e  
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。 zyUS$g]&  
2._1 = 1是在做什么? ]+W){W=ai  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QuPz'Ut#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]a4+]vLK  
b \ln XN  
3 ?I!  
三. 动工 \AKP ea=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !$oa6*<1  
e5P9P%1w  
hr6j+p:  
,aC}0t  
template < typename T > orH6R8P]  
class assignment J&,hC%]  
  { XGH:'^o_  
T value; h-?yed*?  
public : TnK<Wba  
assignment( const T & v) : value(v) {} $["HC-n?.k  
template < typename T2 > ~$5XiY8A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (EY@{'.&  
} ; "g&f:[a/  
YRX^fZ-b  
PENB5+1OK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^Z?m)qxvB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <TtPwUX  
Zja3HGL  
rSJ!vQo Cb  
o&Xp%}TI  
  class holder ;Jg$C~3tf  
  { uH%b rbrU  
public : BoYY^ih  
template < typename T > vu\W5M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jc Mn   
  { 'WP~-}(  
  return assignment < T > (t); z}u`45W+  
} A_wf_.l4h  
} ; f^B8!EY#:  
>,]a>V  
-6kX?sNl)X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: c-XO}\?  
@i>)x*I#AI  
  static holder _1; jsE8=zZs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z@~H{glo  
)2?]c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ne Y*l  
而不用手动写一个函数对象。 y,x 2f%x  
=f!A o:Uc  
%"Um8`]FVg  
e&VC }%m  
四. 问题分析 Z%3CmKdeF  
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。 Rh^@1{yr  
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。 <PDCM8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vkTu:3Qe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )y*&&q   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m_/U  t  
SED52$zA  
五. 问题1:一致性 }? / Blr  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| by @qg:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 giNXX jl  
q x)\{By  
struct holder T"vf   
  { -\f7qRW^U  
  // _dd! nU\A|  
  template < typename T > u>lt}0  
T &   operator ()( const T & r) const jSE)&K4nI  
  { D}y W:Pi'  
  return (T & )r; _{k*JT2  
} q1:dcxR[  
} ; UVD D)  
yk?bz  
这样的话assignment也必须相应改动: /io06)-/n  
GbQi3%  
template < typename Left, typename Right > N E9,kWI  
class assignment c rb^TuN  
  { u:pOP  
Left l; 2(DhKHrF  
Right r; PEvY3F}_rh  
public : R*:$^v@4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} " 7^nRJy  
template < typename T2 > I+kAy;2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7o+L  
} ; G%bv<_R  
8<Iq)A]'Z  
同时,holder的operator=也需要改动: ASbI c"S6  
*zPqXtw!j  
template < typename T > (%L /|F_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L&kCI`Tb  
  { $XQgat@&]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @lj|  
} ?. ` ga*   
o^2MfFS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 95'+8*YCY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9Q,>I6`l  
0C :8X   
return l(rhs) = r; -b^dK)wR~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~4~r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]F+|C  
eB#I-eD  
template < typename Tp > Uwkxc  
class constant_t {FFdMdxy-  
  { {BJ>x:2  
  const Tp t; >rQj1D)@  
public : `r SOt *<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GrG'G(NQ  
template < typename T > \|S%zX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1+*sEIC"  
  { Aeh #  
  return t; 4ekwmw(ox  
} ."ZG0Zg  
} ; Xsa8YP9  
'EIe5O p  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b_TI_  
下面就可以修改holder的operator=了 f\oW<2k]~  
} TUr96  
template < typename T > &7\}S qp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \Vx^u}3O  
  { KE,.Evyu=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =i  vlS  
} ;j1 SSHZ  
~NIhS!  
