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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >&PM'k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xaMDec V  
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, '? 5-  
^5sA*%T4  
ka9@7IFM  
@Lnv  
  class filler HoGYgye=  
  { Fc1!i8vv  
public : F/s n"2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p3=Py7iz  
} ; m)tu~ neM  
fvC,P#z'|  
Ss>pNH@ c  
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: J?8Mo=UZz  
BIWe Hx  
v76Gwu$ d  
W@T \i2r$z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o9eOp3w30  
[I *_0  
TJ"-cWpO1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xnZnbgO+  
[Yt{h9  
# rkq ?:Q  
E!9WZY  
二. 战前分析 k H.dtg_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 A(FnU:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 FCE y1^u  
%~!4DXrMk  
^K?-+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d?fS#Ryb  
  /* --------------------------------------------- */ qbv\uYow3k  
vector < int *> vp( 10 ); >WSh)(Cg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o}rG:rhIh  
/* --------------------------------------------- */ h9)S&Sk{s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -5<[oBL;  
/* --------------------------------------------- */ |R}=HsYey  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >w S'z]T9  
  /* --------------------------------------------- */ e(0OZ_w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ehx9-*]  
/* --------------------------------------------- */ <fUo@]Lv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S^rf^%  
`8!9Fp  
)E^S+ps  
[YOH'i&X  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7}kJp%-  
1._1, _2是什么? ! ?g+'OM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VQ9A/DH/  
2._1 = 1是在做什么? FzInIif  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Vu$m1,/  
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。 bk0>f   
r<vMp'u  
ZNQ x;51  
三. 动工 5CY%h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #PkuCWm6  
W@d&X+7e  
vX JPvh<  
E8PDIjp  
template < typename T > %O \@rws  
class assignment ^&>B,;Wu  
  { xuioU  
T value; ;U* /\+*h  
public : 5BVvT `<  
assignment( const T & v) : value(v) {} [^qT?se{  
template < typename T2 > ALMsF2H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o2!738  
} ; K<>kT4  
e5' I W__  
[}L~zn6>?a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HRf;bKZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r: K1PO  
}+@9[Q L  
)~U1sW&t  
X1@DI_  
  class holder Uy?jVPL  
  { j?K$w`  
public : 6<lo0PQ"Z  
template < typename T > x92^0cMf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U{2xgN J  
  { P 9?cp{*  
  return assignment < T > (t); qf? "v;  
} (]]hSkE  
} ; g|~px$<iY  
h(|T.  
Z [!"x&H]h  
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: Hyb(.hlZh  
2K}49*  
  static holder _1; 4XpWDfa.}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 BSm"]!D8*  
,L<JG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]+D@E2E  
而不用手动写一个函数对象。 2*Qv6 :qK  
#mQ@4k9i  
JK/{Ik F  
:;{M0  
四. 问题分析 As,`($=  
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。 6v)TCj/  
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。 fL*7u\m:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N5?bflY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '`jGr+K,wU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :v^/k]S  
-XBZ1q  
五. 问题1:一致性 !5ps,+o  
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?| f?5>V   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /QXUD.( 8  
bmG`:_  
struct holder z CLaHx!  
