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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sA/,+aM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0TTIaa$  
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, pO"m~mpA  
%6AYCN?Ih  
&&X$d!V  
 7SaiS_{:  
  class filler P7Xg{L&@.  
  { )AI?x@  
public : tj[c#@[B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K U $`!h  
} ; H37Qg ApB  
a fx'  
%&h c"7/k  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J1X~vQAe  
0\Y1}C  
JGis"e  
W:vr@e6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G>K@AW #  
RYy,wVh}  
@^&7$#jq%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  R%"K  
2.nE k  
JNi=`X&A  
]C!?HQ{bsf  
二. 战前分析 gCJIIzl%Bh  
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。 U\vY/6;JI  
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 EI1? GB)b  
q.W>4 k  
snC/H G7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x)oRSsv!Tr  
  /* --------------------------------------------- */ ,H[SI0];  
vector < int *> vp( 10 ); Md&WJ };L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /tj$luls5  
/* --------------------------------------------- */ tj5giQ3DG)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *9 D!A  
/* --------------------------------------------- */ DNP@A4~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [*4fwk^  
  /* --------------------------------------------- */ ,D=fFpn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [TTSA2  
/* --------------------------------------------- */ c0rk<V%5+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vhgLcrn  
r>t1 _b+nu  
VaLs`q&3>  
PK2~fJB  
看了之后,我们可以思考一些问题: (z7+|JE.  
1._1, _2是什么? B[o`k]]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mUP.rb6  
2._1 = 1是在做什么? \>Zvev!s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e %O0hE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A\sI<WrH  
ROb\Rx m  
 kLP0{A  
三. 动工 Z;DCI-Wg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4'>1HW  
dA~ 3>f*b_  
q6d~V] 4:  
g_.^O$}  
template < typename T > 8?FueAM'  
class assignment qSU| =  
  { v3[@1FQ"  
T value; _2ef LjXQ  
public :  $)~   
assignment( const T & v) : value(v) {} _GYMPq\%L#  
template < typename T2 > v $({C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \3YO<E!t  
} ; $% k1fa C  
6QQfQ,  
`C E^2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7A$B{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )u:Q) %$t  
g=@_Z"  
coE&24,0  
.d<W`%[  
  class holder ~l[r a  
  { jH;Du2w  
public : 1`0#HSO  
template < typename T > } l 667N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;i uQ?MR3  
  { J97R0  
  return assignment < T > (t); w0m^ &,;#  
} NcS.49  
} ; 's?Ai2=#  
+YY8h>hj  
>>Ar$  
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: `|O yRU"EK  
\kIMDg3}  
  static holder _1; eitu!=u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $o?@ 0  
8OhDjWVJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u0)7i.!M  
而不用手动写一个函数对象。 \t4tiCw  
gieJ}Bv  
-_VG;$,jE  
ITuq/qts]A  
四. 问题分析 8t"~Om5sG  
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。 Y]`.InG@  
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。 Mq%,lJA\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iGXI6`F"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m@Ev~~;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +';>=hha  
Nf,Z;5e  
五. 问题1:一致性 .~lKBkS`!  
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?| $e%2t^ i.g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A!W0S  
@* 1U{`  
struct holder 9e!NOl\_;.  