同时也要修改assignment的operator() *>W<n1r@]  
3;L$&X2  
template < typename T2 > >niv >+!N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %/I:r7UR{  
现在代码看起来就很一致了。 m OUO)[6y  
P+f}r^4}  
六. 问题2:链式操作 Mbxl{M >  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FUL3@Gb$UV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H8w[{'Mei  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H (;@7dh  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h.K"v5I*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3r+c&^  
{g nl6+j  
template < typename T > C0f%~UMwd  
struct result_1 8WV5'cX  
  { Fb1<Ic#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }+m4(lpl  
} ; b/[X8w'VP  
?{'_4n3O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: nZi&`HjQ  
j>8ubA  
template < typename T > /#T{0GBXe  
struct   ref ,X3D< wl  
  { ]CNPy$>*  
typedef T & reference; -Wa<}Tz  
} ; ~9o@1TO:v  
template < typename T > &*/= `=:C8  
struct   ref < T &> S}rEQGGR{  
  { g5+m]3#t  
typedef T & reference; "Q+wO+}6  
} ; dCM &Yf}K  
qery|0W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1/mBp+D  
HYO/]\al  
template < typename T > 873 bg|^hs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yg8= G vO  
  { 7Ku&Q<mi  
  return l(t) = r(t); Q^va +O  
} c[2ikI,n[  
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。 1d+Kn Jy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^`#7(S)a/  
4r_*: $g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }ACg#;>/+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3}V (8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tt-ci,X+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DXD+,y\=  
最后的布局是: :j~4mb?$  
                Add BYdG K@ouk  
              /   \ "uuM#@h  
            Divide   5 `vzMuL;  
            /   \ bx2<WdLyT  
          _1     3 g]h@U&`~u_  
似乎一切都解决了?不。 ;\}d QsX  
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。 vG6*[c8  
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。 fk15O_#3  
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: + R6X  
';\norx;  
template < typename Right > ?99r>01>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0J[B3JO@M  
Right & rt) const FT>>X P8  
  { eN5F@isy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P=}dR&gk'  
} A#']e8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 19[oXyFI  
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。 5h Sd,#:  
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。 ;uc3_J]  
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。 45wqX h  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 H(Wiy@cJn  
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? )$1j"mV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }LS.bQKqi,  
vv)O+xt  
template < class Action > 5`&@3 m9/  
class picker : public Action Q;l%@)m+~  
  { '`gnJX JO  
public : ' xaPahx;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IC"ktv bHz  
  // all the operator overloaded dm_Pz\ *  
} ; T1RY1hb|g>  
~x4]p|)</  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 JgHYuLB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: mHW%^R=  
T ;84Sv  
template < typename Right > nfZe"|d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^vVAuO  
  { sqF.,A,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zw4%L?   
} RWu< dY#ym  
"ivVIq2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N0$ uB"  
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。 `'r~3kP*NT  
uF3{FYM{I  
template < typename T >   struct picker_maker .#sX|c=W  
  { ('uUf!h?\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4/\Ynb.L  
} ; :qR8 e J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *j<#5=l  
  { YsiH=x  
typedef picker < T > result; 3 %r*~#nz  
} ; D8B\F5..c#  
WSU/Z[\`H  
下面总的结构就有了: d6m&nj  
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。 )eSQce7H  
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。 &{wRBl#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `z/ p,. u  
至此链式操作完美实现。 tNqSCjQ~_c  
.bV^u  
 -y_q  
七. 问题3 wUg=j nY   
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。 Wy1.nn[  
{pre|r\  
template < typename T1, typename T2 > ox.kL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BlT)hG(M>  
  { ]<%NX $9\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0&kmP '  
} >#T?]5Z'MF  
DtS7)/<T  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  9,tk  
Jfv'M<I  
template < typename T1, typename T2 > <?;KF2A({  
struct result_2 +>Y]1IlI  
  { S5L0[SZ$!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UpQda`rb  
} ; Y)GU{  
Y@Ry oJ  
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? c&<Ei1  
这个差事就留给了holder自己。 |hDN$By  
    X$%W&:  
hv|-`}#0  
template < int Order > ]haQ#e}WH  
class holder; %l%2 hvGZ  
template <> p ]s)Xys  
class holder < 1 > r4?|sAK  
  { o=lZl_5/u;  
public : NSzTl-eS  
template < typename T > 0}:Wh&g  
  struct result_1 >B$ IrM7J  
  { &I{5f-o*  
  typedef T & result; B1Z;  
} ; Qo(<>d  
template < typename T1, typename T2 > j(pe6  
  struct result_2 (II#9 n)  
  { -0k{O@l"  
  typedef T1 & result; &g8Xjx&zj  
} ; ?ZhBS3L  
template < typename T > ;<F^&/a|yQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t`eIkq|NxI  
  { PVQn$-aq1  
  return (T & )r; ^7:UC\_  
} +t]Ge >S  
template < typename T1, typename T2 > =|c7#GaiF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]% G#x  
  { x.I?)x!C'  
  return (T1 & )r1; G}dq ft5"  
} @c>MROlrlF  
} ; 4~vn%O6n  
O^3XhTW^\~  
template <> ZxCXru1  
class holder < 2 > +R 8dy  
  { F}B2nL&  
public : bc& 5*?  
template < typename T > L5wFbc"u  
  struct result_1 zP$"6~.  
