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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w+ !c9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I!*P' {lh  
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 u6kpC!EW  
{]]%0!n\  
GEc-<`-  
fGlvum  
  class filler v9:J 55x  
  { 2[+.* Ef  
public : pxTtV g.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;QXg*GNAv$  
} ; <$z[pw<  
bTimJp[b  
}={@_g#  
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: KqntOo} y)  
n~ad#iN  
`~)?OTzU#  
?DUim1KG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HZRFE[ 9nb  
L?N&kzA  
,W)DQwAg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MSS[-}  
?YL J Xq  
B.5+!z&7  
e3SnC:OWf  
二. 战前分析 Az:~|P  
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。 %lnkD5  
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 yM@sGz6c!  
{im?tZ,  
V_J0I*Qa4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &!X<F,  
  /* --------------------------------------------- */ HAK,z0/  
vector < int *> vp( 10 ); ^t4^gcoZ4Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ';FJs&=I  
/* --------------------------------------------- */ wz`% ( \  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); piM4grg \  
/* --------------------------------------------- */ $TXiWW+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |hika`35K  
  /* --------------------------------------------- */ 3k/E$wOj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \[3~*eX6  
/* --------------------------------------------- */ z)C/U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); md+pS"8o;  
yor'"6)i  
<jV,VKL#  
QNx]8r  
看了之后,我们可以思考一些问题: }qECpKa0  
1._1, _2是什么? 6}E>B{Y  
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。 yk?bz  
2._1 = 1是在做什么? R %RbC!P  
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。 >JE+j=  
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。 n/1t UF  
ik(YJw'i7E  
gW~T{+f  
三. 动工 cgrSd99.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hE(R[hc  
g}<jn'@{  
C`;igg$t_  
0 (-4"u>?  
template < typename T > CHKhJ v3+4  
class assignment 8C*@d_=q  
  { WBWW7HK  
T value; ]?=87w  
public : " 7^nRJy  
assignment( const T & v) : value(v) {} p\ =T#lb  
template < typename T2 > uG7]s]Wdz;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $f3IO#N  
} ; <)T| HKx  
?3BcjD0  
o @L0ET  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?P0b/g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #b;?:.m\=  
w~6UOA8}  
g0zzDv7~  
Mrrpm% Y  
  class holder sr;&/l#7h  
  { >ZOlSLu  
public : BQ Pmo1B  
template < typename T > gaz7u8$A=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }2;P`s  
  { b69nj  
  return assignment < T > (t); G"F O%3&|  
} 7e+C5W*9b  
} ; 0}<blU  
Yt#; +*d5  
2@tnOs(*  
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: phu,&DS!  
8HKv_vl  
  static holder _1; !rRBy3&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z9S (<  
y-+W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N0S^{j,i  
而不用手动写一个函数对象。 ;VKWY  
*?t$Q|2Xr  
b+qd' ,.Z  
DehjV6t  
四. 问题分析 s_y8+BJaV  
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。 vcu@_N1Dc  
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。 KuJ9bn{u!C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UPGUJ>2Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @!OXLM   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >rQj1D)@  
D{JjSky  
五. 问题1:一致性 l-%] f]>  
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?| Fqw4XR_`~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v1{j1~ZR  
6Pl|FI JF  
struct holder VVSt,/SO  
  { JY CMW! ~  
  // ];w}?LFb  
  template < typename T > 2om:S+3)2  
T &   operator ()( const T & r) const 4ekwmw(ox  
  { Cl&mz1Y;]1  
  return (T & )r; ZJ%NZAxy  
} ppz3"5  
} ; %l!A%fn(  
'EIe5O p  
这样的话assignment也必须相应改动: $(D>v!dp  
4\-11!'08  
template < typename Left, typename Right > f\oW<2k]~  
class assignment mce qZv  
  { B{Vc-qJ  
Left l; |^Y"*Y4*h  
Right r; )$TN%hV!  
