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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9X!OQxmg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P,,@&* :  
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, k+_pj k  
uHy^ Bq  
:g][99  
0Tq6\:  
  class filler 3Y>!e#  
  { lx%<oC+M  
public : d kPfdK}G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qF>}"m  
} ; ).xQ~A\.  
v\Q${6kEtx  
SC'fT!  
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: 1;SWfKU?.  
c\n\gQ:LQ  
S_C+1e  
< =sO@0(<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K4y4!zz  
q4Q1Ib-<2  
{gzL}KL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EWbFy"=  
xaejG/'iK  
7Qz Uw  
SeKU ?\  
二. 战前分析 !5pnl0DK*  
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。 j:rGFd  
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 $ -;,O8yR  
{5:y,=Y  
~fEgrF d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5v8_ji#l[  
  /* --------------------------------------------- */ |_Z(}% <o  
vector < int *> vp( 10 ); MH1??vW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uT ngDk  
/* --------------------------------------------- */ .#P'NF(5#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *uNa( yd  
/* --------------------------------------------- */ S$ dFz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W$  M4#  
  /* --------------------------------------------- */  #\Lt0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sFMSH :5z  
/* --------------------------------------------- */ Wcw$ Zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /qEoiL###  
A@+pvC&  
.X TBy/(0  
~gmj /PQ0  
看了之后,我们可以思考一些问题: :,% vAI  
1._1, _2是什么? BG/M3  
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。 Beq zw0  
2._1 = 1是在做什么? eNpGa0 eG  
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。 b<NI6z8\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P;{f+I|`  
*ax$R6a#X  
V~%!-7?  
三. 动工 c&J,O1){\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 44b;]htv  
Z-.`JkKd8  
m o nqaSF  
0DV .1  
template < typename T > wHvX|GwMv  
class assignment V`m'r+ Y  
  { =Z2Cg{z  
T value; C0Z mv  
public : ~A(fn:d  
assignment( const T & v) : value(v) {} >S,yqKp37~  
template < typename T2 > n3 -5`Jti  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V*"-@  
} ; :'|%~&J  
F$F,I,$ "  
Cj#$WZga%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |gg 6|,Bt4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tI~.3+F  
3o5aB1   
sEm-Td+A5  
mfc\w'  
  class holder 1/:WA:]1 ,  
  { ozy~`$;c  
public : 0[/>> !ws  
template < typename T > Y/?V%X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }4b 4<Sm_h  
  { \]1qAFB5  
  return assignment < T > (t); T%B&HsH  
} _o`+c wc  
} ; ?A+-k4l  
YzNSZJPD  
Btp 9v<"  
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: Qyx%:PE  
=dSH8C"  
  static holder _1; ' @i0~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T{<riJ`O  
rozp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m-Z<zEQ  
而不用手动写一个函数对象。 4i|yEf  
f~ kz=R=  
4+"2K-]   
7u73v+9qn:  
四. 问题分析 |WwC@3)  
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。 E">FH >8K}  
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。 lA>^k;+>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ia6%>^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P|*c7+q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?5-Y'(r  
K%iWUl;  
五. 问题1:一致性 -j9Wf=  
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?| wyJ+~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^h\& l{e  
WR,MqM20  
struct holder Is57)(^.-  
  { /enlkZx=8  
  // !Lkk1z o  
  template < typename T > &y_Ya%Z3*e  
T &   operator ()( const T & r) const = Lt)15  
  { RC?gozBFJ  
  return (T & )r; 0P i+ (X  
} [}:;B$,  
} ; Sy()r 6n  
!1(*D*31  
这样的话assignment也必须相应改动: L8R{W0Zr>!  
