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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aqzIMOAf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6#/v:;bF  
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, 8!(09gW'>  
E;AOCbV*$  
JQ)w/@Vu=  
;4ETqi9  
  class filler m<uBRI*I  
  { "WE*ED  
public : tjTnFP/=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pw5uH  
} ; %ryYa  
+:?"P<'  
}grel5lq  
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: y)e8pPDG  
VwrHD$  
V*w~Sr%  
;X XB^,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); of k@.TmO  
R9`37(c9+  
CDU$Gi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %qqX-SF0C  
w5uOkz #  
2Ub!wee  
dGY:?mf&  
二. 战前分析  )tW0iFY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /I/gbmc)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gkw/Rd1oG  
hY S}PE  
nkn4VA?"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .P^&sl*J  
  /* --------------------------------------------- */ sw^4h`^'  
vector < int *> vp( 10 ); AeN$AqQd/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \=NS@_t,  
/* --------------------------------------------- */ *kE<7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 51&K  
/* --------------------------------------------- */ 78fFAN`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lqoJ2JMy  
  /* --------------------------------------------- */ -- chU5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qzt.k^'-^  
/* --------------------------------------------- */ KrDG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E +!A0!1  
A, ;V|jv9  
u?B9zt%$-m  
/l&$B  
看了之后,我们可以思考一些问题: o1zKns?  
1._1, _2是什么? mW&hUP Rx  
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。 qRnD{g|{1  
2._1 = 1是在做什么? Q^k\q  
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。 ;bhD:$NB X  
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。 zIT)Hs5  
;*}tbh3;.  
ev"f@y9Do  
三. 动工 Z_.xglq{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |b'}.(/3i  
rZSD)I  
?|NMJ Qsa7  
GI _.[  
template < typename T > }s++^uX6  
class assignment 6I!B>V#U+  
  { g/f^|:  
T value; O-jpS?@  
public : 3JJEj1O  
assignment( const T & v) : value(v) {} t#BQB<GI  
template < typename T2 > UHT2a9rG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O=E?m=FR"  
} ; #<*=)[  
wFX>y^ 1  
V|W[>/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h1AZ+9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /c:78@  
EYXHxo  
BDiN*.w5  
^Ez`WP  
  class holder !/RL.`!>  
  { `ZhS=ezgr  
public : aF]cEe  
template < typename T > 0 F-db  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &6q67  
  { Rw!wfh_+  
  return assignment < T > (t); J[7Sf^r  
} sRK oM  
} ; ,|G~PC8  
I:Q3r"1  
cfhiZ~."T  
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: !l5&>1?  
\;bDDTM  
  static holder _1; 8qF OO3c\V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *1c1XN<7  
e61e|hoX\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '?)<e^  
而不用手动写一个函数对象。 ]7DS>%m Y(  
Yx"un4  
]b'" l  
gO%o A} !i  
四. 问题分析 p|9Eue3j2  
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。 bTepTWv  
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。 .6HHUy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $3)Z>p   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @T@lHc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q:ah%x[  
~U$ioQy<  
五. 问题1:一致性 wT@{=s,  
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?| }>$3B5}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :&`,T.N.vK  
u%b.#!  
struct holder L|]!ULi$d  
  { gEISnMH  
  // Bm4fdf#A]  
  template < typename T > ;5!M+nk  
T &   operator ()( const T & r) const U#>K(  
  { tLSM]Q  
  return (T & )r; :TkR]bhm  
} C2(VYw  
} ; wzf%~ats  
h;DLD8L  
这样的话assignment也必须相应改动: w tSX(LN Y  
m4x8W2q  
template < typename Left, typename Right > iOXsj  
class assignment 8d1r#sILI  
  { , G9{:  
Left l; >e M> Y@8=  
Right r; A3eus  
public : b`& :`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1 WUlBr/k  
template < typename T2 > }!*CyO*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6BH P#B2j  
} ; @5tGI U;1  
/5N`E uw  
同时,holder的operator=也需要改动: p,K!'\  
G/4~_\YMq  
template < typename T > D/&nEMp6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T0v{qQ  
  { J-5E# v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eJ+@<+vr;x  
} [Ufx=BPx3  
}UX0 eI4  
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。 kO/]mNLG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u{8:VX  
^t}8E2mq  
return l(rhs) = r; Gy6PS{yY6t  
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。 &ieb6@RO`Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H7CWAQPfj  
e+O502]  
template < typename Tp > h[i@c`3 /2  
class constant_t 12LGWhDp  
  { OOZxs?pR  
  const Tp t; s_#6^_  
public : ,~*pPhQ8m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0dCg/wJx  
template < typename T > p-f"4vH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ye]-RN/W  
  {  LOi/+;>  
  return t; ?.Lq`~T`  
} `G "&IQ8.  