  { :y]Omp  
  // Sywu=b  
  template < typename T > vP!GJX &n5  
T &   operator ()( const T & r) const fBtm%f  
  { o;"OSp  
  return (T & )r; @xsP5je]  
} 07T70[G  
} ; {@}?k s5  
q}uHFp/J  
这样的话assignment也必须相应改动: }H4=HDO  
:^ i9]  
template < typename Left, typename Right > 3LR p2(A  
class assignment =! Vf  
  { 1xNVdI   
Left l; SQsSa1  
Right r; pZZgIw}aS  
public : >M%\T}5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e\O/H<  
template < typename T2 > Cg*H.f%Mr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pxn,Qw*  
} ; dEBcfya  
f7Ul(D:j\  
同时,holder的operator=也需要改动: "CiTa>x  
0G!]=  
template < typename T > w+1Gs ;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jk,;JQ  
  { .`?@%{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Vh>Z,()>>@  
} 8Lw B B  
KZ~*Nz+H2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 h3;bxq!q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cSm%s  
=3v]gOcO  
return l(rhs) = r; &sd}ulEg`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H_QsNf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,#kIr  
a4XU?-sUh  
template < typename Tp > OY:,D  
class constant_t P8>~c9$I  
  { T(t+ iv  
  const Tp t; |QU <e  
public : %@.v2 cT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f ` R/ i  
template < typename T > 8Le||)y,\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `-3O w[  
  { 4"(<X  
  return t; -F<Wd/Xse  
} C}_ ojcR  
} ; R'C2o]  
K%^V?NP*{Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;xzUE`uUfJ  
下面就可以修改holder的operator=了 -( f)6a+H  
#6+@M  
template < typename T > Q$="_y2cTA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p$PKa.Y3  
  { R,pX:H&#+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @te!Jgu{  
} Z@]e{zO  
+\F'iAs@  
同时也要修改assignment的operator() ,u`B<heoLU  
4cl\^yD  
template < typename T2 > m<j8cJ(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xwJH(_-  
现在代码看起来就很一致了。 |MFF7z{%  
`C$:Yf]%nG  
六. 问题2:链式操作 fjs [f'L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %*`J k#W:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uF1~FKB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }j*KcB_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E )5E$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FRg^c kb"  
1n:8s'\  
template < typename T > ,PWgH$+  
struct result_1 M;p em<  
  { ?34 e-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J|w\@inQ  
} ; 0},PJ$8x  
Axe8n1*y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <xgTS[k  
iy14mh\ ~  
template < typename T > ;K!]4tfJ  
struct   ref +(C6#R<LI  
  { uWM{JEOl  
typedef T & reference; -lhLA`6_R  
} ; o[cV1G  
template < typename T > Bc6|n :;u  
struct   ref < T &> 20Z8HwQi  
  { ]K/DY Do-  
typedef T & reference; oE(7v7iY  
} ; TW[_Ko86  
IuNiEtKx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [$ejp>'Ud  
ad:&$  
template < typename T > ^sVX)%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JvT"bZk( o  
  { K00 87}H  
  return l(t) = r(t); 4Qo]n re!  
} H Ge0hl[n  
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。 'rr^2d]`ST  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \'CDRr"uw  
D;_ MPN[  
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 T`Mf]s)*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]Yvga!S"C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &9"-`-[e:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "Q?k'^@  
最后的布局是: ^",ACWF4Sk  
                Add :@!ic<p  
              /   \ opJMS6%r  
            Divide   5 .F(i/)vaq|  
            /   \ /l<<_uk$  
          _1     3 hYM@?/(q  
似乎一切都解决了?不。 <]b7ZF]  
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。 k}0^&Quc4  
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。 <F.Tx$s  
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: V`7FKL@"  
X_g 3rv1J  
template < typename Right > |7}C QU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6'RrQc=q  
Right & rt) const D*YM[sN`  
  { +C(/ Lyo}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ea 00\  
} y:h}z).  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dGFGr}&s  
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。 $LLA,?;!  