public : \Vx^u}3O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FQO=}0Hl  
template < typename T2 > Sa<(F[p`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =.8n K y  
} ; gra6&&^"  
cV6H!\  
同时,holder的operator=也需要改动: b, a7XANsh  
129\H< m  
template < typename T > .Qrpz^wdt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H]tD~KM<  
  { Rr [_t FM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YtvDayR>  
} r =x"E$  
BO*)cLQ  
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。 Ee}|!n>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yd4X*Ua  
=7}1NeC`  
return l(rhs) = r; Ct-eD-X{  
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。 \ Ki3ls  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ac U@H0  
AwG0E `SU  
template < typename Tp > )dfhy  
class constant_t t[2b~peNI  
  { `l]Lvk8O  
  const Tp t; 0qNk.1pv  
public : -crMO57/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RI8*'~ix]  
template < typename T > VLm\PS   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yJ!26  
  { ~4+Y BN  
  return t; 'sI ne>  
} 8WV5'cX  
} ; 8lx}0U  
6V$ )ym*F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UY9*)pEE  
下面就可以修改holder的operator=了 1,=:an  
)zO|m7  
template < typename T > 8F>9CO:&N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?{'_4n3O  
  { yn!;Z ._  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #+D][LH4  
} M <JX  
S6M7^_B4F  
同时也要修改assignment的operator() ^&&Wv'7XQ  
Z]uc *Ed  
template < typename T2 > {,5 .svO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `5- ;'nX  
现在代码看起来就很一致了。 -Wa<}Tz  
CP\[9#]:  
六. 问题2:链式操作 YZfi-35@g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c&bhb[  
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。 BTwc(oL  
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。 ngZq]8 =o  
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。 KgM|:'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <k8WnA ~Fl  
T+T)~!{%  
template < typename T > ]d(Z%  
struct result_1 Vq0X:<9  
  { 95IP_1}?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N<SW $ o  
} ; =XQGg`8<LB  
j_,/U^Ws|f  
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: E8av/O VUd  
lfb+)s  
template < typename T > Mhn1-ma:  
struct   ref @$kO7k0{g  
  { \2+ngq)  
typedef T & reference; CRCy)AS,t  
} ; 6t7FklM%  
template < typename T > j.6!T'$|  
struct   ref < T &> c[2ikI,n[  
  { G HQ~{  
typedef T & reference; QaLaw-lx  
} ; >x%HqP#_V  
(7<G1$:z=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b0'}BMJ  
q 1xSylE  
template < typename T > ;iYCeL(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .BxQF  
  { 6, j60`f)  
  return l(t) = r(t); tYTl-c  
} fr`#s\JKw  
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。 [@/p 8I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  g4q{ ]  
|in>`:qk  
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 e}5x6t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~*3Si(4l/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~Qif-|[V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qPz_PRje  
最后的布局是: qGN> a[D  
                Add *>?N>f"  
              /   \ 4P?`<K'  
            Divide   5 M^\`~{*T  
            /   \ 1E!.E=Y ?M  
          _1     3 ylos6]zS8  
似乎一切都解决了?不。 GKEOjaE  
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。 z l`m1k-X  
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。 ;yqHt!N  
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: cg^~P-i@*  
"4xo,JUf  
template < typename Right > .= ~2"P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %x,HQNRDU  
Right & rt) const /Bgqf,N |  
  { ?IQDk|<%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Chl^LEN:  
} !oi {8X@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9ec?L  
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。 ?A\+s,9  
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。 |g \ _xl  
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。 \kV|S=~@  
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。 #l+Rs3T:  
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? AW \uE[kg  
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: 2sgp$r  
lAG@nh^  
template < class Action > zk3\v "  
class picker : public Action 28M^ F~0  
  { 9Bpb?  
