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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <Z%iP{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]Igd<  
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, 44T>Yp09  
F3*]3,&L  
Q+(}nz4  
0{bGVLp  
  class filler ssVO+ T  
  { '`g#Zo  
public : t5dk}sRF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =ML6"jr  
} ; ?n o.hf  
19a/E1  
4naL2 Y!  
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: ({=: N  
['%]tWT9  
z(]14250  
X2b<_j3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A<ca9g3  
hhjT{>je  
Dohq@+] O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8 1;QF_C  
'@1oM1  
H\]ZtSw8-  
siveqz6h  
二. 战前分析 4qq+7B  
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。 $]:yc n9l  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 FG.MV-G  
jt|e?1:vF  
2_lgy?OE`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,-7w\%*  
  /* --------------------------------------------- */ +Bk d  
vector < int *> vp( 10 ); /mLOh2 T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P_11N9C  
/* --------------------------------------------- */ :wiQ^ea  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zbsdK  
/* --------------------------------------------- */ 7{HJjH!zx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y.6D Z  
  /* --------------------------------------------- */ Q]WjW'Ry\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g{K*EL <  
/* --------------------------------------------- */ ceN*wkGyB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C?6wIdp  
J#DYZ>}Y  
Zcq'u jU  
7PG&G5  
看了之后,我们可以思考一些问题: JR/:XYS+  
1._1, _2是什么? b4`t, D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y;3DU1MG0  
2._1 = 1是在做什么? l);M(<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 gMe)\5`\Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {E *dDv  
,Bh!|H(?L1  
p!5oz2RK  
三. 动工 1eue.iuQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ' b41#/-  
rEwEdyK  
5S4kn.3  
L{y%\:]  
template < typename T > u 0M[B7Q  
class assignment ?+-uF }  
  { nNNs3h(Ss  
T value; < GoUth.#  
public : 5Vo8z8]t`  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8,\toT7  
template < typename T2 > k}T#-Gb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1} 1.5[4d  
} ; :o$k(X7a  
,B|~V 3)(  
7x8/Vz@\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oujg( ^E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cf@~W)K  
Le#>uWM  
eZes) &4  
m$^Wyk}  
  class holder J^tLKTB  
  { )}QtK+Rq  
public : AD_RU_a9  
template < typename T > +"1@ 6,M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YlfzHeN1  
  { Jq0aDf f  
  return assignment < T > (t); H4C]%Q  
} ziUEA>m */  
} ; S<Z]gY @c  
y;zp*(}f$h  
zu8   
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: Zpfsh2`  
b1An2 e[  
  static holder _1; 'qR)f\em  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VJW%y)_[  
ug]WIG7 S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); om6'%nXhn  
而不用手动写一个函数对象。 A")F7F31c  
t[HfaW1W  
jK`b6:#(,  
Z$qLY<aV  
四. 问题分析 e}%~S9\UL5  
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。 #{-l(016y  
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。 Nl~'W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $07;gpZt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HRX}r$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1F`1(MYt9  
{4B{~Qe;  
五. 问题1:一致性 CUIFKM  
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?| # .1+-^TQk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {8b6M  
V~nqPh!Jc  
struct holder ^{f ^%)X  
  { "^/3?W>  
  // U^aMh-  
  template < typename T > n*twuB/P 1  
T &   operator ()( const T & r) const )1#J4  
  { -U&k%X   
  return (T & )r; 5d ?\>dA  
} ?K5S{qG'O  
} ; v6uXik  
sa8Q1i&%  
这样的话assignment也必须相应改动: .%~m|t+Rt  
[PXv8K%]p  
template < typename Left, typename Right > D(bQFRBY6"  
class assignment B?bdHO:E~  
  { #8xP,2&zf  
Left l; [wp(s2=  
Right r; Y.>F fL  
public : -8Z;s8ACo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gJ \CT'/  
template < typename T2 > eI20)t`j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )96tBA%u  
} ; "{TVd>9_  
~`Uil=  
同时,holder的operator=也需要改动: =;HC7TUM&  
cp| q  
template < typename T > /6Bm <k%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r}?uZ"]=?  