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。 O=dJi9;`#_  
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。 LI6hE cM=  
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。 IW% |G  
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? ;XDz)`c  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v !FMs<  
{!K-E9_,S  
template < class Action > acw4B5]  
class picker : public Action FA }_(Hf.[  
  { $8'O  
public : { vN}<f`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yH<$k^0r*  
  // all the operator overloaded W":PG68  
} ; S>0nx ^P  
j* *s^Sg  
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。 =07]z@s  
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: <6G1 1-K  
D Kw*~0  
template < typename Right > s9>(Jzcf9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _%x4ty  
  { f5GdZ_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1<<kA:d  
} KPpHwcYxT  
d|*"IFe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s-7RW  
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。 2EK%N'H  
2Gs$?}"a  
template < typename T >   struct picker_maker ~6 I)|^Z  
  { q,3;m[cA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wCHR7X0*b  
} ; thqS*I'#g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tWdhDt8$&  
  { w?,M}=vg  
typedef picker < T > result; 7E @+  
} ; )C.yF)Ql  
^o !O)D-q  
下面总的结构就有了: K A276#  
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。 #DjCzz\  
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。 Do]*JO)(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =U. b% uC  
至此链式操作完美实现。 oQ7]= |  
aRc'  
NA.1QQ ;e  
七. 问题3 -[Qvg49jy  
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。 =D^TK-H  
?K@t0a   
template < typename T1, typename T2 >  pAu72O?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Z8vdU#l  
  { ZE `lr+_Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c {I"R8  
} #~ Q8M*~@  
&&L"&Rc  
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: +^6}   
A.Bk/N1G  
template < typename T1, typename T2 > ;5 <-)  
struct result_2 !5x Ly6=}  
  { I"xWw/Ec  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q1>zg,r  
} ; qvt-  
 }sMW3'V  
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? j"<Y!Y3  
这个差事就留给了holder自己。 w1B<0'#  
     SNvb1&  
7tH]*T9e>  
template < int Order > ccO aCr  
class holder; 7dD.G/'  
template <> da*9(!OV  
class holder < 1 > ;.Zh,cU  
  { DY><qk  
public : ) YSh D  
template < typename T > ;]&-MFv#  
  struct result_1 8wi A  
  { B- Y+F  
  typedef T & result; - s|t^  
} ; X}apxSd"  
template < typename T1, typename T2 > Zd>ZY,-5  
  struct result_2 -,>:DUN2  
  { y'rN5J:l  
  typedef T1 & result; 6=>7M b$  
} ; WzG07 2w  
template < typename T > N^@ \tg=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vug-n 8  
  { -fM1$/]  
  return (T & )r; aBCOGtf  
} /$OIlu  
template < typename T1, typename T2 > wrK#lh2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J_/05( 48  
  { u.&|CF-  
  return (T1 & )r1; #f 9qlM32  
} X0x_+b? _  
} ; P59uALi  
o(nHB g  
template <> ?7 X3 P  
class holder < 2 > HqDa2q4  
  { *hl<Y,W(  
public : B4 <_"0  
template < typename T > ] : Wb1  
  struct result_1 @>Biyb  
  { tl2Lq0  
  typedef T & result; @nW'(x(  
} ; <|wmjW/ D  
template < typename T1, typename T2 > r6<ArX$Yl  
  struct result_2 !fif8kf  
  { _GRv   
  typedef T2 & result; F 'fM?!(  
} ; UYl JO{|a  
template < typename T > mn,=V[f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  z, :+Oc  
  { t^dakL  
  return (T & )r; K1CMLX]m  
} (%=lq#,   
template < typename T1, typename T2 > i,\t]EJAU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t%ou1 &SO  
  { `1DU b7<  
  return (T2 & )r2; DRS;lJ2  
} ~6pCOS}  
} ; .T[!!z#^  
xQcMQ{&;  
9.]Cy8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 u:p:*u_^I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :zS>^RE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gGceK^#  
QB oZCLv  
return l(i, j) = r(i, j); *+zy\AhkP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zS>:7eG  
ph5xW<VNP  
  return ( int & )i; l)2HHu<  
  return ( int & )j; d(dw]6I6  
最后执行i = j; oVxV,oH(  
可见,参数被正确的选择了。 y}H*p  
:@z5& h  
n?KS]ar>  
4jZi62  
cB9KHqB  
八. 中期总结 F.* snF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N_WA4?rB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xF:poi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 86) 3XE[ 5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I! eSJTN  