public : ?{ \7th37  
picker( const Action & act) : Action(act) {} id+EBVHAd  
  // all the operator overloaded :I /9j=@1  
} ; HZ!<dy3  
z|],s]F>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。 -]}#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: lmUCrs37  
5`&@3 m9/  
template < typename Right > 4`o0?_.'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vq9O|E3  
  { IDpLf*vSG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ g`|ob]9  
} lxZ9y  
{4SaS v^/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z^*g 2J,  
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。 @N[<<k7g  
-#;ZZ \fdj  
template < typename T >   struct picker_maker %L)QTv/  
  { % &H^UxC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )mAD<y+  
} ; JgHYuLB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dg*xo9Xi`  
  { EJz!#f~  
typedef picker < T > result; . WJ  
} ; Q~ Nq5[  
R$IsP,Uw  
下面总的结构就有了: e\aW~zs 2  
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。 ;B2&#kot7  
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。 rFt +Y})  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gkTwGI+w  
至此链式操作完美实现。 -;6uN\gq  
r$M<vo6C  
&xUCXj2-z  
七. 问题3 \Js*>xA  
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。 Nk%$;Si  
XmwR^  
template < typename T1, typename T2 > Hr]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FmF[S&gFRs  
  { uF3{FYM{I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -sf[o"T,j  
} iu{;|E  
VR_/Vh ]@  
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: ;){ZM,Ox  
]fh(b)8_,  
template < typename T1, typename T2 > I5[@C<b  
struct result_2 Z/GSR$@lI  
  { :qR8 e J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dR>$vbjh1Z  
} ; gyy}-^`F  
9' H\-  
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? W:WRG8(F  
这个差事就留给了holder自己。 3 %r*~#nz  
    45Zh8k  
o&k,aCQC  
template < int Order > *yZta:(w-W  
class holder; Rq",;,0ZJ  
template <> MVQ6I/EA4  
class holder < 1 > =D?HL?  
  { qKeR}&b  
public : D > U(&n  
template < typename T > Ln+.$ C  
  struct result_1 S+eu3nMq  
  { %0vsm+XQ0E  
  typedef T & result; I:al[V2g  
} ; l.;^w  
template < typename T1, typename T2 > pFu!$.Fr  
  struct result_2 JAMV@  
  { wr:-n  
  typedef T1 & result; r-WX("Vvh  
} ; 8In~qf  
template < typename T > I3Z\]BI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @3b@]l5  
  { |_s,]:  
  return (T & )r; k $ SMQ6  
} v3n T@r a'  
template < typename T1, typename T2 > KL(s Vj^e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >x~Qa@s;  
  { 0&kmP '  
  return (T1 & )r1; /{[tU-}qJ  
} hCX/k<}I  
} ; cj2^wmkB  
4}0YLwgJ  
template <> ]H`pM9rC  
class holder < 2 > w!d(NA<|0]  
  { !w!k0z]  
public : nD 4C $  
template < typename T > |XQ\c.A  
  struct result_1 By*YBZ  
  { e!w{ap8u  
  typedef T & result; tk 5 p@l  
} ; .k up[d(  
template < typename T1, typename T2 > Y)GU{  
  struct result_2 . Wd0}?}  
  { 4`V&Yqwl  
  typedef T2 & result; wYS r.T8Q  
} ; BG 4TUt  
template < typename T > l\m7~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YiL^KK  
  { Kj?hcG l[  
  return (T & )r; D~Q -:G$x  
} j@UE#I|h  
template < typename T1, typename T2 > 8{&.[S C7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %l%2 hvGZ  
  { ?d3<GhzlR3  
  return (T2 & )r2; w&hCt c  
} [%Z{Mp'g  
} ; ?aB%h |VA  
}KftV nD?  
