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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  c_,pd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nVrV6w  
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, GO"E>FyB  
$2Awp@j  
8#R%jjr%T  
G({5LjgW  
  class filler @=}NMoNH  
  { w#_7,*6]  
public : |z8_]o+|r1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C8do8$  
} ; eY%Ep=J  
I FvigDj?  
T*S) U ;  
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: 2"k|IHs1  
H@1qU|4  
-GCU6U|  
xnJ#}-.7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z:N?T0b(  
aO}p"-'  
BpGyjo J2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tk)}4b^\%j  
:?}> Q  
`9k\~D=D~  
,$aqF<+;  
二. 战前分析 T24$lhM  
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。 1NG[   
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 F&#I[]#  
eL'fJcjw<  
Dw 5Ze  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  fOKAy'  
  /* --------------------------------------------- */ zsj]WP6 j  
vector < int *> vp( 10 ); z =\ENG|x#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0C3Y =F  
/* --------------------------------------------- */ DZ $O%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i+Mg[x$.  
/* --------------------------------------------- */ |MN2v[y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qG2P?DR  
  /* --------------------------------------------- */ e|>@ >F]K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ic^ (6  
/* --------------------------------------------- */ [w-# !X2y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?!$Dr0r  
0'Qvis[kt  
dtj b(*x  
82V;J 8T?  
看了之后,我们可以思考一些问题: -O r\  
1._1, _2是什么? zTl,VIa3p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 oA:`=f%\  
2._1 = 1是在做什么? . Y$xNLoP[  
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。 ]dV $H  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wzmQRn;s  
+QOK]NJN  
YG5mzP<T  
三. 动工 B/mfm 7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D(Q]ddUi'  
naA8RD5/  
sO!m,pK(  
|9BX  ~`{  
template < typename T > c>T)Rc  
class assignment LF)wn -C}  
  { 0bD\`Jiv,  
T value; Au{b1n  
public : 90-s@a3B-j  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z N&9qw*  
template < typename T2 > A;6ew4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )3V1aC  
} ; XeslOsHh  
.eorwj]yb  
l>hvWK[ ?I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '#oH1$W]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ 4p$@5zH  
" YOl6n  
cXr_,>k  
dB QCr{7  
  class holder )c 79&S  
  { S\GxLW@x  
public : +D[C.is>]}  
template < typename T > 5`lVC$cP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T.B7QAI. H  
  { wbk$(P'gN  
  return assignment < T > (t); ytb1hFs  
} S)'&+HamI  
} ; ELg$tc  
oMYZ^b^  
ixoN#'y<"  
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: 7{k?" NF  
7j(gW  
  static holder _1; 8wEJyAu2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W[e2J&G  
bweAmSs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h&!$ `)   
而不用手动写一个函数对象。 ^&c &5S}  
Y:Jgr&*,z  
dQAF;L  
{Q`Q2'@  
四. 问题分析 4af^SZ )l  
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。 `D$RL*C;M`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G,1g~h%I$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }I#_H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v-"nyy-&Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !kH 1|  
O*n@!ye  
五. 问题1:一致性 l%?()]y  
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?| 9%0^fhrJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KFaYn  
|@f\[v9`  
struct holder ICc:k%wE7  
  { 1CJAFi>%D  
  // mgodvX  
  template < typename T > :o~ ]d  
T &   operator ()( const T & r) const SP>&+5AydX  
  { N-Bw&hEZ  
  return (T & )r; )wdd"*hv  
} 5)0'$Xxqa0  
} ; ~LP5hL  
%F}d'TPx  
这样的话assignment也必须相应改动: F ^m;xy  
Um*&S.y  
template < typename Left, typename Right > S0LaQ<9.  
class assignment NQcg}y  
  { C0>L<*C  
Left l; 23a:q{R  
Right r; A^zd:h-  
public : Mp[2Auf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TZ}y%iU:mB  
template < typename T2 > m}>Q#IVZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A>RK3{7  
} ; ?V(+Cc  
6!;D],,"#.  
