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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zF#:Uc`C5U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P,={ C6*  
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, V D.T=(  
y}GFtRNG  
BFn4H%1  
b!c2j   
  class filler I9O%/^5^[w  
  { T1g3`7C3  
public : lka Wwjv_D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cX4I+Mf  
} ; )6:1`&6  
Gq0`VHAn  
]@hN&W(+x  
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: aP/Ff%5T  
rqz`F\A;%  
n1;zml:7_  
O7# 8g$ZIv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,V.Bzf%=O  
=RjseTS  
K%WG[p\Eu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q ?R3aJ  
0vrx5E!  
v&8s>~i`K  
#(G"ya  
二. 战前分析 pRGag~h|E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 sz+%4T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ANq3r(  
.r\|9 *j<  
/xw}]Fa5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G:i>MJbxT  
  /* --------------------------------------------- */ nr- 32u  
vector < int *> vp( 10 ); AY_GD ^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D&!c7_^  
/* --------------------------------------------- */ hK 1 H'~c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K2!GpGZu  
/* --------------------------------------------- */ qw6i|JM%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _DLELcH Y  
  /* --------------------------------------------- */ 0rCQz3gh1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uG=~k O  
/* --------------------------------------------- */ fHiS'R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v^3s?V D  
YWF Hv@  
,C}s8|@k  
NY"+Qw@$  
看了之后,我们可以思考一些问题: < %{?Js  
1._1, _2是什么? ;2[o>73F  
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。 hkl9 EVO)  
2._1 = 1是在做什么? HJjx!7h  
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。 KuZZKh  
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。 sny$[!)  
U%rq(`;  
PM`iqn)@  
三. 动工 ;C,t`(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JiFB<Q\  
&.[I}KH|B  
<7_s'UAL!  
?ZP@H _w6}  
template < typename T > 2U@:.S'K  
class assignment =hi{J M  
  { qijQRxS  
T value; ,Rdw]O  
public : (CInt_dBw~  
assignment( const T & v) : value(v) {} o^v]d7I8b  
template < typename T2 > Nj=0bg"Qg5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z^u*e  
} ; /B)`pF.n  
YT}ZLx  
ToM1#]4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g9@H4y6fe=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pch8A0JAl)  
!p!^[/9"c  
`wKd##v'@  
(Rh$0^)A  
  class holder 2hsRYh  
  { y 'Ah*h  
public : A$70!5*  
template < typename T > bMB*9<c~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @]7s`?  
  { {'sp8:$a  
  return assignment < T > (t); %\T#Ik~3  
} m\G45%m  
} ; *R3^:Y&  
<b-OdOg  
|cgc^S/~H  
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: +h@ZnFp3  
oc;4;A-;`c  
  static holder _1; DO6 pv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 17#t7Yk  
V I]~uTV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V-dyeb  
而不用手动写一个函数对象。 _6-N+FI  
HT7I~]W  
-f["1-A  
)zkr[;j~`  
四. 问题分析 S/dj])g  
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。 p %hvDC  
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。 9Y+7o%6e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '0v]?mM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iLQ;`/j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l~mj>$  
Zi{vEI]  
五. 问题1:一致性 U#:N/ts*(  
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?| X 4\V4_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >dXB)yl  
T%4yPmY  
struct holder >4bWXb'S}C  
  { o:`^1  
  // `=%G&_3_<  
  template < typename T > PLq]\y  
T &   operator ()( const T & r) const o)+C4f[G4  
  { AnoA5H  
  return (T & )r; |h & q  
} mFt\xGa  
} ; mYbu1542'n  
wRg[Mu,Q5  
这样的话assignment也必须相应改动: e!vWGnY  
Zn:]?%afdO  
template < typename Left, typename Right > kQ"Ax? b  
class assignment oiOu169]  
  { iUq_vQ@} }  
Left l; @H}{?-XyA  
Right r; 5Gm8U"UR  
public : NIHcX6Nw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U/ax`_  
template < typename T2 > +mN8uU~(kx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NfZC}  
} ; +xQj-r)-  
R)-~5"}~  
同时,holder的operator=也需要改动: >0?ph<h1[q  
qv[w 1;U"  
template < typename T > GJ:oUi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2V*;=cv~z  
  { MAQ-'s@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y$_^f*sFn  
} ,(f({l[J}  
'p)DJUwt  
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。 ~5>TMIDiuR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bnN&E?{hF1  
W9]0X  
return l(rhs) = r; *0m|`- T  
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。 3;88a!AA!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mR$0Ij/v  
O"1HO[  
template < typename Tp > S[{,+{b0  
class constant_t qB+OxyT&  
  { 'sTc=*p/  
  const Tp t; w$j6!z  
public : _&[-< cu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %qEp{itq  
template < typename T > r{f$n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2OjU3z<J  
  { "]W,,A-  
  return t; `Om W#\  
} u Yc}eMb  
} ; O&sUPv  
lT~WP)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k"E|E";B  
下面就可以修改holder的operator=了 yv: Op\;R  
&3SmTg %  
template < typename T > H9Vn(A8&`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `JyI`@,!  
