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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dBSbu=^$)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kH'p\9=  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, pY@Y?Jj  
* z'8j  
!Uh2}ic  
<a4 TO8  
  class filler As~(7?]r  
  { w~z[wmOkp  
public : k|xtrW`qo;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y34/+Fi  
} ; G O{ . 9_2  
(a@?s$LG  
W+Xz$j/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: `:e U.  
-&|: 0#@P  
#sTEQjJ,J  
5 c5oSy+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pd3,pQ  
Z&Y=`GOI  
$<nCXVqL,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .Da'pOe  
Rx7X_A}  
V8WFQdXc  
oRM)% N#  
二. 战前分析 Yw'NX5#)g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *4S-z&,.c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qnM|w~G  
-`+<{NHv\  
BecP T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *>NX%by)  
  /* --------------------------------------------- */ PRkS Q4  
vector < int *> vp( 10 ); P?LlJ 5hn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %ft &Q  
/* --------------------------------------------- */ iCj2"T4TN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r@U3sO#N  
/* --------------------------------------------- */ Bj Wr5SJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,1oQ cC  
  /* --------------------------------------------- */ 8j5<6Cv_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /ASaB  
/* --------------------------------------------- */ v>Lm;q(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qJPT%r  
YO+{,$  
c$:1:B9\  
0nJE/JZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: N~^yL<O  
1._1, _2是什么? ^Hrn  ]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6"/WZmOp  
2._1 = 1是在做什么? KS}hU~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^/U27B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ke_ [  
`'I{U5;e  
]:(W_ qEA  
三. 动工 dY7'OAUyVl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )+P]Vf\jH  
jN31hDg<z  
Z[Qza13lo  
r H8@69,B  
template < typename T > '3 33Ctxy  
class assignment 1x)ZB~L  
  { ;G |i^  
T value; ^n1%OzGK#  
public : 0AK,&nbF  
assignment( const T & v) : value(v) {} q:\g^_!OGA  
template < typename T2 > {q%Sx*k9[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \1"'E@+  
} ; /E;y,o75  
~y HU^5D  
DdQ;Q5|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^y!;xc$(Qs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (*p , T  
+Hvc_Av''  
7c|bc6?  
T9W`?A  
  class holder rxn Frx  
  { fKH7xu!V4+  
public : \Ig68dFf%  
template < typename T > #:jb*d?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {\H/y c|@  
  { 54lu2gD'  
  return assignment < T > (t); XfPFo6  
} 7?j;7.i s(  
} ; d^03"t0O]  
ncu`vYI.  
N;Dp~(1 J1  
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: Jn:ZYqc  
dZ#&YG)?e  
  static holder _1; {S/yL[S.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KWAb-yB  
7ELMd{CD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {]_uMg#!  
而不用手动写一个函数对象。 [^CV>RuO  
[.se|]t7X  
N`iwC!  
PZxAH9 S?  
四. 问题分析 :Z`:nq.a  
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。 -fhN"B)  
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。 L`f^y;Y.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5oEV-6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o#) {1<0vg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }En  
!+>v[(OzM  
五. 问题1:一致性 qm/Q65>E  
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?| :NJ_n6E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pl@O N"=[  
NBl+_/2'w  
struct holder )?+$x[f!*  
  { 1b=lpw 1}  
  // oSiMpQu08  
  template < typename T > |4$M]Mf0  
T &   operator ()( const T & r) const E_Z{6&r  
  { `&\Q +W  
  return (T & )r; X%z }VA  
} +$4(zP s@  
} ; L,y6^J!  