} ; F2!]T=  
;!pSYcT,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4_W*LG~2s  
下面就可以修改holder的operator=了 )MeeF-Ad6  
6H ^=\  
template < typename T > Ft<B[bQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :rSCoi>K  
  { Rj!9pwvT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 75W@B}dZd  
} WwF2Ry^a  
cI (}  
同时也要修改assignment的operator() Wxa</n8S[n  
Nq"J[l*+g  
template < typename T2 > bx:j`5Uj`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FO{?Z%& ;  
现在代码看起来就很一致了。 "U|u-ka8B  
:wY(</H  
六. 问题2:链式操作 v{;^>"5o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P2 fiK  
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。 Kr%w"$<  
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。 J936o3F_  
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。 tJII-\3"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J0FJ@@  
=^mBj?(V7  
template < typename T > :!L>_ f  
struct result_1 7bYN  
  { l?O%yf`s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mn TqWC90  
} ; !0X/^Xv@=  
#b>D^=NV>)  
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: p-kug]qX  
B3Daw/G  
template < typename T > (y5 ]]l  
struct   ref @cB6,iUr  
  { S7(tGD  
typedef T & reference; >)bn #5  
} ; Xq%ijo  
template < typename T > -+fW/Uo  
struct   ref < T &> k{J\)z  
  { pcNpr`  
typedef T & reference; >l^[73,]L  
} ; &0RKNpw g  
.f9&.H#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j5!pS xOC  
=y0h\<[  
template < typename T > M.``o1b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K$c?:?wmo  
  { PYyT#AcW2  
  return l(t) = r(t); gB])@O%/  
} !@[@&.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4P?R "Lk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YQ`88 z  
r<!/!}fE,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zxC~a97`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C&f{LpB`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OZ4%6/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `>u^Pm  
最后的布局是: oT i$@q  
                Add FJ2~SKWT  
              /   \ ^?S lM  
            Divide   5 thSXri?kl  
            /   \ 8iC9xSH[%  
          _1     3 FW:V<{f  
似乎一切都解决了?不。 ."j=s#OC(  
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。 ]SUW"5L-  
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。 AZva  
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: [/U5M>#n  
(p(-E  
template < typename Right > FL[w\&fp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z b:S IJ  
Right & rt) const ]%Lk#BA@A  
  { KqvM5$3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "ZP)[ [Rd  
} k iu#THF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^zKP5nzL  
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。 XGAR8=tic  
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。 uQ3W =  
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。 Ygc.0VKMR  
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。 (r/))I9^  
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? Q1RUmIe_&  
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: KouIzWf.  
H]( TSt<Q"  
template < class Action > s]Z++Lh<{  
class picker : public Action V(M7d>N5G  
  { &IP`j~ b  
public : 3bagL)'iz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l}W"> yQ0  
  // all the operator overloaded $fwj8S7$  
} ; }[: i!t.m  
)<`/Aaie  
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。 BHR(B]EI  
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: e#^ vA$d  
wUH:l  
template < typename Right > @6V kNe9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eKe[]/}e9  
  { 4o kZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %";ap8J04F  
} +<'>~lDg  
h y"=)n(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `gdk,L]  
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。 v,c;dlg_  
}i52MI1-XP  
template < typename T >   struct picker_maker n!L}4Nmp  
  { @wh-.M D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vs{xr*Ft  
} ; $u, ~183  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p*|Ct  
  { 8r.3t\o)X  
typedef picker < T > result; Yq%r\[%*  
} ; 9j<7KSj  
RpzW-  
下面总的结构就有了: &G_XgQsg{  
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。 e|4U2\&3y  
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。 i}~U/.P   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M<xF4L3]  
至此链式操作完美实现。 L DdgI  
?zK\!r{  
Z@bKYfGM  
七. 问题3 `86})xz{  
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。 A[H"(E#k  
@VnK/5opS  
template < typename T1, typename T2 > y|(?>\jBl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z`!f'I--!  