同时,holder的operator=也需要改动: Qv]rj]%  
hDBo XIK  
template < typename T > !-&;t7R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >9yy91H  
  { [dqh-7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ''q#zEf6  
} L!`PM.:9  
k%aJ%(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 SO<9?uk.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C<w&mFozL  
cJM.Q_I}Y  
return l(rhs) = r; ,e GF~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .*J /F$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PR,8c  
VtGZB3  
template < typename Tp > `lt[Q>Z  
class constant_t : JSuC  
  { kE[R9RS!  
  const Tp t; ,pVe@d'  
public : $H&:R&Us  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A!}Ps"Z  
template < typename T > ::-*~CH)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fP$rOJ)P  
  { "g!ek3w(  
  return t; H6/gRv@  
} FC]n?1?<(  
} ; A5_r(Z-5  
Ue"pNjd|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YgjN*8w\  
下面就可以修改holder的operator=了 9o3?  
"M^mJl&*b  
template < typename T > ySF^^X $J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'q@vTM'-  
  { HK%W7i/k@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *55unc  
} -MFePpUt  
e_cK#9+  
同时也要修改assignment的operator() _sY; dS/  
&)_ z!  
template < typename T2 > I8YCXh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3UUN@Tx  
现在代码看起来就很一致了。 >gz8,&  
[X>f;;h  
六. 问题2:链式操作 uH[:R vC0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xLgZtLt9  
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。 \5Y<UJ Ki  
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。 $\M];S=CY  
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。 }02(Y!Gh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P?zaut  
agQD d8oX  
template < typename T > %36@1l-N  
struct result_1 #qxo1uV(c  
  { /!`xqG#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uf"(b"N0  
} ; S6fbwZZMG  
H5o=nWQ6e  
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: ;kT~&.,y  
8Dn~U :F/?  
template < typename T > wzBw5n f\  
struct   ref py'xB i6}v  
  { a>Zp?*9  
typedef T & reference; sk AF6n  
} ; 62K#rR S  
template < typename T > bfy=  
struct   ref < T &> !/=.~B  
  { zJ@^Bw;A^@  
typedef T & reference; Y%>u.HzL  
} ; aK 3'u   
Eh$1p iJG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cH+ ~|3  
hML-zZ   
template < typename T > 0Q)YZ2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k|U2Mp  
  { !%.=35NS@E  
  return l(t) = r(t); i6g=fx6j*  
} v-/vj/4>  
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。 $dA]GWW5A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 15r=d  
{w7/M]m-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ExeZj8U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \NKQ:F1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FW|_8q?}<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9PMIF9"   
最后的布局是: 7+qKA1t^  
                Add ''3I0X*!  
              /   \ q%dbx:y#  
            Divide   5 ?0?3yD-!9  
            /   \ [1O{yPV3s  
          _1     3 X; 6=WqJj  
似乎一切都解决了?不。 ?GW}:'z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;~'&m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 vhcp[=e :  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M}Xf<:g)  
[AA}P/iW  
template < typename Right > G\B+bBz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s[t<2)i  
Right & rt) const Iga#,k+%  
  { "fW }6pS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DJAKF  
} Ok fxX&n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ./L)BLC i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \PcnD$L  
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。 .t/@d(R  
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。 ,Q0H)// ~  
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。 q alrG2  
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? Ivj=?[c|  
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: 4I&Mdt<^D  
`!AI:c*3p1  
template < class Action > DuIXv7"[  
class picker : public Action m/ID3_  
  { k[,0kP;  
public : *ZxurbX#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }r!hm?e  
  // all the operator overloaded q6<P\CSHy<  
} ; P,F eF'J^  
Vjw u:M  
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。 JbQY{z!  
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: x*=1C,C  
mCG&=Fx  
template < typename Right > $L?KNXHAF!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E+#<WK-  
  { D /GE-lq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RBBmGZ  
} `b%lojT.  
n?;rWq"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xu%eg]  
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。 1<5Ug8q  
H Ix%c5^  
template < typename T >   struct picker_maker u05Yy&(f  
  { VxuV`Plf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $mh\`  
} ; D9?.Ru0.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R=F_U  
  { 0U H]  
typedef picker < T > result; \4^rb?B  
} ; Z# bO}!  
