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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  -;c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <e"J4gZf&  
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, c[(Pg%  
n~r 9!m$<  
wq0aF"k  
bH9Le  
  class filler vgG}d8MW37  
  { l gq=GHW  
public : p8>%Mflf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &r_uQbx  
} ; TUTe9;)  
|r =DBd3  
ExhL[1E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: HtBF=Boq  
&a #GXf  
HYClm|   
/=T"=bP#/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L]-w;ll-  
;iX<`re~  
YMB~[]$V<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3)E(RyQA3  
*g7DPN$aQ  
gY5l.&  
o0Gx%99'  
二. 战前分析 ;sQbn|=e"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @EZ>f5IO+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C3"&sdLb$  
$G";2(-k  
gA:TL{X0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bx;f`8SN  
  /* --------------------------------------------- */ qu{mqkfN>  
vector < int *> vp( 10 ); J_"3UZ~&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {BOLP E-  
/* --------------------------------------------- */  rz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &?<AwtNN  
/* --------------------------------------------- */ `BT^a =5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  )U98  
  /* --------------------------------------------- */ >4)g4~'n!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YKx 1NC  
/* --------------------------------------------- */ Jt=>-Spj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CT"Fk'B'  
k|j:T[_  
L|67f4  
?!S GiARW?  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yn<)k_kp  
1._1, _2是什么? qei$<j'b  
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。 }98-5'u.X  
2._1 = 1是在做什么? SMO*({/  
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。 .ZX2^)`XD  
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。 xZ ;bMxZ  
3M*Y= ?pI  
[j0w\{  
三. 动工 JMsHK,(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %zljH"F  
n7iE8SK|k  
U$J5r+>  
I:&# U$  
template < typename T > $c =&0yt5  
class assignment oyvtZ/@  
  { mxL;;-  
T value; TzF0/T!  
public : *.8:'F  
assignment( const T & v) : value(v) {} *8-p7,D  
template < typename T2 > otnV-7)@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0vckoE  
} ; _S5gcPcF"  
V/-MIH7SF  
cjT[P"5$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sp{j!NSL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dXZP[K#  
1v]t!}W:6  
6ZgNHARS  
p#<nK+6.8  
  class holder Q \WXi  
  { VM;g +RRq  
public : )E~mJln  
template < typename T > t aV|YP$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `.8-cz  
  { PP4d?+;V  
  return assignment < T > (t); 5"2@NL  
} =1Sy@MbH3  
} ; MB O,\t.  
;tr)=)q &  
Rp4FXR jC  
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: gMay  
9:\A7 =  
  static holder _1; D pNX66O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O3xz|&xY&  
m)k-uWc$C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I}%mfojC  
而不用手动写一个函数对象。 }K;iJ~kD1  
-x?Hj/  
D(@SnI+  
\E&thp  
四. 问题分析 Zh? V,39  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .h6Y< E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wRi~Yb?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [oJ& J>U'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JU2P%3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VO|u8Z"  
P2QRvn6v  
五. 问题1:一致性 ir+8:./6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "i(U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _Q^y_f  
W U0UG$o`  
struct holder 0#]!#1utg  
  { 0STk)> 3$-  
  // SZE`J:w  
  template < typename T > oVreP  
T &   operator ()( const T & r) const e sGlMq  
  { oFn4%S:  
  return (T & )r; L:^Y@[f  
} QU%N*bFW%P  
} ; Ks51:M  
'Ye]eL,I\  
这样的话assignment也必须相应改动: F]0Jwm{  
WS5"!vz   
template < typename Left, typename Right > - BjEL;  
class assignment /rOnm=P+Q  
  { Y` q!V=  
Left l; w&9F>`VET  
Right r; \CDAFu#  
public : P 4H*jy@?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `43vxcMg  
template < typename T2 > uzO {{S-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } % dYI5U89  
} ; k|fh\F+$  
Q>V?w gZ  
同时,holder的operator=也需要改动: VAt>ji7c  
TftOYY.hQ  
template < typename T > i(z+a6^@|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iPz1eUj  
  { R'r|E_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R rxRa[{Z  
} 7Z VVR*n|  
4fD`M(wv  
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。 X CV0.u |  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z 3Zu C{  
ItMl4P`|  
return l(rhs) = r; .^BWR  
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。 01-p `H+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q.<giBh  
D8a)(wm  
template < typename Tp > 5#P: "U  
class constant_t #%qqL  
  { ^?#@[4?"  
