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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,.DU)Wi?}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `@eQL[Z9x  
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, 'S&5zwrH  
6R"& !.ZF  
ga!t:O@w  
C'hZNFsF;  
  class filler G;`+MgJ)  
  { RD,` D!  
public : _jP]ifu`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ](3=7!!J  
} ; ve'hz{W  
6$`8y,TMSt  
OCF= )#}qd  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: a^|mF# z  
0urQA_JC  
o2&mhT  
'Kc;~a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~kF^0-JZY  
\iO ,y:  
 rf oLg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @#;~_?$?C  
8BBuYY {  
$FS j^v]  
ys09W+B7  
二. 战前分析 8*6U4R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T+Du/ERL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *<]ulR2  
Fb.wm   
F d *p3a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k${25*M!3  
  /* --------------------------------------------- */ )g+~"&Gcx  
vector < int *> vp( 10 );  O &;Cca  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Un@dWf6'  
/* --------------------------------------------- */ +>Y2luR1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yP6^& 'I+  
/* --------------------------------------------- */ REc69Y.k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); THkg,*;:  
  /* --------------------------------------------- */ }-!0d*I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -I '#G D>  
/* --------------------------------------------- */ j%Usui<DL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +<&_1% 5+  
g \&Z_  
p~BEz?e  
[Vc8j&:L  
看了之后,我们可以思考一些问题: h 5<46!P  
1._1, _2是什么? RMDzPda.  
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。 !CY: XQm  
2._1 = 1是在做什么? ~"#qG6dP  
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。 'H zF/RKh  
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。 5{L~e>oS9  
]]V|[g&aJ  
6 -N 442  
三. 动工 (gQP_Oa(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Rcc9Tx(zvQ  
2V:`':  
\0). ODA(  
*3d+ !#;rG  
template < typename T > +d>?aqI\A  
class assignment ^|hlY ]Ev  
  { ot($aY,t  
T value; @j=:V!g2O  
public : 8,7^@[bzXx  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y;-$w|&P>  
template < typename T2 > E{k$4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9$$dSN\&  
} ; ]{s0/(EA  
|6v $!wBi  
A+de;&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @>cz$##`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &N:Iirg  
<A^sg?s<'  
kUGOkSP8[  
;G.5.q[A  
  class holder ($'W(DH4  
  { #oW" 3L{,  
public : 0Ta&o-e  
template < typename T > -n FKP&P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X|y(B%:  
  { vJ9I z  
  return assignment < T > (t); Vdd HK  
} d<K2 \:P{}  
} ; >mJH@,F:  
SO4?3wg7  
,cE yV74  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `,QcOkvbC  
_t&` T  
  static holder _1; @QteC@k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0v+ -yEkw  
l0 =[MXM4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /s*.:cdH  
而不用手动写一个函数对象。 e`n+U-)z  
6~c#G{kc  
,_iq$I;  
iR?}^|]  
四. 问题分析 !6!Gx:  
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。 ,2YZB*6h{  
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。 ysapvQN_6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VWq]w5oQO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' _d4[Olu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5EU~T.4C<  
7UIf   
五. 问题1:一致性 {Y-~7@  
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?| 0FSNIPx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "i#aII+T  
% IHIXncv[  
struct holder "!+gA&  
  { {ETM >  
  // Z _Wzm!:  
  template < typename T > `AYq,3V  
T &   operator ()( const T & r) const }@eIO|  
  { |Dt_lQp#  
  return (T & )r; (\0 <|pW  
} jr,N+K(@T  
} ; jc!m; U t  
CYRZ2Yrk?"  
这样的话assignment也必须相应改动: nv0\On7wd  
#u}%r{T  
template < typename Left, typename Right > t0+i ]lr  
class assignment SQ_Je+X  
  { Q$uv \h;  
Left l; fIl;qGz85  
Right r; WQ{[q" O  
public : w A\5-C7 j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z/u^  
template < typename T2 > 8N%nG( 0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W1 k]P.  