  {  )OZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w%~Mg3|  
} O7yIFqI=/  
in2m/q?  
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: jR"ACup(  
<1E5[9 q  
template < typename T1, typename T2 > _@O.EksY3r  
struct result_2 8i^d*:R  
  { .s>.O6(^%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4d%QJ7y  
} ; @|fT%Rwho<  
!DXK\,;>  
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? 5 &s<&h  
这个差事就留给了holder自己。 *_eY +\j  
    [N0"mE<  
(4IH%Ez){  
template < int Order > A5,(P$@ k  
class holder; |\N))K-2D  
template <> 6,(S}x YDZ  
class holder < 1 > R!2E`^{Wl  
  { 838@jip  
public : 3PEW0b*]Pf  
template < typename T > ]EEac  
  struct result_1 &J,&>CFc  
  {  #{zF~/Qq  
  typedef T & result; T26'b .  
} ; v8\pOI}c  
template < typename T1, typename T2 > uOb}R   
  struct result_2 *u!l"0'\  
  { =/bC0bb{i  
  typedef T1 & result; EB8<!c ?  
} ; ~Z5Wwp]a  
template < typename T > *P+8^t#Vp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [ip}f4K  
  { TchByN6oN<  
  return (T & )r; |qtZb}"|  
} %] !xr6d  
template < typename T1, typename T2 > #X*=oG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GoPK. E$  
  { 2 5I a  
  return (T1 & )r1; G,XUMZ  
} %[fZ@!B  
} ; ?A~a}bFZ  
gk4DoOj#P  
template <> .}3K9.hkr  
class holder < 2 > z/|tsVK  
  { >C -N0H  
public : R?}<Cj I  
template < typename T > S{zl <>+  
  struct result_1 xDIl  
  { L4{+@T1A[  
  typedef T & result; 1V ; ,ZGI*  
} ; ]9~6lx3/  
template < typename T1, typename T2 > ^2uT!<2  
  struct result_2 %RXFgm!{f  
  { @WP%kX.?  
  typedef T2 & result; 92M_Z1_w[  
} ; v.Xmrry  
template < typename T > ?]0bR]}y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B2,JfKk/  
  { b#:!b  
  return (T & )r; /y- 8dgv0a  
} / a$B8,  
template < typename T1, typename T2 > qoOq47F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $rH}2  
  { lfte   
  return (T2 & )r2; _tfi6UQ&lY  
} 8v\^,'@  
} ; /qweozW_+  
:6W * ;<o  
y@\J7 h:  
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> >。 ;b^"b{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FyA0"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !}L cJ  
}?[a>.]u  
return l(i, j) = r(i, j); (BY5omlh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pt~b=+bBm  
gU@BEn}  
  return ( int & )i; N|asr,  
  return ( int & )j; Hw~?%g:<S  
最后执行i = j; g I4Rku  
可见,参数被正确的选择了。 Fd>epvR  
=B"^#n ;  
rF=\H3`p3  
Hq "l`  
YI),yj  
八. 中期总结 #80M+m  
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: nfS.0\z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K7]QgfpSZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +P;&/z8i*g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {GS$7n  
P]`m5 N  
 +D|E8sz8  
-h{|u{t  
>:f&@vwm  
Uw->5   
九. 简化 $ cYKVhf  
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。 $Zf]1?|xa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $mF9os-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f9La79v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /xkF9   
  +-*/&|^等 @xN)mi  
2. 返回引用。 "i; "  
  =,各种复合赋值等 a fUOIM  
3. 返回固定类型。 U )J/so)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^-26K|{3  
4. 原样返回。 /U@Y2$TOF  
  operator, a<v!5\dq!  
