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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A]3k4DLYS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `EQL" =)  
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, "ocyK}l.?  
zKK9r~ M  
b~cZS[S  
l%=;  
  class filler y<.5xq5_3  
  { ez[Vm:2K  
public : 4mbBmQV$#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u$`a7Lp,n  
} ; lk=<A"^S  
8xMX  
c+GG\:gM  
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: 6wg^FD_Q  
EhBKj |y  
Ws12b $  
5Yndc)Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UGatWj  
$Y gue5{c  
A?0Nm{O;3v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O33 `+UV"W  
&9>vl*  
%]7d`/  
2t1ZIyv3 D  
二. 战前分析 Kf-JcBsrT  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7x8  yxE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (QiAisE  
O.JN ENZf  
UL9n-M =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,]/X\t5]D  
  /* --------------------------------------------- */ 7mfS*aCb  
vector < int *> vp( 10 ); @KUWxFak  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /<BI46B\  
/* --------------------------------------------- */ *n"{J(Jt`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A_UjC`  
/* --------------------------------------------- */ o<!?7g{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m) D|l1AtF  
  /* --------------------------------------------- */ |+"(L#wk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z([</D?  
/* --------------------------------------------- */ FXU8[j0P_G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qe(:|q _  
l}M!8:UzU  
o[D9I hs  
Srd4))2/0  
看了之后,我们可以思考一些问题: is@?VklnB  
1._1, _2是什么? YKf0dh;O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *DhiN  
2._1 = 1是在做什么? }W,[/)MO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UkGCyGyZ[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {BU;$  
B#1;r-^P<  
IEvdV6{K  
三. 动工 Jj%K=sw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ""~ajy  
Yu2Bkq+  
ht}wEvv  
uFga~&#g  
template < typename T > ~WV"SaA)*U  
class assignment ]')RMg zM*  
  { IV)j1  
T value; jmW7)jT8:  
public : kB%JNMF{A  
assignment( const T & v) : value(v) {} y1L,0 ]  
template < typename T2 > 7"D.L-H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )@bQu~Y  
} ;  #:%/(j  
l%i+cOD  
x'R`. !g3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \Y}8S/]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mpJ#:}n  
Wo=jskBrQ  
`Ryp% Bn  
<1M-Ro?5k  
  class holder Aq7osU1B  
  { U :_^#\p  
public : \1Em`nvOX  
template < typename T > r" ,GC]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sCHJ&>m5-  
  { "C`Ub  
  return assignment < T > (t); [}]Q?*_  
} S>1Iky|  
} ; u\JNr}bL  
3sZ\0P}   
,s;Uf F  
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: 5l*&>C[(i  
G,w(d@  
  static holder _1; Thit  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VY\&8n}e(  
SasJic2M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )53y AyP  
而不用手动写一个函数对象。 du^J2m{f  
*CHX  
*4Y V v  
(Ep\Z 6*  
四. 问题分析 !%0 * z  
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。 Ma"]PoP  
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。 i K? w6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pgea NK5Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $E.I84UfX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N87B8rDl  
?FcAXA/J{  
五. 问题1:一致性 icK/],  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A^<iL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PwLZkr@4^  
-3Vx76Y  
struct holder d6 5L!4  
  { '!$Rw"K.  
  // c!9nnTap  
  template < typename T > V "h +L7T  
T &   operator ()( const T & r) const @;RXLq/8  
  { u.Dz~$T  
  return (T & )r; CeC6hGR5  
} [ibu/ W$  
} ; vRO _Q?  
wAW5 Z0D  
这样的话assignment也必须相应改动: @<&m|qtMsz  
'b{]:Y  
template < typename Left, typename Right > `W*U4?M  
class assignment D}X\Ca"h  
  { 8-77d^cprR  
Left l; @sC`!Rmy'-  
Right r;  kPLxEwl  
public : W6/yn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >\3V a  
template < typename T2 > Q$Q([Au  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,DkNLE  
} ; 6~w@PRy  
N//K Ph  
同时,holder的operator=也需要改动: ,nDaqQ-C!!  
