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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [*|QA 9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 08JVX'X-mr  
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, I7/X6^/}  
/'g"Ys?3  
y.m;4((  
S+Vsy(  
  class filler sg!* %*XQ  
  { jYi{[* *  
public : GtNGrJU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X=d;WT4,,  
} ; .ugQH<B  
I}{Xv#@o  
- yn;Jo2-  
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: Up|>)WFw"  
| *J-9  
#v QyECf  
?g~g GQV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z6XP..  
Wr+1G 8  
\r+8}8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %B{NH~  
sBfPhBT|  
999E0A$dkv  
b 7%O[  
二. 战前分析 "t\gkJyK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _Z|3qQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :5M7*s)e16  
`!$I6KxT  
|vY0[#E8&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =z$XqT.'  
  /* --------------------------------------------- */ o>'1ct  
vector < int *> vp( 10 ); E-_Q3^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yHL5gz@k  
/* --------------------------------------------- */ }7H8Y}m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fQB>0RR2  
/* --------------------------------------------- */ bkgJz+u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P5*~ Wi`  
  /* --------------------------------------------- */ Ydr/ T/1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xE4iey@\}  
/* --------------------------------------------- */ *4tJ|m6"Y6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ka"Z,\T   
xX ktMlI  
+s'qcC  
QQwD) WG  
看了之后,我们可以思考一些问题: WhR j@y  
1._1, _2是什么? 0H-~-z8Y  
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。 {LLy4m  
2._1 = 1是在做什么? KiJRq>  
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。 M9/c8zZ  
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。 dw v(8  
]E+deM  
9O+><x[i  
三. 动工 NZyGC Vh@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R]7-6  
6O>GVJbw  
fiq4|!^h  
]OZk+DU:  
template < typename T > %;E/{gO  
class assignment TFWx(}1  
  { xjOj1Hv  
T value; MxY~(TVPK  
public : -U?Udmov  
assignment( const T & v) : value(v) {} Eo$7W5h J  
template < typename T2 > WmRx_d_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eL-9fld /n  
} ; 65ctxxWv1  
9aR-kcvJIJ  
9$z|kwU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .#,!&Lt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G' ~Z'  
mOb*VH  
=Kv*M@  
[`~E)B1Y  
  class holder >h0iq  
  { R`wL%I!?f  
public : pb(YA/  
template < typename T > 3U<\s=1?X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &;%z1b> F  
  { o 26R]  
  return assignment < T > (t); <#s=78 g.3  
} L* Mt/  
} ; :D>afC8,  
(hB&OP5Fne  
-Cjc~{B>7X  
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: 2Qqk?;^ 1  
}hralef #N  
  static holder _1; UvSvgDMl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )")_aA  
Awo H d7M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (6R^/*-o  
而不用手动写一个函数对象。 @hlT7C)xK  
+mQMzZZTZ  
eC^UL5>%  
:Rh?#yO 5  
四. 问题分析 p`jkyi  
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。 bqHR~4 #IR  
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。 2g elmQnc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FC:Z9{2!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,Jy@n]x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +!'\}"q  
OSk+l  
五. 问题1:一致性 [i 18$q5D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S <C'#vj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (j^Qa~{mG4  
4aAuE0  
struct holder d`he Wv^/`  
  { 2NHkK_B1P  
  // M^c`j#NQ  
  template < typename T > U{vt9t  
T &   operator ()( const T & r) const g]IRv(gDh  
  { la7VeFT  
  return (T & )r; }Fd4; ]  
} 7~@9=e8G  
} ; #V[j Q Vl  
d{cd+An  
这样的话assignment也必须相应改动: Bb 5|+b P  
t6GL/M4  
template < typename Left, typename Right > )[d?&GK  
class assignment gOpi>  
  { 2lVJ"jg  
Left l; /;7\HZ$@/  
Right r; 'D ,efTq  
public : d NQ?8P-&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G_GV  
template < typename T2 > [?3]+xr :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uD=i-IHT  
} ; (yjx+K_[  
&b[ .bf  
同时,holder的operator=也需要改动: xV&c)l>}  
\K$9r=!(  
template < typename T > l<5@a (  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `0 .<  
  { Y}<w)b1e|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uhi(Gny.  