5. 返回解引用的类型。 d8M8O3  
  operator*(单目) oVeC@[U  
6. 返回地址。 +XL|bdK  
  operator&(单目) zC_@wMWB  
7. 下表访问返回类型。 7/6%92T/B  
  operator[] nSB@xP#&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '"J``=  
  operator<<和operator>> RV_+-m{]  
gt Rs||  
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。 z#\YA]1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]xN)>A2  
GaLQ/V2R  
template < typename Left > 0 LIRi%N5*  
struct value_return S/xCX!  
  { Mt%=z9OLq9  
template < typename T > b1-'q^M  
  struct result_1 )H- y  
  { nx@ h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p]J0A ^VV  
} ; ?eri6D,86w  
Iz[wrtDI 1  
template < typename T1, typename T2 > yPVK>em5  
  struct result_2 +X!QH/ 8  
  { _W gpk 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bngvm9k3  
} ; CL<m+dW%*  
} ; xc_-1u4a9  
lH%-#2]  
OjfumZL#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 03a<Cd/S  
z*G(AcS)  
下面我们来剥离functor中的operator() 2t`d. s=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R![4|FR  
z;6,,  
return l(t) op r(t) vlh$NK+F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m-XS_5x\  
return op l(t) Vv3:x1S  
return op l(t1, t2) =;y(b~  
return l(t) op x aW9Sj0ZM  
return l(t1, t2) op X"O^4MnvI  
return l(t)[r(t)] Q7XlFjzcm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {V5eHn9/Q'  
<,I]=+A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >IE`, fe  
单目: return f(l(t), r(t)); dmk_xBy s|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^6FU]  
双目: return f(l(t)); wUcp_)aE|  
return f(l(t1, t2)); 5yQ\s[;o3  
下面就是f的实现,以operator/为例 W,ik ;P\  
.0iHI3i^  
struct meta_divide b]Z>P{ j  
  { q ,*([yX  
template < typename T1, typename T2 > }WEF *4B!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2*}qQ0J  
  { lbiMB~rwI  
  return t1 / t2; y(*#0fJrTV  
} .yb=I6D;<3  
} ; Kld#C51X f  
S F&EVRv  
这个工作可以让宏来做: d2 (3 ,  
)m.U"giG++  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x$=""?dd  
template < typename T1, typename T2 > \ pDM95.6   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DE" Y(;S  
以后可以直接用 gkL{]*9&%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1cY,)Z%l #  
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 `u#N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +'!Y[7|9iv  
c`xgz#]v  
/'Q2TLy=  
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 xBg. QV  
22r$Ri_>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J~k'b2(p3  
class unary_op : public Rettype  Or,W2  
  { >j_N6B!  
    Left l; 1 JB~G7  
public : E 9v<VoNP`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GLr7sack  
(V9 ;  
template < typename T > b?nORWjC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D=:O ^<  
      { j/uu&\e  
      return FuncType::execute(l(t)); 2^4OaHY88  
    } )l[bu6bM  
g0>Q* x  
    template < typename T1, typename T2 > i;mA|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H?tX^HO:q  
      { l{4rKqtX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )k6kK}  
    } 'O[0oi&  
} ; RG y+W-  
m\e?'-(s  
C5x*t Q|  
同样还可以申明一个binary_op  7 j8Ou3  
aYws{Vii  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @t4OpU<'*b  
class binary_op : public Rettype C9L_`[9DO  
  { !i5~>p|4@  
    Left l; MyaJhA6c  
Right r; =U,mzY (  
public : yrQf PR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W?X3 :1c9:  
j-TRa,4bN  
template < typename T > #gSLFM{p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Xl/U^B  
      { {{@*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G*%:"qleT$  
    } ~NG+DyGa=  
^j]_MiA4  
    template < typename T1, typename T2 > w'7=CzfYn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5Sx.'o$  
      { l' 2C/#8F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tzrvIVD  
    } V2LvE.Kj  
} ; }0idFotck  
}) Zcw1g  
zLybf:#  
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 Zgt(zh_l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dq^vK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +a0` ,Jc  
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。 *=zv:!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jzd)jJ0M  
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。。。 M<'He.n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ! q5qA*  
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) X}B ]0z>  
下面是修改过的unary_op w:07_`cH=  
2sH1) ,\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x4-_K%  
class unary_op ~Aw.=Yi=  
  { OZ, Xu&N  
Left l; AA<QI'6  
  JasA w7  
public : .X34[AXd  
;"|QW?>$D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -rlCE-S  
C1o^$Q|j  
template < typename T > cG,zO-H  
  struct result_1 R'Uf#.  