D W^Zuu/)  
下面总的结构就有了: ,wXmJ)/WZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )*S:C   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Kf*Dy:e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^$sq U  
至此链式操作完美实现。 6bLn8UT  
 qLP/z  
:9Jy/7/  
七. 问题3 /zoy,t-i  
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。 ??U/Qi180  
\"Y,1in#  
template < typename T1, typename T2 > RjVmHhX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |_>^vW1f  
  { q=V'pML  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x!\q69ndv  
} ~BX=n9  
[/%N2mj  
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: e}S+1G6r)  
f'H|K+bO  
template < typename T1, typename T2 > >]z^.U7=  
struct result_2 d7 H*F  
  { /XEW]/4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JXYZ5&[  
} ; > pP&/  
GNe^ ~  
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? d Rnf  
这个差事就留给了holder自己。 XWyP'\  
    \Z&Nd;o   
-TH MTRFz  
template < int Order > 'A3skznX{  
class holder; H(rD*R[  
template <> XNv2xuOcJ  
class holder < 1 > ^W,5A;*3  
  { !hhL",  
public : ~rJG4U  
template < typename T > |E.BGdS  
  struct result_1 [nPs  
  { /:' >-253  
  typedef T & result; [!-gb+L  
} ; G0Qw& mqF  
template < typename T1, typename T2 > Vm>EF~r  
  struct result_2 >MYDwH  
  { 9;?u%  
  typedef T1 & result; |=m.eU  
} ; 9S*"={}%  
template < typename T > _gI1rXI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C5,fX-2Q  
  { R]iV;j|  
  return (T & )r; ,1$F #Eh  
} uMS+,dXy  
template < typename T1, typename T2 > u0 t lf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gJ'pwSA  
  { @ 2)nhW/z6  
  return (T1 & )r1; Xa?O)Bq.  
} ng"=vmu  
} ; ?(R3%fU  
Es%f@$0uy  
template <> qul#)HI  
class holder < 2 > dkZe.pv$j  
  { )J}v.8   
public : U5OX.0  
template < typename T >  pUb1#=  
  struct result_1 ^hmV?a:Y  
  { U`mX f#D  
  typedef T & result; J-5>+E,nZ  
} ; 8Auek#[  
template < typename T1, typename T2 > !}#> ky!t  
  struct result_2 ]A'{DKR  
  { D3X4@sM  
  typedef T2 & result; L ,dh$F  
} ; d*0 RBgn  
template < typename T > -HG .GA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R[ a-"  
  { .qO4ceW2-~  
  return (T & )r; {_-kwg{"(  
} uK2HtRY1  
template < typename T1, typename T2 > {E:`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iM)K:L7d  
  { 'Oue 1[  
  return (T2 & )r2; 3I_^F&T  
} pg4W?N`  
} ; % /VCjuV  
&uK(. @  
6*q1%rs:w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J* *(7d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~v.mbh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vSH,fS-n  
Q'/sP 5Pj  
return l(i, j) = r(i, j); d +D~NA[M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HcsV q+  
j|k/&q[St  
  return ( int & )i; s)a-ky(  
  return ( int & )j; oS fr5 i  
最后执行i = j; c\{N:S>  
可见,参数被正确的选择了。 ` kT\V'  
*c$[U{Px  
EfrQ~`\  
,Vhve'=*2  
ayy\7b  
八. 中期总结 ?e$&=FC0;  
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 X!>ef  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x#D%3v"l_*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p"ZvA^d\   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nF<K84  
uL`#@nI  
SIJ7Y{\.  
pCs3-&rI3  
QxYm3x5  
t0m;tb bg  
九. 简化 q? ' 4&  
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。 "GO!^ZG]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eU1F7LS  
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: ez ,.-@O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "?NDN4l*  
  +-*/&|^等 /iU<\+ H  
2. 返回引用。 Wigt TAh4  
  =,各种复合赋值等 ]y_ :+SHc  
3. 返回固定类型。 Z-PB CU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '~D4%WKT  
4. 原样返回。 $0_K&_5w~  
  operator, JU?;Kq9R  
5. 返回解引用的类型。 .9nqJ7]  
  operator*(单目) yE8D^M|g  
6. 返回地址。 !kovrvM6F  
  operator&(单目) ba|xf@=&  
7. 下表访问返回类型。 K81X32Lm'  
  operator[] d`^3fr'.4A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J:@gmo`M;V  
  operator<<和operator>> )D+BvJ Y"  
$ZM'dIk?  