  { ks3ydHe`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L_@P fI  
} X ? eCK,  
'!\t!@I$  
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。 tk]>\}%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r Uau? ?  
8.`*O  
return l(rhs) = r; VD.wO%9?)  
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。 l$1 ]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E@.daUoB  
9E`Laf  
template < typename Tp > LH_VdLds  
class constant_t Sbzx7 *X  
  { N [qNSo|  
  const Tp t; OSu/ !Iv\  
public : B183h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;T-`~  
template < typename T > A,PF#G(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TUy 25E  
  {  $I*<gn9  
  return t; !xD$U/%c  
} h#:_GNuF  
} ; L!| `IK  
8'<RPU}M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zWO!z =  
下面就可以修改holder的operator=了 S {d]0  
) dB?Ep|  
template < typename T > !-tP\%'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (R^qY"H 2  
  { p;xMudM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DH9p1)L'  
} UlNx5l+k  
7!;48\O]w  
同时也要修改assignment的operator() [8 I*lsS  
WALK@0E  
template < typename T2 > '&LH9r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >~}}*yp  
现在代码看起来就很一致了。 u2o196,Ut  
TxA%{0  
六. 问题2:链式操作 ;{j@ia  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RKb{QAK!v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OCN:{  
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。 tO}Y=kZa{  
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。 NG+%H1!$_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct { POfT m}  
Tebu?bj  
template < typename T > `ElJL{Rn  
struct result_1 ,DIr&5>p2  
  { 'hNRIM1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V*,6_ -^l  
} ; *KYh_i  
p3Z[-2I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: K3;~|U-l  
#&sw%CD  
template < typename T > =Sjf-o1V  
struct   ref -/ YY.F-  
  { N"[r_!  
typedef T & reference; MwE^.6xl{  
} ; v;.w*x8Jw  
template < typename T >  ?QRoSQ6  
struct   ref < T &> q,>-4Cm  
  { @v~<E?Un  
typedef T & reference; w,zm$s^  
} ; BbG=vy8'l  
o>^ @s4t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Yu+;vjbK-  
p)c"xaTP#F  
template < typename T > -~NjZ=vPh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j V'~>  
  { 3kW%,d*_  
  return l(t) = r(t); WR zIK09@  
} &Db'}Y?x]  
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。 FIN0~ 8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t~V?p'a0ys  
u`gY/]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 LL%s$>c65A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uB;PaZ G?{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SU7 erCHX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3J}/<&wv  
最后的布局是: zgPUW z X=  
                Add }JM02R~I  
              /   \ i*6 1i0  
            Divide   5 Tqm)-|[  
            /   \ c :u2a/Q?  
          _1     3 y{9<>28  
似乎一切都解决了?不。 [pzo[0G 'v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \= G8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 # XeEpdE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: F*_ytL  
7hAc6M$h;  
template < typename Right > A 6j>KTU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A3A"^f$$  
Right & rt) const F3=iyiz6  
  { ? oQ_qleuo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g E$@:j  
} 9RQw6rL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w9,w?%F  
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。 28,g'k!  
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。 yIf>8ed]#  
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。 ;@/vKA3l.  