?TTtGbvU  
template < typename Left, typename Right > d^h`gu~3  
class assignment y``[CBj  
  { c@f?0|66M  
Left l; I8};t b#  
Right r; uIh68UM  
public : b$FK}D5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7W[+e&  
template < typename T2 > )<YfLDgTs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hw29V //  
} ; v *icoj  
FJ-X~^  
同时,holder的operator=也需要改动: +;,65j+n   
hNU$a?eVpR  
template < typename T > D]tI's1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z:eB9R#2y  
  { |xYr0C[Pq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k4T`{s}e  
} HE!"3S2S&+  
Uzh#z eZ`<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6sjd:~J:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y[`>,?ns5  
 N$ oQK(  
return l(rhs) = r; BN7]u5\7  
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。 <8)cr0~zy>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Rp^fY_  
^5E:hW [*  
template < typename Tp > ~t+T5`K  
class constant_t aFw \ w>*^  
  { kB[l6`  
  const Tp t; pYN.tD FO  
public : h4ozwVA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m3#rU%Wj  
template < typename T > l6_dVK;s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t]gZ^5  
  { ?i{/iH~Sf  
  return t; !(gMr1}w  
} R1 C}S  
} ; _w}l,   
WU$l@:Yo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gUr #3#  
下面就可以修改holder的operator=了 h;[<4zw  
1u8 k}  
template < typename T > G22{',#r8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1R.|j_HYy  
  { )&6ZgRq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o' EJ,8  
} i2P:I A|@  
TI/5'Oke$  
同时也要修改assignment的operator() ]Z IreI  
+7 \"^D  
template < typename T2 > w%1-_;.aU6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z{H=;"+rh  
现在代码看起来就很一致了。 gCV+amP  
+lplQh@RB  
六. 问题2:链式操作 sEymwpm9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c/lT S  
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。 T{So 2@_&  
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。 *$]50 \W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2WK c;?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +R8G*2  
oNhCa>)/  
template < typename T > v\lKY*@f  
struct result_1 I:6H65(&  
  { 70<{tjyc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; , Dab(  
} ; t i&!_  
"T@9#7Obu  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9^+E$V1@  
K+\2cf?bU  
template < typename T > dL]wu! wE  
struct   ref eC3 ~|G_O  
  { LzTdi%u$0|  
typedef T & reference; Hp>_:2O8s  
} ; -K (>uV!?  
template < typename T > w2SN=X~#  
struct   ref < T &> }U'VVPh _  
  { OF}."a  
typedef T & reference; %At.nlss  
} ; RkZyqt @+  
BgT(~8'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d`UK mj  
o<gK"P  
template < typename T > fHODS9HQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `mthzc3W  
  { wQ^RXbJI9  
  return l(t) = r(t); oFb~|>d  
} Te%V+l  
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。 k4PXH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a>Wr2gPko  
|%oI,d=ycv  
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 :6:,s#av  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d#HlO}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x1h&`QUP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pAws{3(Q  
最后的布局是: 2w}l!'ue  
                Add 2>[xe  
              /   \ "l{{H&d  
            Divide   5 e3mFO+  
            /   \ i}e/!IVR3  
          _1     3 ix hF,F  
似乎一切都解决了?不。 4T]A! y{  
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。 ]!]B7|JFJ  
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。 )Ma/] eZ^I  
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: Eunmc  
lc3N i<3v  
template < typename Right > h1H$3TpP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &hUEOif  
Right & rt) const U[?f@.&  
  { 1Va=.#<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); naM~>N  
} D\Y,2!I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n[B[hAT  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <#wVQ\0C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |c>.xt~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 DheQcM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 6RG63+G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,^7] F"5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: VsJKxa4  
AhkDLm+  
template < class Action > yDJy'Z_F{  
class picker : public Action Gr>CdB>~+  
  { S['cX ~  
public : ol K+|nR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I$R1#s  
  // all the operator overloaded xs&xcR R"  
} ; m[z $y  
(I`lv=R"j  
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。 `v-O 4Pk  
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: PC HKH  
5$$# d_Gj  
template < typename Right > CG95ScrX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J$PlI  
  { +f%"O?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lMH~J8U3  
} l,~`o$ _  
/+*N.D'`t,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r\cY R}v  
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]9w9! j  
eY-h<K)y  
template < typename T >   struct picker_maker R={#V8D~  
  { f5p/cUzX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w5^k84vye  
} ; cU-A1W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NMQG[py!f  
  { Y9gw ('\w  
typedef picker < T > result; jABFdNjri  
} ; SME9hS$4  
=j{tFxJ  
下面总的结构就有了: 4l{$dtKbI  
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。 )&O6d .  