  { (`.# n3{  
  // h:4(Gm;  
  template < typename T > }* :3]  
T &   operator ()( const T & r) const '/>Mr!H#  
  { Wiis<^)  
  return (T & )r; xi (@\A  
} -xtT,^<B  
} ; Df6i*Ko|  
[ws _ g,/  
这样的话assignment也必须相应改动: &N} "4  
e9LX0=  
template < typename Left, typename Right > Ln>!4i+-B)  
class assignment /oPW0of  
  { w#.3na  
Left l; "to!&@I| 4  
Right r; {nmG/dn {  
public : ^'X I%fEf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MLDzWZ~}ef  
template < typename T2 > <6Q^o[L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a#p+.)Wm  
} ; >_}isCd,  
@|Pm%K`1  
同时,holder的operator=也需要改动: *;A ;)'  
D \ rns+  
template < typename T > "| '~y}v_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dseI~}  
  { kt yplo#F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i~u4v3r=  
} 3&-rOc  
7By7F:[b  
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-0{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L( 6b2{"  
!f~a3 {;j  
return l(rhs) = r; )qxt<  
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。 _U~R   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L.;b( bFe  
"tyRnUP  
template < typename Tp > 45yP {+/-Q  
class constant_t m212 gc0u  
  { vXKL<  
  const Tp t; "c%wq 0  
public : WDc[+Xyw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /zIG5RK>  
template < typename T > kz=ho~ @  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *V&M5  
  { Gk:fw#R  
  return t; NM. e4  
} FvsVfV U  
} ; Ct=bZW"j/  
S`-I-VS=L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #BRIp(65-6  
下面就可以修改holder的operator=了 ?1=.scmgDG  
fJ}e  
template < typename T > i c{I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x;vfmgty  
  { $0Y`> 3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 971=OEyq*  
} \,;glY=M!  
|V34;}\4  
同时也要修改assignment的operator() n.+*_c8k  
fN2Sio:  
template < typename T2 > 4?pb!@l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /d&m#%9Up]  
现在代码看起来就很一致了。 x1:mT[[$  
pm O9mWq   
六. 问题2:链式操作 Bl\:YYd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *R6lK&  
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。 'n|U   
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。 6J;!p/C8E  
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。 k+_>`Gre}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uEgR>X>  
o)I)I/v  
template < typename T > 1Ek3^TOv7  
struct result_1 u7e$Mq  
  { <)d%c%f'`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "~Fg-{jM%  
} ; INnd TF  
~(GvjB/C8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 67EGkW?hbt  
O?vh]o  
template < typename T > Z}O]pm>=G  
struct   ref =z}PR1X!  
  { S257+ K9  
typedef T & reference; Z=% j|xE_  
} ; ~~yng-3)1  
template < typename T > ~<k>07  
struct   ref < T &> XL*M#Jx  
  { }8#olZ/(q  
typedef T & reference; *(x.egORd  
} ; ^fF#Ej1  
Jxl'!8t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c =m#MMc)  
NVzo)C8kb  
template < typename T > :'DX M{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5 3pW:`  
  { _`gF%$]b  
  return l(t) = r(t); Mmz; uy_  
} mAlG }<  
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。 K+Him] b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yl$Ko  
e"866vc,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1(;{w +nM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aQoB1 qd8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q7x[08TI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {/noYB<;  
最后的布局是: fDr$Wcd~  
                Add '6zZ`Ll9  
              /   \ hT^&*}G  
            Divide   5 @>2]zMFf  
            /   \ :s_o'8z7L  
          _1     3 "e-z 2G@z  
似乎一切都解决了?不。 knO X5UnS  
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。 gb,ZN^3<-  
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。 ltOS()[X  
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: mX|M]^_,z  
P 0\`4Cr!  
template < typename Right > +kWWx#L#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &wi+)d  
Right & rt) const La6 9or   
  { rQzdHA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O n0!>-b,  
} }/J"/ T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RrxbsG1HP  
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。 jA "}\^%3  
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。 qz- tXc ,  
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。 NioqJG?p  
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。 h`U-{VIrqi  
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? `N[@lV\xp!  
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: JOuy_n  
pwMA,X/{  
template < class Action > cPcH 8Vd  
class picker : public Action <Ve0PhK  
  { /@ em E0  
public : lAnOO5@8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~;?mD/0k  
  // all the operator overloaded FW[|Zq;}  
} ; ~j{c9EDT|  
zgFL/a<  
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。 oY~q^Y  
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: ] 6(%tU  
Wm1dFf.>  
template < typename Right > l|+$4 Nb2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F7' MoH  
  { $j,$O>V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); = V')}f~C  
} '-myOM7  
Y;Nq(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nql1I<I  
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。 -f?  