SFEDR?s   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (v0Q.Q@ <  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]-+l.gVFW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HYJEz2RF  
O ~[[JAi[  
return l(i, j) = r(i, j); _3g!_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "-IF_Hid  
.%0a  
  return ( int & )i; olHmRJ  
  return ( int & )j; NQOf\.#g  
最后执行i = j; fCO<-L9k$  
可见,参数被正确的选择了。 5@W63!N  
@6;ZP1  
0uGTc[^^M  
cp`ZeLz2^  
BuitM|k'  
八. 中期总结 y<BG-  
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: Xoq -  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;<F^&/a|yQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1:|o7`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Iy4 RE P|  
OzTR#`oey  
( p CU:'"  
^7:UC\_  
W_ ;b e  
9D?JzTsyg  
九. 简化 /p}pdXS  
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。 Y$ KR\ m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =|c7#GaiF  
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:  z' 5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?cK67|%W  
  +-*/&|^等 x.I?)x!C'  
2. 返回引用。 @RdNAP_6  
  =,各种复合赋值等 DoN]v  
3. 返回固定类型。 #,"[sag  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u0ZMrIJ  
4. 原样返回。 U4iVI#f  
  operator, je>mAQKi\  
5. 返回解引用的类型。 G}]'}FUp  
  operator*(单目) [xdVuL;N  
6. 返回地址。 +mO/9m  
  operator&(单目) M@pF[J/  
7. 下表访问返回类型。 4jVd  
  operator[] 3]&le[.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J'wJe,  
  operator<<和operator>> >@Na6BH5v  
|b!Bb<5  
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。 >v1.Gm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M pz9}[`3g  
ZpwFC7LW  
template < typename Left > !<h-2YF<M  
struct value_return ;hd%w mE  
  { +.u HY`A  
template < typename T >  \5HVX/  
  struct result_1 (;N#Gqb6l  
  { =ATQ2\T$m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =6qSo @  
} ; K@"B^f0mU  
y8v0>V0)  
template < typename T1, typename T2 > a\p`J9Z@  
  struct result_2 vhU#<59a1  
  { H.t fn>N|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0^d<@\  
} ; !H9zd\wc  
} ; LZJFp@  
<yw=+hz[u  
,GtN6?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JUq7R%"h6  
T IyHM1+  
下面我们来剥离functor中的operator()  Ozsvsa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vU#>3[aC  
E6?0/"  
return l(t) op r(t) a{.-qp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }C JK9*Z  
return op l(t) "2"2qZ*h}  
return op l(t1, t2) 8&7zV:=  
return l(t) op AbX#wpp!  
return l(t1, t2) op  "'Q~&B;@  
return l(t)[r(t)] $o ;48uV^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v\=k[oOu  
dZC jg0cx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iW[%|ddk  
单目: return f(l(t), r(t)); _6aI>b#yL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?nM]eUAP  
双目: return f(l(t)); TH~"y  
return f(l(t1, t2)); j:2*hF!E  
下面就是f的实现,以operator/为例 l% {<+N  
4y,pzQ8a  
struct meta_divide U@}P]'`'f  
  { `mS0]/AV/  
template < typename T1, typename T2 > 7aHP;X~0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i\ )$  
  { a0`(* #P  
  return t1 / t2; :M@#.  
} X09i+/ICK  
} ; <4"Bb_U  
LiEDTXRz  
这个工作可以让宏来做: W;F=7[h  
J2!)%mF$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :SN/fY  
template < typename T1, typename T2 > \ &(NxkZp!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >PUT(yNL  
以后可以直接用 5RKs 2 eV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .6iJ:A6T  
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 .ITTYQHv)  
(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。。。) fQ f5%  
3AcDW6x|  
EB p(^r j  
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 2=n,{rkmj%  
$N4i)>&T2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cM=_i{c  
class unary_op : public Rettype af=lzKt*  
  { |u[@g`Z  
    Left l; y# IUDnRJ  
public : e#ne5   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gr~J-#a3~D  
n?v$C:jLN  
template < typename T > }Gd^r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rxeOT# N}  
      { uAV-wc  
      return FuncType::execute(l(t)); D!V*H?;U  
    } S\@U3|Q5  
xHlO~:Lc  
    template < typename T1, typename T2 > p7,dl*'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +GNXV-S  
      { [XD3}'Aa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y>CZ  
    } /)V8X#,  
} ; w(q\75  
X1&c?T1 %[  
t#nRa Pzp  
同样还可以申明一个binary_op IG4`f~k^  
(usPAslr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LP}'upv  
class binary_op : public Rettype ({h W  
  { W'Y#(N[ktP  
    Left l; GOX2'N\h^  
Right r; fczH^+mI  
public : gzp]hh@4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GAlM:>  
@[O|n)7  
template < typename T > h?vt6t9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KK/siG~O  
      { 2Jt*s$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F2',3  
    } %5<Xa  
b5l;bXp]  
    template < typename T1, typename T2 > <1kK@m -E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I=7 YAm[W  
      { 35~1$uRA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 28lor&Cc  
    } piAFxS<6  
} ; v.>95|8  
o#V{mm,{Pm  
,BlNj^5f  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 knRs{1}Pw{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^x}k1F3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +<sv/gEt  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9*? i89T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?Nl@K/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4l_~-Peh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D3C3_ @*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gLWbd~  
下面是修改过的unary_op pUeok+k_  
gO_d!x*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rC6{-42bb  
class unary_op GNM+sd y+  
  { uVzvUz{b  
Left l; 2E@y0[C?  