} ; )adV`V%=>  
q`,%L1c4  
同时,holder的operator=也需要改动: [Ur\^wS  
nl qn:[BU  
template < typename T > x-"8V(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  g5 T  
  { 0z'GN#mT5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S=(<m%f  
} Y=p!xr>  
m8ts!6C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DmpT<SI+!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H1 I^Vij  
-8xf}v~u  
return l(rhs) = r; Wl |5EY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y{S8?$dU$:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d2V X\  
 V\o7KF  
template < typename Tp > V:$+$"|  
class constant_t RFMPh<Ac  
  { =e4 r=I  
  const Tp t; .4p3~r?=S  
public : AH|gI2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @^A5{qQ\  
template < typename T > =hkYQq`Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '`3#FCg  
  { @@)2 12  
  return t; odCt6Du  
} MfP)Pk5  
} ; yEq7ueJ'  
TG%B:^Yz!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .^?zdW  
下面就可以修改holder的operator=了 $P=C7;  
*!%lBt{2  
template < typename T > U}LW8886  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =eDIvNps  
  { =j62tDS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _p^ "l2%D/  
} {uj_4Ft  
J0?kEr  
同时也要修改assignment的operator() |M7cB$y  
P( hGkY=(  
template < typename T2 > X_]rtG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } BH">#&j[  
现在代码看起来就很一致了。 O2?C *  
fbNzRXw  
六. 问题2:链式操作 /]_t->  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g1s%x=7/  
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。 Ho>Np&  
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。 r-<O'^C  
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。 dE7S[O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^U }k   
t:2v`uk  
template < typename T > u= NLR\  
struct result_1 Ax;=Zh<DAv  
  { 1z? }'&:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l4>^79**  
} ; {'5"i?>s0>  
O`B,mgT(  
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: <h/%jM>9/  
{~3QBMx6  
template < typename T > `7CK;NeT  
struct   ref [d: u(  
  { 0B}4$STOo[  
typedef T & reference; H$KO[mW}  
} ; K:wI'N"N  
template < typename T > Jsz!ro  
struct   ref < T &> Z!)~?<gcq:  
  { ilA45@  
typedef T & reference; 0NXH449I=  
} ; 5 % 2A[B  
}yz>(Pq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V ~C$|+>e  
ffZ~r%25{  
template < typename T > 5E&#Kh(I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z0F~?  
  { ,#K/+T  
  return l(t) = r(t); n0xGIq  
} Oynb "T&8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `*C=R  _  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +$h  
[_,as  
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 R4m {D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5*AXL .2ih  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n HseA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i[v4[C=WB!  
最后的布局是: D 2X_Yv  
                Add xN1P#  
              /   \ O G`8::S  
            Divide   5 ,/42^|=Z6O  
            /   \ /Mqhx_)>A  
          _1     3 `(e :H  
似乎一切都解决了?不。 /yOx=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。 /wV|;D^ )  
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。 3Q=^&o0fl  
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: Gv:~P_vBH[  
t|aV:x  
template < typename Right > Nep4 J;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &X=7b@r  
Right & rt) const CXa[%{[n  
  { eb62(:=N6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?=VvFfv%  
} (_T{Z>C/J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6 ':iW~iI  
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。 WYP;s7_  
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。 ;<[X\;|'  
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。 =]W i aF  
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。 d*gAL<M7E  
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? i5'&u:  
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: XLN bV?  