  { ^CD? SP"i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uX6p^KNm5  
} *VUJ);7k  
U G4I @@=  
同时也要修改assignment的operator() ]Bs{9=2  
9A87vs4[  
template < typename T2 > / S@iF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R G~GVf  
现在代码看起来就很一致了。 rr>6;  
A@-U#UvN  
六. 问题2:链式操作 dj}|EW4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UzW]kY[A<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =CO'LyG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j%}9tM6[  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 M"-.D;sa1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f1 XM_  
)u0 /s'  
template < typename T > 4UND;I&  
struct result_1 Ucz=\dO1  
  { }PM7CZSq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5W=Jn?y2  
} ; m -0EcA/  
P6({wx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7~;)N$d\  
xrI9t?QaCb  
template < typename T > U }I#;*F  
struct   ref "p+JME(  
  { `i+2YCk  
typedef T & reference; )`6OSB  
} ; [.6bxK  
template < typename T > #o,FVYYj  
struct   ref < T &> cucT |y  
  { PDLps[a  
typedef T & reference; =5:S"WNj  
} ; 74&{GCL  
-9Ygn_M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aj=-^iGG  
/1uGsE+[  
template < typename T > h iK}&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;=1[D  
  { 4UK>Vzn  
  return l(t) = r(t); :Ys ;)W+R  
} F!w|5,)  
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。 KTwP.!<v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GkI{7GD:z  
cob??|,\m  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Vv+ oq5hf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =#A/d `2 b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `b%^_@Fb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D *IeG>%  
最后的布局是: K@Xj)  
                Add lkC|g%f  
              /   \ l}k'ZX4  
            Divide   5 Z,"YMUl'  
            /   \ F? ps? e  
          _1     3 hegH^IN M  
似乎一切都解决了?不。 ej1WkaR8  
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。 d(Hqj#`-31  
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。 0fK#:6  
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: (:h&c6'S)b  
BuUM~k&SY  
template < typename Right > T0.sL9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P>^$X  
Right & rt) const "z= ~7g  
  { }*O8]lG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @\M^Zuo  
} %!A-K1Z\D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4vND ~9d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^(@]5$^Z  
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。 ;0NJX)GL  
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。 c#>:U,j  
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。 t< RPDQ>  
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? Kaaz,C.$^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: A PrrUo  
XqwP<5Z  
template < class Action > .F[5{XV  
class picker : public Action d/awQXKe7  
  { <I0om(P  
public : E*kZGHA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DF'~ #G8  
  // all the operator overloaded 5 +j):_  
} ; &JD^\+7U:  
~QUN O~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9l:[jsk<d  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: BB ::zBg  
ZwiXeD+4  
template < typename Right > Dtyw]|L\H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8i<]$  
  { `B,R+==G:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sGpAaGY>  
} fzAkUvo  
.q!i +0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H+@?K6{h  
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。 /b/  6*&  
Og?GYe^_  
template < typename T >   struct picker_maker %?F$3YN,  
  { ^+gD;a|t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; : #so"O  
} ; Zv?"1Y< L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y{~tMpo<  
  { I|;C} lfp  
typedef picker < T > result; m9 ]Ge]  
} ; Rm6i[y&  
oZdY0nh4  