yO~Ig `w  
template < typename T > O@C@eW#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B_m8{44zM  
  { >I&5j/&}+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @6T/Tdz  
} ikiypWq  
>V}#[/n  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V33T+P~j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FQ5U$x. [P  
Z>5b;8  
return l(rhs) = r; pg)WKbV  
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。 *CI#+P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5]Y?m'  
[K0(RDV)%  
template < typename Tp > kL"2=7m;  
class constant_t YteO 6A;  
  { 4@# `t5H  
  const Tp t; j+  0I-p  
public : VS8Rx.?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^,T(mKS  
template < typename T > j HJ`,#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L0WN\|D  
  { b!5~7Ub.No  
  return t; y/ ef>ZZ  
} Gu\q%'I  
} ; !." D]i;  
;@Y;g(bw:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4u})+2W  
下面就可以修改holder的operator=了 n8ZZ#}Nhg  
q'Tf,a  
template < typename T > '@k+4y9q?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X?qK0fS  
  { +OWX'~fd<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'kO!^6=4M  
} lp%pbx43s  
ZeaA%y67U  
同时也要修改assignment的operator() ~%kkeh\j  
P:MT*ra*,  
template < typename T2 > mSl.mi(JiZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Trz@~d/[,n  
现在代码看起来就很一致了。 ok\vQs(a  
z/@slT  
六. 问题2:链式操作 Od,qbU4O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fSvM(3Y<Qh  
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。 Uf;^%*P4  
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。 R|87%&6']  
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。 a'yK~;+_9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ML56k~"BL  
)W _v:?A9  
template < typename T > 68C%B9.b'  
struct result_1 |"CZT#  
  { nazZ*lC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Gm^U;u}=f  
} ; q ,]L$  
Zw S F^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^'{Fh"5  
]Wlco  
template < typename T > p}pjfG  
struct   ref eF-."1  
  { !9VY|&fHe  
typedef T & reference; -3Z,EaG^  
} ; 1JG'%8}#8  
template < typename T > L2i_X@/  
struct   ref < T &> ~YWQ2]  
  { wIaony  
typedef T & reference; ?Z[[2\DR  
} ; j[J-f@F \Y  
wc^tgE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X[BIA+6  
0)e\`Bv  
template < typename T > A&Usddcp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~/iKh1 1  
  { 9`X\6s  
  return l(t) = r(t); 1FL~ndJs  
} LxSpctiNx  
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。 >7T'OC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h_3E)jc  
0#Y5_i|p  
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 a:OQGhc=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~1AgD-:Jz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `MN4uC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i^Y+?Sx  
最后的布局是: CXx*_@}MU  
                Add A>;bHf@  
              /   \ :g=qz~2Xk  
            Divide   5 umH40rX+  
            /   \ MKD1V8i  
          _1     3 t: ;Pj9  
似乎一切都解决了?不。 Y0dEH^I  
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。 WH@,kH@  
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。 Zbt.t] N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: S3*`jF>q  
h-K_Lr]  
template < typename Right > vm7z,FfN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @&3EJ1  
Right & rt) const lc1(t:"[  
  { qUW! G&R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;LPfXpR  
} ^Hnb }L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CMG&7(MR  
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。 #3@rS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 g-</ua(j  
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。 DIfaVo/"  
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。 $)ijN^hV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? U175{N%3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c&?m>2^6  
/}fHt^2H  
template < class Action > {{D)YldtA  
class picker : public Action *-=(Q`3  
  { bL+_j}{:N  
public : RSyUaA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y@:h4u"3  
  // all the operator overloaded 0oZ= yh  
} ; O1U=X:Zl  
FQ7T'G![  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 u=?.}Pj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q4!_>YZ  
=9boya,>  
template < typename Right > aFb==73aLw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .B]MpmpK  
  { bz2ztH9 n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i$:*Pb3mV  
} ;!mzyb*  
t~EPn.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]7F=u!/`<C  
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。 "fCu=@i  
p;59?  
