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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0?\Zm)Q~(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gb#Cm]  
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, {mZC$U'  
]b7zJUz  
6K-_pg]  
'=nQ$/!q  
  class filler % NA9{<I  
  { \?0&0;5  
public : Tx|Ir+f6L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E .7  
} ; e;Ti&o}  
)vjh~ybZ  
;V*R*R  
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: #(#Wv?r6  
5!DBmAB  
wQP^WzNE  
e vrXo"3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9[b<5Llt  
Q[vJqkgT  
wRcAX%n&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CFzNwgv]z  
Rz bj  
s>;v!^N?u  
4zev^FR  
二. 战前分析 bJRN;g  
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。 66/3|83Z  
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 5][Ztx  
5R@  
\6E|pbJ}x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !sDh4jQ`  
  /* --------------------------------------------- */ ^?0DP >XA  
vector < int *> vp( 10 ); PP;}e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +BVym~*^  
/* --------------------------------------------- */ zLD0RBj7p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T (OW  
/* --------------------------------------------- */ v, n$^R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'Jt]7;04p  
  /* --------------------------------------------- */ ^?cz,N~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;1`fC@rI  
/* --------------------------------------------- */ sYe?M,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R< ,`[*Z  
-8eoNzut  
-=)+dCyB^  
E*.{=W }C  
看了之后,我们可以思考一些问题: e,F1Xi #d  
1._1, _2是什么? k9:{9wW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y.e^hRKb  
2._1 = 1是在做什么? o<<xY<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ohFJZ'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F~%]6^$w  
[Sr,h0h6  
8YZbP5'  
三. 动工 A?CcHw rT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i@P)a'W_  
< ,Ue 0  
?o oe'V@  
wfU7G[  
template < typename T > eqP&8^HP  
class assignment 7ePqmB<.  
  { 0vEoGgY0*:  
T value; vy0X_DPCr  
public : l)Pu2!Ic  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1<BX]-/tP  
template < typename T2 > &<wuJ%'>)Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QW $G  
} ; oFy=-p+C  
`tHvD=`m.  
i`Q KH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |zQ4u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P;P%n  
g .onTFwN  
lJu;O/  
J?RabYd ~  
  class holder M)eO6oX|  
  { jX3,c%aQ5e  
public : /4a._@1h[y  
template < typename T > (8Bk;bd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x^kp^ /f  
  { &xa(BX%,c  
  return assignment < T > (t); .q%WuQw  
} B8B; y^b>i  
} ; b4E:Wn9x  
lV1G<qP  
[`^a=:*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,_Z5m;  
POdUV  
  static holder _1; }\HN&@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 * mOo@+89  
eZ|%<Wpu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |$Xl/)Oq  
而不用手动写一个函数对象。 y.WEj?EL  
nQ q=7Gu  
 @2Z#x  
i\KQ!f>A  
四. 问题分析 7NDr1Z#B6V  
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。 3gv|9T  
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。 ebT:/wu,2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =x<ge_Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2] zq#6ix  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AD1=[I3  
9[G[$c  
五. 问题1:一致性 f !s=(H;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Zb1<:[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q:dHC,fO  
t.laO. 3  
struct holder /9HVY %n  
  { k Mu8"Az  
  // *^f<W6xc  
  template < typename T > >sWp ?  