IUBps0.T\  
cX]{RVZo-/  
{XUfxNDf  
N55=&-p  
K]]r OF  
九. 简化 JSZ j0_ B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }4ghT(C}$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #$z-]i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: rM?Dp2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]j#$.$q  
  +-*/&|^等 d4eCBqx  
2. 返回引用。 V6!73 iY  
  =,各种复合赋值等 b2@x(5#  
3. 返回固定类型。 )p_LkX(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X}QmeY[0I  
4. 原样返回。 vi.AzO  
  operator, HyYQQ  
5. 返回解引用的类型。 (uxQBy  
  operator*(单目) ->25$5#  
6. 返回地址。 TS8E9#1a  
  operator&(单目) D&d:>.~u  
7. 下表访问返回类型。 -6Si  
  operator[] y#0Z[[I0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~\IDg/9 Cj  
  operator<<和operator>> toZI.cSg4  
f?^xh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [bVP2j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R~(.uV`#j  
;mxT >|z  
template < typename Left > d>-EtWd  
struct value_return p6\9H G  
  { L6 # d  
template < typename T > xEWa<P#.u  
  struct result_1 #(4hX6?5AI  
  { ;BvWU\!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <v^.FxId  
} ; JPzPL\  
9 9-\cQv  
template < typename T1, typename T2 > htlWC>*  
  struct result_2 QKQy)g  
  { AkC\CdmA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z)0R$j`2  
} ; `Y9@?s Q  
} ; 8t; nU;E*  
p]HtJt|]  
9m>_q Wa A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s3S73fNOk  
I.x>mN -0  
下面我们来剥离functor中的operator() %/p5C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1+zax*gO-  
yR-.OF,c  
return l(t) op r(t) I(|{/{P,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (>'d`^kjk  
return op l(t) 6zSN?0c  
return op l(t1, t2) .v'8G)6g  
return l(t) op PeZ=ONY5  
return l(t1, t2) op c$TBHK;c  
return l(t)[r(t)] 57rP@,vj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C_o.d~xm  
IAQ=d4V&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: eyOAG4QTV  
单目: return f(l(t), r(t)); f}A^rWO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R8_qZ;t:z  
双目: return f(l(t)); 8cl!8gfv  
return f(l(t1, t2)); 7P]pk=mo  
下面就是f的实现,以operator/为例 7UfyOOFa  
v?J2cL  
struct meta_divide l!2.)F`x  
  { ]b)(=-;>  
template < typename T1, typename T2 > B Xp3u|t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H.e@w3+h  
  { :.^{!  
  return t1 / t2; 08Gr  
} dBkB9nz  
} ; C" {j0X`  
*niQ*A  
这个工作可以让宏来做: gxiJ`. D=  
v%r!}s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Aka`L:k  
template < typename T1, typename T2 > \ /TdTo@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #frhO;6  
以后可以直接用 Wp ]u0w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5 m:nh<)#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7G(X:!   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +!rK4[W'  
- >2ej4C  
se-}d.PwL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6%>0g^`)9Y  
q\\J9`Q$J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mmi~A<  
class unary_op : public Rettype 9%8T09I!  
  { YV9%^ZaN7  
    Left l; _oWenF  
public : Gl+}]Vn[n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W'[!4RQL  
}-!$KR]:s  
template < typename T > 8w$cj'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W`KkuQ4cM  
      { ~0`Pe{^*  
      return FuncType::execute(l(t)); M9MEQK  
    } @{j-B IRZ0  
aw~OvnX E  
    template < typename T1, typename T2 > $>+-=XMVB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :geXplTx  
      { T]+*} C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YWTo]DJV  
    } m<j ^cU#J  
} ; zMDR1/|D  
;@sxE}`?g  
{KR/ TQ?A  
同样还可以申明一个binary_op wH<S0vl   
RD~QNj9,T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ] O 2_&cs  
class binary_op : public Rettype *rWE.4=&  
  { B]jh$@  
    Left l; WvR}c  
Right r; UHXlBH@  
public : :yv!  x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ! $n^Ze2 !  
-WEiY  
template < typename T > U5Rzfm4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }(gXlF  
      { WS;3a}u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,2u]rLxx;  
    } EQg 6*V  
/+'@}u |  
    template < typename T1, typename T2 > w+}KX ><r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5"{wnnY%K}  
      { 18a6i^7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yp8 .\.  