template < typename T >   struct picker_maker gx8ouOh  
  { k"T}2 7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $m%f wB  
} ; mAj?>;R2$2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > , j2Udn}  
  { V6&!9b  
typedef picker < T > result; jrlVvzZ  
} ; ~Ei$nV  
UXc-k  
下面总的结构就有了: a}BYov  
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。 6ryak!|[  
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。 u~M q*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pw7]r<Q  
至此链式操作完美实现。 <ro7vPKNa  
uk< 4+x,2)  
8 S:w7Hr  
七. 问题3 &Fzb6/  
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。 B:;pvW]  
8>2.UrC  
template < typename T1, typename T2 > j9x<Y]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nzuX&bSw  
  { _"Dv uR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7a =gH2]&  
} L%*!`TN  
o/$}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: * J7DY f  
L O_k@3  
template < typename T1, typename T2 > SO|NaqWa  
struct result_2 _(W+S`7Z  
  { \}u Y'F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7 S#J>*  
} ; UqFO|r"M  
E:sf{B'&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <ktrPlNuM  
这个差事就留给了holder自己。 53;}Nt#R  
    -LoZs ru  
xaq-.IQAM$  
template < int Order > rxgbV.tx  
class holder; =r?hg GWe  
template <> | C;=-|  
class holder < 1 > (Ft+uuG  
  { (^8Y|:Tz  
public : ~drS} V  
template < typename T > zH?!  
  struct result_1 VuhGx:Xl  
  { *KZYv=s,u  
  typedef T & result; ?mwt~_s9  
} ; ]^.  _z  
template < typename T1, typename T2 > RVnjNy;O`  
  struct result_2 iW]j9}t  
  { v}}F,c(f  
  typedef T1 & result; :}L[sl\R  
} ; ajbA\/\G;  
template < typename T > 3 Gp$a;g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T] f ;km  
  { Ex Y]Sdx  
  return (T & )r; MnsJEvn/  
} fa jGZyd0:  
template < typename T1, typename T2 > |B?m,U$A!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const APn|\  
  { m)ky*"(  
  return (T1 & )r1; :[p}  
} |sJ[0z  
} ; #px+;k 5  
y2Q&s 9$Do  
template <> ,uSMQS-O'4  
class holder < 2 > [N-Di"  
  { O%WIf__Q  
public : 6y-@iJ*ld;  
template < typename T > R$h<<v)%  
  struct result_1 #5Qpu  
  { |{z:IQLv  
  typedef T & result; du $:jN\}  
} ; +xh`Q=A  
template < typename T1, typename T2 > I13y6= d  
  struct result_2 bQzZy5,  
  { 2prU  
  typedef T2 & result; wjU9ZGM  
} ; GL>O4S<`  
template < typename T > DzAg"6=CS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %8RrRW  
  { fbyd"(V 8r  
  return (T & )r; 2 ~dE<}  
} e[{0)y>=  
template < typename T1, typename T2 > uP`Z12&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h/QXPdV  
  { po c`q5i+  
  return (T2 & )r2; Z\(q@3C  
} j"8ZM{aO  
} ; SpIv#?  
$!-yr7  
@f_Lp%K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 I }a`0Y&{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Eh)fnqs_d}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o@_q]/Mh  
rP'me2 B  
return l(i, j) = r(i, j); H9Gh>u]}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U"~>jZKk  
v8wq,CYV  
  return ( int & )i; vRYQ{:  
  return ( int & )j; k`cfG\;r  
最后执行i = j; Zcey|m*|  
可见,参数被正确的选择了。 ]"pVj6O  
1>.Ev,X+e  
h,(26 y/s  
n.}ZkG0`  
Q8$}@iA[  
八. 中期总结 Ex.yU{|c  
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: _kC-dEGf!y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i9:C4',sw0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !K#qeY}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (Nq=H)cm8  
p . %]Q*8  
#]-SJWf3  
;'gWu  
xW+6qtG`  
ImA @}:  
九. 简化 pj8=wch  
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。 iR HQ:Y!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qfX6TV5J}!  