T &   operator ()( const T & r) const 'yL%3h _@  
  { Ag&0wN+jTM  
  return (T & )r; t^6dzrF  
} =&,]Z6{ >  
} ; +pR[U4$  
kuol rfGB  
这样的话assignment也必须相应改动: ;?8_G%va  
tS|(K=$  
template < typename Left, typename Right > fjU8gV  
class assignment $lLz 3YS  
  { 'R c,Mq'  
Left l; lEhk'/~  
Right r; 5qr'.m  
public : b]x4o#t  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W0l,cOOZJ  
template < typename T2 > WN01h=1J_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %KmiH ;U  
} ; u/M+u;  
w,h`s.AN  
同时,holder的operator=也需要改动: JKGc3j,+#  
Vm3v-=6  
template < typename T > rd9e \%A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8>0e*jC  
  { +xrr? g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f ` R/ i  
} <4P4u*/o  
B5X(ykaX~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 f6p-s y>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &Rvm>TC=  
1XD,uoxB  
return l(rhs) = r; a{R%#e\n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P %#<I}0C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @}@Z8$G^  
}[ 4r4 1[  
template < typename Tp > ~g5[$r-u-u  
class constant_t 6"~P/\jP  
  { F;+|sMrq  
  const Tp t; @ Wd9I;hWv  
public : ~} ,=OF-b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mT.u0KUIy  
template < typename T > 9D7+[`r(-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i'#E )  
  { xO&eRy?%  
  return t; 8$0rR55  
} \3pc"^W  
} ; /7}It$|nhy  
[[;e)SoA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6f\Lf?vF  
下面就可以修改holder的operator=了 0a}u;gt,4w  
jpO7'ivG  
template < typename T > BK,{N0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4iKgg[)7`=  
  { @JyK|.b#0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UE$UR#T'w  
} Q0&H#xgt  
cVv;Jn  
同时也要修改assignment的operator() p$PKa.Y3  
X)7x<?DAy  
template < typename T2 > 0l-Ef 1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {\c(ls{  
现在代码看起来就很一致了。 J2 'Nd'  
Z@]e{zO  
六. 问题2:链式操作 qI~xlW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tl2C^j  
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。 @wE5S6! B\  
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。 (X?%^^e!  
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。 4}4Pyjh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A29gz:F(  
|j#C|V%kV  
template < typename T > 1 D<_N  
struct result_1 my4giC2a  
  { E0MGRI"me  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cm&I* 0\  
} ; J6L  K  
 DX"xy  
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: p2DrEId  
aC%m-m  
template < typename T > ?e,pN,4  
struct   ref Il= W,/y  
  { 7z!tKs"TMT  
typedef T & reference; wnM9('\  
} ; %l,,_:7{  
template < typename T >  B[Zjfc  
struct   ref < T &> V3c l~  
  { Ah k8  
typedef T & reference; E#u l IgD  
} ; }Ub6eXf(2  
kH]yl 2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %we u 1f  
/4` 0?/V  
template < typename T > YwZ Z{+n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qzlo'e1  
  { `"&d a#N]  
  return l(t) = r(t); h $L/<3oP6  
} ;uw Ryd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ]cGA~d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A7%:05  
t4-pM1]1_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f"u%J/e&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W!6qqi{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2ioQb`=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \Dd-Xn_b  
最后的布局是: { T-'t/0e(  
                Add Gcig*5   
              /   \ BbgnqzU  
            Divide   5 1#0{@35  
            /   \ ++V=s\d7  
          _1     3 +;#Y]xy:  
似乎一切都解决了?不。 7tcPwCc{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 qL6 |6-?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y@b.sMg{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l)!n/x_ !  
8erSt!oM  
template < typename Right > >|twyb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U`Wauv&  
Right & rt) const d"6&AJ5a  
  { ,:Lb7bFv>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [L:o`j  
} |=$-Wu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +eX@U;J,g  
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。 4)U.5FBk )  
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。 ?84 s4BpV1  
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。 ,ztI,1"k  
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。 ?ON-+u  
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? !-,t'GF(  
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: #1c_evH  
H Ge0hl[n  
template < class Action > DM}YJ  
class picker : public Action 8[J}CdS  
  { /ig:9R  
public : D,g1<:<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nSkPM 5\TI  
  // all the operator overloaded qUOKB6  
} ; x}Aw)QCh+r  
/yZQ\{=  
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。 VxXzAeM  
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: ]Yvga!S"C  
H<}^'#"p  
template < typename Right > ;uW}`Q<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .]sf0S!  