  { fi  [4F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u7lO2 C7  
} ; $rm/{i_7  
% O u'+A  
template < typename T1, typename T2 > a!B"WNb+  
  struct result_2 CN:z *g  
  { ;@xlrj+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '8=/v*j>?  
} ; W_lXY Z<  
N5.B"l  
template < typename T1, typename T2 > sW@_' Lw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `G`y A%  
  { bX>R9i$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $[\\{XJ.  
} nXw98;  
||4T*B06  
template < typename T > '^M.;Giz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (D0\uld9  
  { tE,& G-jU  
  return OpClass::execute(lt(t)); EYA=fU  
} '}$$0S.DC  
8p]9A,Uq&  
} ; +`tk LvM  
Q)im2o@z  
|enb5b78  
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  zPN:)  
好啦,现在才真正完美了。 =Y Y 7V!  
现在在picker里面就可以这么添加了: -\n%K  
%`*On~  
template < typename Right > quRTA"!E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K/K|[=bl  
  { nF$HWp&gt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :0Z\-7iK  
} ih-J{1  
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。 jl5&T{z  
)Z)Gb~G  
Ub/ZzAwq  
_!,Ees=b  
^h^.;Iqr=  
十. bind in6*3C4  
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。 (e Ssx/  
先来分析一下一段例子 ")<5 VtV  
]kd:p*U6P  
N(V_P[]"*,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} inh J|pe"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GSW%~9WBa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pQ>|d 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。 OX%#8Lx  
我们来写个简单的。 SDB \6[D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Bj<s!}i{[  
对于函数对象类的版本: 4:5M,p  
)qe rA  
template < typename Func > yD#(Iw  
struct functor_trait `x_}mdR  
  { uVTacN%X  
typedef typename Func::result_type result_type; O_]hbXV0  
} ; Ec@cW6g(%  
对于无参数函数的版本: &gKDw!al  
qw1W }+~g  
template < typename Ret > #k?.dWZ!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L9-Jwy2(>  
  { p=odyf1hK  
typedef Ret result_type; o (4gh1b%  
} ; /l_u $"  
对于单参数函数的版本: f;AI4:#I  
7hTpjox2  
template < typename Ret, typename V1 > m'QG{f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u /]P  
  { &>&6OV]P'  
typedef Ret result_type; ln+.=U6Tm  
} ; ?5J>]: +ZZ  
对于双参数函数的版本: lV$CBS  
(cyvE}g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6l[ v3l"t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `So/G  
  { +(PUiiP'"v  
typedef Ret result_type; *ow`}Q  
} ; n}t 9Nf_  
等等。。。 F]D{[dBf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *@p"  
8d_J9Ho  
template < typename Func > 7F2 RH 8)  
struct func_return HNCu:$Wr@  
  { k%X $@NP  
template < typename T > *CPpU|  
  struct result_1 8|^&~Rl4  
  { 4hc[ rN,]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3n)$\aBE  
} ; a"X h  
r-go921  
template < typename T1, typename T2 > 6<T:B[a-  
  struct result_2 1DcX$b  
  { g?Tev^D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /_})7I52  
} ; 0KTO )K  
} ; j#~~_VA~  
/Ry% K4$  
)z\#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c BZ,"kp-  
kDDC@A $  
template < typename Func, typename aPicker > \Oq8kJ=  
class binder_1 *hru);OJr  
  { g$^-WmX\m  
Func fn; c?e-2Dp(  
aPicker pk; YoW)]n  
public : URs]S~tk  
wU>Fz*  
template < typename T > /,\U*'-  
  struct result_1 QS!Z*vG  
  { Le:C8^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )obgEJ7Y`l  
} ; G;flj}z  
q&J5(9]O|L  
template < typename T1, typename T2 > $y&W:  
  struct result_2 8["%e#%`$  
  { pZ}B/j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n1{[CCee@  