  const Tp t; pDP33`OFh  
public : <%he  o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XpOCQyFnM  
template < typename T > ~;TV74~rr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E8+8{ #f;  
  { i4 P$wlO  
  return t; =SA 4\/  
} B>R* f C@g  
} ; 20n%o&kG]8  
VN?<[#ij  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $B*qNYpPy.  
下面就可以修改holder的operator=了 HH+TjX/b  
bL+sN"Km  
template < typename T > NuHL5C?To  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #3YdjU3w  
  { w"yK\OE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NT'Ie]|  
} Dy98[cL  
0qOM78rE  
同时也要修改assignment的operator() b$IY2W<Ln  
4 3}qaf[  
template < typename T2 > -v;iMEZ)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } //VG1@vaVX  
现在代码看起来就很一致了。 #@IQlqJfY7  
%L.lkRs  
六. 问题2:链式操作 _P>1`IR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l)|z2 H  
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。 !d/`[9jY  
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。 W=q?tD~V  
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。 7l[t9ON  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A[K:/tB  
G1,Ro1  
template < typename T > q=T<^Tk#e  
struct result_1 ^.nwc#  
  { ?SBh^/zf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Kw)C{L5a  
} ; ytg7p5{!i  
.0 rJIO  
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: ^XtHF|%0T  
$XU-[OF%:9  
template < typename T > ^!N;F"  
struct   ref Vx0MG{vG1  
  { S^*(ALFPj  
typedef T & reference; :h3#1fko  
} ; <t% Ao,"  
template < typename T > Fj '\v#h  
struct   ref < T &> Rh5@[cg%  
  { #Lu4OSM+  
typedef T & reference; 8Ng) )7g!  
} ; "-G.V#zI  
[R roHXdk+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >?H_A  
:0i#=ODR  
template < typename T > C6Um6 X9/i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ZS07_6.~  
  { Rt*-#`I $  
  return l(t) = r(t); eW<!^Aer  
} +:j4G^V  
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。 fo/(()  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qg/Y;tGSx  
pmE1EDPag  
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 Nj! R9N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r%O rH-T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cj,&&3sbV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &1\u#LU  
最后的布局是: "a2H8x  
                Add vq@#Be?@  
              /   \ (cbB %  
            Divide   5 X7(rg W8  
            /   \ >EPaZp6  
          _1     3 i[V,IP +  
似乎一切都解决了?不。 P7M0Ce~iW  
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。 ^v()iF !  
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。 \J#I}-a&j  
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: 'eTpcrS3  
dA3`b*nC  
template < typename Right > 4c493QOd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r-Xjy*T  
Right & rt) const / r`Y'rm  
  { ZVCv(J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y0W`E/1t  
} 0hEF$d6U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -M(58/y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y"{UN M|R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 < :S?t2C  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r)*_,Fo|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mo97GW  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |2+c DR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i1kh@s~8UC  
lW@:q04Z$  
template < class Action > (]GY.(F{  
class picker : public Action DY%T`}  
  { pw(*X,gj  
public : vErbX3RY2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c{r6a=C  
  // all the operator overloaded p)AvG;  
} ; `K ~>!d_  
mAtG&my)  
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。 @idp8J [td  
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: O>{t}6o  
U7f#Z  
template < typename Right > OmQuAG ^\x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oD|+X/F K  
  { B@: XC&R^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P-*R N   
} 6'X.[0M  
xfZ9&g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'SXpb?CZ  
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。 ~=aI2(b  
s;=J'x)~%  
template < typename T >   struct picker_maker ?7uStqa  
  { YV>VA<c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ce-m)o/  
} ; !3gpiQH{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wLg:YM"  
  { c"_H%x<[  
typedef picker < T > result; h3vm< R;  
} ; 0L 4]z'5  
cUX]tiC0  
下面总的结构就有了: HEW9YC"  
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。 VA*79I#_q  
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。 zke~!"iq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +P<w<GfQ  
至此链式操作完美实现。 N*c?Er@8U  
oBGstt@  
&Cn9 k3E\R  
七. 问题3 )y [[Se  
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。 m0q`A5!)  