  -~^sSLrbP  
public : g<Y N#  
Jmun^Q/h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MJy(B><  
)Vpt.4IBd  
template < typename T > A_I\6&b4  
  struct result_1 q'`LwAU}  
  { XM:\N$tg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _i2k$Nr  
} ; "IRF^1 p  
T0%l$#6v  
template < typename T1, typename T2 > Mo[yRRS#  
  struct result_2 +sx$%N  
  { ]Tn""3#1g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QJU\YH%}  
} ; A%.ZesjAx  
>]ZW.?1h  
template < typename T1, typename T2 > f_ |=EQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M[7$F&&n  
  { rchKrw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); __,F_9M  
} !OMl-:KUzE  
Eb9n6Fg  
template < typename T > hWRr#030  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tvd: P^ C  
  { oGz5ZDa#  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pk&sY'  
} %ZGG6Xgw  
I"HA( +G  
} ; Er<!8;{?  
oVIc^yk5a  
RdLk85<n  
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 `':G92}#  
好啦,现在才真正完美了。  OF O,5  
现在在picker里面就可以这么添加了: NwNjB w%v  
g\G}b  
template < typename Right > xi15B5 _Ps  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !Mj28  
  { 3% O[W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Fq'Ds[wd5  
} {Hzj(c~S?  
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。 YGOhUT |  
%(:{TR  
3shd0q<  
P}"uC`036  
)8_MkFQe  
十. bind Y {|is2M9'  
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。 _tpOVw4I  
先来分析一下一段例子 G k:k px  
R^@   
?$ M:4mX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H}g p`YW:4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <AU0ir  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b8|<O:]Hp  
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。 YhL^kM@c  
我们来写个简单的。 /?u]Fj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -{NP3zy  
对于函数对象类的版本: <l<6W-I   
&o'$uLF~Y  
template < typename Func > =kBN&v_(!  
struct functor_trait W:O p\  
  { cueaOtD  
typedef typename Func::result_type result_type; 4X5KrecNr  
} ; XCyrr 2^  
对于无参数函数的版本: zE i\#Zg$  
aq - |  
template < typename Ret > xpBQ(6Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | cL,$G  
  { )Kq@ m1>@  
typedef Ret result_type; ,91n  
} ; I6PReVIb  
对于单参数函数的版本: qD,/Qu62  
Dw<bLSaW&  
template < typename Ret, typename V1 > D_ XOYzN}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ht|"91ZC5  
  { :}-izd)/j  
typedef Ret result_type;  C~T*Wlk  
} ; ff 6x4t  
对于双参数函数的版本: 3)hQT-)  
3 5/ s\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4mnVXKt%.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^;wz+u4^l  
  { 1wBmDEhS  
typedef Ret result_type; ym'!f|9AA  
} ; Wjr^: d  
等等。。。 Av!xI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |v_ttJ;+Y  
LR3>_t  
template < typename Func > HF*j=qt!  
struct func_return n _kE  
  { ' 1X^@]+6  
template < typename T > ,>Dpt <  
  struct result_1 }H|'W[Q.  
  { F12$BK DH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |qpFR)l  
} ; .TNGiUzG  
?nZe.z-%6  
template < typename T1, typename T2 > SNSHX2  
  struct result_2 A[m<xtm5K  
  { co-1r/ -O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $Ww.^ym  
} ; RSCQ`.  