    } i3YAK$w;&  
} ; &H* F  
GlVq<RG*  
>GqIpfn  
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 G.L4l|%W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DT_012 z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =PXNg!B}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。 d d8^V_Kx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i;yz%Ug  
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。。。 dBCg$Rud&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2f F)I&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wtMS<$  
下面是修改过的unary_op SxMh '  
?jy^WF`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZN^9w"A  
class unary_op ]kc]YO7i%R  
  { }k'8*v}8  
Left l; B f[D&O  
  #uKHw2N  
public : erqg|TsFj  
g`\Vy4w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D`iWf3a.  
T7&itgEYG/  
template < typename T > URY%+u  
  struct result_1 Xig%Q~oMp  
  { bSBI[S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z$Qlr:7  
} ; \U p<m>3\  
W&6ye  
template < typename T1, typename T2 > H`m| R  
  struct result_2 !j [U  
  { Yr!<O&=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "!r7t4  
} ; %5jxq9:K  
/\h&t6B1  
template < typename T1, typename T2 > X2Y-TE T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^i#F+Q`1  
  { \Ui8Sgeei  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fytgS(?I'  
} r's4-\  
G$Z8k,g+<7  
template < typename T > k2p{<SO;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P7<~S8)Y  
  { )=ZWn,ZB  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^BSMlKyB  
} .,UpI|b  
B4_0+K H  
} ; &PgbFy  
|_ E)2b:h  
$v$~.  
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 Q_qc_IcM y  
好啦,现在才真正完美了。 A1>R8Zuhy  
现在在picker里面就可以这么添加了: oF)+f4  
{ ~FYiX  
template < typename Right > s 3Y \,9\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "{ AS5jw  
  { YjoN: z`b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,z<\Z!+=  
} \c_1uDRoUn  
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。 qbFzA i  
+mYD DlvI  
zf4@:GM`  
}`\+_@ w  
owJPEx  
十. bind O5LB&s   
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。 iw12x:  
先来分析一下一段例子 YSs9BF:a  
Nq"/:3@4  
W{?7Pn?1`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OtrO"K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1wi{lJaz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =;i@,{ ~  
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。 l{E+j%  
我们来写个简单的。 oost}%WxN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: { P&l`  
对于函数对象类的版本: ?s dVd  
MrXhVZ"d*  
template < typename Func > bYYyXM  
struct functor_trait k"LbB#Q  
  { "nf.kj:>  
typedef typename Func::result_type result_type; +>@<'YI<  
} ; )ZEUD] X  
对于无参数函数的版本: 7xb z)FI  
QyuSle  
template < typename Ret > [u[F6Wst  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /o*r[g7<  
  { 6HW<E~G'6  
typedef Ret result_type; 3U!\5Nsby  
} ; QU2\gAM  
对于单参数函数的版本: Rf+ogLa=  
@V Bv}Jo  
template < typename Ret, typename V1 > ^z-e"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 559znM=  
  { hu%UEB  
typedef Ret result_type; (Eq0 |"cj  
} ; q+>J'UGb  
对于双参数函数的版本: z _~ 5c  
snT!3t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4&~ft  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZRf-V9  
  { $?YRy_SI  
typedef Ret result_type; L1D{LzlBti  
} ; , |CT|2D>  
等等。。。 QKDY:1]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H[#s&Fk2  
|kyxa2F{  
template < typename Func > ~'2)E/IeV  
struct func_return n8DWA`[ib  
  { (.-3q;)6  
template < typename T > OM*N)*  
  struct result_1 al$G OMi  
  { *|h-iA+9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a1R2ocC  
} ; [8l;X:  
2siUpmX  
template < typename T1, typename T2 > /.l8Jb4  
  struct result_2 =G2D4>q  
  { c+c3C8s*8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OiH tobM  
} ; w-*$gk]   
} ; *9 M 5'  
mO;X>~K  
%p6"Sg*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a@$U?=\e  
q[`)A?Ae  