Z^ }mp@j>  
这样的话assignment也必须相应改动: ! cKz7?w  
B9p?8.[  
template < typename Left, typename Right > rpeJkG@+  
class assignment 7Q\|=$2  
  { u\&b4=nL  
Left l; 8!.ojdyn  
Right r; +]=e;LN$0  
public : EY*(Bw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fYKOJ5f  
template < typename T2 > `:N# 'i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .MO\uh0N  
} ; B8E'ddUw  
4iSa7YqhBT  
同时,holder的operator=也需要改动: !9 fz(9  
3?Y2L  
template < typename T > Ol4+_n8xj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  >S$Z  
  { ss;R8:5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xsWur(>]  
} \*=7#Vd  
'SQG>F Uy  
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。 (sVi\R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nUkaz*4qU  
f~ }H  
return l(rhs) = r; !i=nSqW  
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。 [M+f-kl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J2uZmEt  
N0#JOu}~  
template < typename Tp > [+qCs7'  
class constant_t v[Kxja;  
  { zYl#4O`=c  
  const Tp t; C8F7bG8c  
public :  }fp-5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cwGbSW$t  
template < typename T > t&?i m<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }9nDo*A"}  
  { 9"g6C<  
  return t; R8.CC1Ix  
} $-[CG7VgX%  
} ; 1S@vGq}  
Tw +  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `xrmT t X  
下面就可以修改holder的operator=了 5dZ|!  
1sYEZO;  
template < typename T > odIZo|dv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 42]pYm(jk3  
  { ?-1r$31p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &=4(l|wcg  
} LM2TZ   
RT%pDym\  
同时也要修改assignment的operator() ;sHN/eF  
>>[ G1   
template < typename T2 > qKJSj   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y!;|ld  
现在代码看起来就很一致了。 }NsUnbxT  
=J1rlnaaEL  
六. 问题2:链式操作 #-h\.#s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c'*a{CV4P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Rp$}YN  
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。 EI\9_}@,  
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。 Qt|c1@J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `5H$IP1XhA  
`"%T=w  
template < typename T > ;E'"Ks[GH  
struct result_1 4lZ$;:Jg  
  { 9{:O{nl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eI@ q|"U  
} ; $8a(veXd  
*b]; |n{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2B,] -Mu)  
dx ;k`r$w  
template < typename T > ;'-olW~  
struct   ref D-,L&R!`  
  { OQ9x*TmK  
typedef T & reference; n-DVT;y  
} ; : }`-B0  
template < typename T > %Q!`NCe+[  
struct   ref < T &> x\QY@9  
  { wY"Q o7  
typedef T & reference; |{,KRO0P  
} ; ^FnfJ:  
 x]z2Z*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @BNEiOAZ#  
;[a|9TPR  
template < typename T > F]9nB3:W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x"~~l  
  { &N;-J2M  
  return l(t) = r(t); ] Eh}L  
} ><=gV~7lx  
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。 1 E22R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eAqz3#_My  
@u1zB:  
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 v(p mI b{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]^6c8sgnR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o-o'z'9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O iFS}p  
最后的布局是: =~+DUMBT  
                Add Z y_V9j[n  
              /   \ }6 K^`!  
            Divide   5 ~@kU3ZGJZ  
            /   \ pAk/Qxl3eo  
          _1     3 D\e8,,H  
似乎一切都解决了?不。 iPrLwheb  
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。 N:9>dpP}O  
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。 #]'rz,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: san,|yrMn  
r#6_]ep}<'  
template < typename Right > ]~\sA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y9KB< yh/  
Right & rt) const l9M0cZ,  
  { <r3J0)r}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JCW\ *R  
} <EST?.@~+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zy09L}59P  
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。 r/*=%~*  
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。 oP4GEr  
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。 rLX4jT^  
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。 YTw#J OO  
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? B^^r\L9  
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: P bQk<"J1  
WAn'kA  
template < class Action > 9+keX{/c  
class picker : public Action v 36%Pj`  
  { (L`j0kPN  
public : ;m2<eS`o'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CSCN['x  
  // all the operator overloaded n>'Kp T9|  
} ; <G*nDFWf  
RW P<B0)  
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。 X_v[MW  
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: `g,8-  
G-T0f  
template < typename Right > 6eokCc"o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5K?}}Frrt`  
  { C2{lf^9:&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D0N9Ksq  
} pn*3\  
Q#EP|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BAO|)~1Pd  
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。 J sEa23  
72veLB  
template < typename T >   struct picker_maker 5 B=^v#m  
  { F!.E5<&7=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wYlf^~#"  
} ; J6jwBo2m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m5Tr-w$QY  
  { "5A&_E }3  
typedef picker < T > result; PH{_ ,X  
} ; [ib P%xb  
t5lO'Ll*Q]  
下面总的结构就有了: b9XW9O `B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (os$B  
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。 zuJtpMn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OnWx#84  
至此链式操作完美实现。 w4LScvBg  
>*wtbkU  
*]i!fzI']  
七. 问题3 5 Qoew9rA  
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。 b2@VxdFN  
NuU9~gSQ  
template < typename T1, typename T2 > DvM5 k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 98.>e  
  { 21(p|`X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sFBneBub  
} &[hLzlrg  
vp(;W,ba:|  
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: =LTmr1?  
