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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C!<Ou6}!b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )4e.k$X^  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 'urafE4M  
l`lk-nb  
cKca;SNql1  
r,73C/*&/  
  class filler *SJ_z(CZm  
  { :'X&bn  
public : >C>.\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ? =Z?6fw  
} ; C`hU]  
@1roe G  
_aSxc)?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K<3A1'_  
X]TG<r  
Tv,[DI +  
O3,jg |,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TQF| a\M'  
#CTE-W"|HE  
D0-3eV -  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &-)N'  
0*3R=7_},o  
gh]cXuph  
]m3HF&  
二. 战前分析 lfow1WRF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 sUO`uqZV  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I^-Sb=j?Z  
NIry)'"  
W aRw05r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gx/Oi)&/  
  /* --------------------------------------------- */ ~!d\^Z^i  
vector < int *> vp( 10 ); q6luUx,@m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GR_-9}jQP  
/* --------------------------------------------- */ 7&)bJ@1U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?dg [:1R}  
/* --------------------------------------------- */ m+[Ux{$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 194)QeoFw  
  /* --------------------------------------------- */ A|4[vz9>H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rglXs  
/* --------------------------------------------- */ U?Zq6_M&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ffz,J6b  
1.GQau~  
-G rE} L  
z>Y-fN`,  
看了之后,我们可以思考一些问题: %ntRG !  
1._1, _2是什么? kbQ>a5`,x  
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。 +'HqgSPyb  
2._1 = 1是在做什么? IOmfF[  
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。 R 'zWYQ  
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。 gR;i(81U  
hL{KRRf>  
"ze|W\Bv!  
三. 动工 |/{=ww8|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !l8PDjAE  
'zTLl8P  
*.t 7G  
@qAS*3j  
template < typename T > @q7I4  
class assignment yvB.&<]No  
  { sUQ@7sTj  
T value; /nA{#HY  
public : YNF k  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Ak6,BuI%  
template < typename T2 > 5U$0F$BBp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]N?kG`[  
} ; ^u ~Q/ 4  
igPX#$0XU  
/y}xX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2E'UZ m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !%c\N8<>GD  
)Ql%r?(F+  
Vt#.eL)Ee  
e(t\g^X  
  class holder E:nF$#<'N  
  { NC(~l  
public : zQd 2  
template < typename T > 64tvP^kp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k5pN  
  { %* }(}~  
  return assignment < T > (t); 2\{zmc}G-0  
} Ad_h K O  
} ; M8(t 'jN  
4H&+dR I"  
eng'X-x  
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: +23x ev  
U>N1Od4vTO  
  static holder _1; N<}5A%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wb l&  
t%=tik2|7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /gP+N2o+}  
而不用手动写一个函数对象。 S<Xf>-8w  
4^:=xL  
"4{r6[dn  
g}c~:p  
四. 问题分析 aPL+=58r  
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。 KbeC"mi  
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。 Qvhl4-XjZa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H/M@t\$Dc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cbTm'}R(G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PdWx|y{%  
;:NJCuG  
五. 问题1:一致性 Q\Vgl(;lX  
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?| Cp0=k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F:S}w   
=t?F6)Q  
struct holder O:K2Y5R?B  
  { w``U=sfmV  
  // {)sdiE  
  template < typename T > _H@DLhH|=  
T &   operator ()( const T & r) const PCtzl )  
  { k!Y, 63V=  
  return (T & )r; 7@W>E;go  
} X"eYK/7  
} ; {+>-7 9b  
r9?Mw06Wc5  
这样的话assignment也必须相应改动: JB<t6+"rD  
Jln:`!#fDf  
template < typename Left, typename Right > N"ST@/j.A  
class assignment tQ#n${a@f  
  { 1?l1:}^L  
Left l; U]rRQ d/:;  
Right r; do'GlU oMC  
public : G 01ON0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O;3>sLgc  
template < typename T2 > p6S8VA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =Dj#gV  
} ; ^S; -fYW2  
2GG2jky{/  
同时,holder的operator=也需要改动: TWX.D`W  
B%68\  
template < typename T > I7 ]8Y=xf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ftSW (og  
  { f _:A0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Zv{'MIv&v  
} n `Ac 3A  
#KvlYZ+1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 M<&= S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;$Jo+#  
{P-):  
return l(rhs) = r; Q+{n-? :  
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。 c &c@M$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |DwZ{(R"W  
#w=~lq)9  
template < typename Tp > eyxW 0}[  
class constant_t 2~[juWbz  
  { [nh>vqum  
  const Tp t; kq-) ^,{y  
public : o2ECG`^b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [V`r^  
template < typename T > &7s.`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @2#lI  
  { s>c=c-SP.  