  { \l.-eu'O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vh*U]3@  
} 4qYUoCR&  
U )l,'y2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UGuxV+Nwf  
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。 x >^Si/t  
tWoh''@#  
template < typename T >   struct picker_maker GF5^\Rf  
  { E5N{j4\F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $.GOZqMs  
} ; <]b7ZF]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a)#1{JaoY  
  { FDv+*sZ  
typedef picker < T > result; ijdXU8  
} ; <F.Tx$s  
Ns[ym>x#2  
下面总的结构就有了: HjGyj/78w  
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。 ]f_6 '|5 A  
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。 9> g,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W"k8KODOY  
至此链式操作完美实现。 stk9Ah  
y;AL'vm9  
hQDTS>U  
七. 问题3 (>I`{9x>6  
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。 l+g9 5m jP  
pTyi!:g3W  
template < typename T1, typename T2 > 3Bx:Ntx<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3neIR@W  
  { dGFGr}&s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T7d9ChU\#.  
} &2=dNREJ}1  
`p7&> BOA  
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: K%Rj8J7|u?  
SY^dWLf  
template < typename T1, typename T2 > GKFq+]W  
struct result_2 3RR_fmMT)  
  { 1[t=XDz/e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U=o"32n+  
} ; zKsz*xv6b  
4|`Bq}sjZf  
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? W!"}E%zx   
这个差事就留给了holder自己。 H_ez'yy  
    ,+ #6Y_  
}A:<%N  
template < int Order > \C`~S7jC  
class holder; .LuB\o$  
template <> fz3 lV  
class holder < 1 > ~35U]s@v  
  { yin'vgQ  
public : ?l$Nf@-  
template < typename T > 7zv1 wb  
  struct result_1 viAMr"z  
  { jOyvDY9\  
  typedef T & result; .]9c/  
} ; T1r3=Y4  
template < typename T1, typename T2 > jh.@-  
  struct result_2 `r_m+]  
  { k~|-gf FP  
  typedef T1 & result; D Kw*~0  
} ; j$7Xs"  
template < typename T > h#hxOVl%x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 XA=G  
  { I6s3+x;O  
  return (T & )r; | /|  
} mnID3=JF  
template < typename T1, typename T2 > Cb_oS4vM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \AC|?/sH  
  { DtEwW1J  
  return (T1 & )r1; )|I5j];L  
} wfP5@!I  
} ; "sKa`WN}  
V`-vR2(  
template <> R i 'L  
class holder < 2 > XZ/[v8  
  { N|Sf=q?Ko  
public : <soz#}e  
template < typename T > S i nl  
  struct result_1 ~WpGf,  
  { 5&f{1M6l>  
  typedef T & result; NKmoG\*  
} ; &l?+3$q  
template < typename T1, typename T2 > B<~U3b  
  struct result_2 DS -fjH\  
  { 0K-*WQ*#9  
  typedef T2 & result; \@;\t7~  
} ; '/I:^9  
template < typename T > n6(.{M;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^o !O)D-q  
  { _NcY I  
  return (T & )r; /n4pXT  
} o|j*t7  
template < typename T1, typename T2 > IjfxR mV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $j 5,%\4<  
  { "aF8l<1xn  
  return (T2 & )r2; cM_ Fp  
} S',9g4(5  
} ; K"V:<a  
aRc'  
)){xlFA}  
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> >。 H\GkW6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w~@-9<^K]v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "|m|E/Z-9  
lZQ /W:OE  
return l(i, j) = r(i, j); $oLU; q%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oR*=|B  
~=Ncp9ej#  
  return ( int & )i; !%Y~~'5 h  
  return ( int & )j; dxj*Q "K  
最后执行i = j;  j4R 4H;  
可见,参数被正确的选择了。 L}j0a>=x4  
\NqEw@91B  
`E\imL  
|7^^*UzSK:  
UHGcnz<  
八. 中期总结 Y&2aO1  
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: L z\UZeq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L;QY<b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G5tday~3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !?[oIQ)h  
U4Nh  
AA:no=  
7);:ZpDv%L  
*g;-H&`  
`Vq`z]}  
九. 简化 s^T+5 E&}  
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。 (XH2Sy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IB|]fzy  
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: A7P`lJgv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,eQ[Fi!!  