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。 {N4 'g_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4z0gyCAC A  
.l1x~(  
template < typename Left > Nn LK!Q  
struct value_return [ohLG_9  
  { FS1\`#Bm)  
template < typename T > |>;PV4])(  
  struct result_1 ,*|Q=  
  { 9 C[~*,qx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nk7y2[  
} ; 0= $/  
tvI<Why\p  
template < typename T1, typename T2 > Ei!Z]jeK  
  struct result_2 k&$ov  
  { s2O()u-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t1w5U+z  
} ; zZCl]cql  
} ; >+M[!;m}  
8^UF0>`'  
jY=y<R_oK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9O;Sn+  
L7rgkxI7k*  
下面我们来剥离functor中的operator() ZmsYRk~@-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1Wpu  
@z1QoZ^w  
return l(t) op r(t) \zBi-GI7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZNBowZI  
return op l(t) ` UsJaoR#f  
return op l(t1, t2) I3Vu/&8f|  
return l(t) op %1i:*~g  
return l(t1, t2) op ojM'8z 0Hn  
return l(t)[r(t)] .LDZqWr-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] //7YtK6  
 S_P&Fv  
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: w;O-ATUzN  
单目: return f(l(t), r(t)); HMd?`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nc\DXc-N  
双目: return f(l(t)); :nIMZRJ_!E  
return f(l(t1, t2)); h#YO;m2wd  
下面就是f的实现,以operator/为例 RTmp$lV  
 0s;~9>  
struct meta_divide t% qep|  
  {  =yod  
template < typename T1, typename T2 > ^Q8yb*MN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UR'[?  
  { u@_|4Bp,"  
  return t1 / t2; M/o?D <'  
} Ey=2 zo^F  
} ; =8]`-(  
x=DxD&I!J  
这个工作可以让宏来做: Bp^LLH  
_lv{8vf1B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K#OL/2^ 5  
template < typename T1, typename T2 > \ FyEKqYl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1/-3m Po  
以后可以直接用 %0Ur3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &~_F2]oM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -}6ew@GE  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) IW\^-LI.  
_[6sr7H!  
3yx[*'e$  
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 ljbAfd  
1V2]@VQF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |=q~X}DA  
class unary_op : public Rettype M(C">L]8  
  { HyzSHI  
    Left l; -Lq+FTezE  
public : 7i"b\{5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V(`]hH0;T  
_# {*I(l  
template < typename T > ~R|9|k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tt: (l/1  
      { 2;Z 0pPR&  
      return FuncType::execute(l(t)); 6{)pF  
    } _^_3>}y5op  
og";mC  
    template < typename T1, typename T2 > xT> 9ZZcE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V|YQhd0kv  
      { 89M'klZ   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q/|.=:~FO  
    } m1W) PUy  
} ; %,[,mW4l   
i]MemM-  
9^/Y7Wp/@  
同样还可以申明一个binary_op fw&*;az  
lAnq2j|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V*n$$-5 1-  
class binary_op : public Rettype wNmpUO ?  
  { ]gBnzh.  
    Left l; Ek<Qz5)  
Right r; v]SxZLa  
public : )WoH>D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z#.d7B"  
*EuX7LEu_  
template < typename T > l,o'J%<%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1m5l((d  
      { iZNS? ^U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mxl;Im]!`.  