下面总的结构就有了: IGab~`c-[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 DJqJ6z:'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2 MW7nIEs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MmFtG-  
至此链式操作完美实现。 #&?}h)Jr'  
Ll VbY=EX7  
{<#b@=G  
七. 问题3 l-x-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |CQ0{1R1  
F(^#_tXP  
template < typename T1, typename T2 > 9E4^hkD&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +At0V(  
  { G]mD_J1$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ULs'oT)K;  
} "|R75m,Id  
OI3j!L2f  
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: =EU;%f  
zZey  
template < typename T1, typename T2 > aSgKh  
struct result_2 vj]h[=:  
  { .' h^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oiD{Z  
} ; G|||.B 8  
(uC@cVk P  
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? 'Z%1Ly^b  
这个差事就留给了holder自己。 {.DY\;Q  
    ^+k= ;nl  
bqaj~:}@  
template < int Order > H]f[r~  
class holder; 8U7d d[  
template <> TefPxvd  
class holder < 1 > )HvB ceN  
  { -"^xg"  
public : rhly.f7N=A  
template < typename T > ;E>#qYC6  
  struct result_1 LB9W.cA   
  { | h+vdE8  
  typedef T & result; c\O2|'JzE  
} ; e<FMeg7n  
template < typename T1, typename T2 > Z`zLrXPD)  
  struct result_2 koE]\B2A6  
  { d>Nh<PqH6  
  typedef T1 & result; ^&$86-PB/  
} ; Tks"GlE*D  
template < typename T > '$J M2 u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -lAY*2Jg  
  { hTcU %Nc  
  return (T & )r; .[3C  
} Ttp%U8-LJR  
template < typename T1, typename T2 > 5w+&plIJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c~OvoTF,  
  { @D `j   
  return (T1 & )r1; PSX o"   
} nV`W0r(f'  
} ; y9=<q%Kc-  
K8_\U0 K  
template <> _}T )\o   
class holder < 2 > b):aqRwP  
  { qZv@ULluc  
public : Kltqe5  
template < typename T > 'C#[iRG4  
  struct result_1 k2PK4Ua_}q  
  { \'iy(8i  
  typedef T & result; ]!a?Lr  
} ; L =M'QJl9  
template < typename T1, typename T2 > /Nob S'd  
  struct result_2 fL]jk1.Xv-  
  { ]^i^L  
  typedef T2 & result; ]9JH.fF  
} ; E\cX  
template < typename T > S_RP& +!7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Q";a:&$  
  { ,e'"SVQc  
  return (T & )r; M=SrZ,W  
} {Ve`VV5E  
template < typename T1, typename T2 > |`{$Ego:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e#k)F.TZ:%  
  { >l=^3B,j  
  return (T2 & )r2; IY mkZ?cW  
} _{eA8J(A<  
} ; \=xS?(v!  
y=[{:  
|zd5P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w|*D{`O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {LCKt/Z>P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x~{W(;`!  
N%1nii  
return l(i, j) = r(i, j); vg _PMy\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  x\VP X  
bk a%W@Y%  
  return ( int & )i; Fdq5:v?k  
  return ( int & )j; 4T v=sP  
最后执行i = j; rq}xuSFI  
可见,参数被正确的选择了。 oEj$xm_}  
x-4d VKE*z  
v$5D&Tv  
vz1I/IdTd  
#TH(:I=[  
八. 中期总结 .C ,dV7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Ae"|a_>fMI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #uICH t3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |B64%w>Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 036QV M$  
mQ:YHtHE.F  
a$bE2'cb  
,]das  
_Vt(Eg_\  
yUO%@;  
九. 简化 ^gR~~t;@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;lhW6;oI'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P6=5:-Hh  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^),t=!;p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YRd`G3J  
  +-*/&|^等 >RpMw!NT  
2. 返回引用。 k72NXagh  
  =,各种复合赋值等 /V#? d  
3. 返回固定类型。 +V[;DOlll  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'Z#>K*  
4. 原样返回。 zG^$-L.n  
  operator, tT]mMlKJ  
5. 返回解引用的类型。 5Nbq9YY  
  operator*(单目) =ReSlt  
6. 返回地址。 u|D L?c>W  
  operator&(单目) _g,_G  
7. 下表访问返回类型。 o& $lik  
  operator[] qG g29  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sr(nd35  
  operator<<和operator>> n1PvZ~^3  
yw89*:A6  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bMv[.Z@v(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \%V !& !'  