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。 Mna yiJl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c%WO#}r|  
至此链式操作完美实现。 <W>A }}q  
~ g-(  
g*(z .  
七. 问题3 LuHRB}W  
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。 &2U%/JqY  
 WzoI0E`  
template < typename T1, typename T2 > a#{"3Z2|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :b*7TJ\grN  
  { G"m?2$^-A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `N&*+!O%  
} ^{{a v?h  
LR{bNV[i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &AOGg\  
:8]8[  
template < typename T1, typename T2 > mE5{)<N:C  
struct result_2 iE}] E  
  { L N Fe7<y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i]N<xcF9N*  
} ; w@&z0ODJ  
E p;i],}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gL-kI *Ra  
这个差事就留给了holder自己。 ]8fn1Hx\  
    ?wv^X`Q*~  
)bR0 >3/  
template < int Order > BWvM~no  
class holder; x.Egl4b3  
template <> %)r:!R~R  
class holder < 1 > y/ Bo 4fM  
  { 4H (8BNgzV  
public : 2m]4  
template < typename T > P3]K'*Dyd  
  struct result_1 c|JQ0] K  
  { N mXRA(m  
  typedef T & result; s9a`2Wm  
} ; }^0'IAXi  
template < typename T1, typename T2 > %#rtNDi  
  struct result_2 8'L:D  
  { |!9xL*A  
  typedef T1 & result; p^*a>d:d]  
} ; H8I)D& cw  
template < typename T > RRPPojKZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &6C]| 13;  
  { V8):!  
  return (T & )r; 2J{vfF  
}  Igmg&  
template < typename T1, typename T2 > (oR~%2K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1/m$#sz  
  { !L8q]]'XM  
  return (T1 & )r1; #*/nUbsg  
} =1dczJHV  
} ; wn?oHz*  
}nX0h6+1  
template <> dQ7iieT  
class holder < 2 > ]Q ]y*  
  { Tx~w(A4:  
public : $kxP5q%9  
template < typename T > $u.rO7)  
  struct result_1 (*P`  
  { ;akW i]  
  typedef T & result; B* mZxY1  
} ; Ahl&2f\  
template < typename T1, typename T2 > OblHN*  
  struct result_2 O|+ZEBP  
  { :e=7=|@7  
  typedef T2 & result; =oIt.`rf  
} ; ?g{[U0)  
template < typename T > T)sIV5bk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k kAg17 ^  
  { y>x"/jzF#  
  return (T & )r; iAQ[;M 3p  
} y705  
template < typename T1, typename T2 > p\6}<b"p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b9vud r  
  { C5-u86F  
  return (T2 & )r2; >oWPwXA  
} S+~;PmN9qL  
} ; K=o {  
XJPIAN~l  
& ;.rPU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lY"l6.c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U`=r .>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j@(S7=^C6%  
%;ED} X  
return l(i, j) = r(i, j); HBR/" m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z2m^yRQ(  
U5N|2  
  return ( int & )i; :AFW=e@<  
  return ( int & )j; k^8;3#xG  
最后执行i = j; 8v2Wi.4T  
可见,参数被正确的选择了。 d;p3cW"  
H @k }  
]:D&kTc  
t2{(ETV  
-e(<Jd_=  
八. 中期总结 -s2)!Iko&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *Vq'%b9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qc-W2%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l<uI-RX "  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Uz,P^\8^$  
Jj [3rt?8  
Mn/  
!PGCoI  
{ CR`~)v&  
,"`3N2!Y}  
九. 简化 \mGb|aF8  
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。  *\xRNgEQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]Xnar:5  
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:  2=;ZJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @H$am  
  +-*/&|^等 GY-4w@Wl  
2. 返回引用。 8aVQW_m}  
  =,各种复合赋值等 #aC&!Rei{  
3. 返回固定类型。 iUh7eR9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uKXU.u*C  
4. 原样返回。 V.u^;gr3  
  operator, vb0Ca+}}  
5. 返回解引用的类型。 lshSRir  
  operator*(单目) ym6Emf]  
6. 返回地址。 sq#C|v/  
  operator&(单目) U:$z lfV  
7. 下表访问返回类型。 U&B(uk(2  
  operator[] )E=B;.FH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,/Gp>Yqx  
  operator<<和operator>> {@7UfJh>  
UdkNb}L  
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。 p%>!1_'(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~l'[P=R+8  
/ zNVJhC  