} ; Hp[i8PJ  
A0bR.*3  
S84S/y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0{-?Wy  
#X2wy$GTG  
template < typename Func, typename aPicker > IUz`\BO4  
class binder_1 S2>$S^[U  
  { HQMug  
Func fn; /z:1nq  
aPicker pk; o $'K}U  
public : 0S$TLbx  
@T J  
template < typename T > _}.WRFIJ@L  
  struct result_1 ~cV";cD5  
  { i!iG7X)qT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $@84nR{>  
} ; v>_83P`  
8~3I^I_v  
template < typename T1, typename T2 > ;7*T6~tv  
  struct result_2 yw{r:fy  
  { ~zVe?(W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  /#zs  
} ; oA3;P]~[  
*:ErZ UyQM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )nrYxxN  
wLNk XC  
template < typename T > x<PJ5G L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7MsJ*E n  
  { HubK  
  return fn(pk(t)); tJA"BP3f  
} p!DOc8a.\e  
template < typename T1, typename T2 > @WiTh'w0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @r(3   
  { &"7+k5O  
  return fn(pk(t1, t2)); $LiBJ~vV<  
} .yD5>iBh  
} ; )a9C3-8Y'  
G++<r7;x  
J0B*V0'zR  
一目了然不是么? @U@O#+d'ZR  
最后实现bind KNR7Igw?}  
4BeHj~~  
k{U[ U1j  
template < typename Func, typename aPicker > )Br#R:#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lcf?VV}  
  { U2CC#,b!(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8fktk?|  
} ZD4aT1|Q7  
x+b.9f4xJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~y"OyOi&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'S*]JZ1  
lgZ9*@d  
十一. phoenix ?Ezy0>j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wN^^_  
Ao#bREm  
for_each(v.begin(), v.end(), { SDnVV  
( I hv@2{*(b  
do_ HE>V\+ AL  
[ |9X2AS Qu  
  cout << _1 <<   " , " `?SC.KT  
] DuLl"w\_@  
.while_( -- _1), HMDuP2Y  
cout << var( " \n " ) ^# 4e_&4  
) uc}F|O   
); #g'j0N  
]c bXI  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R7O<>kt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^E.mG>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e X6o 7a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q<KF<K'0hg  
GMB3`&qh  
e wWw  
template < typename Cond, typename Actor > gtT&97tT<  
class do_while GVfRy@7n  
  { ddd2w  
Cond cd; 1(RRjT 9  
Actor act; I:6XM?  
public : eu":\ks  
template < typename T > /1$u|Gs *  
  struct result_1 7|jy:F,w%  
  { VLJ]OW8cO  
  typedef int result_type; fxmY,{{  
} ; ~z")';I|  
p<?lF   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a*iKpr-:  
@!}/$[hu1  
template < typename T > A.h0H]*Ma  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \v$zU  
  { {Ppb ;  
  do 7U^{xDg.b  
    { N(3Bzd)   
  act(t); oOaLD{g>  
  } ^bfU>02Q6p  
  while (cd(t)); 4wGBB{X  
  return   0 ; Ro4!y:2|  
} MZxU)QW1  
} ; '=xO?2U-Z  
72_+ b  
Jd',v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }EP}D?Mmu  
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。 ii>^]iT  
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。 |o*qZ}6  
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。 .v+ W>  
下面就是产生这个functor的类: R%q:].  
salDGsW^  
jbUg?4k!  
template < typename Actor > (bpRX$is  
class do_while_actor ;C=V -r  
  { m)?0;9bt  
Actor act; X*w;6 V  
public : XB B>"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3Bvz& `\  
K9yZG  
template < typename Cond > J<4_<.o(a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wXZ9@(^  
} ; W~a|AU8]C  
 WFhppi   
9W_mSum  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qnnRS  
最后,是那个do_ 94|ZY}8|f  
W]_a_5  
H K J^6|'  
class do_while_invoker a>9_#_hI  
  { <:T/hm$  
public : [>\e@ =  
template < typename Actor > og~a*my3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3x 7fa^umR  
  { 5wha _Yet  
  return do_while_actor < Actor > (act); I+SfZ:q ^  
} <#199`R  
} do_; ^)a:D KL  
-B! a O65^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;' |CSjco  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >n(dyU@  
最后来说说怎么处理break和continue Sa0IRC<LV  
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。 lj:.}+]r  
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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