  return t; k}rbim  
} }6ldjCT/,  
} ; % ] U  
vP,n(reM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7xR\kL.,  
下面就可以修改holder的operator=了 e'<)V_  
"J1 4C9u   
template < typename T > "r2 r   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^ZCD ~P_=  
  { \b>] 8Un"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~VB1OLgv#.  
} Dt1jW  
5:?! =<=  
同时也要修改assignment的operator() J .%IfN  
\{D" !e  
template < typename T2 > 7j{?aza  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ),!qTjD  
现在代码看起来就很一致了。 B-mowmJ3dg  
)U# K  
六. 问题2:链式操作 ugBCBr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _"{Xi2@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。 HVAYPerH  
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。 {4PwLCy  
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。 9tnD=A<PS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !n%j)`0M  
D6Wa.,r  
template < typename T > 1.>m@Slr>  
struct result_1 SS2%q v  
  { QsW/X0YBv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fj!U|l\_9  
} ; H;"4 C8K7  
cH)";] k*-  
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: ajpX L  
8?C5L8)  
template < typename T > 47B&s   
struct   ref 5-A\9UC*@  
  { & nK<:^n  
typedef T & reference; ./~(7o$  
} ; *K; ~!P  
template < typename T > -n;}n:w L  
struct   ref < T &>  AOx[  
  { " Yy n/  
typedef T & reference; Bbp|!+KP{(  
} ; TsZ@  
i@'dH3-kO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S]{oPc[7  
K> e7pu  
template < typename T > ;n},"&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FiU#T.`9'  
  { 3 gf1ownC  
  return l(t) = r(t); |f##5fB  
} % u6Sr5A[s  
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。 b`_Q8 J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j+YJbL v  
,z?':TZ  
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 A2Tw<&Tw(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,u!sjx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aQ~s`^D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D)Dr__x  
最后的布局是: wA.\i  
                Add :@&/kyGH  
              /   \ y?# Loe  
            Divide   5 dqAw5[qMJ  
            /   \ h `wD  
          _1     3 B erwI 7!=  
似乎一切都解决了?不。 l;V173W=&  
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。 tMe~vq[  
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。 QSj]ZA  
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: xezcAwW  
%>s |j'{  
template < typename Right > azU"G(6y?+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rLT!To  
Right & rt) const ?%kV?eu'  
  { |7Kbpj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  S[QrS 7  
} J8~haim  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9>$p  
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。 $ulOp;~A%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A\;U3Zu  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 .sA.C] f  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'ig'cRD6N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? hzC>~Ub5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: r_.S>]  
{:W$LWET  
template < class Action > JN6B~ZNf  
class picker : public Action @|)Z"m7  
  { L8n|m!MOD  
public : y_9Ds>p!T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6zn5UW#q  
  // all the operator overloaded 5:U so{  
} ; ze;KhUPRm  
-{_PuJ "  
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。 bjS {(  
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: 3mni>*q7d  
y3ikWnx  
template < typename Right > 59-c<I/}f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,2)6s\]/b  
  { lys#G:H]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &~w}_Fjk  
} BluVmM3Vj  
9{uO1O\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E!AE4B1bd  
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。 u]gxFG "   
u2[w#   
template < typename T >   struct picker_maker kNL\m[W8$  
  { [8*)8jP3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xx(T">]vJ  
} ; 3BLqCZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M@ZI\  
  { KG5>]_GH  
typedef picker < T > result; ]s748+  
} ; ]9,; K;1<  
FGQzoS  
下面总的结构就有了: v9UD%@tZ  
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。 #o2[hibq  