)QJU ]G  
template < typename T1, typename T2 > }][|]/s?42  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =FC;d[U  
  { ^5iY/t~Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e&VR>VJEA  
} 0zk T8'v  
c&iK+qvh{  
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: -p]`(S%  
AfbA.-  
template < typename T1, typename T2 > "Ezr-4  
struct result_2 Ny&Fjzl  
  { %.Q2r ?j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :j50]zLy{  
} ; +xu/RY_  
x%Y a*T  
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? DqC}f#  
这个差事就留给了holder自己。 %v6]>FNP'3  
    ]idD&5gd  
7Q4Pjc D  
template < int Order > "Y J;-$rb  
class holder; 3qwYicq,  
template <> @R Yb-d  
class holder < 1 > pDnFT2  
  { kJ5?BdvM&  
public : u\& [@v  
template < typename T > fgz'C?  
  struct result_1 e"8m+]  
  { 8 H"f9S=K  
  typedef T & result; 1*Fvx-U'  
} ; ucm.~1G(  
template < typename T1, typename T2 > ?;=Y1O7N(  
  struct result_2 jnLo[Cf,H8  
  { 'V1 -iJj9  
  typedef T1 & result; UHDI9>G~,  
} ; u:>3j,Cs  
template < typename T > C%7,#}[U/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9/qS*Zdh)  
  { uL{~(?U$  
  return (T & )r; ?@ye*%w_  
} ~{tZ;YZ  
template < typename T1, typename T2 > >Ki]8 &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \/dm}' `  
  { ur quVb  
  return (T1 & )r1; &+|4(d1  
} 5 WNRo[`7  
} ; y5tAp  
&JQ@(w  
template <> %<o$ J~l~  
class holder < 2 > ezy5Jqk5%  
  { K*i1! "w  
public : Ac(Vw%  
template < typename T > 4I[FE;^  
  struct result_1 E3C[o! 5  
  {  ` :  
  typedef T & result; \EfwS% P  
} ; blkJm9]v  
template < typename T1, typename T2 > ^+l\YB7pD  
  struct result_2 ?01""Om   
  { K@u."eaD  
  typedef T2 & result; ~rfjQPbh9x  
} ; $}c@S0%P"  
template < typename T > UE;) mZ=l|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sNpBTG@{l  
  { m6ws #%|[  
  return (T & )r; '|R@k_nx  
} xW ZcSIH!  
template < typename T1, typename T2 > 80" =Qu{s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Br$PL&e~  
  { wg~`Md  
  return (T2 & )r2; .*ovIU8  
} gd,%H@3  
} ; !rqR]nd  
l,2z5p  
V.[#$ip6:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '{*>hj5.8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P T.jR*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y!D`.'  
-"tgEC\tD  
return l(i, j) = r(i, j); PKs%-Uk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m8A_P:MQq  
aw~EK0yU   
  return ( int & )i; ZvKMRW  
  return ( int & )j; /'_ RI  
最后执行i = j; r/<JY5  
可见,参数被正确的选择了。 "4AQpD  
^<Tp-,J$EN  
G&H"8REm  
{mitF  
BfLZ  
八. 中期总结 qiryC7.E  
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: 0-~x[\>>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1iW9?=a"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >Ga1p'8FtU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9>>}-;$  
oKJ7i,xT  
<|G~S<y}  
J0! E@   
YU,:3{9,  
*c c+Fd  
九. 简化 YYh_lAS>  
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。 Czxrn2p/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cY]Y8T)  
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: <~*Ol+/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y--8v#t  
  +-*/&|^等 kw}1CXD  
2. 返回引用。 f)P /@rh  
  =,各种复合赋值等 6+z]MT  
3. 返回固定类型。 i)3\jO0&GU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y"%o\DS*  
4. 原样返回。 \ \}/2#1=c  
  operator, S:\hcW6  
5. 返回解引用的类型。 Y\|J1I,Z4  
  operator*(单目) {\zr_v`g  
6. 返回地址。 cN>i3}fq  
  operator&(单目) u.FDe2|[)  
7. 下表访问返回类型。 3:#rFb  
  operator[] mnj A8@1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eF1%5;" W  
  operator<<和operator>> XOU$3+8q5  
Q0_W<+`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c/U6K yiK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @v=q,A8_  
fMaNv6(  
template < typename Left > NyLnE  
struct value_return loe>"_`Cq  
  { lM"7 Z  
template < typename T > c `; LF'!  