} M#BM`2!s  
P.L$qe>O  
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。 qPEtMvL #  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .TcsXYL.`,  
 pFfd6P  
return l(rhs) = r; YP*EDb?f  
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。 D=hy[sDBw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y$3 &?LA  
r5U[jwP  
template < typename Tp > L*a:j  
class constant_t [{]/9E /&  
  { 5K_KZL-  
  const Tp t; P9Ye e!*H  
public : CH!>RRF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VRuY8<E  
template < typename T > HeV6=&#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mlq+Z#9  
  { +#%#QL  
  return t; BE`{? -G  
} 9 7/"5i9  
} ; =:)p\{B  
x$:>W3?T=^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C`qo  
下面就可以修改holder的operator=了 `w&Y[8+E  
uw!w}1Y]}2  
template < typename T > &I8Q'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :<t%Sf  
  { Y nD_:ZK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5c(mgEvq  
} 0;Lt  
,8=`Y9#  
同时也要修改assignment的operator() /WvF}y  
['<Q402:.  
template < typename T2 > MIV<"A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L="ipM:Z  
现在代码看起来就很一致了。 h(M_ K  
vJybhdvP  
六. 问题2:链式操作 I-?PTr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0\qLuF[)  
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。 Z7\}x"hk  
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。 fN)A`>iP  
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。 OV@MT^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Sz!mn  
S&yKi  
template < typename T > .b.p yVk  
struct result_1 )4nf={iM  
  { /wt!c?wR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;iol 2  
} ; 29a~B<e7s  
yf > rG  
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: d-GU164  
$&fP%p  
template < typename T > A_h|f5  
struct   ref ua!i3]18  
  { !p:kEIZ)y  
typedef T & reference; *d~).z)  
} ; ((& y:{?G  
template < typename T > HuVx^y` @  
struct   ref < T &> 8IeE7  
  { LS"_-4I}  
typedef T & reference; 8iv0&91Z  
} ; prIPPeMdz  
ID{62>R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }s9eRmJs  
V-1H(wRu  
template < typename T > ,,FO6+4f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n(}cK@  
  { ,@\$PyJ  
  return l(t) = r(t); ":qhO0  
} "3&bh>#qY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 UyFvj4SU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g2Hz[C(  
sJI" m'r=Z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aXv[~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3I"xuKxc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k?!CJ@5$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =3~5I&  
最后的布局是: 5L?_AUL  
                Add `\p5!Iq Q  
              /   \ U4$}8~o4  
            Divide   5 Jw+k=>  
            /   \ g!QX#_~Il  
          _1     3 2|6E{o  
似乎一切都解决了?不。 !iNN6-v%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ",v!geMvu  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "dkDT7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /JqNiqvh  
>'eY/>n{  
template < typename Right > \GF 9;N}V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (BT{\|,V_m  
Right & rt) const )ajF ca@v  
  { h!~Qyb>W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v=pkze  
} e(z'u A{!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -XJXl}M.  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iQT$#"m n  
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。 {uCX F~v  
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。  T)Uhp  
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。 d`w3I`P1  
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? cv=H6j]h |  
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: tM:%{az  
S5+W<Qs  
template < class Action > c,yjsxETW  
class picker : public Action J4) ?hS  
  { v1R  t$[  
public : VYo2m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FjU -t/  
  // all the operator overloaded a>o]garB+  
} ; EGL7z`nt  
MnPk+eNJm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 # 0* oj/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JS!`eO/8  
(nDen5Q|  
template < typename Right > CMiE$yC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WV8vDv1jt  
  { n:8<Ijrh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Z R5<Y>  
} U =i=E}'  
J$D/-*/@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _O$7*k  
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。 >zS<1  
rw }wQP_'  
template < typename T >   struct picker_maker Zl\$9Q_  
  { -;Ij ,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U/s!Tb>`  
} ; />X"' G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SZVAf|]Yg  
  { 7Eo;TNbb  
typedef picker < T > result; %7v!aJ40  
} ; s?yl4\]Muf  
c}G\F$  
下面总的结构就有了: Qn!KL0w  
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。 WbwS!F<au  
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。 VBN=xg}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \%czNF  
至此链式操作完美实现。 -}CMNh   
&Cm$%3  
L;i(@tp|v  
七. 问题3 o:c:hSV  
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。 >9+h2B  
"eIE5h  
template < typename T1, typename T2 > v,jB(B^|Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ao, <G.>R  
  { nq:'jdY5|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KT0Pmpp5  
} l{Xy %8  
g(l:>=g]?  