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。 Q5_o/wk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o`RKXfCq  
至此链式操作完美实现。 o? $.fhD   
6`-jPR  
JMM W  
七. 问题3 [fIg{Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 c0fo7|  
I2^8pTLh  
template < typename T1, typename T2 > <^uBoKB/f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bs'n+:X `  
  { ]0\MmAJRn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VD\=`r)nT  
} t()c=8qF|u  
r"R#@V\'1b  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ri.I pRe  
zv"Z DRW  
template < typename T1, typename T2 > Hq 188<  
struct result_2 I`p;F!s  
  { as_PoCoss  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5 u0HI  
} ; !Rt>xD  
;({W#Wa  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NgCvVWto  
这个差事就留给了holder自己。 @ry_nKr9  
    /H==Hm/  
*WT`o>  
template < int Order > AzxXB  
class holder; 7\q~%lDE  
template <> 6MkP |vr6  
class holder < 1 > ;w[0t}dPl  
  { OydwE  
public : O0y_Lm\  
template < typename T > veh<R]U  
  struct result_1 m9Hit8f@Q  
  { *D3/@S$B  
  typedef T & result; ""|Qtubv  
} ; >e"#'K0?\  
template < typename T1, typename T2 > YUIi;  
  struct result_2 :08,JL{  
  { ?S$P9^ii'  
  typedef T1 & result; xF44M]i  
} ; 8ITdSg  
template < typename T > '6Q =#:mc\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C73 kJa  
  { ?1eK#Z.  
  return (T & )r; fwf$Co+R:*  
} $p?aVO  
template < typename T1, typename T2 > %|i`kYsy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^ovR7+V  
  { Y.r+wc]  
  return (T1 & )r1; `$C n~dT  
} 8pgEix/M5o  
} ; 'X2POay1  
(*)hD(C5  
template <> ox (%5c)b|  
class holder < 2 > &IB|rw'9  
  { {,~3.5u   
public : /gkX38  
template < typename T > & 9 ?\b7  
  struct result_1 eHDN\QA 2  
  { KMjhZap%  
  typedef T & result; v oj^pzZ  
} ; s}% M4  
template < typename T1, typename T2 > P}7'm M  
  struct result_2 W1=H8 O  
  { P(z++A&  
  typedef T2 & result; :A'y+MnK<  
} ; ';=O 0)u  
template < typename T > =$Nq   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e;}7G  
  { Ak"m 85B  
  return (T & )r; KNIn:K^/  
} 5,6"&vU,  
template < typename T1, typename T2 > [ ~&/s:Vvo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~1vDV>dpE  
  { C&rkvM8  
  return (T2 & )r2;  O+Y6N  
} xx%j.zDI]  
} ; c|@bwat4  
lv+TD!b   
hNmJ!Uo  
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> >。 *6DB0X_-}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8C9-_Ng`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "u^H# L>-q  
P! #[mio  
return l(i, j) = r(i, j); zuy4G9P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I75DUJqy]  
&AbNWtCV+G  
  return ( int & )i; -0x #  
  return ( int & )j; 8&`LYdzt  
最后执行i = j; J,y[[CdH`  
可见,参数被正确的选择了。 wyO4Y  
SmSH2m-  
U/l&tmIVY  
'Xq| Kf (  
X=fYWj[H,  
八. 中期总结 )ea>%  
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: 8i#2d1O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O*)Vhw'pK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f5VLw`m}.8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y''z5['  
XBu"-(  
&H/'rd0M  
S8j{V5R'  
GM f `A,>  
T&u5ki4NE  
九. 简化 z !rL s76  
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。 *kDCliL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DKJmTH]rUg  
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: fN^8{w/O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )g#T9tx2D  
  +-*/&|^等 GqaCj^2f  
2. 返回引用。 G.a bql  
  =,各种复合赋值等 h-<81"}j1  
3. 返回固定类型。 dufu|BL|}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JL}_72gs  
4. 原样返回。 P'[3Fqe  
  operator, EC!02S  
5. 返回解引用的类型。 Mc_YPR:C  
  operator*(单目) 9u}Hmb  
6. 返回地址。 3E $f)  
  operator&(单目) Q%tXQP.r  
7. 下表访问返回类型。 W^LY'ypT  
  operator[] ex (.=X 1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ""F5z,'  
  operator<<和operator>> f=gW]x7'R+  
V/ uP%'cd  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '3D XPR^B6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ca*DZG/  
']z{{UNUN  
template < typename Left > YdC6k?tzS  
struct value_return rkCx{pe9  
  { 4`]^@"{  
template < typename T > ]i ,{  
  struct result_1 D_^ nI:  
  { VfC<WVYiZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A:N|\Mv2b  
} ; O6a<`]F  
_w+:Dv~*a  
template < typename T1, typename T2 > ?u=Fj_N_  
  struct result_2 j8{i#;s!"  