  struct result_1 d~8~RT2m  
  {  RZ%X1$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A$6b=2hc>  
} ; PlUjjJU  
)&<ExJQ&  
template < typename T1, typename T2 > @NE#P&f  
  struct result_2 b\S}?{m5  
  { ~Xw?>&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; D|:sSld @  
} ; :/qO*&i,N  
} ; 9#6/c  
#Q7$I.O]  
V5 r7eC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6Qu*'  
FM[To  
下面我们来剥离functor中的operator() >#|Yoc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vDvGT<d  
w\*/(E<:  
return l(t) op r(t) FJ"9Hs2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V+z)B+  
return op l(t) AoeW<}MO  
return op l(t1, t2) &N0|tn  
return l(t) op v2sU$M  
return l(t1, t2) op a6P.Zf7  
return l(t)[r(t)] R?s\0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W F<V2o{k  
KK$A 4`YoR  
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: $:wM'&M  
单目: return f(l(t), r(t)); ![^h<Om  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jo<6M'  
双目: return f(l(t)); !g"9P7p  
return f(l(t1, t2)); c"1d#8J  
下面就是f的实现,以operator/为例 p\ S3A(  
K6 7? d  
struct meta_divide "mK (?U!A  
  { SI5QdX  
template < typename T1, typename T2 > Bx4GFCdifC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]E^f8s0#V  
  { U^\~{X  
  return t1 / t2; BH a>2N  
} /vu!5?S  
} ; RiG!TTa b  
p]=;t"  
这个工作可以让宏来做: w}q"y+=Z:  
pSFWNWQ'B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ caht4N{T  
template < typename T1, typename T2 > \ GY xI$y0:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zX`RN )C  
以后可以直接用 F9w&!yW:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f34&:xz2U  
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 a0\UL"z#+  
(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。。。) wP?q5r5  
|0p'p$%  
cyg>h X{U  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 k5(yf~!c  
n^#LB*q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &S]v+wF  
class unary_op : public Rettype ~7'.{VrU  
  { &Sa~Wtm|*  
    Left l; rK|&u v*b  
public : puF Z~WZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]{^vs'as\  
\l5:A]J  
template < typename T > ] i2\2MTW8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=V[tI+Ngt  
      { A8GlE  
      return FuncType::execute(l(t)); 3>v0W@C  
    } b0 `9wn  
%QLYNuG  
    template < typename T1, typename T2 > Dj(7'jT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pc== ]H(  
      { v"~I( kf$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hATy 3*4  
    } 7g+]  
} ; caD;V(  
va2A@U  
IQ~7vk()  
同样还可以申明一个binary_op mkzk$_  
e}AJxBE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (OQ @!R&  
class binary_op : public Rettype 4[0?F!%  
  { RNtA4rC>#  
    Left l; 1Z8oN3  
Right r; ] Nipo'N;  
public : 6qpV53H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $VIq)s2az|  
I]1Hi?A2  
template < typename T > |9$'?4F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5V8C+k)  
      { :9#{p^:o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l?_!eA  
    } /+O8A}  
15DK \_;  
    template < typename T1, typename T2 > Hd`p_?3]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -GVG1#5  
      { HWOs@ !cL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PGl-2Cr  
    } } /3pC a  
} ; "m;]6B."  