*kIc9}  
template < typename T1, typename T2 > +,2Jzl'-  
struct result_2 $TI5vhQ  
  { RQFI'@Ks  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +<prgP`v  
} ; >s`J5I!  
eX_D/25 $  
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? P+)DsZ0ig  
这个差事就留给了holder自己。 s#uJ ;G  
     ykrr2x  
ujJI 1I  
template < int Order > 4ikdM/  
class holder; _f6HAGDN  
template <> ?3O9eZY@  
class holder < 1 > eznypY=  
  { YSaJeU>@  
public : D/=5tOy  
template < typename T > {vo +gRYYv  
  struct result_1 +x1eJug4  
  { Tz9`uW~Mf  
  typedef T & result; A_;8IlW  
} ; HV/cc"  
template < typename T1, typename T2 > '<0J@^vZ  
  struct result_2 I=;+n-  
  { lHZU iB  
  typedef T1 & result; }^(}HBT  
} ; ,j5&6X=1M  
template < typename T > l$hJE;n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S1U@UC  
  { zm,@]!wI  
  return (T & )r; "k Te2iS  
} D3c2^r $Z  
template < typename T1, typename T2 > f7I{WfZ\P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~y$ !48o  
  { !`mZ0c+  
  return (T1 & )r1; F]m gmYD%  
} #oJ5k8Wy  
} ; ;}z\i  
u0`%+:]0  
template <> ]qB:PtX  
class holder < 2 > *G UAO){'  
  { Yhp]x   
public : bZx!0>h  
template < typename T > M_LXg%  
  struct result_1 CU7F5@+  
  { ^2wLxXO6  
  typedef T & result; VxzkQ}o  
} ; 6'W[{gzl  
template < typename T1, typename T2 > +ki{H}G21  
  struct result_2 ,&4qgp{)  
  { i55x`>]&sb  
  typedef T2 & result; [&*6_q"V  
} ; Ix|~f1*%  
template < typename T > '$ef+@y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qOaQxRYm%Y  
  { 0 'Vg6E]/  
  return (T & )r; s`Cy a`  
} "G:<7oTa  
template < typename T1, typename T2 > %{;Qls%[t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7E!7"2e a  
  { |;A/|F0-e  
  return (T2 & )r2; VzJ5.mRQ  
} U4G}DCU  
} ; al+ #y)+  
i!~'M;S  
""svDfy$  
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> >。 iE.-FZc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  M/z}p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8z5# ]u;  
$0^P0RAH  
return l(i, j) = r(i, j); {7Mj P+\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !,Zp? g)  
^h &I H|  
  return ( int & )i; C>Is1i^9  
  return ( int & )j; %c)[ kAU!  