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: TU^s!Tj  
P\%aJ'f~  
template < typename T1, typename T2 > ^!Tq(t5V  
struct result_2 vT#m 8Kg  
  { GI%9Tif  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7X8n|NZRH7  
} ;  QB#_Wn  
+wcif-  
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? FKy2C:R(]  
这个差事就留给了holder自己。 Vo%DoZg  
    5P[urOvV  
$pajE^d4V  
template < int Order > H^XTzE  
class holder; xiO10:L4  
template <> N~%~Q  
class holder < 1 > ^L-; S  
  { w" Y'I$  
public : `V{'GF&[  
template < typename T > /%AA\`: 6  
  struct result_1 "QmlW2ysi  
  { P,)\#([vc  
  typedef T & result; Je~`{n  
} ; &%4A3.qE  
template < typename T1, typename T2 > 2+|U!X  
  struct result_2 .$xTX'  
  { n9Ktn}  
  typedef T1 & result; LZ8xh  
} ; 3K%_wCZ  
template < typename T > "\qm+g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6|Xm8,]yRw  
  { Hlz$@[$  
  return (T & )r; 3-gy)5.x e  
} r#w.y g4EX  
template < typename T1, typename T2 > 0}q*s!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *l)}o4-$  
  { GriFb]ml"  
  return (T1 & )r1; %JuT'7VB  
} W];l[D<S*  
} ; YXIAVSnr  
-o+; e3#  
template <> AS a)xf9  
class holder < 2 > [#2X  
  { 5>>JQ2'W  
public : ZdlQ}l#F  
template < typename T > C;m*0#9D  
  struct result_1 ]~9YRVeC  
  { S5e"}.]|  
  typedef T & result; ~T9wx   
} ; 4S*dNYc  
template < typename T1, typename T2 > "]B%V!@  
  struct result_2 N a<);Pg  
  { Mh=j^ [4Q  
  typedef T2 & result; w\ddC DZ  
} ; R/kF,}^F  
template < typename T > *mkL>v &  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %18%T{|$e  
  { Z<`:xFy(  
  return (T & )r; cQq78Lo  
} #NWS)^&1b  
template < typename T1, typename T2 > qsdgG1<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a7"Aq:IjU  
  { bf6:J `5Z  
  return (T2 & )r2; ?L6pB]l8b  
} < mp_[-c  
} ; 3zzl|+# 6  
{GG;/Ns{f-  
Sw`+4 4  
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> >。 Rg 5kFeS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]l6niYVB2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s/Q8(sF5  
n W:Bo#  
return l(i, j) = r(i, j); j5G=ZI86y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZC3;QKw>  
!_>o2  
  return ( int & )i; mJ+mTA5bW  
  return ( int & )j; =}2k+v-B  
最后执行i = j; {11xjvAD  
可见,参数被正确的选择了。 /.Jq]"   
f}7/UGd  
nc;iJ/\4  
T} K@ykT  
WntolYd  
八. 中期总结 gq050Bl)  
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: /#!1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #1Ie v7w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cN~F32<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m=V69 a#  
d bHxc@H  
L4v26*P  
J6Nhpzp  
&[_D'jm+S0  
U|+ c&TY  
九. 简化 64t:  
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。 !&R|P|7qN}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a=M/0N{!  