{]0e=#hw  
template < class Action > #z\ub5um  
class picker : public Action D|]BFu)F  
  { H_+n_r*  
public : YuXJT*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T(b9b,ov)  
  // all the operator overloaded x:Y9z_)O  
} ; JU 9GJ"  
22gh!F%)  
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。 oBzl=N3<  
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: {/'T:n#  
y0zMK4b  
template < typename Right > +P/kfY"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W(,j2pU  
  { p3Sh%=HE'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }>A q<1%  
} ]<;,HGO  
);5o13h2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $#Pxf  
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。 ~>2uRjvkwB  
k3~9;Z  
template < typename T >   struct picker_maker &m5zd$6  
  { U7r8FLl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k]b*&.EY1  
} ; |Splbs k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %opBJ   
  { 5/meH[R\M  
typedef picker < T > result; HA6tGZP*L  
} ; i "8mrWb  
[>=!$>>;8  
下面总的结构就有了: _plK(g-1J%  
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。 -dntV=  
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。 O9=/\Kc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  g'0CYY  
至此链式操作完美实现。 ^D yw(>9  
{e|qQ4~h  
|VfEp  
七. 问题3 dP5x]'"x  
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。  @/2Kfr  
9t`;~)o  
template < typename T1, typename T2 > (O.%Xbx3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &#r+a'  
  { LQ+/|_(.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?jx]%n fV  
} B9v>="F  
T1LYJ]5  
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: 80xr zv  
_z\/{  
template < typename T1, typename T2 > +7Ws`qhEe  
struct result_2 pLMt 2 G  
  { Sg#XcTG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9}573M  
} ; zWsr|= [  
i\R0+ O{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ui8 Q2{z  
这个差事就留给了holder自己。 Y\|#Lu>B  
    &quY^j  
4aW@c<-r?  
template < int Order > FpoH m%+  
class holder; lqzt[zgN  
template <> 60D36b(  
class holder < 1 > nJD GNm,  
  { Z\&f"z?L  
public : sD|l}f  
template < typename T > 4S_ -9&z  
  struct result_1 Z;0~f<e%  
  { X{9^$/XsJ  
  typedef T & result; q z)2a2C  
} ; |Uh8b %  
template < typename T1, typename T2 > #&3,T1i`  
  struct result_2 r pNb.  
  { O-iE0t  
  typedef T1 & result; 4{VO:(geZ  
} ; /y$Omc^  
template < typename T > hor7~u+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Zhe%M=}G  
  { RLF&-[mr3  
  return (T & )r; GES}o9?#  
}  rxY|&!f  
template < typename T1, typename T2 > _Q V=3UWP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Di9RRHn&q  
  { U82a]i0  
  return (T1 & )r1; #Z&/w.D2  
} 9zaN fs  
} ; nt.LiM/L  
QX,$JM3  
template <> kZ]H[\Fs  
class holder < 2 > GP:<h@:798  
  { xtV+Le%  
public : %sa?/pjK  
template < typename T > j"W>fC/u  
  struct result_1 +UzQJt/>>  
  { W4^L_p>Tm^  
  typedef T & result; ;vn0%g  
} ; uF ?[H -y  
template < typename T1, typename T2 > K)Y& I  
  struct result_2 [W[{ 4 Xu  
  { bS_#3T  
  typedef T2 & result; ~.a"jYb7A}  
} ; ggso9ZlLu+  
template < typename T > FO{=^I5YA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1 ZdB6U0  
  { %6K7uvTq  
  return (T & )r; J^!;$Hkd  
} ;vx5 =^7P  
template < typename T1, typename T2 > 1gI7$y+?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -I< >Ab  
  { *TOdIq&z  
  return (T2 & )r2; .i0K-B  
} kpOdyn(  
} ; 5LeZ ?'"c  
*k?:k78L  
E)b$;'  
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> >。 R2bqhSlF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UQVL)-Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :e1h!G  
C6+ 5G-Z  
return l(i, j) = r(i, j); O\}C`CiC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YAi-eL67l  
{v={q1  
  return ( int & )i; _H]\  
  return ( int & )j; @T1G#[C~t  
最后执行i = j; "Ih3  
可见,参数被正确的选择了。 HU0.)tD  
#G9 W65f  
GwWK'F'2  
d0J /"<  
! j~wAdHk  
八. 中期总结 DP_b9o \5  
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: Iix,}kzss  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r&=ulg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,BdObx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ct+F\:e  
$QbJT`,mr  
W'G|sk  
gC7!cn  
`Fqth^RK?p  
K)SWM3r  
九. 简化 #*A'<Zm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /<[0o]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >a3m!`lq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: q~`hn(S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2m Y!gVi  
  +-*/&|^等 eqtZU\GI>  
2. 返回引用。 s.1F=u9a  
  =,各种复合赋值等 y6 (L=$+B  
3. 返回固定类型。 4[ uqsJB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e=]SIR()`  
4. 原样返回。 l5z//E}W  
  operator, _{|a<Keq|  
5. 返回解引用的类型。 hY}Q|-|  
  operator*(单目) M1jT+  
6. 返回地址。 kD#T _d  
  operator&(单目) VoCg,gow  
7. 下表访问返回类型。 'h$:~C  
  operator[] }i9:k kfq2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @52#ZWy  
  operator<<和operator>> w4 yrAj 2  
S2X@t>u-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1$cl "d`~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KXKT5E$  
VuLb9Kn  
template < typename Left > \zd[A~!  