%v:h]TA  
K/ m)f#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u@u.N2H.%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )uuEOF"w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TFDCo_>o  
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。 }h h^U^ia  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [=3tAPpzK  
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。。。 pF+wH MhUe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +J8/,d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9$@ g;?}Ps  
下面是修改过的unary_op q%Jy>IXt  
C?|3\@7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~9YA!48  
class unary_op [ c[MQA0  
  { ~U6YN_W  
Left l; 166c\QO  
  ]pTw]SK  
public : .ASwX   
m>dcb 6B+g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y]f^`2L!8>  
lA-!~SM v"  
template < typename T > ey\{C`(__y  
  struct result_1 UZXcKl>u  
  { 8'WMspX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f<altz_\q  
} ; rtmt 3  
15o *r  
template < typename T1, typename T2 > 4{WV  
  struct result_2 U]U)'  
  { L^{;jgd&T9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $_zkq@  
} ; m&0BbyE.z  
fB,1s}3Hn  
template < typename T1, typename T2 > "u8o?8+q~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G,|]a#w&v.  
  { ;=\5$J9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pQ^,.[[  
} vcJb\LW  
R:BBNzY}f  
template < typename T > tDHHQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 39aCwhh7v  
  { C2=iZ`Z>T  
  return OpClass::execute(lt(t)); rspoSPnY1  
} [^}>AC*im  
<*Kh=v  
} ; K#f`_SCW  
u$=ogp =0  
w*xUuwi  
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 xD= qU  
好啦,现在才真正完美了。 OG^WZ.YU  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;(0(8G  
^HlLj#  
template < typename Right > %*6oUb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nB@iQxcz  
  { $:BK{,\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _[vdY|_  
} Lr}b,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 syW9Hlm  
DkF2R @  
feI[M;7u  
L+~YCat|$U  
cv*Q]F1%  
十. bind Q^MXiE O+  
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。 "^ 6lvZP(  
先来分析一下一段例子 *iRm`)zC(  
Ce5w0&VlS  
hi3sOK*r;<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O? Gl4_y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <[y$D=n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $]H=  
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。 hLytKPgt  
我们来写个简单的。 :ONuWNY N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bxhg*A  
对于函数对象类的版本: 2^ ,H_PS  
<{NYD .  
template < typename Func > h-b5   
struct functor_trait h/ X5w4  
  { )}Rfa}MD  
typedef typename Func::result_type result_type; ,P@/=I5  
} ; $D/bU lFx  
对于无参数函数的版本: v :+8U[x  
7moElh v  
template < typename Ret > .qIy7_^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6_%]\37_Z  
  { 2l)9Lz=;L  
typedef Ret result_type; 7edPH3  
} ; G_^iR-  
对于单参数函数的版本: ^YG7dd_  
)zW%\s*'  
template < typename Ret, typename V1 > n-hvh-ZO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [<Os~bfOv  
  { ia^%Wg7  
typedef Ret result_type; 5qd_>UHp  
} ; XYb^C s;  
对于双参数函数的版本: ksu}+i,a  
'6o`^u>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hEv=T'*,K)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > CP]S-o}yd  
  { k'@7ZH  
typedef Ret result_type; b\?7?g  
} ; ljYpMv.>xG  
等等。。。 aVppOxA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -3G 4vRIo  
97(Xu=tX  
template < typename Func > ws>WA{]gq  
struct func_return BSfm?ku"!  
  { tM^;?HL]  
template < typename T > *gd?>P7\0  
  struct result_1 <Qcex3  
  { )+n,5W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JQ"`9RNb  
} ; Xq,UV  
BKC7kDK3H  
template < typename T1, typename T2 > <?LfOSdMs^  
  struct result_2 gV"qV   
  { `dv}a-Q)c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /ojO>Y[<   
} ; Sa;<B:|  
} ; t;.^K\S4  
@K$VV^wp  
%@lV-(5q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lj&1K~U  
n5Nan  
template < typename Func, typename aPicker > :!JpP R5  
class binder_1 _{LN{iqDv  
  { k_D4'(V:b  
Func fn; 4<G?  