  { qqr?!vem6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f:|1_j  
} ; 6J6BF%  
} ; .A{tQ1&_  
QIvVcfM^  
j0S# >t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )SRefW.v  
QP8Ei~  
下面我们来剥离functor中的operator() u jq=F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6/Xk7B  
Eog0TQ+*  
return l(t) op r(t) )E@.!Ut4o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JNYFD8J~  
return op l(t) z] P SpUd  
return op l(t1, t2) >j(_[z|v3  
return l(t) op E }Z/*lX  
return l(t1, t2) op BsqP?/  
return l(t)[r(t)] ,nLy4T&"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q#ClnG*  
Ou!2 [oe@M  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X0H!/SlS  
单目: return f(l(t), r(t)); {V$|3m>:*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xPk8$1meZM  
双目: return f(l(t)); O%zU-_|*  
return f(l(t1, t2)); #Z`q+@@ ]A  
下面就是f的实现,以operator/为例 AFDq}*2Qb  
G"U9E5O  
struct meta_divide YYl4"l  
  { ~tUl}  
template < typename T1, typename T2 > kmsb hYM)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) so)[59M7  
  { &5spTMw8  
  return t1 / t2; ZQoU3AD;  
} AJ? r,!)  
} ; wh\}d4gN  
2"kLdD  
这个工作可以让宏来做: YY((V@|K  
7BjJhs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZaDyg"Tw+  
template < typename T1, typename T2 > \ # 448-8x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C]eSizS.  
以后可以直接用 '}JhzKNj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X!Mx5fg  
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 B=yqW  
(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。。。) K{cD+=]{  
DV+xg3\(>1  
t?ZI".>  
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 +xSHL|:b  
^aMg/.j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R{3N&C  
class unary_op : public Rettype YX7L?=;.@  
  { *:YiimOY"  
    Left l; C'+YQ]u  
public : EXwo,?I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >CgTs  
1i"WDu*h3  
template < typename T > 5k3n\sqZA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <fjX[l<Uz  
      { {3p4:*}  
      return FuncType::execute(l(t)); Av$^  
    } F/bT)QT<f  
?m=N]!n  
    template < typename T1, typename T2 > 1k5Who@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :q7Wy&ow  
      { dh*ZKI^@(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .b&t ;4q  
    } *_{j=sd  
} ; [vK ^Um  
|zNX=mAV  
 u\x}8pn  
同样还可以申明一个binary_op ='sHj4hU  
*@r/5pM2}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 69?wc!  