template < typename Left > :/=P6b;  
struct value_return 4IfkYM  
  { `_Iyr3HAf  
template < typename T > 9m>L\&\_e  
  struct result_1 Th%w-19,8  
  { lmoYQFkYP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `O3#/1+  
} ; l>`S<rGe  
oSMIWwg7G  
template < typename T1, typename T2 > 5?>Q[a.Ne  
  struct result_2 "N%W5[C{  
  { j^ 8Hjg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7SkW!5  
} ; ,:}VbQ:3I  
} ; md{1Jn"  
cqh1,h$sG  
=u9e5n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U/q"F<?.c  
$?kTS1I(  
下面我们来剥离functor中的operator() P!9-!+F"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2i6P<&@  
{yf, :5  
return l(t) op r(t) <]S M$) =D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T`v  
return op l(t) hZ<FCY,/?  
return op l(t1, t2) %:l\Vhhz  
return l(t) op C&d,|e "\  
return l(t1, t2) op ,bzgjw+R5  
return l(t)[r(t)] 2-g 5Gb2|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d<\X)-"  
+BI%. A`2  
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:  5 YIk  
单目: return f(l(t), r(t)); <Vyl*a{%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  /*S6/#  
双目: return f(l(t)); }FV_jJ  
return f(l(t1, t2)); P1TTaYu  
下面就是f的实现,以operator/为例 'zt}\ Dt  
,0Udz0  
struct meta_divide REJBm  
  { f]Z9=  
template < typename T1, typename T2 > J{uqbrJICr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "el3mloR 8  
  { %kBrxf  
  return t1 / t2; K^AIqL8  
} 8.`5"9Vh  
} ; p_g8d&]V  
\@6w;tyi  
这个工作可以让宏来做: B$97"$#u  
i"!j:YEo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LGRhCOP:  
template < typename T1, typename T2 > \ g fv?#mp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :NwFJc  
以后可以直接用 XHuHbriI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z*^vdi0  
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 viS7+E|O  
(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。。。) Y-DHW/Z~  
$*0XWrE  
kafj?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 tN;~.\TKg  
>?X(, c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F JxH{N6a  
class unary_op : public Rettype .ddf'$6h  
  { ,}OQzK/"mP  
    Left l; '! ;Xxe5  
public : 5Obv/C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \xZ6+xZd1  
R /c-sV  
template < typename T > Wzh#dO?7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MIAC'_<-e  
      { gAGcbepX  
      return FuncType::execute(l(t)); 60 p*4>^v  
    } zZCssn;[  
*zPz)3;  
    template < typename T1, typename T2 > W2,Uw1\:1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bd13p_V"6  
      { @F5QgO J&r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?0+J"FH# W  
    } {1wjIo"ptg  
} ; g>f_'7F&  
7bam`)n  
%Zu+=I Z  
同样还可以申明一个binary_op !Ie={BpzbZ  
SC0_ h(zb,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1,G f;mcQ  
class binary_op : public Rettype FVH R  
  { DVyxe}  
    Left l; )d?L*X~y'  
Right r; 5fhe{d"si  
public : z6Yx )qBE<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ];}7 %3  
{D8[pG%z  
template < typename T > V0$:t^^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -+|{#cz  
      { ATU]KL!{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |f&=9%  
    } bcprhb  
AqP7UL  
    template < typename T1, typename T2 > XbAoW\D(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _"";SqVB  
      { IY9##&c3>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZNbb8v  
    } ulnlRx  
} ; P EAo'63$  
T .L>PL ?=  
yB^_dE  
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 c3aF lxW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [mI;>q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jyu*{  
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。 {[.<BU-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pSJc.j  
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。。。 a<`s'N1G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k39;7J  
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) &!FWo@  
下面是修改过的unary_op Bso3Z ^X.  