6,4vs+(|\  
template < typename T >   struct picker_maker Wpf~Ji6||  
  { I3 6@x`f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,|O6<u9  
} ; T}J)n5U}\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BoT#b^l  
  { @V>]95RX  
typedef picker < T > result; |./:A5_h  
} ; :UT \L2 q=  
yVVyWte,  
下面总的结构就有了: 0(o2<d7  
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。 nYyKz Rz  
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。 H6Zo|n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O!>#q4&]  
至此链式操作完美实现。 xVsI#`<a  
mm_)=Ipj>  
XRV~yBIS  
七. 问题3 AxEdQRGk  
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。 oM1C/=8   
.0,G4k/yv  
template < typename T1, typename T2 > N5W!(h)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gb!0%*   
  { 2v(Y'f.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l`#rhuy`  
} 5222"yn"c  
7 2i&-`&4  
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: '=G6$O2  
L_ T+KaQCH  
template < typename T1, typename T2 > |;:Kn*0/]  
struct result_2 :CqR1_n%  
  { E<D^j^T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N[-$*F,:_  
} ; TP| ogF?  
}@.@k6`n  
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? (mbm',%-(  
这个差事就留给了holder自己。 3u t<o-  
    s/t,6-~EH  
zk1]?  
template < int Order >  R`o Xkj  
class holder; g?iZ RM  
template <> Gv]94$'J9  
class holder < 1 > <k3KCt  
  { vH}VieU  
public : 5GPrZY"  
template < typename T > cSv;HN:  
  struct result_1 E3{kH 7_'\  
  { H/*slqL  
  typedef T & result; Hi2JG{i  
} ; ^r<l#D,  
template < typename T1, typename T2 > &hZ.K"@7{  
  struct result_2 } PL{i  
  { [xb'73  
  typedef T1 & result; mYfHBW:  
} ; OW6dK #CFt  
template < typename T > b7+(g [O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S.>fB7'(?=  
  { uMm`j?Y23q  
  return (T & )r; )l(DtU!E  
} NZG ^B/  
template < typename T1, typename T2 > Ik, N/[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YHY*dk*|C  
  { i"+TKo-  
  return (T1 & )r1; ve"tbNL  
} B^]Gv7-  
} ; 'xG{q+jj'  
%S`Wu|y  
template <> 6*EIhIQ(  
class holder < 2 > ?.-+U~  
  { KbciRRf!k  
public : ,c`Wmp^AY  
template < typename T > Gh6U<;V?*  
  struct result_1 H}&JrT95  
  { Mcz;`h|EW  
  typedef T & result; cb|hIn\>7  
} ; 1:yil9.\*  
template < typename T1, typename T2 > I\-M`^@  
  struct result_2 (i\{hq/  
  { OrL4G `O  
  typedef T2 & result; `|&0j4(Pg  
} ; @o1#J` rv  
template < typename T > v=dK2FaY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gw">xt5  
  { M17+F?27M  
  return (T & )r; /V2yLHm  
} s^.tj41Gx}  
template < typename T1, typename T2 > fGA#0/_`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y"8,jm  
  { Xwu&K8q21  
  return (T2 & )r2; _V8;dv8  
} -glGOTk  
} ; I!(BwYd  
ttB>PTg#  
Q t>|TGz  
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> >。 uK#2vgT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u] G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `SZ-o{  
wi%ls8F  
return l(i, j) = r(i, j); XL;WU8>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !,Cbb }  
" o 3Hd  
  return ( int & )i; B>I :KGkV  
  return ( int & )j; _d^d1Q}V  
最后执行i = j; +BhJske  
可见,参数被正确的选择了。 $tc1 te  
|#BN!kc  
^xScVOdP  
L&=r-\.ev  
l+wfP76w  
八. 中期总结 0N]\f.=`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: GjN6Af~}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 92C; a5s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9; 9ge  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g HxRw  
E{^W-  
k}qCkm27  
sk:B; .z  
v>mK~0.$  
O~?d;.b  
九. 简化 %h,&ND  
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。 (F3R!n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CGb4C(%-7  
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: c4Q9foE   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MXDCOe~07  
  +-*/&|^等  !I&,!$  
2. 返回引用。 P1^|r}  
  =,各种复合赋值等 W4P+?c>'2  
3. 返回固定类型。 d0Ubt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1U^KN~!  