  +-*/&|^等 $cVi;2$p  
2. 返回引用。 @1R8 -aa-r  
  =,各种复合赋值等 w.N,)]h  
3. 返回固定类型。 }xlKonk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +@VYs*&&  
4. 原样返回。 y5 m!*=`l`  
  operator, ,kgF2K!  
5. 返回解引用的类型。 (P==VZQg  
  operator*(单目) ,PWj_}|L[  
6. 返回地址。 J`#` fX  
  operator&(单目) Ih1|LR/c  
7. 下表访问返回类型。 *T4<&  
  operator[] NfE.N&vI_c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ' 9J|=z9.  
  operator<<和operator>> Xev54!619  
4%*hGh=  
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。 /!Z^Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sygH1|f  
TD04/ ISHT  
template < typename Left > @<_`2eW'/R  
struct value_return =z:U~D  
  { P ,K\  
template < typename T > NE"jh_m-  
  struct result_1 AH.9A_dG  
  { xfSG~csoz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /'y5SlE[J  
} ; i=v]:TOu  
fY2wDD  
template < typename T1, typename T2 > |ZU#IQVQfn  
  struct result_2 S*%iiD)  
  { #  nfI%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7SI)1_%G  
} ; ke/_k/  
} ; W'_/6_c$!  
 r@T| e  
EaS~`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S=gW(c2'  
2w?G.pO#  
下面我们来剥离functor中的operator() 9u wL{P&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ] mj v;C  
SZVV40w  
return l(t) op r(t) "E*8h/4u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  }sMW3'V  
return op l(t) NcL =z o<  
return op l(t1, t2) lVeH+"M?  
return l(t) op =sQ(iso%f  
return l(t1, t2) op Z|^MGyn  
return l(t)[r(t)] \iMyo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \_oy$>;  
qtSs)n  
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: 9y"TDo  
单目: return f(l(t), r(t)); p q-!WQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kj*m r%IaU  
双目: return f(l(t)); 4`mO+.za1  
return f(l(t1, t2)); vmKT F!;  
下面就是f的实现,以operator/为例 T 2bnzI i  
) Ypz!  
struct meta_divide X*Z5 P  
  { ]+IVSxa!u  
template < typename T1, typename T2 > "2h5m4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A9BxwQU#  
  { @;9()ad  
  return t1 / t2; xbC~ C~#  
} *1;23BiH-  
} ; #J+\DhDEPO  
uFe'$vI  
这个工作可以让宏来做: /!b x`cKG  
[:i sZG*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R^9"N?Q7;`  
template < typename T1, typename T2 > \  ,o&<WMD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 96W4 c]NT  
以后可以直接用 md6*c./Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3%NE/lw1  
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 K<,Y^3]6?  
(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。。。) N&B>#:  
ChIoR:y>  
e<'U8|}hc{  
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 *?Wtj  
}'jV/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kcn\g.  