8(A+"H(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gkDlh{  
class unary_op _"%-=^_  
  { a)Ca:p  
Left l; B mxBbg  
  A Pu cA  
public : yY42+%P  
|nj,]pA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b6UD!tXp  
jPNm $Y1  
template < typename T > 4 '6HX#J  
  struct result_1 U ORoj )$I  
  { [P23.`G~J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <O?UC/$)7  
} ; C_DXg-a2lu  
ep2#a#&'  
template < typename T1, typename T2 > t<2B3&o1  
  struct result_2 eE-@dU?  
  { $]yHk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'hi.$G_R  
} ; =m?x|Zc_v  
${F] N }  
template < typename T1, typename T2 > /!Ng"^.e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2aUy1*aM  
  { YAf`Fnmw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r/vRaOg>X  
} iv/!c Mb  
noa =wy  
template < typename T > sC.aT(meJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L.@o  
  { .-g++f(_i  
  return OpClass::execute(lt(t)); #{kwl|c   
} |H'4];>R?  
Zxwcj(d  
} ; IaLCWvHX  
@ukIt  
!h0#es\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tb-:9*2j-  
好啦,现在才真正完美了。 24 i00s|#  
现在在picker里面就可以这么添加了: A<VNttgG  
amn\#_(  
template < typename Right > *g<D p2`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n_/_Y >{M0  
  {  hVB^:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RMx$]wn_  
} C&vUZa[p  
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。 (0T6kD  
q^_PR|  
v} $KlT  
p=65L  
 !Z'x h +  
十. bind .*s1d)\:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 dt(#|8i%  
先来分析一下一段例子 Rx22W:S=C.  
,wN>,(  
CN$wlhs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {\Eqo4A5}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bI,gNVN=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Wa {>R2h\  
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。 ;U=RV&  
我们来写个简单的。 .'y]Ea  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Rzw[~  
对于函数对象类的版本: Tc DkKa  
f@%H"8w!  
template < typename Func > L/,W  
struct functor_trait C]tHk)<|42  
  { p<2A4="&  
typedef typename Func::result_type result_type; xi.L?"^/!  
} ; D,rF?t>=S  
对于无参数函数的版本: rVx%"_'*-  
#mNM5(o  
template < typename Ret > i%8I (F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =W6AUN/%p  
  { RY(\/W#$  
typedef Ret result_type; MHv2r  
} ; S'NZb!1+  
对于单参数函数的版本: X/_e#H0  
yk4Huq&2  
template < typename Ret, typename V1 > q#$4Kt;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3:f<cy   
  { 3JiJ,<,7  
typedef Ret result_type; YI=03}I  
} ; <(YmkOS+  
对于双参数函数的版本: J1^6p*]GX  
R)AFaP |  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ub%al D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p#9.lFSX  
  { w a!g/ \  
typedef Ret result_type; |-Z9-rl  
} ; I-E}D"F;p[  
等等。。。 "(6]K}k@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #-ioLt%  
/hPgOaB  
template < typename Func > ?- 5{XrNm  
struct func_return T>l=0a #  
  { W 2VH?-Gw  
template < typename T > xr uQ=Q  
  struct result_1 (%huWW j  
  { D 6trqB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {%(_Z`vI  
} ; M+X>!Os  
\dAh^BK1(  
template < typename T1, typename T2 > )&"l3*x  
  struct result_2 K<O1PrC  
  { U5; D'G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OTA@4~{C  
} ; ]VifDFL}  
} ; }|rnyYA  
28u)q2s^W|  
 A7*<,]qT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }[P1Va[!  