最后执行i = j; saD-D2oj  
可见,参数被正确的选择了。 pb0E@C/R  
1|8<H~&  
vKoP|z=m  
-A-tuyIsh"  
79=45'8  
八. 中期总结 Z2"? &pKV  
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: hO[3Z ^X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 US{3pkr;I]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +%\oO/4Fs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8j1ekv  
[\R>Xcu>  
vVT?h  
-6 sW6;Q  
2u?zO7W)-L  
bAr` E  
九. 简化 D5?phyC[Z  
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。 :c8n[+5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wNE$6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y\2|x*KwvF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A-CUv[pM  
  +-*/&|^等 8[ry |J  
2. 返回引用。 TCvSc\Q[:1  
  =,各种复合赋值等 X5 ITF)&  
3. 返回固定类型。 ^/Sh=4=G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CVXytS?@x  
4. 原样返回。 `Pc3?~>0HH  
  operator, R.s|j=  
5. 返回解引用的类型。 `P@- %T  
  operator*(单目) %]p6Kn/>  
6. 返回地址。 c<+;4z  
  operator&(单目) hY<{t.ws  
7. 下表访问返回类型。 2=ztKfsBhE  
  operator[]  8RwX=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +\#Fd  
  operator<<和operator>> BKU'`5`  
~YCuO0t  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 # fhEc;t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^%y`u1ab  
mCKk*5ws5"  
template < typename Left > H;WY!X$x  
struct value_return 8Z85D  
  { =neL}Fav56  
template < typename T > GJ 'spgz  
  struct result_1 zGc(Ef5`M6  
  { Kud'pZ{P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p2x [p  
} ; VF0dE  
TJ6#P<M  
template < typename T1, typename T2 > 59Sw+iZj  
  struct result_2 NHX>2-b  
  { \Btk;ivg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u~Tg&0V30  
} ; 9h(IUD{8  
} ; #f'DEo<b  
Y@F  
b~7drf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h7qBp300  
MEwdw3  
下面我们来剥离functor中的operator() !F!3Q4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &S74mV  
ZI ?W5ISdg  
return l(t) op r(t) 6ew "fCrH!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4}KU>9YRA  
return op l(t) n"aCt%v  
return op l(t1, t2) j nwQV  
return l(t) op <M[U#Q~?~e  
return l(t1, t2) op $M"0BZQ?y!  
return l(t)[r(t)] :XT?jdg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L&Qi@D0P  
6!EYrX}rI[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: G5]1s  
单目: return f(l(t), r(t)); 9 -jO,l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KO]N%]:&~  
双目: return f(l(t)); w\|Ei(  
return f(l(t1, t2)); \Rk$t7ZH  
下面就是f的实现,以operator/为例 p*;Qz  
"EftN5?/  
struct meta_divide :h";c"  
  { <R1X \s.  
template < typename T1, typename T2 > `hB1b["(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k ~6- cx  
  { rPq<Xb\  
  return t1 / t2; #w3ru6*W  
} VTe.M[:  
} ; :X .,  
nJ3vi}`  
这个工作可以让宏来做: OKwOugi0  
0|)19LR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }WP-W  
template < typename T1, typename T2 > \ |LYKc.xo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |9NIGg'n  
以后可以直接用 9Yw]Y5l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WO%h"'iJ  
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 M/jb}*xDR  
(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。。。) =L 0fZf  
fU*C/ d3  
zsTbdF  
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 &^ I+s^\=  
9F_6}.O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +?N}Y{Y&  
class unary_op : public Rettype ^GXEJU 7U  
  { Qd8b-hg  
    Left l; 1 ycc5=.  
public : Z}cIA87U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "xwM+AC  
.`LgYW  
template < typename T > q=Xg*PM,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A1JzW)B  
      { _dmL}t-  
      return FuncType::execute(l(t)); s j9D  
    } Ob&W_D^=N  
y' tRANxQ  
    template < typename T1, typename T2 > LC'F<MpM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \K`jCsT  
      { -ID!pTvW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  Q&+c.S  
    } M4<+%EV}  
} ; kr_oUXiX  
I($,9|9F  
yU`: IMz  
同样还可以申明一个binary_op \C\gn]Z  
  8Uj:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cgNt_8qC  
class binary_op : public Rettype ~ v1W  
  { `Wf5  
    Left l; _.f@Y`4d  
Right r; Q#rt<S1zW  
public : .98.G4J>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ul}'{|4  
q,,j',8kq/  
template < typename T > (UW6F4:$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( Yi=v'd  
      { ^]rxhpS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _bQL[eXd  
    } utd:&q|}  
w4OW4J#  
    template < typename T1, typename T2 > $HRed|*.C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )q(:eoLDm  
      { (@?eLJlT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U?6yke  
    } ^uBwj }6  
} ; (n=Aa;  
+v1-.z  
@W [{2d  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 i_YW;x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 97x%2.\:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s-5wbi.C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RO(iHR3cA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :1BM=_WwI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Zi3T~:0p:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Sf5]=F-w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <UAP~RH{  
下面是修改过的unary_op QE6El'S  
|B|@GF?:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pU DO7Q]  
class unary_op r9 ;`  
  { UG=I~{L  
Left l; #L1>dHhat  
  FAd``9kRT  
public : zn[QvY  
'8Qw:fh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !Ud:?U  
>e_%M5 0  
template < typename T > q4k`)?k9  
  struct result_1 )[ w&C_>]  
  { \Jf9npz3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x,-S1[#X;  
} ; ??+:vai2  
x.G"D(  
template < typename T1, typename T2 > u !.DnKu  
  struct result_2 ULTNhq R*n  
  { /.2u.G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e7's)C>/'  
} ; eRVY.E<  
|=,83,a  
template < typename T1, typename T2 > #jgqkMOd,j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4[(? L{  
  { _]Ey Ea  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xvq^1Y?  