struct value_return u%-]-:c  
  { A}fm).Wp@  
template < typename T > -jQ*r$iRE  
  struct result_1 hqRC:p#9  
  { @&T' h}|:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {7y;s  
} ; lpi"@3  
_hnsH I!oD  
template < typename T1, typename T2 > #H$lBC WI  
  struct result_2 e;i 6C%DB  
  { XtCIUC{r,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .AN1Yt  
} ; Y9BQLu4F  
} ; fY]"_P  
k(H&Af+  
AKk=XAGW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b'wy{~l@  
. 0dGS  
下面我们来剥离functor中的operator() Bzz|2/1y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e'b*_Ps'  
lxd{T3LU  
return l(t) op r(t) m .++nF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #-|fdcb  
return op l(t) 1dvP2E  
return op l(t1, t2) ` wa;@p+j8  
return l(t) op MlTC?Rp#  
return l(t1, t2) op XPhP1 ^>\  
return l(t)[r(t)] Dgz, Uad8f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n bxY'`8F  
,ye}p 1M  
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: 8T+9 fh]I  
单目: return f(l(t), r(t)); >H+t ZV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (wj:Gc  
双目: return f(l(t)); ?}`- ?JB1  
return f(l(t1, t2)); c0wLc,)G  
下面就是f的实现,以operator/为例 !'_7MM  
!B`z|#  
struct meta_divide 5V 2ZAYV  
  { ?j&hG|W9<z  
template < typename T1, typename T2 > Cm;cmPPl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y)zZ:lyIq  
  { ?I]AE&4'  
  return t1 / t2; DE.].FD'  
} R;HE{q[ f  
} ; RKLE@h7[?  
3$hIc)  
这个工作可以让宏来做: s.4+5rE  
E6 oC^,ZRy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `E|i8M3g  
template < typename T1, typename T2 > \ 4eWv).  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gWgp:;Me  
以后可以直接用 a&{Y~Og?%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fXWy9 #M  
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 %N Q mV_1  
(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。。。) k'r}@-X  
yeyDB>#Va.  
h: yJ  
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 4T@+gy^.  
a~Dk@>+P>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `h'+4  
class unary_op : public Rettype 0n:cmML )D  
  { `M~R4lr  
    Left l; :G>w MMv&z  
public : I^EZs6~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4AN8Sx(  
xJZaV!N|  
template < typename T > UIDeMz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yH('Vl  
      { wa<k%_# M  
      return FuncType::execute(l(t)); CUJq [  
    } 6y!U68L;B  
~!ooIwNNz  
    template < typename T1, typename T2 > Q u2 ~wp<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NsI.mTc2  
      { D\M"bf>q1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A6[FH\f  
    } 3IRur,|'  
} ; OxDq LX  
e6MBy\*n  
nA0%M1a  
同样还可以申明一个binary_op .@fA_8  
mrr]{K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a4UwhbH  
class binary_op : public Rettype g8cBb5(L  
  { NWh1u`  
    Left l; frUs'j/bZ  
Right r; c\n_[r  
public : x^@oY5}cr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N!c FUZ5]  
e".=E ;o`  
template < typename T > S3M!"l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #OPEYJ;*9d  
      { gy@=)R/~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eP" B3Jw  
    } |8f}3R 9  
8#;=>m%  
    template < typename T1, typename T2 > @<eKk.Y?+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /-v ;  
      { G@/iK/>5|`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \dCGu~bT  
    } #f"eZAQ {  
} ; z'l HL  
~;9n6U  
|K_%]1*riC  
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 -+{[.U<1jk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uGz)Vz&3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4GP?t4][  
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。 |dQz(z&6{5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !-t w  
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~\dvJ$cH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ATqblU>D  
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) O|sk "YXF  
下面是修改过的unary_op O)`L( x  
KANR=G   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hlL$3.]  