  { 2UBAk')O}  
  typedef T & result; ' 1dhdm8  
} ; (3j f_  
template < typename T1, typename T2 > 7VLn$q]:  
  struct result_2 kWC xc0  
  { _~y-?(46K  
  typedef T2 & result; #A< |qd  
} ; oRmA\R*  
template < typename T > +}f}!h;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rF/<}ye/4M  
  { 7e)j|a-!<  
  return (T & )r; AFsYP/g]  
} N=@8~{V.  
template < typename T1, typename T2 > }C JK9*Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7?uIl9Vk>(  
  { Yg;7TKy  
  return (T2 & )r2; HoZsDs.XZ  
} ji5Nq+S2  
} ; q9Lq+4\  
fz+dOIU3\L  
C&.Q|S2_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ma ]*Pled  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d @b ]/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T4;gF6(0]  
7aHP;X~0  
return l(i, j) = r(i, j); tYhNr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z3dI B`@  
/ !hxW}>^  
  return ( int & )i; LiEDTXRz  
  return ( int & )j; 87R$Y> V  
最后执行i = j; w!Ii   
可见,参数被正确的选择了。 |O*?[|`H  
'lgS;ItpKu  
\?$kpV  
]OC?g2&6  
o"qG'\x  
八. 中期总结 z'Ut9u  
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: Mw6 Mt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @CA{uP;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fw%S%*B8g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'D^@e0.3  
yDi'@Z9R?  
 N1dM,H  
J>+~//C  
@:P:`Zk  
y6>fK@K~  
九. 简化 t<SCrLbz  
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。 `OWwqLoeA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J/c5)IB|  
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: n7bML?f'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t28 y=nv  
  +-*/&|^等 =qww|B92  
2. 返回引用。 -g4 {:!*D  
  =,各种复合赋值等 PC& (1kJ  
3. 返回固定类型。 fczH^+mI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _TVKvRh  
4. 原样返回。 1sXVuto  
  operator, C=DC g  
5. 返回解引用的类型。 KK/siG~O  
  operator*(单目) q]gF[&QZ  
6. 返回地址。 xepp."O  
  operator&(单目) <1kK@m -E  
7. 下表访问返回类型。 f|{&Y2h(R  
  operator[] w[/m:R?eX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v3r<kNW_  
  operator<<和operator>> !eD f}~  
;2547b[ ]  
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。 uL=FK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $6/CTQ  
9*? i89T  
template < typename Left > 6FEIQ#`{  
struct value_return ?rQIUP{D7  
  { gLWbd~  
template < typename T > dU|&- .rG  
  struct result_1 m@g9+7  
  { uVzvUz{b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2h`Tn{&1/  
} ; "Pzh#rYY~W  
8 g3?@i  
template < typename T1, typename T2 > ;~n^/D2.  
  struct result_2 @ gjA8mL  
  { 7K /quJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; otdm r w|  
} ; &LHS<Nv^:  
} ; IkgRZ{Y  
A%.ZesjAx  
{,e-; 2q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8]xYE19=  
c6MMI]+8  
下面我们来剥离functor中的operator() /2:s g1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0uJ??4N9  
uMK8V_p*?  
return l(t) op r(t) r)[Xzn   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RdLk85<n  
return op l(t) qzi i[Mf  
return op l(t1, t2) }hS$F  
return l(t) op ]+T$ D  
return l(t1, t2) op \n^;r|J7k  
return l(t)[r(t)] yhd]s0(!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |F&02 f!]@  
N;i\.oY  
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: 3|4<SMm  
单目: return f(l(t), r(t)); Jo:S *D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YhL^kM@c  
双目: return f(l(t)); KxQMPtHstz  
return f(l(t1, t2)); kQO-V4z!  
下面就是f的实现,以operator/为例 $ U-#woXa  
1Hs'YzvY  
struct meta_divide 8+8L'Yv;  
  { M[ ON2P;  
template < typename T1, typename T2 > [I}xR(a@n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?b\oM v5y  
  { 6dhzx; A  
  return t1 / t2; r\FduyOXv  
} iKG,"  
} ; Uz%2{HB@{  
W6V((84(O  
这个工作可以让宏来做: FA{(gib@9  
%+ytX]E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L+8O 4K{  
template < typename T1, typename T2 > \ I/go$@E"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NYc;Zwv9  
以后可以直接用  huvn_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '~zi~Q7M  
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 JthU' "K  
(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。。。) 2Q;rSe._`  
-?NAA]P5c@  
g-4ab|F  
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 */4hFD {  
?*'0;K13  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9V>C %I  
class unary_op : public Rettype ZP ]Ok  
  { 8WC _CAP  
    Left l; \cK#/;a#  
public : Q;GcV&f;f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :KS"&h{SY  
<MoyL1=  
template < typename T > ha7mXGN%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xXSfYW  
      { `W.g1"o8W4  
      return FuncType::execute(l(t)); C9*[/|T  
    } $@84nR{>  
}:(;mW8 D  
    template < typename T1, typename T2 > HhwAzk/G~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m]c1DvQb  
      { yQf(/Uxk*x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )nrYxxN  
    } j1=su~  
} ; 5F#FC89Kk  
LIT`~D  
=MwR)CI#  
同样还可以申明一个binary_op s"p\-Z  
c )=a;_h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > syCT)}T6z  
class binary_op : public Rettype b*ja,I4  
  { POf xN.  