class unary_op : public Rettype  EW5]!%  
  { x_ySf!ih  
    Left l; k E_ky)  
public : ry,}F@P&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} sM9- 0A  
b@-)Fy4d2  
template < typename T > P`!Ak@N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9`&77+|;e  
      { t/Z!O z6ZE  
      return FuncType::execute(l(t)); P7 8uq  
    } "4[<]pq  
=n }Yqny  
    template < typename T1, typename T2 > f)tc4iV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t/LgHb:)  
      { 7sN0`7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w?;b7i  
    } ")\ *2d  
} ; +GPd   
#f 9qlM32  
t|".=3%G  
同样还可以申明一个binary_op <"ae4  
14u^[M" U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iJ*%dio  
class binary_op : public Rettype q+J0}y{#8)  
  { _U=S]2 Q W  
    Left l; 'X ~Ab  
Right r; 2e\Kw+(>{  
public : MVuP |&:n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7X:hIl   
,A?v,Fs>O[  
template < typename T > 7n>|D^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gavkil  
      { .ftUhg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J<-Fua^  
    } WV~SL/k|   
HtS#_y%(  
    template < typename T1, typename T2 > M[vCpa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _pW 'n=}R  
      { @_uFX!;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c8tP+O9  
    } HqDa2q4  
} ; (T2<!&0 @  
dff#{  
:9O|l)N)W=  
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 o7QK8#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tQ6|PV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tQCj)Ms'X  
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。 Z0z)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L]a|vp  
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。。。 %SFw~%@3&~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y (ldO;.  
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) e7wKjt2fy  
下面是修改过的unary_op 6z`8cI+LRw  
]d~MEa9Y|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7Fc |  
class unary_op wtUG^hV #_  
  { QJ6f EV$~  
Left l; =/f74s t  
  MSF Nw  
public : /^8t'Jjd,  
0Mq6yu^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hAYQ6g$A  
&,Uc>L%m  
template < typename T > vkh;qPD  
  struct result_1 }cyq'm i  
  { r6<ArX$Yl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DvU~%%(0^  
} ; 2voNgY  
Z^C!RSQ  
template < typename T1, typename T2 > cRPr9LfD@  
  struct result_2 u'{sB5_H  
  { *Y^5M"AB_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M!{Rq1M  
} ; mrX}\p   
EsS!07fAM:  
template < typename T1, typename T2 > !/[AQ{**T!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Pqj6Ko9  
  { \y<+Fac1S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pq@$&G  
} UYl JO{|a  
7=AO^:=bx  
template < typename T > xU:PhhS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I(F1S,7  
  { s 0 =@ &/  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ynv 9v\n|  
} g(M(Hn7  
 \q|e8k4p  
} ; >V3W>5X  
6eVe}V4W  
r(748Qc4f?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,2Sv1v$  
好啦,现在才真正完美了。 O7E;W| ]  
现在在picker里面就可以这么添加了: (%=lq#,   
b'i%B9yU:%  
template < typename Right > G>9'5Lt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kemr@_  
  { H 7 o$O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `=WzG"  
} *T1L )Cp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9$}+-Z  
axt6u)4%7:  
k0Oc,P`'*  
Va&KIHw  
m^(E:6T  
十. bind OqUE4. vIP  
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。 GhaAvyN  
先来分析一下一段例子 j>0SE  
DRS;lJ2  
KHiYV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L8%=k%H(1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ant-\w> }  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D<$j`r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 LK oM\g(  
我们来写个简单的。 K'ed5J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u^;sx/  
对于函数对象类的版本: %6vMpB`g  
EC:x  ,i  
template < typename Func > sP=2NqU3Q  
struct functor_trait BUboP?#%)  
  { Qt)7mf  
typedef typename Func::result_type result_type; t~udfOvY  
} ; :5n"N5Go  
对于无参数函数的版本: +$Ddd`J'  
oC;l5v<  
template < typename Ret > 1-ndJ@Wlz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,L8I7O}A;  
  { =[O<.'aG-  
typedef Ret result_type; FeincZ!M  
} ; >(YPkmH  
对于单参数函数的版本: ~Y}Z4" o  
mw%[qeL V  
template < typename Ret, typename V1 > ~gcst;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qg86XU%l  
  { ;Ln7_  
typedef Ret result_type; 8*Nt&`@  
} ; gs<qi'B  
对于双参数函数的版本: #z1ch,*3;  
jn#N7%{Mk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  G> 5=`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z.\[Va$@l  
  { '+GVozc6c"  
typedef Ret result_type; <yb=!  