class unary_op  FkrXM!mJ  
  { |l8=z*v<  
Left l; (mp  
  oc)`hg2=  
public : 1N(#4mE=  
0 aH&M4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .^*;hZ~4%  
#&T O(bk  
template < typename T > k Nc- @B  
  struct result_1 p/ xlR[  
  { v4hrS\M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =q0V%h{  
} ; [3bPoAr\  
7zCJ3p  
template < typename T1, typename T2 > 2`*w*  
  struct result_2 iO?AY  
  { #WZat ?-N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {!D(3~MI  
} ; j7ZxA*  
_|US`,kfc  
template < typename T1, typename T2 > 5H.~pc2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hy~[7:/<I&  
  { xh:I]('R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R/x3+_.f  
} !b_(|~7Lc  
["f6Ern  
template < typename T > w[d8#U   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wr"0+J7  
  { c45 s #6  
  return OpClass::execute(lt(t)); r<fcZ)jt|  
} P}~MO)*1  
UH-873AK  
} ; rmzzbLTu  
H2%Qu<Kg2  
*V hEl7  
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 OY}FtG y  
好啦,现在才真正完美了。 C0[U}Y/r2  
现在在picker里面就可以这么添加了: s1Acl\l-uF  
! DOyOTR&3  
template < typename Right > by'KJxl[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const beo(7,=&  
  { :=y5713  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >I\B_q  
} Q&.uL}R  
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。 0zNbux_  
@\w}p E  
+ZNOvcsV  
\1G '{# Q  
u ,3B[  
十. bind y:98}gW`n  
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。 AC1RP`c  
先来分析一下一段例子 K7`6G[RMb  
hUi@T}aA|  
uKAI->"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;iuwIdo6c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tgKr*8t{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pM@8T25=  
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~ZSu  
我们来写个简单的。 U4=l`{5on  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f2x!cL|Kx?  
对于函数对象类的版本: '27$x&6>S  
5h/,*p6Nje  
template < typename Func > OUUV8K  
struct functor_trait "jyo'r  
  { D<69xT,  
typedef typename Func::result_type result_type; _l9fNf!@  
} ; W"Y)a|rG%  
对于无参数函数的版本: y@7fR9hp<  
I9 zs  
template < typename Ret > A]!0Z:{h%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9oJM?&i  
  { <b H *f w  
typedef Ret result_type; nC p/.]Y*  
} ; k!x|oC0  
对于单参数函数的版本: =KHb0d |.  
QUW`Yc  
template < typename Ret, typename V1 > boEQI=!j\+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S?b&4\:  
  { N_K9H1 r  
typedef Ret result_type; uQvTir*e  
} ; .4\I?  
对于双参数函数的版本: I}bu  
%3qjgyLZ|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pFY*Y>6ar  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :@i+yN cV  
  { ~'%d]s+q  
typedef Ret result_type; G/p\MzDko  
} ; ={%'tv`  
等等。。。 )iw-l~y;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FDD=I\Ic  
~\JB)ca.  
template < typename Func > Zq 85q  
struct func_return L" ejA  
  { -c&=3O!  
template < typename T > 9Of;8R  
  struct result_1 `{!A1xKZ  
  { Hi={(Z5tC4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]]:K l  
} ; `.J)Z=o  
cEu_p2(7!B  
template < typename T1, typename T2 > B1_9l3RM  
  struct result_2 pRV.\*:c  
  { P^<3 Z)L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VQpt1cK*  
} ; w>j5oz}  
} ; }d}gb`Du  
QD,m`7(  
k_]'?f7Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S.`y%t.GP  
!6=s{V&r1  
template < typename Func, typename aPicker > dPu27 "  
class binder_1 _MC',p&  
  { Eh8GqFEM  
Func fn; DQY1oM)D !  
aPicker pk; .zZfP+Q]8  
public : gGvL6Fu  
qY8; k #  
template < typename T > 5Jo'h]  
  struct result_1 m+'1c}n^7  
  { -lJ|x>PG'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &mN]U<N  
} ; ;>Z+b#C[  
y_Lnk=Q ^  
template < typename T1, typename T2 > n )X%&_  
  struct result_2 P 2_!(FZ<l  
  { C&Q[[k"kb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lVT*Ev{&.  