    Left l; tlB -s;  
Right r; [~c_Aa+6N  
public : Y^y:N$3$\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p{+F{e  
q *kLi~ Oe  
template < typename T > q/ (h{cq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dx+xs&  
      { w| ahb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *X^ C+F  
    } rV} 5&N*c  
 cp0yr:~  
    template < typename T1, typename T2 > N1 sdWXG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }$g"|;<ha  
      { )0g!lCfb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dI>cPqQ  
    } q_98=fyE6  
} ; WD! " $  
D1@yW} 4  
HTMg{_r(%  
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 o-JB,^TE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v=Q!ioE7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'K01"`#  
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。 i0*Cs#(=h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1/&^~'  
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。。。 I zVc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]2YC7  
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) \HG4i/V:h  
下面是修改过的unary_op l/"!}wF  
6/T/A+u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !6a;/ys  
class unary_op 6']G HDK  
  { %UhLCyC/  
Left l; L,ax^]  
  'St?nW3  
public : )rlkQ'DN  
b80&${v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]&9=f#k%  
BOP7@D  
template < typename T > LC$M_Cpw  
  struct result_1 d|)ARRW  
  { fEiNHVx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #2$wI^O  
} ; C'{B  
E9Dy)f]#W  
template < typename T1, typename T2 > xg8R>j  
  struct result_2 +U%epq  
  { "5'eiYm s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w'XSkI_ay  
} ; N U+PG`Vb  
G)c+GoK  
template < typename T1, typename T2 > m,J IId%O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9I$} =&"  
  { MPn/"Fij$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2(Yg',aMY-  
} }Kp$/CYd  
~ 4Mz:h^  
template < typename T > w=: c7Y+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7/_|/4&  
  { p GF;,h>  
  return OpClass::execute(lt(t)); qn{4AWmJ  
} #W l^!)#j?  
dm40qj  
} ; _qpIdQBo  
-N5h`Ii7  
'HCRi Z<  
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 gg8)oc+w  
好啦,现在才真正完美了。 "u&7Y:)^wr  
现在在picker里面就可以这么添加了: A7&/3C6{H  
V pzjh,r-j  
template < typename Right > w7Mh8'P54  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i,% N#  
  { rj4Mq:pJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z#[%JUYp'  
} $}5M`p\&C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 $:1/`m19  
heB![N0:  
w@O)b-b|w  
k>8OxpaWv?  
wV{j CQ  
十. bind V$;`#J$\b  
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。 ZCb@!V}=  
先来分析一下一段例子 ;~WoJlEK3  
-*Qg^1]i+  
<7B;_3/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UEm4):/}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n <HF]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \ $t{K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z=%u:K}[  
我们来写个简单的。 <Hz11 }<(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I$)9T^Ra  
对于函数对象类的版本: i.[k"(  
MrOtsX  
template < typename Func > ;A*sub  
struct functor_trait 9ao?\]&t  
  { vl|3WYA  
typedef typename Func::result_type result_type; p;R&h4H  
} ; 8^^ehaxy  
对于无参数函数的版本: XRyeEwA;pp  
7)Tix7:9S;  
template < typename Ret > W=|'&UU Ul  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /BF7N3  
  { L;b-=mF  
typedef Ret result_type; v]KPA.W  
} ; _+}hId  
对于单参数函数的版本: I<xcVY9L  
_n4`mL8>kH  
template < typename Ret, typename V1 > "/UPq6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FgPmQ  
  { CPP9=CoR37  
typedef Ret result_type; @:!%Z`  
} ;  wJvk  
对于双参数函数的版本: HBk5 p>&  
b Hy<`p0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S=~+e{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +l7Bu}_?  
  { +s [_ 4  
typedef Ret result_type; Mz lE  
} ; TFhYu  
等等。。。 (m.jC}J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pBQ[lPCY/  
f\~w!-  
template < typename Func > Rob: W|  
struct func_return ?:zMrlX  
  { 6skd>v UU  
template < typename T > SBw'z(U  
  struct result_1 yG>sBc  
  { r&L1jT.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T16B2|C"Y  
} ; 91#n Aj%  
2"Y=*s  
template < typename T1, typename T2 > PKs$Q=Ol<|  
  struct result_2 A {')  
  { q93V'[)F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _b=})**  
} ; V<REcII.  