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。 iu+rg(*%  
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? iX6'3\Q3A  
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: #vPf$y6jCI  
iUOGuiP  
template < class Action > m%.7l8vT  
class picker : public Action UEH+E&BCC  
  { x}7`Q:k=  
public : X+'B*K$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %&&;06GU}  
  // all the operator overloaded  MuP&m{  
} ; ]-8yZWal  
_8s1Wh G  
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。 $@eFSA5k,7  
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: =`f"8 ,5  
qVr?st  
template < typename Right > 5@`DS-7h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v0W/7?D  
  { ^cI 0 d,3=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y/`*t(/5  
} 8]A`WDO3  
9~6~[z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^T_2 s  
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。 U,tWLX$@  
 cE7IHQ  
template < typename T >   struct picker_maker o0FVVSl  
  { u;H5p\zAzz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :eL ja*  
} ; +*Pj,+;W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5tcJT z  
  { .WpvDDUK3  
typedef picker < T > result; 11BfJvs:  
} ; g6(u6%MD  
> m##JzWLr  
下面总的结构就有了: NSDls@m  
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。 l3;MjNB^V  
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。 PJ'.s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8BggK6X  
至此链式操作完美实现。 ?vocI  
)jm u*D5N  
 rhO 8v  
七. 问题3 {"@E_{\  
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。 +^V%D!.$@  
I>%@[h,+  
template < typename T1, typename T2 > { GKqOu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rEY5,'?YHv  
  { #_4JTGJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2R`/Oox   
} ALl0(<u67  
z]0UW\S/  
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: F'3-*>]P  
ca?;!~%zA  
template < typename T1, typename T2 > x[1( cj  
struct result_2 BZs?tbf  
  { \"AzT{l!;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZE"Z_E;r  
} ; XE.Y?{,R$  
Q??nw^8Hi  
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? "&N1$$  
这个差事就留给了holder自己。 "|%'/p  
    YMIX|bj6Y  
2[TssJQ  
template < int Order > :P: OQ[$  
class holder; V0a)9\x(\  
template <> X8| 0RU@f  
class holder < 1 > :Tn1]a)f6  
  { @g==U{k;t  
public : 7 J+cs^2  
template < typename T > <s(<ax30  
  struct result_1 ,]8$QFf  
  { Q(7M_2e7  
  typedef T & result; )Qixde>]p  
} ; [;8vO=Z  
template < typename T1, typename T2 > zx=AT  
  struct result_2 @Sd l~'"  
  { oZ"93]3-  
  typedef T1 & result; ,`;Dre  
} ; O*y@4AR"S  
template < typename T > BZ -)XF'4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xH/Pw?^  
  { ?j-;;NNf  
  return (T & )r; E-XFW]I  
} Ialbz\;F2%  
template < typename T1, typename T2 > 3FpSo+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z{ydP Ra  
  { v %GcNjZk5  
  return (T1 & )r1; wC4:OJ[d  
} 6<+8[o  
} ; /;\{zA$uC=  
YMTB4|{  
template <> { 0 vHgi  
class holder < 2 > 6d# V  
  { (v$$`zh  
public : 1pHt3Vc(G  
template < typename T > {rWFgn4Li  
  struct result_1 &0QtHcXpR  
  { ^VAvQ(b!:i  
  typedef T & result; PTFe>~vr*  
} ; ~lB:xVzn  
template < typename T1, typename T2 > 7n*[r*$  
  struct result_2 of>"qrdZ  
  { RmcQGQ  
  typedef T2 & result; K^fH:pV  
} ; -+w^"RBV  
template < typename T > GUqhm$6a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DV">9{"5']  
  { a54qv^IS  
  return (T & )r; PDH00(#;+  
} KD)+& 69  
template < typename T1, typename T2 > N0 F|r8xS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !JE=QG"  
  { qD?-&>dBWi  
  return (T2 & )r2; =Zc Vywz;+  
} QwL'5ws{q  
} ; )i{B:w\ ^  
=(U&?1R4  
c<J/I_!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 WG?;Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Q/G_^U:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tW#=St0<.o  
j/Rm~!q  
return l(i, j) = r(i, j); ZQQ0}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f}U@e0Lsb  
e-.s63hm  
  return ( int & )i; "G,$Sqi@  
  return ( int & )j; MEZc/Ru-[  
最后执行i = j; 8>y!=+9_  
可见,参数被正确的选择了。 ?E88y  
_6 ,Tb]  
gNoQ[xFx32  
F"*.Qq  
dDoKmuY>5  
八. 中期总结 #Z.2g].  
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: lqe71](sK8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ddiBjp2.!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 07:N)y,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A]k-bX= s  
IU*w 'a  
~0ku,P#D  
;`P}\Q{  
$7bl,~Z  
TaN]{k  
九. 简化 M~+T $K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lImg+r T{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rS3* k3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6 s$jt-bH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /y<nAGtD&  
  +-*/&|^等 K@UQ O  
2. 返回引用。 &lp5W)D  
  =,各种复合赋值等 E")g1xGaK  
3. 返回固定类型。 O5?Gv??@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C0bOPn  
4. 原样返回。 %m5&U6  
  operator, I/ q>c2Pw$  
5. 返回解引用的类型。 'eRJQ*0F  
  operator*(单目) %Qc5_of  
6. 返回地址。 #^FDFl  
  operator&(单目) ILQB%0!  