Dqd2e&a\  
template < typename Left > \0&$ n  
struct value_return %5@> nC?`[  
  { Z$6B}cz<  
template < typename T > ];N/KHeZ  
  struct result_1 PpF`0w=1%l  
  { LZE9]Gd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jJ,y+o  
} ; ,wv>G]v  
hPCSAo!|  
template < typename T1, typename T2 > s%6L94\t  
  struct result_2 C^,J 6;'  
  { }ov>b2H#<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y6MkaHW[m  
} ; B+pLW/4l  
} ; 'UZ i>Ta  
$*Wa A`(U  
&h=f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fGe"1MfU  
%|j`;gYV  
下面我们来剥离functor中的operator() MfKru,LSh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P:1eWP  
5~E{bW$  
return l(t) op r(t) TB84}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QA)W(1  
return op l(t) |8GLS4.]t  
return op l(t1, t2) .1ep8O<  
return l(t) op #cb9g   
return l(t1, t2) op wjT#D|soI  
return l(t)[r(t)] BuxU+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'AmA3x)9u  
y$6EEp  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l\d[S]  
单目: return f(l(t), r(t)); #'RfwldD9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z=8l@&hYLq  
双目: return f(l(t)); n,_9Eh#WD  
return f(l(t1, t2)); yD8Qy+6L  
下面就是f的实现,以operator/为例 \{ C ~B;=  
![MtJo5  
struct meta_divide .G"T;w 6d  
  { Mi F( &#  
template < typename T1, typename T2 > 'A1y~x#2B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w7vQ6jkH  
  { -Y N( j \  
  return t1 / t2; !vHCftKel  
} Hd gABIuX  
} ; :?i,!0#"  
F*N Hy.Y  
这个工作可以让宏来做: %?8.UW\m  
fWDTP|DV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gT,iH.  
template < typename T1, typename T2 > \ r]wy-GT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y S<&d#:"  
以后可以直接用 q 1u_r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IA}.{zY~|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Kf)$/W4  
(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。。。) 3Gw*K-.  
C/ ]Bx  
;$qc@)Uwp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?}u][akM  
[d>2F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H$ :BJ$x@  
class unary_op : public Rettype (dV7N  
  { Z0wH%o\  
    Left l; T/J1 b-  
public : oDG BC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Lu[Hz8  
v^[!NygShs  
template < typename T > l SuNZY aO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DLe>EU;vS  
      { th0>u.hJ  
      return FuncType::execute(l(t)); >km$zfM2-  
    } pNu?DF{ 3  
,I,Zl.5  
    template < typename T1, typename T2 > aFh'KPhe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G,(Xz"`,  
      { i"E_nN"V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  {~w!  
    } xZloEfv.B  
} ; `;m0GU68  
Z1 (!syg  
Cwji,*  
同样还可以申明一个binary_op jDj=a->e^  
>: J1Gc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EFu>  
class binary_op : public Rettype tM;+U  
  { OXX D}-t  
    Left l; =2} bQW  
Right r; hWbjA[a/  
public : avXBCvP+h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Oj2=&uz  
Q H>g-@  
template < typename T > ";n%^I}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l[nf"'  
      { 5\ }QOL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (F:|tiV+  
    } a@?ebCE  
ma`sv<f4-!  
    template < typename T1, typename T2 > _~*ba+{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7&V3f=aj6  
      { x3jjtjf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ye| 2gH  
    } =Prz|   
} ; C"k]U[%{  
&G3$q,`H  
}UG<_ bE|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (YYwn@NGj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W)Yo-%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;b_<5S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 vgr 5j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \,I{*!hw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 a3He-76  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q"oJhxS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %r:4'$E7|  
下面是修改过的unary_op KkR.p,/  
I7<UC{Ny  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;N _ %O  
class unary_op 9HlM0qE5b  
  { M IUB]  
Left l; ;;EFiaA  
  B{V(g"dM  
public : %XXjQ5p  
v6T<K)S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^)3=WD'!  