} ; m :]F &s  
D[Ld=e8t  
D,uT#P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ):Ekf2  
L+)mZb&  
template < typename Func, typename aPicker > N=:xyv  
class binder_1 bW'Y8ok[v  
  { %5(v'/dQ  
Func fn; +Pn`AV1  
aPicker pk; H329P*P  
public : 1+Y; "tT  
$I /RN  
template < typename T > 89A04HX  
  struct result_1 K%vGfQ8Er-  
  { NMP*q @  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;!>>C0s"  
} ; P`M1sON~  
W@FGU  
template < typename T1, typename T2 > jTY{MY Jh  
  struct result_2 P99s   
  { N{zou?+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7jF2m'(  
} ; 5c l%>U  
:.\h.H;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mDU-;3OqF  
RjX#pb  
template < typename T > yAVt[+0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;4]l P  
  { <4Cy U j  
  return fn(pk(t)); W-ECmw(  
} >(a/K2$*1  
template < typename T1, typename T2 > i'vjvc~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZbcpE~<a  
  { z3-AYQ.H  
  return fn(pk(t1, t2)); MT@Uu  
} S8Yh>j8-  
} ; %bUpVyi!(  
J)Td'iT(  
aMjCqu05  
一目了然不是么? KHXnB  
最后实现bind (tP^F)}e5  
>pA9'KWs]  
doaqHri\,  
template < typename Func, typename aPicker > bpe WK&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \>-%OcYlM  
  { bwh.ekf8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); tI(co5 W  
} yf6&'Y{  
}' t*BaU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wA}+E)x/C  
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。 DavG=kvd  
\D #NO  
十一. phoenix Gwkp(9d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XX(;,[(_  
I2'UC) 0  
for_each(v.begin(), v.end(), -gV'z5  
( #yVY! +A  
do_ D?Q{&6p  
[ [e'Ts#($A  
  cout << _1 <<   " , " u|D_"q~+6  
] I(Yyg,1Z  
.while_( -- _1), *^u5?{$l(  
cout << var( " \n " ) FiqcM-Af4  
) ,#r>#fi0  
); Hd)4_ uBt  
7>J8\=  
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: xGeRoW(X  
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 Ij}RlYQz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nV%1/e"5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BUcze\+  
~V"D|U;i +  
wvA@\-.+  
template < typename Cond, typename Actor > X] &Q^  
class do_while *eytr#0B-  
  { tq^H)  
Cond cd; ?8n`4yO0  
Actor act; D EL#MD!  
public : [L,Tf_t^Y  
template < typename T > ,r{\aW@  
  struct result_1 u%S&EuX  
  { yla&/K;|*  
  typedef int result_type; F%x8y  
} ; j']m*aM1>  
 `' 5(4j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y!Q&;xO+!  
Y zSUJ=0/  
template < typename T > wbzAX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (<pc4#B@*  
  { =$IjN v(?  
  do 40oRO0p  
    { -Vk+zEht  
  act(t); nqt;Ge M  
  } :0j9  
  while (cd(t)); 2*5Z| 3aX  
  return   0 ; ~w'M8(  
} t+5JIQY>  
} ; `Xnu("w)  
e@6<mir[4  
Qj?FUxw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o@r+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。 keEyE;O}u  
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。 m0W5Ogk  
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。 T"XP`gk  
下面就是产生这个functor的类: Ym5q#f)|  
S\ ~Wpf  
i3*S`/]p  
template < typename Actor > [: X  
class do_while_actor Q uy5H  
  { G@anY=D\EB  
Actor act; Pm6/sO  
public : UjwA06  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _mKO4Atw  
$6T*\(;T@A  
template < typename Cond > %zyO}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &)OX*y  
} ; HiEXw}Hkz  
Iw8;",e2  
L{;q^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W~ XJ']e  
最后,是那个do_ hVI $r  
el39HB$  
]QM6d(zDA  
class do_while_invoker ]L%qfy4  
  { 8l0%:6XbI  
public : Uwr inkoeE  
template < typename Actor > oorit  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l2U"4d!o  
  { mF [w-<:.d  
  return do_while_actor < Actor > (act); i2A>T/?{  
} F`3c uL[N  
} do_; V6?ku6k  
)V%xbDdS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mdR:XuRD"t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {BKu'A  
最后来说说怎么处理break和continue Gvw4ot/  
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。 *r$Yv&c,  
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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