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: 44J]I\+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mg+2. 8%  
  +-*/&|^等 M.JA.I@XC  
2. 返回引用。 `T1  
  =,各种复合赋值等 }czrj%6  
3. 返回固定类型。 V_)-#=J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HGl|-nW>  
4. 原样返回。 TbMW|0 #w  
  operator, MnmVl"(/  
5. 返回解引用的类型。 hy9\57_#  
  operator*(单目) 1l9 G[o *  
6. 返回地址。 [=C6U_vU  
  operator&(单目) v<k?Vu  
7. 下表访问返回类型。 )J=!L\  
  operator[] m 1b?J3   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I2XU(pYU  
  operator<<和operator>> oE6tauQn  
zxEL+P  
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。 7o\@>rNWP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y4yhF8E>;U  
)',R[|<  
template < typename Left > {.`vs;U  
struct value_return @?ebuj5{e  
  { ]IaMp788  
template < typename T > ~"gA,e-)  
  struct result_1 JhYe6y[q  
  { Z<oaK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *9 {PEx  
} ; b\f O8{k  
#x@$ lc=k3  
template < typename T1, typename T2 > eNh39er  
  struct result_2 ^+ml5m  
  { \eTwXe]Pv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G+9,,`2  
} ; 0mp/Le5  
} ; .Cv6kgB@c  
8H[<X_/ke  
Y+pHd\$-4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TT%M' 5&  
`6;?9NI  
下面我们来剥离functor中的operator() e v}S+!|U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +SzU  
RIR\']WN  
return l(t) op r(t) J[&@PUy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m<G,[Yc  
return op l(t) Lpkyoh v  
return op l(t1, t2) P.se'z)E  
return l(t) op W<{h,j8  
return l(t1, t2) op |o"?gB}Dh  
return l(t)[r(t)] 2F;y;l%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E#34Wh2z  
s3N'02G  
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: _{ue8kGt  
单目: return f(l(t), r(t)); Gf6p'(\zun  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E*& vy  
双目: return f(l(t)); Ha#= (9.  
return f(l(t1, t2)); Ng&%o  
下面就是f的实现,以operator/为例  ,i NXK  
U)TUOwF  
struct meta_divide 299H$$WS,Z  
  { !vi> U|rh  
template < typename T1, typename T2 > q_lKKzA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q>qUk@  
  { t|?ez4/{z  
  return t1 / t2; j a[Et/r  
} E)&I@m  
} ; iO{hA  
'ycJMYP8  
这个工作可以让宏来做: Ep_HcX`  
OG~gFZr)6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n)/z0n!\  
template < typename T1, typename T2 > \ ZmqKQO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QpH'PYy  
以后可以直接用 W-f=]eWg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >gQ>1Bwvi  
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 &;6`)M{*}  
(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。。。) 1UgEI"#a6g  
`cn#B BV  
2ACCh4(/P  
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 R+:yVi[F]U  
OF>mF~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2>9C-VL2  
class unary_op : public Rettype 1.JK3 3  
  { ZgJQ?S$D  
    Left l; L&8~f]  
public : *-WpZGh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OdbEq?3S/?  
g9pZ\$J&  
template < typename T > h f)?1z4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CT@ jZtg0  
      { 0 JS?;fk  
      return FuncType::execute(l(t)); bRDYGuC  
    } e ,'_xV  
E`JI>7  
    template < typename T1, typename T2 > 234p9A@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M.D1XX 1/  
      { 1nM  #kJ"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ldcqe$7,  
    } 68|E9^`l  
} ; S\EyCi+  
LP^$AAy  
z kP_6T09  
同样还可以申明一个binary_op f5"k55}  
YMyfL8bO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  ~NgA  
class binary_op : public Rettype y1D L,%j  
  { ;C#F>SG\S  
    Left l; HWAdhDZ  
Right r; m@j?za9s  
public : S}3fr^{.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bP#:Oi0v`  
9=M$AB  
template < typename T > ;+_:,_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YqD=>P[O  
      { ^e5=hH-%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I|!OY`ko  
    } XX!%RE`M8  
q$UJ$ 7=f8  
    template < typename T1, typename T2 > mIvx1_[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "{+QW  
      { s[*rzoA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #zy :a%  
    } Es`Px_k  
} ; DK~xrU'  
M?49TOQA  
;d$rdFA_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qq`4<0I>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?<,l3pwqa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A2FYBM`Q&D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qwcD`HV,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X`/k)N>l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3*bU6$|5FP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >uB?rGcM  
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) ]A `n( "%  
下面是修改过的unary_op }tu C}  
t3ZOco@~P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XJB)rP  
class unary_op gg/-k;@ Rf  
  { iVr JQ  
Left l; ^CH=O|8j  
  8d{0rqwNE  
public : L{\8!51L  
Hio0HL-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S+6.ZZ9c  
M0"_^?  