~UsE"5  
template < typename T > ,JJ1sf2A  
  struct result_1 C"h7'+Kw  
  { [-#q'S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _IvqZ/6Y(  
} ; cZw_^@!  
2d&HSW  
template < typename T1, typename T2 > :QMpp}G  
  struct result_2 9*CRMkPrd  
  { Z>W&vDeuN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C{V,=Fo^  
} ; ;9uDV -"  
}7qboUGe  
template < typename T1, typename T2 > \F7NuG:m,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:2j.K9!  
  { H.[(`wi!I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pJQ_G`E  
} ip*UujmNyR  
cs]3Rp^g  
template < typename T > :&s8G*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]TsmWob  
  { 2]tW&y_i  
  return OpClass::execute(lt(t)); AxCFZf5  
} asbFNJG{  
4&B|rf  
} ; *+J`Yk7}  
O+~@ S~  
mxCqN1:#  
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 ' KNg;  
好啦,现在才真正完美了。 4}<[4]f?|  
现在在picker里面就可以这么添加了: p.vxrk`c  
nA+gqY6 6|  
template < typename Right > gZ  {  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _P=L| U#C  
  { QU@CPME  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -Z:nImqzc  
} ,k,+UisG  
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。 Qgl5Jr.  
k_ijVfI9  
P m|S>r  
NF_[q(k'  
N9O}6  
十. bind mFBuKp+0)h  
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。 , .uI>  
先来分析一下一段例子 .gw6W0\F  
%D+NrL(  
XC,by&nY<y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^=w){]G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5^36nEoA(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F\+!\b*lP  
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。 !7Z?VEZ  
我们来写个简单的。 stOD5yi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :j;_Xw  
对于函数对象类的版本: 28 ;x5m)N  
{ b7%Zd3-  
template < typename Func > D (Q=EdlO  
struct functor_trait C)ebZ3  
  { -$(2Z[  
typedef typename Func::result_type result_type; 0C0ld!>r  
} ; {Ytqs(`   
对于无参数函数的版本: v <E#`4{  
V}q=!zz  
template < typename Ret > ;QQ/bM&I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H`jvT]  
  { ?L>}( {9  
typedef Ret result_type; >]?!9@#IH  
} ; `q?@ Ob&  
对于单参数函数的版本: sq}uq![?M  
]hY4 MS  
template < typename Ret, typename V1 > WNiM&iU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W%K=N-kE_  
  { j`k :)  
typedef Ret result_type; 3}i(i0+  
} ; bVds23q  
对于双参数函数的版本: UphZRgT!N  
":01M},RA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y r 1k\q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?4lEHef  
  { bU_P@GKB  
typedef Ret result_type; S| l%JM^  
} ; :n$?wp  
等等。。。 $Q56~AP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %Yny/O\e%  
UAtdRVi]M  
template < typename Func > r-c1_ [Q#  
struct func_return SHe547X1  
  { =tqChw   
template < typename T > | <- t  
  struct result_1 biAa&   
  { w)%/Me3o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F ss@/-  
} ; 5`1p ?  
vA0f4W 8+  
template < typename T1, typename T2 > Rc`zt7hbJ  
  struct result_2 z6bIv }  
  { #|acRZ9 }  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~{npG  
} ; $R/@%U)-o  
} ; WD?COUEox  
&^])iG,Ew  
p`oHF  5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &uG@I=}TIY  
cmbl"Pqy1  
template < typename Func, typename aPicker > *&rV}vVP^  
class binder_1 Mt(;7q@1c  
  { 87:V-*8  
Func fn; )zvjsx*e=J  
aPicker pk; O}q(2[*i  
public : jo[U6t+pj7  
?bl9e&/!  