4. 原样返回。 eJ ^I+?h  
  operator, Ejf5M\o  
5. 返回解引用的类型。 LylCr{s7  
  operator*(单目) Xx2t0AIB  
6. 返回地址。 }J-e:FUF#  
  operator&(单目) 1_;{1O+B  
7. 下表访问返回类型。 *(5T?p[7  
  operator[] D#`>p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C9""sVs  
  operator<<和operator>> v046  
-0]%#(E%`h  
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。 ?1O` Rd{tn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 62Tel4u  
xpu 2RE  
template < typename Left > f<|*^+  
struct value_return 3zc;_U2  
  { q\gbjci  
template < typename T > \~Ml<3Zd:  
  struct result_1 XIdC1%pr;  
  { ?<\2}1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g>gf-2%Uo  
} ; O(e!Vx{t!  
M)Z!W3  
template < typename T1, typename T2 > *WFd[cKE  
  struct result_2 L`w r~E2u  
  { Br{(sL0e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L8Z@Dk7Y  
} ; IGly x'\_  
} ; Y" rODk1  
jT F "  
o Q*LP{M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tGbx/$Y   
voTP,R[}85  
下面我们来剥离functor中的operator() [f[Wz{Q#Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M"qS#*{  
T5I#7LN#  
return l(t) op r(t) %""h:1/S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OjG`s-91&  
return op l(t) }*C  
return op l(t1, t2) ^-|~c`&}B  
return l(t) op >,_0Mem2Rr  
return l(t1, t2) op 8$Zwk7 w8A  
return l(t)[r(t)] Z#^|h0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .j>MsQP#\C  
rO{?.#~  
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: rKT.~ZP\  
单目: return f(l(t), r(t)); ">20`Mj8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3u+i  
双目: return f(l(t)); 6-g>(g   
return f(l(t1, t2)); ]|=`-)AP3  
下面就是f的实现,以operator/为例 yx*<c#Uf  
t y4R2LnC  
struct meta_divide ro3%VA=V  
  { -xN/H,xok  
template < typename T1, typename T2 > nG{o$v_|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5~im.XfiVx  
  { 0 VG;z#{J  
  return t1 / t2; @0NWc c+  
} nII#uI /!q  
} ; EwuRIe;D  
/& c2y=/'C  
这个工作可以让宏来做: $<&_9T#&w  
G%zJ4W%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UWK|_RT6SA  
template < typename T1, typename T2 > \ kCoE;)y$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]%FP*YU4O  
以后可以直接用 @,c` #,F/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KK6z3"tk5  
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 >msQ@Ch  
(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。。。) V[WL S?-)  
%W=BdGr[8z  
X=lsuKREZ  
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 i3d 2+N`  
0w< ilJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sX3qrRY  
class unary_op : public Rettype I3'UrKKO  
  { ZitmvcMk  
    Left l; ~ISY( &  
public : :xbj& l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T\= #y  
Zs-lN*u7.  