template < typename T > y<3-?}.aZ  
  struct result_1 e{H=dIa+  
  { Zl!kJ:0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MJ)RvNF  
} ; 8W7J3{d  
I][*j  
template < typename T1, typename T2 > 1.hyCTnI  
  struct result_2 Ee#q9Cx^J  
  { ?UR0:f:}oc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  }v{LRRi  
} ; $wa{~'  
hZ,_ 6mNg  
template < typename T1, typename T2 > I 34>X`[o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a-tmq]]E  
  { |-ALklXr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rv>-4@fMJ  
} t}4, ]m s  
{S \{Ii6  
template < typename T > ue"~9JK.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ATyEf5Id_  
  { lVa%$F{Pq  
  return OpClass::execute(lt(t)); j;r-NCBnz  
} {Xy5pfW Q  
4_lrg|X1  
} ; 1I6px$^E\  
r;2^#6/Z  
|e&\<LwsP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w2c?.x  
好啦,现在才真正完美了。 r5/0u(\LB  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^76]0`gS  
|r/"  |`  
template < typename Right > HiFUv>,u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OT*mO&Z  
  { kD%( _K5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0+ '&`Q!u  
} T-L||yE,h  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >=>2m2z=  
b|DdG/O  
3"e,q Y  
BO&bmfp7,  
<lPG=Xt  
十. bind ;'K5J9k  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B9 uoVcW  
先来分析一下一段例子 ioCsV  
aXYY:;  
/6* 42[r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BU_nh+dF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 reWot&;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SH$PwJU  
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。 2zb"MEOS5  
我们来写个简单的。 xp{tw$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )10+@d  
对于函数对象类的版本: Sm|6 %3  
*)Zdz9E'1(  
template < typename Func > ~0$&3a<n1  
struct functor_trait D>q9 3;p  
  { GVn!O1jio  
typedef typename Func::result_type result_type; S\=Nn7"  
} ; `^&OF u ee  
对于无参数函数的版本: eauF ~md,  
0h_|t-9j  
template < typename Ret > Y3b *a".X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +0Y&`{#Z  
  { =H8;iS2R  
typedef Ret result_type; Q2gq}c~  
} ; TeM|:o  
对于单参数函数的版本: QWYJ *  
lo+A%\1  
template < typename Ret, typename V1 > :F?C)F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %h@EP[\  
  { &8lZNv8;(p  
typedef Ret result_type; e"<OELA  
} ; VPo".BvG6  
对于双参数函数的版本: ,z jv7$L  
":ue-=&M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MTn{d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {<KVx9  
  { ?caSb =f  
typedef Ret result_type; 7 <R E_/]  
} ; 4r}51 N\  
等等。。。 ?@86P|19  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %ET+iIhK  
g 7H(PF?  
template < typename Func > 1qA;/-Zr<o  
struct func_return {IjR^J=k  
  { !Uo4,g6r+  
template < typename T > "y}5;9#,  
  struct result_1 `c$V$/IT  
  { 9.#<b |g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~xFkU#  
} ; QXK{bxwC  
W=?<<dVYD  
template < typename T1, typename T2 > ? J0y|  
  struct result_2 {l@{FUv  
  { [/r(__.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `a/`,N  
} ; W>r+h-kR  
} ; 9 68Ez  
Pq$n5fZC !  