} ; i@.Tv.NZ  
8toOdh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mvK^')  
u*): D~A  
template < typename T > c8YbBdk'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "+T`{$Z=C  
  { '?| 1\j  
  return fn(pk(t)); Zp3-Yo w2  
} >h)kbsSU0z  
template < typename T1, typename T2 > bXvO+I<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `-.2Z 0  
  { pB\:.?.pd  
  return fn(pk(t1, t2)); r dSL  
} 8-NycG&)  
} ; cz1+ XpU  
ij;NM:|Sd  
`(h^z>%  
一目了然不是么? nAWb9Yk  
最后实现bind n0T|U  
1P(=0\ P>&  
@B (oq1i@  
template < typename Func, typename aPicker > 8T9 s:/%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .Y{x!Q"  
  { @, GL&$Y:W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \Q(a`6U  
} Lv]%P.=[G  
"A"YgD#t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7)V"E-6h  
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。 'I&0$<  
F5RL+rU(h  
十一. phoenix T>'O[=UWh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d}zh.O5P!  
^n0;Q$\  
for_each(v.begin(), v.end(), <O 0Q]`i  
( Rlk3AWl2u  
do_ YB7n}r23  
[ j!>P7 8  
  cout << _1 <<   " , " OyVP_Yx,V  
] Lo1ySLo$G  
.while_( -- _1), ;W|NG3_y  
cout << var( " \n " ) XDJE]2^52?  
) 6T'UWh0S  
); =DJ:LmK  
EN\cwa#FU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }n4 T!N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lbda/Zx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (O4oI U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '*mZ/O-  
qWheoyAB  
k\ .9iI'6  
template < typename Cond, typename Actor > t_jn-Idcf  
class do_while Rtz~:v%  
  { qsp.`9!  
Cond cd; F-wAQ:  
Actor act; rhbz|Uq  
public : V^ n6~O  
template < typename T > s{Qae=$Q  
  struct result_1 '~&W'='b;  
  { dEtjcId  
  typedef int result_type; 2$5">%?  
} ; +FqD.=8  
>-I <`y-H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4T(d9y  
AJ7^'p9Y  
template < typename T > @!fUp b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h'-4nu;*  
  { G-T^1?  
  do * ) <+u~  
    { 8F8?1  
  act(t); o'$"MC+  
  } ,~naKd.ZY  
  while (cd(t)); g= $U&Hgs  
  return   0 ; 8xO   
} !2KQi=Ng  
} ; ~dr,;NhOLJ  
hJ{u!:4  
N9_* {HOy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZQE1]ht  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 sh_;98^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 iibG$?(  
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。 cDY)QUmi  
下面就是产生这个functor的类: Sc[#]2 }  
I;t@wbY,  
tJ6@Ot  
template < typename Actor > J;>epM ;*  
class do_while_actor CVa>5 vt  
  { 1z8"Gk6  
Actor act; <3{MS],<<  
public : !l0]IX` F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E)$>t}$  
*I(6hB  
template < typename Cond > Mqd'XU0L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I@KM2 KMN  
} ; CK7([>2  
xUdGSr50  
0qJ (RB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :>fT=$i@  
最后,是那个do_ OKMdyyO<l  
sr6 BC.  
{h+8^   
class do_while_invoker Y.Zd_,qy  
  { c9-$^yno  
public : <l5i%?  
template < typename Actor > =tP9n;D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nv:Qd\UM  
  { T%eBgseS  
  return do_while_actor < Actor > (act); JI-i7P  
} cpjwc@UMe  
} do_; H:c5 q0O^x  
bXnUz?1!d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UUV5uDe>i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F<I*?${[  
最后来说说怎么处理break和continue ;98&5X\u<  
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。 [nO3%7t@  
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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