template < typename T > (\r^ 0>H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /0fHkj/J=B  
      { L%<]gJtrO  
      return FuncType::execute(l(t)); [F;\NJp6?^  
    } B*Om\I  
^e ;9_(  
    template < typename T1, typename T2 > V8&'dhuG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qb55q`'z  
      { ~{-Ka>A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cR,'aX  
    }  2+S+Y%~  
} ; B4*y-Q.*  
D]rYg'  
bAN>\zG+  
同样还可以申明一个binary_op AkdO:hVtG  
C+jXH)|iq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a^E>LJL  
class binary_op : public Rettype Sl'$w4s   
  { ~-uf%=  
    Left l; ^6F, lS_t  
Right r; .XRe:\8mc  
public : i_l{#*t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gm9  
9ZatlI,  
template < typename T > J4U_utp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G51-CLM,  
      { 7/k7V)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /"m#mh L  
    } e>.^RtDF  
|cp_V  
    template < typename T1, typename T2 > a#[gNT~[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BafNF Pc  
      { 2QEH!)lvr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }~ N\A  
    } Ea'jAIFPpO  
} ; \/gf_R_GN  
bb\XZ~)F  
v&7<f$5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 84reyA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .3XiL=^~Qp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rnp; R  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f&$;iE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f#m@eb  
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。。。 4,h)<(d{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8;c\} D  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Qp)?wny4  
下面是修改过的unary_op |`Yn'Mj8rm  
%zRuIDmv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "UhE'\()  
class unary_op A #m_w*  
  { 8t, &dq  
Left l; RW1+y/#%P  
  v6Y[_1  
public : R^sgafGl=  
Z(t O]tQE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0aI@m  
,/TmTX--d  
template < typename T > NZADHO@0  
  struct result_1 .f. tPm  
  { :oC;.u<*8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *8;<w~  
} ; ' S,g3  
gzH;`,  
template < typename T1, typename T2 > *n# =3D  
  struct result_2 @JLN3  
  { }NG P!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x?u@ j7[  
} ; PVdN)tG5  
~)>.%`v&  
template < typename T1, typename T2 > ZGI<L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?p 4iXHE  
  { >"b\$",~6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c93 Ok|  
} &`vThs[x  
C?]eFKS."  
template < typename T > MZcvr9y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y8IC4:EO  
  { J|be'V#]1  
  return OpClass::execute(lt(t)); #902x*Z'c"  
} [q_62[-X  
/L@o.[H  
} ;  cC|  
V*(x@pF  
ahCwA}  
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 fk X86  
好啦,现在才真正完美了。 Lc[TIX  
现在在picker里面就可以这么添加了: 02%~HBS  
 iycceZ  
template < typename Right > OT=1doDp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?MmQ'1N  
  { Q)M-f;O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q@XJ,e1A  
} @p^EXc*|  
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。 q _K@KB  
#2:?N8vz*  
Lp@Al#X55  
!TY0;is  
99By.+~pX  
十. bind O0`ofFN  
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。 AFvv+ ss  
先来分析一下一段例子 5rCJIl.  
n_LK8  
TvT>UBqj=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3B,dL|q(@J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bz>f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,3MHZPJ?k]  
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。 6@FhDj2X  
我们来写个简单的。 On!+7is'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cc`-34/%  
对于函数对象类的版本: K^tc]ZQ  
kRbJK  
template < typename Func > p}/D{|xO  
struct functor_trait #*"V'dj;e  
  { <&O*' <6C  
typedef typename Func::result_type result_type; a|4D6yUw|  
} ; L>E{~yh  
对于无参数函数的版本: eLXL5&}`fh  
kjdIk9 Y  
template < typename Ret > #D JZ42  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T<Qa`|5 >  
  { & ?5)Jis:  
typedef Ret result_type; B~qo^ppVU  
} ; i!3*)-a\~`  
对于单参数函数的版本: oAB:H \  
Le bc @,  
template < typename Ret, typename V1 > r)Zk-!1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ./0wt+  
  { t:P]bp^#  
typedef Ret result_type; .H qJ)OH  
} ; [P ;fv  
对于双参数函数的版本: BzWkZAX  
?2,D-3 {  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0o6o<ggi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Jc]66   
  { LN<rBF[_:f  
typedef Ret result_type; @W$ha y  
} ; ~Jsu"kr  
等等。。。 88[u^aC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q!=`|X|:  