} Q4 CJ]J`  
R%W@~o\p]  
template < typename T > 1(# RN9   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x~Pvh+O  
  { 6mAB(X^+  
  return OpClass::execute(lt(t));  9^p32G  
} @jKDj]\  
,N0uR@GN  
} ; >Pyc[_j  
@bY?$fj_u  
c G*(C  
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 O*ImLR)i+s  
好啦,现在才真正完美了。 1M=   
现在在picker里面就可以这么添加了: iW;}%$lVX  
dWjx"7^  
template < typename Right > "kU>~~y,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~r PYJ  
  { l JlZHO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &h\CS8nT%  
} Vl4Z_viNH  
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。 !+=Zjm4L  
|a>}9:g,=*  
$(XgKq&xWZ  
db^aL8  
{GK(fBE  
十. bind yqYhe-"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8Kk3_ y  
先来分析一下一段例子 *3P3M}3~\  
HIsB|  
@kz!{g]Sn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A1=_nt)5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =hPG_4#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5^b i 7J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b h*^{  
我们来写个简单的。 PqVW'FYe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <_>.!9q  
对于函数对象类的版本: w LpkUa  
U>in2u 9  
template < typename Func > k06xz#pL  
struct functor_trait #n=A)#'my  
  { [f=.!\0\  
typedef typename Func::result_type result_type; MSK'2+1T@g  
} ; })KJ60B  
对于无参数函数的版本: nW~$ (Qnd  
di--:h/  
template < typename Ret > W  _J&M4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ) b/n)%6  
  { ENO? ;  
typedef Ret result_type; b~jIv:9T  
} ; wKGo gf[(%  
对于单参数函数的版本: 6NzBpur 2H  
eN2dy-0  
template < typename Ret, typename V1 > GKiq0*/M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zd8drT'@#  
  { -% >8.#~G  
typedef Ret result_type; sr;:Dvx~  
} ; {K<uM'ww>  
对于双参数函数的版本: {>wI8  
m"<4\;GK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hw\([j*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tCX9:2c  
  { w2 /* `YO  
typedef Ret result_type; ;CA ?eI  
} ; 3R'.}^RN  
等等。。。 jYrym-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ud yAP>  
TH<fbd  
template < typename Func > d[) _sa  
struct func_return qC\]"Z`m  
  { n"mJEkHE  
template < typename T >  dhZ Zb  
  struct result_1 }iD$4\ L  
  { GhtbQM1[H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K?9WY ]Ot  
} ; XpR.rq$]  
3b+7^0frY#  
template < typename T1, typename T2 > ]}p2Tp;1  
  struct result_2 RV( w%g  
  { %I_&Ehu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "fRlEO[9  
} ; cT_uJbP+  
} ; TP~( r  
*C5:#A0  
1a5?)D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U&,r4>V@h>  
6 M*b6  
template < typename Func, typename aPicker > >sn"   
class binder_1 ?6 8$3;  
  { wDB)&b  
Func fn; |~z8<  
aPicker pk; +xn&K"]:3  
public : \nC5 ,Rz  
uFGv%W  
template < typename T > W"W@WG9X0  
  struct result_1 g4zT(,ZY  
  { cC b>zI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;>inT7?3|  
} ; xR0~S 3caI  
ARmu{cL  
template < typename T1, typename T2 > BXT 80a\  
  struct result_2 RcY6V_Qx  
  { se~ *<5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $|>6z_3%  
} ; ny278tr Q7  
n wY2BIB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NnJ>0|74g  
en Pzy:C  
template < typename T > Coga-: 2vu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1f+*Tmc5]Q  
  { "B3iX@C  