template < typename Func, typename aPicker > AD^9?Z  
class binder_1 "PK\;#[W|  
  { /( %Q  
Func fn; (NK$2A/p  
aPicker pk; 2mN>7Tj:  
public : zim]3%b*A;  
pt.0%3  
template < typename T > K-(k6<h  
  struct result_1 (yIl]ZN*  
  { W}p>jP}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U?97yc\$  
} ; v1%rlP  
H~UxVQLPp  
template < typename T1, typename T2 > Q= IA|rN  
  struct result_2 a]XQM$T$  
  { zBD ?O!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VcKufV'  
} ; ]ZKmf}A)1P  
b-R!oP+vP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D{g6M>,\  
k?ubr)[)  
template < typename T > LN}eD\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ][3H6T!ckL  
  { SQx%CcW9d  
  return fn(pk(t)); !dQG 5v  
} tj/X 7|  
template < typename T1, typename T2 > A8 V7\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )7@f{E#w  
  { ~?i;~S  
  return fn(pk(t1, t2)); 4TcKs}z  
} 8sb<$M$c  
} ; zvv<w@rX  
1sp>UBG  
}pOL[$L  
一目了然不是么? K s 8  
最后实现bind :L gFd  
Gq%q x4  
KP{|xQ>  
template < typename Func, typename aPicker > ~ED8]*H|`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3aIP^I1  
  { j9"uxw@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d,kh6'g2@  
} A;~lG3j4  
GPBp.$q+B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S9/oBxGN  
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。 / blVm1F  
9gP-//L@  
十一. phoenix '.Iz*%"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :lj1[q:Y>  
A&EVzmj-+X  
for_each(v.begin(), v.end(), CE|iu!-4  
( {^T_m)|n  
do_ O x),jc[/  
[ N|rB~  
  cout << _1 <<   " , " >p`ZcFNs"  
] NT0im%  
.while_( -- _1), 6CV9ewr  
cout << var( " \n " ) ^vY[d]R _\  
) \) FFV-k5  
); Wik8V0(  
SWLt5dV  
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: MQY}}a-oug  
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 q`0wG3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \C}_l+nY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: obz|*1M?  
TPF5?  
3FgTM(  
template < typename Cond, typename Actor > [["az'Lrk?  
class do_while s# 9*`K  
  { ~-tKMc).X  
Cond cd; RYyM;<9F  
Actor act; s L=}d[  
public : P?o|N<46  
template < typename T > KCl85Wi'  
  struct result_1 !de`K |  
  { c9:8KMF)  
  typedef int result_type; ]ft}fU5C1  
} ; _'0C70  
SMn(c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tl!}Rw~Pg  
I/hq8v~S  
template < typename T > J|aU}Z8m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wZ%a:Z4TcM  
  { tyU'[LF?  
  do sKwUY{u\M  
    { G@+R!IG  
  act(t); sW&5Mu-  
  } 045_0+r"@  
  while (cd(t)); -R-yr.$j*  
  return   0 ; OsV'&@+G>  
} @q"HZO[  
} ; 8P* d  
s3[\&zt  
jdX *  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ECk* H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a7}O.NDf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P$zhMnAAN  
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。 M.9w_bW]#D  
下面就是产生这个functor的类: ~X<?&;6  
-BC`p 8  
Ku?1QDhrF*  
template < typename Actor > (9Of,2]&E  
class do_while_actor 7d^ ~.F  
  { 4x-K0  
Actor act; ]P >c{  
public : J,*+Ak ~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZkryoIQ%=  
tz9"#=}0  
template < typename Cond > V-9\@'gc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6xLQ  
} ; o]DYS,v  
s+E: 7T9P  
 }=d}q *  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7$mB.\|  
最后,是那个do_ Z~] G+(  
Xc$Zkfmms  
iGN6'm`  
class do_while_invoker 7/K L<T9@  
  { 6^)eW+  
public : $IqubC>O  
template < typename Actor > Gkm {b[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c8Nl$|B  
  { owx0J,,G  
  return do_while_actor < Actor > (act); M'VJE|+t  
} $Lz!04  
} do_; 3oV2Ek<d  
7Vu f4Z5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f!F5d1N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V  n+a-v  
最后来说说怎么处理break和continue urg^>n4V]  
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。 yL %88,/  
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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