Ux~rBv''  
template < typename Func, typename aPicker > f?wn;;z`  
class binder_1 j$h.V#1z  
  { X6jW mo8]  
Func fn; .]+oE$,!  
aPicker pk; Y%v?ROql  
public : z116i?7EnV  
zkXG%I4h  
template < typename T > opQ%!["N  
  struct result_1  =,q,W$-  
  { :yN;_bC!b%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .0l0*~[  
} ; ^uzJu(  
4^T@n$2N  
template < typename T1, typename T2 > Xqt3 p6  
  struct result_2 uXiAN#1  
  {  <StyO[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G992{B  
} ; !/W[6'M#p  
{AbQaw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @EZ@X/8{&  
5Z]zul@+*  
template < typename T > eRkvNI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fD3}s#M*G  
  { Zgt:ZO  
  return fn(pk(t)); gTE/g'3  
} kB-%T66\  
template < typename T1, typename T2 > [A?Dx-R;(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @^8tk3$ Y  
  { bmT_tNz  
  return fn(pk(t1, t2)); X}.y-X#v5J  
} ~y.{WuUD  
} ;  VP H  
8<UD#i@:C  
JivkY"= F  
一目了然不是么?  7e\g  
最后实现bind z1t YD  
Tbl~6P  
aqq7u5O1r  
template < typename Func, typename aPicker > w=.w*?>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~1&%,$fZ  
  { P?GHcq$\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {&,9Zy]"S  
} L&O!"[++  
T `x:80  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X{A|{u=  
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。 zr~hGhfq  
E/mp.f2!  
十一. phoenix .LDK+c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tbHU(#~  
~1xln?Q  
for_each(v.begin(), v.end(), Wk$ 7<gkr  
( !Z978Aub3&  
do_ >e y.7YG  
[ tu}AJ  
  cout << _1 <<   " , " uMl.}t2uYu  
] *I)o Dq3  
.while_( -- _1), =e'b*KTL,  
cout << var( " \n " ) n82N@z<8]  
) 8Fy$'Zx'  
); 8&g|iG  
9%e& Z'l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >S4klW=*I  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %Q:i6 ~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X;Tayb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N S*e<9  
mJT<  
?bwF$Ku  
template < typename Cond, typename Actor > O,(p><k$/  
class do_while Ox;q +5  
  { %[(DFutJY+  
Cond cd; f\O)+Vc  
Actor act; Ag1*.t|  
public : _" 0VM >  
template < typename T > 7'pCFeA>=T  
  struct result_1 &{${Fq  
  { LB}y,-vX>  
  typedef int result_type; '<" eG!O  
} ; NZ:A?h2JR  
xQV5-VoFC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 40cgsRa|  
Ei!5Qya>  
template < typename T > dn0?#=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `9QvokD  
  { \a]JH\T)Q  
  do bl. y4  
    { eekp&H$'s  
  act(t); .a._WZF  
  } ^E_`M:~  
  while (cd(t)); xBH`=e <  
  return   0 ; =ML6"jr  
} ?n o.hf  
} ; 19a/E1  
_,V 9^  
B WdR~|2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n_5m+ 1N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L'k )  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )rJ{}U:S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l$KC\$?%*  
下面就是产生这个functor的类: 5:(uD3]  
g3~e#vdz  
rZ<n0w  
template < typename Actor > v;.7-9c*  
class do_while_actor jbx@ty  
  { \sB a  
Actor act; GtcY){7  
public : VfAC&3 %M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gf/$M[H!   
@QiuCB  
template < typename Cond > _[|~(lDJl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -V@vY42  
} ; uM"G)$I\  
s5 ? 1w   
(S/f!Dk&3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h$[}lZDg  
最后,是那个do_ NoS|lT  
g.yr) LHt0  
K3jKOV8   
class do_while_invoker ] h3~>8<  
  { ,$irJz F  
public : M\5aJ:cQ+  
template < typename Actor > TJS/O~=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zt: .+.dV  
  { K=x>%6W7b  
  return do_while_actor < Actor > (act); |^jl^oW  
} 7UQFAt_r  
} do_; 5B3S]@%  
3 @XkO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h3rdqx1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $j61IL3+  
最后来说说怎么处理break和continue x(J|6Ey7!n  
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。 ;=goIsk{Q  
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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