7. 下表访问返回类型。 CS<,qvLpL  
  operator[] }F~4+4B^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mm,be.  
  operator<<和operator>> ZXR#t?D  
`43X? yQ  
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。 YLEa;MR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a7Fc"s*  
].C4RH  
template < typename Left > jg7 WMH"`  
struct value_return }&{z-/;H  
  { I3wv6xZ2  
template < typename T > ub* j&L=  
  struct result_1 X\a*q]"_  
  { :Vyr8+]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kA1C&  
} ; Pfv| K;3i  
^bj aa  
template < typename T1, typename T2 > @\|W#,~  
  struct result_2 =vaC?d3   
  { z :_o3W.E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U=a'(fX  
} ; #r ;;d(  
} ; 10 D6fkjf  
'.mHx#?7  
0;bi*2U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RTgR>qI&)  
| <q9Ee  
下面我们来剥离functor中的operator() gPu0j4&-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =h<LlI^v  
v_$'!i$  
return l(t) op r(t) Gc'CS_L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lW!}OzE(m  
return op l(t) _FJ,, /~  
return op l(t1, t2) Zss `##  
return l(t) op !7KSNwGu  
return l(t1, t2) op qf7oG0  
return l(t)[r(t)] .1&~@e%=-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }zkMo ?  
*yx&4)Or  
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: HZH zjrx  
单目: return f(l(t), r(t)); M^E\L C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  GT)63|  
双目: return f(l(t)); wLDWD,"K  
return f(l(t1, t2)); Z?#_3h$"T  
下面就是f的实现,以operator/为例 q*^F"D:?k  
4%3R}-'mh  
struct meta_divide S-8wL%r  
  { JF vVRGWB  
template < typename T1, typename T2 > RKY~[IQ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9EE},D  
  { P9\!JH!  
  return t1 / t2; .K n)sD1  
} D]s8w  
} ; x'.OLXx>  
p..O;_U  
这个工作可以让宏来做: z  DP  
.)zX<~,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Wxi|(}  
template < typename T1, typename T2 > \ 4K(AXk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !2R<T/9~  
以后可以直接用 ,1s,G]%M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gxtb@`f  
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 I4%p?'i,C  
(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。。。) 7h3#5Y  
*f?z$46  
qJQ!e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 BDeX5/`U#  
#s!q(Rc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q Z,7q  
class unary_op : public Rettype 3y9K'  
  { epWO}@ b a  
    Left l; x*EzX4$x  
public : _msV3JBr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oj6b33z  
_m  *8f\  
template < typename T > >~g(acH%`x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?3{R'Buv]  
      { lO)0p2  
      return FuncType::execute(l(t)); ZwV`} 2{  
    } q]-CTx$  
j#C1+Us  
    template < typename T1, typename T2 > b&y"[1`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DRBRs-D  
      { +0,{gDd+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C;T:'Uws  
    } =*AAXNs@3  
} ; y}fF<qih'>  
`+4>NT6cu9  
,<^7~d{{3m  
同样还可以申明一个binary_op UogkQ& B  
c\n&Z'vK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V>{G$(v$  
class binary_op : public Rettype Bc/'LI.%  
  { M<A*{@4$w&  
    Left l; N34.Bt  
Right r; PjH[8:,  
public : Xm|Uz`A;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f1a >C  
3H_mR j9th  
template < typename T > y;!qE~!3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Jvy~T  
      { W;Rx(o>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aAlES< r  
    } LIo3a38n?y  
8$|< `:~J  
    template < typename T1, typename T2 > $#cZJ@;]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X"hoDg  
      { pzo9?/-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g1je':  
    }  t8 "*j t  
} ; )YDuq(g&  
+s*OZ6i [  
%TY;}V59b  
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 fQ\nK H~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fkprTk^#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p)t1] <,Of  