class binary_op : public Rettype Un(aW=PQ0  
  { ooL!TS GD  
    Left l; bv9]\qC]T<  
Right r; }[};IqVaK  
public : ^q vbqfh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N/'b$m5= S  
swoQ'  
template < typename T > BB$>h}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const du lI&_x  
      { GR.^glG?6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u+e{Mim  
    } Z{Qu<vy_  
qu6D 5t  
    template < typename T1, typename T2 > cAqLE\h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vq0Tk bzs  
      { 2dcV"lY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &yTqZ*Yuk  
    } +z\^t_"f  
} ; 9y8&9<#  
3{^9]7UC  
#7 $ H  
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 )VS=E7[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /P3 <"?#k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R)( T^V`{  
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。 kT66;Y[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B =T'5&  
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。。。 nH'e?>x~e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z1f8/?`W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b-?gw64#  
下面是修改过的unary_op sPQQ"|wU  
[{,T.;'<j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Apag{Z]^B  
class unary_op L>NL:68yN  
  { 9r<J"%*Q  
Left l; "]x'PI 4J  
  5iw<>9X*  
public : fLD, 5SN  
~i{(<.he  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >d*@_ kJM  
v2\FA(BPn  
template < typename T > )Y0!~# `  
  struct result_1 (ejvF):|  
  { &|ex`nwc0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rgv?gaQ>  
} ; l -mfFN  
w"|L:8  
template < typename T1, typename T2 > 1..+F0U  
  struct result_2 a=1@*ID  
  { 8.=BaNU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vjCu4+w($Z  
} ; oj<gD  
Xp% v.M  
template < typename T1, typename T2 > "5!oi]@>(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uc\Kg1{  
  { \<>ih)J@tt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7wqK>Y1a  
} [`[|l  
#&k5 d:  
template < typename T > JPUW6e07o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a :`E0}C  
  { 8z`G,qh  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4G0m\[Du  
} nYSiS}?S .  
|O+H[;TB6  
} ; 7#a-u<HF"  
.bg~>T+<  
\fd v]f  
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 EwT"uL*V;  
好啦,现在才真正完美了。 eA?RK.e  
现在在picker里面就可以这么添加了: fu ,}1Mq#  
, WYPU  
template < typename Right > $G+@_'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~P,lz!he_  
  { ,HV(l+k {|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0<@KG8@hI;  
} Yn Mvl  
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。 RJ&RTo  
lh7#t#  
ncdKj}  
(OL4Ex']  
MK~8}x2K  
十. bind $6 9&O  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  . iI  
先来分析一下一段例子 XFpjYwn  
{9pZ)tB  
[kB7@o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UHkMn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N!=v4f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lv7(st%`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3M7/?TMw{6  
我们来写个简单的。 Tv=mgH=b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uyWunpT  
对于函数对象类的版本: W,n!3:7 s  
lNh70G8^p  
template < typename Func > AKfDXy  
struct functor_trait ((;!<5-`s  
  { Eyqa?$R  
typedef typename Func::result_type result_type; @n /nH?L  
} ; 'sKk"bi;0  
对于无参数函数的版本: $( kF#  
"|q& ea rc  
template < typename Ret > #q$HQ&k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZJJY8k `  
  { hWLA<wdb  
typedef Ret result_type; lgy <?LI\  
} ; !i}w~U<  
对于单参数函数的版本: Y\P8 v  
fU}ub2_in  
template < typename Ret, typename V1 > @*XV`_!h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  4e7-0}0  
  { s 5Qcl;}  
typedef Ret result_type; ksUcx4;a@F  
} ; -d/ =5yxL  
对于双参数函数的版本: JFmC\  
pYEMmZ?L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  7xlkZF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X`K<>0.N  
  { lrE5^;/s1  
typedef Ret result_type; 8/#A!Ww]  
} ; Pmx -8w  
等等。。。 )2o?#8J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h7oo7AP  
JPHL#sKyz  
template < typename Func > +3BN}  
struct func_return J*A,o~U|  
  { | YWD8 +  
template < typename T > C.-,^+t;g  
  struct result_1 [|$h*YK  
  { {S)6;|ua'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O=t_yy  
} ; Ll't>)  
YkSl^j[DHs  
template < typename T1, typename T2 > +Kc  
  struct result_2 CK@@HSm}l  
  { WpP}stam/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V f&zL Sgr  
} ; FD #8mg  
} ; ^{`exCwM x  
q.bSIV|  
'H>^2C iM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5C ]x!>kX  
,&.!?0+  
template < typename Func, typename aPicker > !;A\.~-!G  
class binder_1 .p[ux vp  
  { "&u@d~`-n  
Func fn; H*R"ntI?w  
aPicker pk; Bsvr?|L\  
public : IEi^kJflU  
uGGt\.$]s  
template < typename T > C}Cs8eUn  
  struct result_1 =UQ3HQD  
  { Btn?N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vvMT}-!  