template < typename T > B3V+/o6  
  struct result_1 -^= JKd &p  
  { $3{I'r]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,IQ%7*f;O_  
} ; {$)pkhJ  
%51HJB}C]  
template < typename T1, typename T2 > AR5)Uw s  
  struct result_2 <~35tOpv  
  { )r:gDd#/X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?F@X>zR2  
} ; +We=- e7  
+&8'@v$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1Et{lrgh f  
Xa/]} B  
template < typename T > .oxeo 0@~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # l-/!j  
  { hZeF? G)L'  
  return fn(pk(t)); 4F?O5&329i  
} 6yXMre)YV  
template < typename T1, typename T2 > Mg=R**s1x%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f&`yiy_  
  { kDK0L3}nr]  
  return fn(pk(t1, t2)); $C9['GGR  
} 5tm:|.`SQ  
} ; -Oc  
NUGiDJ+[  
qre(3,VE5  
一目了然不是么? IyGW>g6_.  
最后实现bind khfWU  
oD~q/04!  
=FXq=x%9+  
template < typename Func, typename aPicker > t{Gc,S!]5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \xexl1_;  
  { XF Wo"%}w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mA0|W#NB  
} -3&mgd  
</)QCl'd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wVtBH_>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lyQNE3   
3d*wZ9qz  
十一. phoenix :N ]H"u9X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E sx`UG|  
wTPHc:2  
for_each(v.begin(), v.end(), #]FJx  
( OK=ANQjs(  
do_ 1c}LX.9K  
[ 2+qU9[kd|  
  cout << _1 <<   " , " oq9gG)F  
] J2Z? }5>  
.while_( -- _1), 2M3C 5Fu  
cout << var( " \n " ) C?lZu\L  
) uy oEMT#u  
); DjQgF=;  
Ue2k^a*Ww  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QVPJ$~x  
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 '=]|"   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O*+,KKPt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @RFJe$%  
oAxCI/  
4#2iq@s  
template < typename Cond, typename Actor > 5WU ? Km  
class do_while geEETb} +y  
  { IltU6=]"l  
Cond cd; W,sPg\G 3  
Actor act; K8g9IZ*lT  
public : ]:F?k#c  
template < typename T > \4roM1&[  
  struct result_1 u^]Z{K_B  
  { I=}pT50~9  
  typedef int result_type; 1\ab3n  
} ; 8PwPI%Pb  
2)47$eu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o&U/e\zy  
$JZ}=\n7  
template < typename T > G.sf>.[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RL~]mI!U  
  { 6SN$El 0|G  
  do x] j&Knli  
    { gtw?u b  
  act(t); gaxxB]8  
  } sD ,FJ:dy  
  while (cd(t)); Wc!.{2  
  return   0 ; QsH?qI&2jp  
} eCXw8  
} ; :}p<Hq 8Z  
8I,/ysT:  
NGOyd1$7N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j`ybzG^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tboc7Hor4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =y WHm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f`"@7-N  
下面就是产生这个functor的类: n`2LGc[rP  
`]4bH,%~  
7Hzv-s  
template < typename Actor > 7=[/J*-m  
class do_while_actor L(w?.)E  
  { =>,X)+O  
Actor act;  NncII5z  
public : %6HJM| {H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k9 NPC"  
g RBbL1  
template < typename Cond > F=r`'\JV[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o1]ZeF  
} ; 1OW#_4w/  
RqRyZ*n  
Nr:%yvk%s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 { '1e?  
最后,是那个do_ muKCCWy#  
`/L D:R  
TwLQ;Q  
class do_while_invoker 7bC)Co#:   
  { { K *  
public : XD$;K$_7  
template < typename Actor > ?N(opggiD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L|A.;Gq  
  { '(!U5j  
  return do_while_actor < Actor > (act); U((mOm6  
} I2^ Eo5'  
} do_;  @bO/5"X,  
Y!w {,\3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^.~m4t`U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;P!x/Ct  
最后来说说怎么处理break和continue r>3y87  
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。 ]gG&X3jaKq  
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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