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。 _h% :Tu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $=x1_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0Cox+QJt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K+0&~XU  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _f~(g1sE  
下面是修改过的unary_op j.3#rxq  
; bBz<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5/v,|  
class unary_op y^rcUPLT  
  { YF+hN\  
Left l; ~*3obZ2>2  
  3'd(=hJ45$  
public : J3]!<v=  
V~Zi #o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]x8_f6;D  
h,Y!d]2w  
template < typename T > Quc,,#u  
  struct result_1 yGNZw7^(  
  { 7,i}M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *wgHa6?+7  
} ; Q}KNtNCpx  
m=^`u:=  
template < typename T1, typename T2 > dQ6n[$Q@N  
  struct result_2 m;=wQYFr{I  
  { Mp*S+Plp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wc}opp  
} ; DFgr,~  
uHBEpqC%  
template < typename T1, typename T2 > kOe %w-_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +d[A'&"  
  { *]ROUk@K=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bv.DW,l%'  
} Q?f%]uGFQ  
ugtzF  
template < typename T > }Yi)r*LI3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dmq<vVxC  
  { wq|~[+y  
  return OpClass::execute(lt(t)); RL|13CG OP  
} O*hd@2hd  
xvZNshkpAX  
} ; dQoZh E  
Uoskfm  
D;f[7Cac  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \hjGw,d  
好啦,现在才真正完美了。 16iymiLz&  
现在在picker里面就可以这么添加了: R&w2y$  
c0J=gZiP  
template < typename Right > /jR]sC)xs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i[:S *`@S  
  { 2v!ucd}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *WSH-*0  
} 4=j,:q  
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。 'Zq$ W]i  
j3Ng] @N  
 #RE  
V#j|_N1hm  
f@ &?K<  
十. bind Rw]4/  
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。 4_CV.?  
先来分析一下一段例子 /UJ@e  
87/!u]q  
}uI(D&?+h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '64&'.{#>r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2<d l23  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kI|Vv90l  
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。 FiTP-~  
我们来写个简单的。 <O`yM2/pS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s\c*ibxM,  
对于函数对象类的版本: < q6z$c)K  
 b>N) H  
template < typename Func > 8>: kv:MId  
struct functor_trait 89I[Dg;"u  
  { _$<Q$P6y  
typedef typename Func::result_type result_type; M`W%nvEDE  
} ; 'Ii%/ Ob!  
对于无参数函数的版本: (Bta vE  
5lp L$  
template < typename Ret > L*ZC` .h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {x{/{{wzv  
  { ZE#f{qF(  
typedef Ret result_type; t@GPB]3[  
} ; A#s`!SNv  
对于单参数函数的版本: 8\-Q(9q(  
IAr  
template < typename Ret, typename V1 > HaP0;9q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eqt+EiH   
  { e*O-LI2O  
typedef Ret result_type; 3Lxk7D>0c  
} ; RB5fn+FiZ  
对于双参数函数的版本: hcQvL>  
ap;tggi(H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "K EB0U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,&S ^Ryc  
  { U @Il:\I  
typedef Ret result_type; ;4jRsirx9  
} ; Mr}]P(4h  
等等。。。 )"  H$1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]Gw?DD|Gn  
S~"1q 0  
template < typename Func > j@0/\:1(U  
struct func_return \NYtxGV[Z  
  { P# o/S4  
template < typename T > !Jo3>!,j  
  struct result_1 dzY B0vut@  
  { O*3x'I*a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yVThbL_YJ  
} ; o E+s8Q  
1'5I]D ec  
template < typename T1, typename T2 > <B]\&  
  struct result_2 &Mset^o  
  { N0be=IO5#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zcrLd={  
} ; )z0qKb \  
} ; Rn O%8Hk  
!XjvvX"j  
)k F/"'o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z, Kbt  
Az.k6)~  
template < typename Func, typename aPicker > a :jRQ-F)  
class binder_1 T^-fn  
  { t#+X*'/  
Func fn; Jji~MiMn  
aPicker pk; dhe?7r ]u  