} ; !Ai@$tl[S  
[9L:),&u  
template < typename T1, typename T2 > FW4<5~'  
  struct result_2 q]-r@yF  
  { b8UO,fY q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #c!lS<z  
} ; Ld~/u]K%V  
C&%_a~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cm+Es6;  
TD0 B%  
template < typename T > 8GUX{K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C1)!f j=  
  { k y7Gwc  
  return fn(pk(t)); 1))8 A@,  
} oG\Vxg*  
template < typename T1, typename T2 > H1 ./x6Hr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S=5o < 1  
  { m:2^= l4  
  return fn(pk(t1, t2)); NXrlk  
} W${Ue#w77  
} ; ^09,"<@k  
#X1ND  
<bWG!ZG  
一目了然不是么? TvbE2Q;/UL  
最后实现bind /J;Kn]5e  
TC*g|d @b  
#*Ctwl,T  
template < typename Func, typename aPicker > 3s#N2X;Bc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y<Ot)fa$  
  { VI86KJu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^ Ze=uP  
} 4tBYR9|  
H.MI5O(Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "chDg(jMZ  
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。 W'TZ%K) I  
f-Z/t fC  
十一. phoenix 26h21Z16q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eSq.GtI  
b \2 ds,  
for_each(v.begin(), v.end(), I!K6o.|1  
( %.|@]!C  
do_ G 3ptx! D  
[ NgPk&niM  
  cout << _1 <<   " , " NzvXN1_%  
] +I28|*K"  
.while_( -- _1), \9T7A&  
cout << var( " \n " ) K$=zi}J W  
) J|73.&B  
); K-Ef%a2#`  
]Y&VT7+Z  
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: +ZP7{%  
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 i83OOV$1J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f/?P514h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sW\!hW1*x  
,ig/s2ZG6X  
8}:nGK|kx  
template < typename Cond, typename Actor > FS.L\MjV]U  
class do_while 5b7RY V  
  { ]`WJOx4  
Cond cd; $6IJ P\  
Actor act; Nh +H9  
public : 5z)~\;[ -  
template < typename T > }Q+|W=2t  
  struct result_1 N;%6:I./  
  { F#E3q|Q"BS  
  typedef int result_type; @=u3ZVD  
} ; JucY[`|JV  
jL}v9$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OY({.uVdX  
\9EjClf o  
template < typename T > E]r?{t`]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w0unS`\4  
  { |R:'\+E  
  do wMN]~|z>  
    { |_U= z;Y  
  act(t); >9J:Uo1z  
  } Tlr v={  
  while (cd(t)); l'E6CL}@[  
  return   0 ; .=; ;  
} `Pnoxm'  
} ; ~g t@P  
dj%!I:Q>u  
@C aG9]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A3*!"3nU  
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。  %;!.n{X  
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。 qqU 64E  
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。 hi[pVk~B)  
下面就是产生这个functor的类: 5!9zI+S|=`  
Flb&B1  
xgtR6E^k  
template < typename Actor > yB6?`3A:  
class do_while_actor -UT}/:a  
  { O#r%>;3*  
Actor act; ;dhQN }7  
public : &%Tj/Qx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `M6)f?|$.  
cB&:z)i4  
template < typename Cond > oP.7/*p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ddR>7d}N  
} ; Z3!`J&  
-s/ea~=R  
u]@['7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tq?!-x+>  
最后,是那个do_ TL#3;l^  
+"VP-s0  
)`D:F>p*  
class do_while_invoker 2J;g{95z  
  { SgOheN-  
public : *8XEYZa  
template < typename Actor > @KAI4LP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1BEHw?dLU  
  { :BT q!>s  
  return do_while_actor < Actor > (act); a[TMDU;(/4  
} T[j,UkgGo  
} do_; m l$o5&sN  
k VQ\1!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Aiea\j Bv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wm5 dk9&x  
最后来说说怎么处理break和continue rVsJ`+L  
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。 <54 S  
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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