aPicker pk; 7Wwp )D  
public : ~A`&/U  
HzRX$IKB3(  
template < typename T > ?Oy'awf_  
  struct result_1 E0"10Qbi  
  { I 1b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R^J.?>0  
} ; ,4^9cFVo  
Iv$:`7|crX  
template < typename T1, typename T2 > q&XCX$N  
  struct result_2 M.ZEqV+k  
  { jWH{;V&ZV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f^W[; w  
} ; mje<d"bW  
jM5_8nS&d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =\~E n5  
r0\cc6  
template < typename T > }P<Qz^sr_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :/C ?FHs9  
  { ;^R A!Nj  
  return fn(pk(t)); L`9TB"0R+  
} UL86-R!  
template < typename T1, typename T2 > j5L)N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tg.|$n  
  { %55@3)V8Rf  
  return fn(pk(t1, t2)); <eB<^ &nd  
} _W)`cr  
} ; 4$yV%[j  
TZ?Os4+  
g%`i=s&N%  
一目了然不是么? hi!L\yi  
最后实现bind Y,k(#=wg  
-Y*VgoK%  
u~s Sk  
template < typename Func, typename aPicker > .z=U= _e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) weNzYMf%  
  { "pt+Fe|@c;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dt.0YKF  
} 1 6"#i  
3`8dii  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yiiyqL*E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ne3R.g9;Z  
Lltc 4Mzw  
十一. phoenix 86 *;z-G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `AWy!}8  
OE_ QInb<  
for_each(v.begin(), v.end(), q`XW5VV{K  
( 7FAIew\r  
do_  l B1#  
[ p6`Pp"J_tr  
  cout << _1 <<   " , " !Citzor  
] Ls&+XlrX8  
.while_( -- _1), JkZ50L  
cout << var( " \n " ) 25UYOK}!  
) _eGT2,D5r  
); rkkU"l$v  
led))qd@V-  
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: z"tjDP  
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 j5PL{6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >D 97c|?c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >DHp*$y  
dXmV@ Noo  
))!Bg?t-  
template < typename Cond, typename Actor > #Mh{<gk%ax  
class do_while X*i/A<Y`=  
  { !)N|J$FU  
Cond cd; dd]?9  
Actor act; {jjSJIV1  
public : *n8%F9F  
template < typename T > oBr.S_Qe  
  struct result_1 }^9]jSq5  
  { l71 gf.4g  
  typedef int result_type; 9Gca6e3  
} ; 0o;O`/x  
'l~6ErBSg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oh6B3>>+  
:- ?Ct  
template < typename T > :p' VbQZ{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qz9tr  
  { ~3gru>qI&  
  do Y$g}XN*)E  
    { n-$VUo  
  act(t); s2FngAM;f  
  } |g%mP1O  
  while (cd(t)); =+Im*mgNn  
  return   0 ; EeB ]X24  
} 4e +~.5r@i  
} ; tAjx\7IX  
b.b@bq$1  
2jl)mL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bLqy!QE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,vV ]"f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .x!T+`l>8I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i(*I@ku  
下面就是产生这个functor的类: *5e+@rD`  
} VEq:^o.  
Zk&h:c  
template < typename Actor > w5*Z!  
class do_while_actor Jic}+X*0  
  { {^5?)/<  
Actor act; 9XX>A*  
public : K^zDNIQU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6"U8V ?E  
-I":Z2.fR  
template < typename Cond > C9qJP^F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3NIUW!gr  
} ; |ETiLR=&  
][d,l\gu+s  
y:d{jG^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;gMgj$mI  
最后,是那个do_ QK; T~ _k  
&.Q8Mi aT  
ymWgf 6r<  
class do_while_invoker ;;Ds  
  { u=r`t(Z1H  
public : auHFir 8f  
template < typename Actor > ""{|3XJe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wkzs<y"  
  { BI2; ex  
  return do_while_actor < Actor > (act); +Llo81j&  
} 0:&ZnE}##  
} do_; ~GJN@ka4%  
15{Y9!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GKiukX$'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v>A=2i*j  
最后来说说怎么处理break和continue g> S*<  
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。 4f^C\i+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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