public : 9wP_dJvb  
$!c)%qDq  
template < typename T > %Z-^Bu8;y  
  struct result_1 i2{xW`AcUh  
  { q #f U*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :$&%Pxm  
} ; $tyF(RybG  
?iH`-SY  
template < typename T1, typename T2 > T`g.K6$b  
  struct result_2 fI%+  
  { *uR&d;vg.8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kJ6=T6s  
} ; !UE' AB  
D_GIj$%N[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yD iL  
iw6qNV:\Z  
template < typename T > @%L4^ms  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OL]^4m  
  { 1xM'5C?~7  
  return fn(pk(t)); ?2VY ^7N[  
} i^9PiP|U  
template < typename T1, typename T2 > v}hmI']yf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dm/# \y3  
  { eqcV70E8cK  
  return fn(pk(t1, t2)); mrDIt4$D  
} P&3'N~k-  
} ; 96aA2s1  
:>to?~Z1  
3kFOs$3  
一目了然不是么? 7s_#X|A$  
最后实现bind &H!3]  
[B9'/:  
NLFSw  
template < typename Func, typename aPicker > "}UJ~ j).  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #Ag-?k  
  { ko2Kz k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ghgx8 ]e  
} I]P'wav~O  
J=4R" _yo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u-Pa:wm0-  
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。 o.t$hv|  
xwa5dtcng  
十一. phoenix )/H=m7}1h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;bVC7D~~4w  
ig:/60Z  
for_each(v.begin(), v.end(), mH> oF|  
( U0'>(FP~2  
do_ U@+ @Mc  
[ o{yEF1,c\  
  cout << _1 <<   " , " \1'3--n  
] (OT /o&cQ  
.while_( -- _1), J#B% #X  
cout << var( " \n " ) {S(d5o8  
) >TUs~  
); c 6sGjZdR  
zyTP|SXk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >*H>'O4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2't<Hl1qN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cZKK\hf<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !=@Lyt)_b  
W R@=[G#TJ  
h5WS<P  
template < typename Cond, typename Actor > Y - 6 ?x  
class do_while e{8z1t20:  
  { T9]|*~ ,T  
Cond cd; a&~_ba+  
Actor act; /W'GX n  
public : U'zW; Lt  
template < typename T > }^WQNdws56  
  struct result_1 <`*}$Zh  
  { Pk[:+. f(  
  typedef int result_type; an^"_#8DA@  
} ; `m?%{ \  
U>6MT@\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !)RND 6.  
`O(ec  
template < typename T > Tx?,]c,(u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X-9>;Mb~y  
  { N-|E^XIV  
  do <b>@'\w9  
    { *@=in7*c  
  act(t); Mk"+*G  
  } MB :knj  
  while (cd(t)); 5R}Qp<D[^  
  return   0 ; -4`Wkkhu  
} VO3&!uOd  
} ; kA?a}   
Yu-e |:  
B7(~m8:eH7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q[_{:DJA  
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。 OiNzN.}d  
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 'R8/  
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。 pkpD1c^  
下面就是产生这个functor的类: <m9hM?^q  
xy$73K6  
b'Qia'a%  
template < typename Actor > "P HkbU  
class do_while_actor q%TWtQS  
  { m8eyAvi 6  
Actor act; %"PG/avo  
public : s42M[BW]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .GUm3b  
jW*|Mu>2  
template < typename Cond > $9<q'hf<w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <uUQ-]QOIh  
} ; l CHaRR7  
90> (`pI=  
`rsPIOu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mg;%];2Nt  
最后,是那个do_ $Z6g/bD`E  
mZ 39 s  
dt(~)*~R  
class do_while_invoker ;]zV ?9  
  { lY/{X]T.(  
public : 0xrr9X<  
template < typename Actor > QQUeY2}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \O5`R-  
  { |m7U^  
  return do_while_actor < Actor > (act); %0C<_drW  
} u-PAi5&n  
} do_; sm5\> L3V  
Y-\hV6v6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &Oc^LV$6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]|62l+  
最后来说说怎么处理break和continue G'IqAKJ  
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。 rF: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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