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: )jm!^m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]4]AcJj  
  +-*/&|^等 =L*-2cE6#  
2. 返回引用。 Z*YS7 ~  
  =,各种复合赋值等 .yQ<  
3. 返回固定类型。 N[;R8S P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YtA<4XHU  
4. 原样返回。 jz,Gj}3;  
  operator, ,ygDNF  
5. 返回解引用的类型。 _eUd RL>  
  operator*(单目) |J:m{  
6. 返回地址。 r)oR `\7  
  operator&(单目) eJE!\ucS2W  
7. 下表访问返回类型。 l4\!J/df  
  operator[] smHQ'4x9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1Sd<cOEd  
  operator<<和operator>> synueg  
[midNC+,  
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。 v;d3uunqv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d^I:{Ii'  
a"phwCc"%  
template < typename Left > 0](V@F"~  
struct value_return 3z -="_p  
  { \6;b.&%w2  
template < typename T > lF~!F<^9  
  struct result_1 R/l/GNm  
  { #BX}j&h_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *.!532 7  
} ; o&Y R\BI/  
|N:kf&]b  
template < typename T1, typename T2 > '}F..w/  
  struct result_2 'SKq<X%R;  
  { zA8Tp8(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :Jo[bm  
} ; _^`TG]F  
} ; fr8hT(,s)  
T*92o:^  
;I~ UQgE6H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &_,.*tha  
Cw h[R  
下面我们来剥离functor中的operator() U9"Ij}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3 ]w a8|  
fK+[r1^  
return l(t) op r(t) rS_pv=0S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CmdPa!4)  
return op l(t) ';I(#J6  
return op l(t1, t2) CIAKXYM  
return l(t) op m.c2y6<=  
return l(t1, t2) op X)S4vqf}  
return l(t)[r(t)] Kc+TcC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :a_MT  
'3 JVUHn  
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: dm"|\7  
单目: return f(l(t), r(t)); n1rJ^q-G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E+~1GKd  
双目: return f(l(t)); r=<1*u  
return f(l(t1, t2)); Xuj=V?5  
下面就是f的实现,以operator/为例 .B{:<;sa  
U|v@v@IBA  
struct meta_divide U\dLq&=V  
  { D{M& >.  
template < typename T1, typename T2 > Wo6C0Z3g}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +HoCG;C{  
  { bM"d$tl$?'  
  return t1 / t2; =:m6ge@C&H  
} ai;-_M+$  
} ; 3q.HZfN~  
Y/qs\c+  
这个工作可以让宏来做: \{ff7_mLo  
9a]h;r8,9z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O[z-K K<  
template < typename T1, typename T2 > \ 3#Xv))w1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #xt-65^  
以后可以直接用 ltOsl-OpR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B0,C!??5  
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 %[BOe4[  
(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。。。) /m h #o  
?y,z  
{r:5\  
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 A4Tjfc,rx9  
O@-(fyG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \hZye20  
class unary_op : public Rettype oFp4* <\  
  { 7$"n.cr :  
    Left l; 9HZR%s[J  
public : dI~{0)s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +lw1v  
=qS\+  
template < typename T > ,AyQCUz{*?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B4w/cIj_  
      { L+.-aB2!d  
      return FuncType::execute(l(t)); UGQH wz  
    } `ex>q  
HlXEU$e  
    template < typename T1, typename T2 > D}nIF7r2N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "(vm0@8><  
      { VIuzBmR|\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i:x<Vi  
    } JF(&+\i<p  
} ; 6dKJt  
fPab%>/T{  
1!A 'mkk8  
同样还可以申明一个binary_op $8fJDN  
0134mw%jk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &@z M<A  
class binary_op : public Rettype tWA<OOl  
  { (`&E^t  
    Left l; "$e p=h+  
Right r; 1.z]/cx<y  
public : Jf@~/!m}'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _dwJ;j`2  
Y#rd' 8  
template < typename T > c<5(c%a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r^;1Sm  
      { ~D_Wqr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |[MtUWEW  
    } A8j$c~  
@^,9O92l  
    template < typename T1, typename T2 > ? ;$f"Wl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 73kI%nNB  
      { 5]Y?NN,GR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ; e)vk|  
    } hGj`IAW  
} ; z;PF% F  
T;{"lp.  