  return fn(pk(t)); eA~J4k_  
} K{, W_ ^  
template < typename T1, typename T2 > ^fA3<|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;~}- AI-  
  { } 9MW! Ss  
  return fn(pk(t1, t2)); Z|]l"W*w  
} X4Pm)N `  
} ; C*"Rd   
!JT< (I2  
gUks O!7^1  
一目了然不是么? d [\>'>  
最后实现bind 1j oc<EI  
|M[v493\  
@).WIs  
template < typename Func, typename aPicker > lH6Cd/a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ph Wc 8[Q  
  { :GN)7|:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ],BJ}~v,X  
} Xulh.: N}  
vS~AxeW/7R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F7k4C2r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C\;;9  
fMWXo)rzj  
十一. phoenix (1j(* ?2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2N6Pa(6  
[{6&.v  
for_each(v.begin(), v.end(), vG'vgUo  
( pKO T  Qf  
do_ H j>L>6>  
[ d_4n0Kh0  
  cout << _1 <<   " , " qg_>`Bv"a  
] rg#qSrHp  
.while_( -- _1), 8r7/IGFg  
cout << var( " \n " ) |u?k-,uI9  
) Y}V)4j  
); !mw{T D  
+~R.7NE%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wZ (uq?3S`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor H;7O\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :vn0|7W4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UQC'(>.}  
dg!1wD   
*>}McvtTw  
template < typename Cond, typename Actor > J ,Qy`Y B  
class do_while / t%"Dh 8x  
  { /u" cl2|  
Cond cd; S*~Na]nS0  
Actor act; ]1/W8z%  
public : ? RrC~7~  
template < typename T > 5n|MA  
  struct result_1 :Olj  
  { hq|j C  
  typedef int result_type; j8D$/  
} ; @F""wKnV  
puf;"c6e'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )_x8?:lv  
30gZ_ 8C>}  
template < typename T > C%x(`S^/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a=}">=]7  
  { x|~D(zo  
  do N7j]yvE  
    { F M@W>+  
  act(t); ;-<<1Jz/2  
  } K'{wncumQ  
  while (cd(t)); MJ*oeI!.=  
  return   0 ; n@ yd{Rc  
} 9M-NItFos  
} ; ,M+h9_&0?  
S7\|/h:4  
nU">> 1!U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d-A%ZAkE]  
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。 AW{/k'%xw  
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。 1*x5/b  
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。 @BB,i /  
下面就是产生这个functor的类: CwCo"%E8}  
Bv |jo&0n  
K|Ij71  
template < typename Actor > 6):sO/es  
class do_while_actor 3'gd'`Hn/  
  { g-TX;(  
Actor act; ];wohW%  
public : FZ}C;yUPD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w oY)G7%  
ZT3jxwe  
template < typename Cond > U_zpLpm^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ' /@!"IXz  
} ; *YE IG#`  
%]P@G^Bv  
h} b^o*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6|(7G64{  
最后,是那个do_ _UbR8  
 onS{  
`5~o=g  
class do_while_invoker OU Yb-  
  { >P]I&S-.  
public : H$($l<G9C  
template < typename Actor > .q;RNCUt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XN0RT>@  
  { 802]M  
  return do_while_actor < Actor > (act); =f{Z~`3  
} N;Gf,pE  
} do_; [/2@=Uh-  
0,i+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -7A!2mRiz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A`r$fCt1Vi  
最后来说说怎么处理break和continue E%v[7 ST  
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。 sO f)/19  
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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