    } :)lS9<Y}  
]T)N{"&N/  
    template < typename T1, typename T2 > HO<|EH~lu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1'f_C<.0  
      { |:C0_`M9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s)WA9PiC  
    } ~\am%r>  
} ; CU|E-XPW  
?>;b,^4  
gGP6"|tc4  
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 ChK-L6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (xo`*Q,+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cf(WO-F^  
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。 # `^nmC/F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1@Jp3wW  
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。。。 M-t 9M~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,P9F*;Dj  
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) n$2oM5<  
下面是修改过的unary_op WK$\#>T  
3VLwY!2:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?kR1T0lKkE  
class unary_op NFTv4$5d  
  { rXW.F'=K6  
Left l; o9}\vN0F  
  {}s/p9F4  
public : AE:(:U\  
iZG-ca  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dn)yBA%  
_. 9 5>`  
template < typename T > dU3A:uS^  
  struct result_1 T^4 dHG-(  
  { ?7fqWlB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4~Qnhv7  
} ; y#a,d||N1  
n#6{K6}k~  
template < typename T1, typename T2 > PE5*]+lW.  
  struct result_2 Z5xQ -T`  
  { DinZ Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &.E/%pQ`  
} ; AO8 #l YP?  
<}lah%4F  
template < typename T1, typename T2 > [2,D]e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I/w;4!+)  
  { }K?b2 6`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;t*SG*Vi  
} Gy \ ]j  
 +rv##Z  
template < typename T > }<~(9_+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <%YW/k"o  
  { `<g]p-=":  
  return OpClass::execute(lt(t)); PPl o0R  
} T'}kCnp  
>c_fUX={  
} ; oJD]h/fQs  
/W .s1N  
9}QIqH\p  
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 "m{i`<,  
好啦,现在才真正完美了。 OH06{I>;  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lk|`\I T  
f+9WGNpw  
template < typename Right > E"'u2jEG^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -Kg.w*\H7/  
  { aB6/-T+ u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f_)#  
} s=:)!M.i  
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。 6hj[/O)E  
Y-bTKSn  
?;oJ=.T  
`xx.,;S  
pnuo;rs  
十. bind (W#CDw<ja  
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 xqzdR_  
先来分析一下一段例子 :4AIYk=q  
CmXLD} L_x  
pfZ[YC-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FdE?uw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hrnE5=iY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &Y^4>y%  
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。 PESvx>:  
我们来写个简单的。 Je|:\Qk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |Ogh-<|<  
对于函数对象类的版本: 1qR$ Yr\  
v)np.j0V7  
template < typename Func > E G+/2o+W  
struct functor_trait R +@|#!  
  { MhA4C 8  
typedef typename Func::result_type result_type; vLxaZWr  
} ; 5/Qu5/  
对于无参数函数的版本: "Bwz Fh  
4!Radl3`  
template < typename Ret > c3GBY@m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `Njvk  
  { <pV8 +V)  
typedef Ret result_type; zgz!"knVx  
} ; j_d}?jh  
对于单参数函数的版本: J-/w{T8:  
9{4oz<U  
template < typename Ret, typename V1 > 8x- 19#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /fUdb=!Z  
  { cWo>DuW&  
typedef Ret result_type; Rd HCbk  
} ; Iu P~Vt{m  
对于双参数函数的版本: ?{aC-3VAT  
z2{y<a9;?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mKu,7nMvF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -BP10-V  
  { Ms+ekY)  
typedef Ret result_type; $1B?@~&  
} ; 0R? @JC  
等等。。。 h!uyTgq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y=|p}>.}  
:l"B NT[/  
template < typename Func > U"/T`f'H z  
struct func_return L754odc  
  {  I!?Xq  
template < typename T > wbJBGT{sm  
  struct result_1 F?tWx+N<{  
  { q6rkp f,Tl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,+ IFV  
} ; S'^ q  
;o'r@4^&$R  
template < typename T1, typename T2 > |hj!NhBe  
  struct result_2 (/nnN4\=  
  { DzMg^Kp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 59{X;  
} ; 'm`}XGUBS  
} ; . s>@@m-  
K" VcPDK  
5?H wM[`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9,~7,Py}  
}wRm ~  
template < typename Func, typename aPicker > @gb W:  
class binder_1 IV!`~\@  
  { a9;KS>~bq  
Func fn; OQfFS+6  
aPicker pk; T8Mqu`$r  
public : c*7|>7C$i  
G=[<KtWa  
template < typename T > -a@e28Y  
  struct result_1 qD*y60~]zz  
  { .-iW T4Dn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [/q Bvuun  
} ; sQA_6]`  
AB\Ya4O"9  
template < typename T1, typename T2 > L,.~VNy-  
  struct result_2 jZ-s6r2=  
  { q/zU'7%@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *]HnFP  
} ; ms5?^kS2O  
 s&pnB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <A=1]'1\r  
&*" *b\  
template < typename T > LA_{[VWYp>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VO eVS&}  
  { VQqBo~  
  return fn(pk(t)); G\ F>*  
} b4dviYI  
template < typename T1, typename T2 > 2#:p:R8I>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M5w/TN  
  { =K0%bI  
  return fn(pk(t1, t2)); gIz!~I_U  
} v[|W\y@H/3  
} ; 3 e'6A^#  
hsY?og_H  
OWwqCPz.  