L/K(dkx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e0 ecD3  
UN#S;x*  
template < typename Func, typename aPicker > TWTb?HP  
class binder_1 f o3}W^0  
  { ;uGv:$([g  
Func fn; F+qm[Bc8  
aPicker pk; +}AI@+  
public : pb,d'z\S  
;^L(^Hx  
template < typename T > 2 %]X+`+O  
  struct result_1 AbM'3Mkz  
  { HoAy_7-5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }@)[5N# A|  
} ; [-w%/D%@  
y~V(aih}D  
template < typename T1, typename T2 > *-X[u:  
  struct result_2 %BODkc Zh  
  { UiNP3TJ'L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V;=cwy)I  
} ; {!`6zBsP  
#vlgwA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lOp`m8_=  
-Y8B~@]P?  
template < typename T > $~)SCbL^5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zt%Mx>V@  
  { WIGi51yC.x  
  return fn(pk(t)); r JB}qYD  
} 9gIrt 6  
template < typename T1, typename T2 > 6]wIG$j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * y,v}-  
  { *^`Vz?g<  
  return fn(pk(t1, t2)); pj(,Zd[47  
} '3;b@g,  
} ; q^nVN#  
W,u:gzmhw  
wd6owr  
一目了然不是么? &^nGtW%a 9  
最后实现bind iy"*5<;*DD  
%iB,IEw  
`D9$v(Ztr  
template < typename Func, typename aPicker > |W^IlqTH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `vV7c`K?  
  { h+,@G,|D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gqR(.Pu  
} Wp,R ^d  
pR_9NfV{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wIgS3K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Bw.i}3UT6  
Ys7]B9/1O  
十一. phoenix 'GScszz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;{6~Bq9  
< %Y}R\s?  
for_each(v.begin(), v.end(), ,x$,l  
( a'T;x`b8U,  
do_ dr"1s-D4IQ  
[ ~J]qP#C  
  cout << _1 <<   " , " rl.}%Ny  
] 7 8,n%=nG  
.while_( -- _1), X3& Jb2c2  
cout << var( " \n " ) 1~gCtBRM  
)  !@sUj  
); 2<6UwF  
p7 ~!z.)o  
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: 1;iUWU1@  
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 ry]l.@o;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W*G<X.Hf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QGz|*]  
g)B]FH1  
|y*c9  
template < typename Cond, typename Actor > Rb;'O89Hj@  
class do_while \<K5ZIWV  
  { zm#  ?W  
Cond cd; iow"n$/  
Actor act; Ul# r  
public : N>E_%]Ch  
template < typename T > n+p }\msH  
  struct result_1 &&%H%9  
  { 9M ]_nPY  
  typedef int result_type; ~M$Wd2Th  
} ; G/W>S,(  
atzX;@"K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Gu M]qn  
.Y|!:t|  
template < typename T > $Kd>:f=A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7$#u  
  { kf9X$d6   
  do m[2gdJK  
    { ig"L\ C"T  
  act(t); ^?|"L>y  
  } l"]V6!-U  
  while (cd(t)); 1Ws9WU  
  return   0 ; H*6W q  
} R-14=|7a-  
} ; _dU\JD  
Xc.`-J~Il  
{G-kNU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cb bFw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s[N@0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _Ey5n!0:  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,z6~?6m  
下面就是产生这个functor的类: 0 "#HJA44  
.]Z"C&"N]  
|?9HU~B  
template < typename Actor > Ca-j?bb!  
class do_while_actor /Kbl%u  
  { {+Jv+J9  
Actor act; Hp?/a?\Xm  
public : #E]59_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4K74=r),i  
*ui</+  
template < typename Cond > 6B-16  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t,' <gI  
} ; h];I{crh  
cCX*D_kCB  
=c7;r]Ol  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n!(F, b  
最后,是那个do_ /RF7j;  
IA(5?7x`<  
2rMpgV5  
class do_while_invoker #"an9<  
  { w =KPT''!  
public : K^[?O{x^B  
template < typename Actor > Ho%CDz z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gh$^{  
  { I:.s_8mH}  
  return do_while_actor < Actor > (act); M3AXe]<eC1  
} Pc9H0\+Xk  
} do_; zreU')a  
iQ{VY ^ 0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0$njMnB2l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #;<Y[hR{P  
最后来说说怎么处理break和continue F}zDfY\-  
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。 I_BJH'!t  
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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