G>S3?jGk  
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 C ,#D4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sdXZsQw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FXFyF*w2  
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。 1_5]3+r_U-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b}Wm-]|+  
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。。。 husk\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;I]$N]8YI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o*:D/"gb  
下面是修改过的unary_op ^2"3h$DJfS  
sQ8kLS_q8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pRFlmg@/}  
class unary_op Io]KlR@!T  
  { qw}. QwPT  
Left l; !]=S A &  
  ONm-zRx|  
public : 6U%F mE@  
+lw*/\7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ETrL3W<  
%)P)Xb  
template < typename T > <L:}u!  
  struct result_1 mEq>{l:  
  { ~o8x3`CoF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3(=QY)  
} ; jDCf]NvOPM  
YguY5z  
template < typename T1, typename T2 > T!QAcO  
  struct result_2 {i/7Nx  
  { tJ Mm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }W5~89"  
} ; I$JyAj  
_E4_k%8y  
template < typename T1, typename T2 > ;6{{hc4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s1 (UOd7}  
  { +=#@1k~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %(izKJl q  
} KqFiS9 N5  
i#(+Kxr]>  
template < typename T > Y>I9o)KR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mb(hdS90  
  { 2R~[B]2"r  
  return OpClass::execute(lt(t)); M`QK{$1p  
} Zxn>]Z_  
#hh7fE'9  
} ; TZw['o  
u^+ (5|  
x)-n[Fu  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !b'!7p  
好啦,现在才真正完美了。 !s47A"O&B  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6yhRcvJ}  
`{'h+v`  
template < typename Right > *2r(!fJP=^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9 N9Q#o$!.  
  { F{FSmUxzK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JwcC9 O  
} RgLkAHA  
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。 `a]feAl  
CAbT9W z&  
P B"nf|pm  
_QiGrC  
X A-,  
十. bind "In$|A\?E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <gx"p#JbZ  
先来分析一下一段例子 g/`z.?  
K#a_7/!v/  
;  8u5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uAv'%/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <M M(Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fx = %e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 js)I%Z  
我们来写个简单的。 2[5z6oG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `lN Z|U  
对于函数对象类的版本: SOQR(UT  
7` IO mTk  
template < typename Func > T*zy^we  
struct functor_trait GE |P)VO  
  { h SU|rVi  
typedef typename Func::result_type result_type; f}{Oj-:"CC  
} ; 8|-064i>  
对于无参数函数的版本: 95 oh}c  
d6{0[T^L  
template < typename Ret > y\}<N6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l#;o^H i  
  { 4Q^i"jT  
typedef Ret result_type; <77v8=as5  
} ; ,=y8[(h  
对于单参数函数的版本: UjH+BC+9`b  
}7Y @u@R  
template < typename Ret, typename V1 > Df=zrs["  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A3zO&4f ]  
  { }d16xp  
typedef Ret result_type; W0KSLxM  
} ; CUa`#  
对于双参数函数的版本: 6cbIs_ g  
a~O](/+p;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E]%&)3O[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fg~9{1B  
  { q%c"`u/v/  
typedef Ret result_type; 3k5F$wf  
} ; $/;<~Pzi  
等等。。。 @4%x7%+[c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I)}T4OOc/  
LJ mRa  
template < typename Func > IC@-`S#F  
struct func_return Z*lZl8(`  
  { 2[yfo8H  
template < typename T > H&=3rkX  
  struct result_1  iT&Y9  
  { C_ (s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N1jJ(}{3  
} ; ,)P6fa/  
K 6HH_T  
template < typename T1, typename T2 > =Btmi  
  struct result_2 c`4i#R  
  { C}cYG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R#33AC CX  
} ; F)4;:".zna  
} ; S9@)4|3C|p  
h,)UB1  
OQa;EBO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -H AUKY@;5  
bB"q0{9G-  
template < typename Func, typename aPicker > qlIbnyP<  
class binder_1 50^T \u  
  { iJ 8I# j+N  
Func fn; \[;Qqn0  
aPicker pk; ]^?V8*zL]  
public : b1frAA  
^+q4*X6VB  
template < typename T > Z<n%~z^  
  struct result_1 p_Y U!j_VE  
  { Nlfz'_0M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {_1zIt|  
} ; (S#nA:E  
[wR x)F"  
template < typename T1, typename T2 > _#rE6./@q  
  struct result_2 Y)OTvKrOA  
  { LwS>jNJx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M>"J5yqR  
} ; 8nOent0a  
{\zB'SNq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Jb"0P`senY  
yZDS>7H  
template < typename T > \,G7nT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xyc`p[n &  
  { %)@3V8OI  
  return fn(pk(t)); ^=gzm s  
} ?q+^U>wy&  
template < typename T1, typename T2 > TWAt)Q"J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Q""N<  
  { BA cnFO  
  return fn(pk(t1, t2)); $Hbd:1%i {  
} VA0p1AD  
} ; @8xa"Dc  
XZ!^kftyW  
,zU7UL^I  
一目了然不是么? WnZn$N.  