F|.tn`j]U  
template < typename Func > 60A!Gob  
struct func_return 4t/?b  
  { _zzNF93Bn  
template < typename T > l. l)w  
  struct result_1 EowzEGq!a5  
  { `Eu,SvkFw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kv+^U^WoU  
} ; cT/mi": 8{  
%0}}Qt  
template < typename T1, typename T2 > 2DJg__("  
  struct result_2 /Lm~GmPt  
  { cVO- iPK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [cznhIvyO  
} ; K{@xZ)  
} ; @o'L!5Y  
83'+q((<  
*HGhm04F{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g`C8ouy  
W _Hoa*~  
template < typename Func, typename aPicker > ~@X3qja  
class binder_1 98?O[=  
  { -J#RGB{7  
Func fn; -m>3@"q  
aPicker pk; R-OO1~W=  
public : 8d Fqwpw8  
Y hmveV  
template < typename T > WDV=]D/OE  
  struct result_1 6d/v%-3  
  { +s;Vfc$b]H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hmG8 {h/  
} ; ~ QohP`_  
g&EK^q  
template < typename T1, typename T2 > |4 2;171  
  struct result_2 _29wQn@]  
  { "XLtrAu{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m8R=wb :  
} ; j)YX=r;xM  
"_dg$j`Y&&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $Z w +"AA  
wqV"fZA\]  
template < typename T > [UC_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WQiRbbX  
  { 5/h-H r  
  return fn(pk(t)); O`GF |  
} r%ebC   
template < typename T1, typename T2 > OW@)6   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^EkxZ4*g  
  { 5jwv!L<n  
  return fn(pk(t1, t2)); bqA`oRb\  
} V mQ'  
} ; mT UoFXX[  
&=n/h5e0t&  
%xQ'i4`  
一目了然不是么? 2e-bt@0t  
最后实现bind RjO0*$>h  
!7)#aXt&  
ANM=:EtP  
template < typename Func, typename aPicker > /QVwZrch  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &nI>`Q'  
  { Qo^(r$BD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I_Gz~qk6  
} mD&I6F[s  
!.t D.(XP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 74:~F)BP  
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。 rKFnivGT  
Y3(MKq  
十一. phoenix BKb#\(95*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $U9]v5  
j3N d4#  
for_each(v.begin(), v.end(), N|>JLZ>  
( .QZjJ9pvK  
do_ /BQqg0 8@L  
[ Umzb  
  cout << _1 <<   " , " >$- YNZA   
] 6aHD?a o  
.while_( -- _1), +/RR!vG,  
cout << var( " \n " ) tK/,U =+  
) Jp}\@T.  
); ?nbu`K6T  
EQd<!)HZ  
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: 1y wdcg  
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 $0 vT_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r<:d+5"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uP r!;'J=  
yFb"2  
gCiM\Qx  
template < typename Cond, typename Actor > 1j op;{,^  
class do_while } S]!W\a  
  { \O;/wf0Hg  
Cond cd; : #?_4D!r  
Actor act; ~"J1 @<  
public : _#&oQFdYR  
template < typename T > c(2?./\|  
  struct result_1 'bSWJ/;p)  
  { _kMHF  
  typedef int result_type; YVgH[-`,  
} ; 5XB]p|YU~s  
\#VWZ\M8a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H&p:  
Qox/abC h  
template < typename T > A s}L=2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dhnX\/  
  { !y/e Fx  
  do vazA@|^8  
    { DC1.f(cdR  
  act(t); I%Yq86  
  } u%yYLpaKf  
  while (cd(t)); "a~r'+'<  
  return   0 ; 6k>5+-&_  
} ^-- R#$X  
} ; K\fD';  
Y%0rji  
")vtS}Ekt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Kb{&a  
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。 U5~aG!E  
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。 6S3D#SY  
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。 AzZhIhWl">  
下面就是产生这个functor的类: :Rv+Bm  
)AR- b8..o  
^gp]tAf  
template < typename Actor > p3mZw lO  
class do_while_actor T$R#d&t  
  { f+s)A(?3  
Actor act; zx2`0%Q  
public : K\;4;6 g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~1}fL 1~5  
j$/#2%OVN  
template < typename Cond > $t}W,?   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (}>)X]  
} ; x4wTQ$*1  
wEX<[#a-  
o -)[{o\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %$Py@g  
最后,是那个do_ B; NK\5>  
}s@IQay+  
*C+[I  
class do_while_invoker a.gMH uL  
  { RHNAHw9  
public : wXqwb|2  
template < typename Actor > iV?8'^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YzM/?enK}T  
  { :{Z%dD  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y%eW6Y#  
} ':_gYA  
} do_; >#;;g2UV  
 WTl0}wi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SSE,G!@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a*D<J}xe  
最后来说说怎么处理break和continue VBDb K|  
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。 <D)@;A  
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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