一目了然不是么? jr0j0$BF  
最后实现bind d2Q*1Q@u  
8cOft ;|qB  
oDu6W9+  
template < typename Func, typename aPicker > JqMF9|{H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6Jq[]l"v  
  { ,k~' S~w.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1UJrPM%  
} 5\z<xpJ  
8>[g/%W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YX-~?Pl  
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。 +={K -g7U  
-!_8>r;Q4  
十一. phoenix Kw`CN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BZ:tVfg.  
131(0nl)=I  
for_each(v.begin(), v.end(), xrvM}Il  
( B2j1G JEO  
do_ -c]AS[(  
[ 9x@|%4Zm"  
  cout << _1 <<   " , " ko[w#j  
] 0)Ephsw  
.while_( -- _1), HuTtp|zM>  
cout << var( " \n " ) LE<J<~2Z  
) ?< b{  
); L>~Tc  
.+u b\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7?R600OA  
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 z4SJxL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V_gKl;Kfe8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =J]WVA,GqA  
Su,:f_If,  
.c-a$39  
template < typename Cond, typename Actor > &$/ #"lW,V  
class do_while d)vP9vXy  
  { nte?a e  
Cond cd; K#Ck,Y"  
Actor act; lcZ.}   
public : DO80HS3ZD  
template < typename T > =|agW.l  
  struct result_1 #_35bg4h{  
  { >E<ib[vK[  
  typedef int result_type; RN(I}]]a  
} ; CfU|]<  
0mSP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  .fl r  
O,B\|pd2  
template < typename T > 9 5mf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j-ej7  
  { acl<dY6  
  do C*(  
    { GVXdyi  
  act(t); G@H!D[wd  
  } "9s_[e  
  while (cd(t)); A0)^I:&  
  return   0 ; f zo'9  
} h) Wp  
} ; (*$bTI/~  
jCJcVO>OZ  
DRQx5fgL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J |q(HpB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mtv8Bm=<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @[3c1B6K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S\TXx79PhC  
下面就是产生这个functor的类: *vaYI3{qN  
Kn~Rck| ]  
Zl5'%b$&  
template < typename Actor > bGWfMu=n  
class do_while_actor hN'])[+V  
  { Tsg9,/vXM  
Actor act; )SmnLvL  
public : ^OY]Y+S`Ox  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LQR2T5S/Q,  
4qie&:4j  
template < typename Cond > F]3Y,{/V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s7Agr!>f  
} ; BNK]Os  
nzflUR{`-  
h+g\tYWGP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v(2N@s <%  
最后,是那个do_ J3_aHI  
nQc#AFg  
@yuiNj .T  
class do_while_invoker bT.q@oU  
  { gN=.}$Kfu  
public : R_PF*q2 '  
template < typename Actor > 5Kg'&B (  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @oAz  
  { SB\%"nnV  
  return do_while_actor < Actor > (act); vamZKm~p  
} D`LBv,n  
} do_; B3#G  
!K>iSF<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KMRPleF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IO+]^nY `  
最后来说说怎么处理break和continue qNEp3WY:  
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。 "bo0O7InOV  
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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