最后实现bind CPS1b  
t+`>zux5(T  
@2Ca]2,4  
template < typename Func, typename aPicker > ]^ "BLbDZ@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -Rz%<`  
  { biw2 f~V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g_F-PT>($  
} +axpIjI'  
VUE6M\&z>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q'~F6$kv5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 p{k^)5CR/  
3 h~U)mg  
十一. phoenix 4c/.#?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (S4[,Sx6E  
CEr*VsvjsU  
for_each(v.begin(), v.end(), gm}[`GMU  
( yQ M<(;\O  
do_ Da8{==  
[ ~*,e&I  
  cout << _1 <<   " , " 1#2B1&  
] |<Gq^3 2  
.while_( -- _1), H(k-jAO,  
cout << var( " \n " ) Msea kF  
) G'qGsKf\  
); a]mPc^h  
;'g.%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (D 5.NB%@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _pS!sY~d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #>/s tU-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m^rrbU+HM?  
iS%md  
b`Agb <x"  
template < typename Cond, typename Actor > EM&;SQ;C9  
class do_while rxVJB3P9  
  { cw)'vAE  
Cond cd; G)'(%rl  
Actor act; Kc[Y .CH  
public : !tL&Ktoj  
template < typename T > d|c> Y(  
  struct result_1 ?c!W*`yP  
  { NEG&zf  
  typedef int result_type; ID1/N)5 6  
} ; kbF+aS  
?6[X=GeUs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c3NUJ~>=y  
p0S;$dH\ D  
template < typename T > C@8WY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .oR_r1\y  
  { `LID*uD;_  
  do R?K[O   
    { LG qg0 (  
  act(t); Mkc|uiT   
  } 9/nS?>11  
  while (cd(t)); 6q!smM  
  return   0 ; ^s=p'&6  
} 4:Bpz;x  
} ; ~>]/1JFz  
WKwU:im  
m {)F9F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \HsrUZ~  
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。 [,1\>z|&  
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。 j;+!BKWy4  
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。 Ea7LPHE#  
下面就是产生这个functor的类: 4xE [S  
STxreW1  
(Z72 3)  
template < typename Actor > AX= 4{b'  
class do_while_actor TT0~41&l  
  { 1-=zSWmyK  
Actor act; 1*>lYd8 _  
public : DE^@b+6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~YX!49XfHh  
&xGcxFd  
template < typename Cond > Q41eYzAi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Nhm)bdv]  
} ; YdI&OzaroE  
]1XJQW@gF  
H)${"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IO4 8sV }  
最后,是那个do_ < x==T4n/  
34$qV{Y%y  
Lb>UraUvL  
class do_while_invoker $M(ZKS3,j  
  { R3dCw:\O+Z  
public : FojsI<  
template < typename Actor > k^ZcgHHgb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nd 5w|83  
  {  !AGjiP$  
  return do_while_actor < Actor > (act); E2D}F@<]  
} h 'F\9t  
} do_; ny. YkN2  
!VfP#B6.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cy~Pfty  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O\(0{qu  
最后来说说怎么处理break和continue @%5$x]^  
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。 NzP5s&,C69  
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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