} ; 4ct-K)Ris  
!QwB8yK@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <lFHmi$qt{  
esTL3 l{[  
template < typename T > t#P7'9Se8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d [l8qaD  
  { F}l3\uC]  
  return fn(pk(t)); _'cB<9P  
} mH$`)i8  
template < typename T1, typename T2 > h81giY]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u_WUJ_  
  { aU;X&g+_)  
  return fn(pk(t1, t2)); _UTN4z2aTG  
}  dHx4yFS  
} ; [xM&Jdf8  
gH(#<f@ZI  
#9(+)~irz`  
一目了然不是么? Q<6* UUQm  
最后实现bind |Jx:#OM  
25Z} .))  
W]Xwt'ABz  
template < typename Func, typename aPicker > %R4 \[e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DtBvfYO8)>  
  { HR?T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Wy-_}wqHg  
} AAfU]4u0S  
,K}"o~z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f B<Qs.T  
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。 O8#]7\)  
vX>{1`e{S  
十一. phoenix ,$t1LV;o=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g0B-<>E  
tb?TPd-OY  
for_each(v.begin(), v.end(), @:w^j0+h  
( -`5]%.E&8  
do_ xT&/xZLT  
[ A\S=>[ar-  
  cout << _1 <<   " , " p,z>:3M  
] uzQj+Po  
.while_( -- _1), VOj7Tz9UD  
cout << var( " \n " ) \1<aBgK i  
) cPZ\iGy  
); F6 ~ ;f;  
/D9#v1b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _}47U7s8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jl}9R]Y_2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J1(SL~e],  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~c v|,  
+vJ}'uR3P  
g \S6>LG!  
template < typename Cond, typename Actor > F\&wFA'J  
class do_while N>EMVUVS  
  { ,k.")  
Cond cd; j{FRD8]V  
Actor act; 7)D[}UXz  
public : b' ^<0c  
template < typename T > E2}X[EoBF  
  struct result_1 KJ/Gv#Kj  
  { &jEw(P&_  
  typedef int result_type; /NB|N*}O)  
} ; KU "+i8"  
Tr>_R%bK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vO?sHh  
Zt41fPQ  
template < typename T > [H!do$[>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @P0rNO %y  
  { 5/6Jq  
  do N4qBCBr(  
    { jXmY8||w  
  act(t); r-S%gG}~E  
  } v" #8^q  
  while (cd(t)); Edc3YSg%;  
  return   0 ; 7?g({]  
}  IN6L2/Q  
} ; eI`%J3BxR  
(5`(H.(  
A]QGaWK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;XNC+mPK  
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。 KRm)|bgE  
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。 9qi|)!!L  
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。 ~~WY?I-  
下面就是产生这个functor的类: g@O?0,+1  
ShtV2}s|  
d$\n@}8eZp  
template < typename Actor > 1M)88&  
class do_while_actor )X*_oH=  
  { 1)}hzA  
Actor act; u-.5rH l  
public : #Q_Scxf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !j  #8zN  
zO9WqP_`iR  
template < typename Cond > c<q33dZ!*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |R91|-H  
} ; !}mM"|<  
&<&eKq  
.+8#&Uy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^Q0=Ggh  
最后,是那个do_ `:ZaT('h  
mV}8s]29  
;x_T*} CH  
class do_while_invoker to_dNJbv  
  { FN26f*/  
public : p;zT #%  
template < typename Actor > It'kO jx]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YJz06E1 -9  
  { !6taOT>v  
  return do_while_actor < Actor > (act); s 64@<oU<"  
} &`!H1E^  
} do_; \ D>!&   
x^`P[>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C.u) 2[(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tsu\4 cL]  
最后来说说怎么处理break和continue /i!/)]*-  
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。 u1'l4VgT  
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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