} ; HtS1N}@  
等等。。。 rVIb'sa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d(dw]6I6  
@[Jt~v  
template < typename Func > u"CIPc{Sr  
struct func_return 4YB7og%P  
  { 2TevdyI  
template < typename T > Cvu8X&y  
  struct result_1 U3dR[*  
  { ^FyvaO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R*c0NJF  
} ; IQIb\OUo!v  
xaq=?3QOH  
template < typename T1, typename T2 > It,n +A  
  struct result_2 T(fR/~:z?  
  { PSrt/y!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %V" +}Dr  
} ; h-)A?%Xt  
} ; J 6d n~nPK  
@a7(*<".  
K:Xrfn{s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hU)f(L  
l$bmO{8uG  
template < typename Func, typename aPicker > NiQc2\4%  
class binder_1 e&]`X HC9  
  { b~jvmcr  
Func fn; Rc m(Y7  
aPicker pk; "Jv,QTIcS  
public : I! eSJTN  
H:nu>pz t  
template < typename T > =B 4gEWR  
  struct result_1 VAB&&AL  
  { 9gIJX?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }C2i#;b  
} ; ne%OTr 4dD  
_bV=G#qKK  
template < typename T1, typename T2 > H?r;S 5)c  
  struct result_2 *#{.\R-D  
  { "1j\ZCXK_Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )9sr,3w  
} ; K+TTYQ  
PXQ9P<m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uB)6\fkTB  
U8I~co:h  
template < typename T > R`3>0LrC8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GLcZ=6)"'  
  { 0 Vgn N  
  return fn(pk(t)); jKi*3-&  
} T4, Zc  
template < typename T1, typename T2 > TH}ycue  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YKS'#F2  
  { $Q7E#  
  return fn(pk(t1, t2)); E*b[.vUp  
} d/99!+r  
} ; ;[\2/$-  
Gw\HL  
&CP@] pi9L  
一目了然不是么? .g`*cDW^=  
最后实现bind :phD?\!w8t  
%a6]gsiv2<  
~q%9zO'  
template < typename Func, typename aPicker > #RIfR7`T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )p_LkX(  
  { ^~IcQ!j/5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E@}j}/%'O  
} l8d%hQVqT  
gkn/E}K#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bb_jD^  
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。 OcS`Fxs  
v{*X@)$  
十一. phoenix _G*x:<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3g "xm  
pnw4QQ9  
for_each(v.begin(), v.end(), S^"e5n2  
( z00:59M4  
do_ K#+]  
[ $0C/S5b  
  cout << _1 <<   " , " r[4F?W  
] 9: |K]y  
.while_( -- _1), $aI MQ[(  
cout << var( " \n " ) \gQ+@O&+  
) _89G2)U=C  
); fQA)r  
64j 4P 7  
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: >2{HH\  
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 m%(JRh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gqc6).tn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H+&w7ER  
BRLU&@G`1  
dw}3B8]  
template < typename Cond, typename Actor > U8Jj(]},_  
class do_while 5BO!K$6  
  { #UN{ J6{  
Cond cd; 2EcYO$R!  
Actor act; +VCo=oA  
public : aC]l({-0  
template < typename T > ")gCA:1-  
  struct result_1 $^aXVy5p  
  { VCtiZ4  
  typedef int result_type; tf79Gb>  
} ; fw};.M  
:DpK{$eCb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qNVw+U;2P  
uvM8 8#  
template < typename T > `B 0*/ml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ntrn("!  
  { kx(:Z8DX  
  do Sf:lN4  
    { +!Ag n)  
  act(t); I}A#*iD  
  } C:EoUu  
  while (cd(t)); ?qW|k6{O  
  return   0 ; hs uJ;4}$q  
} Vta;ibdeqW  
} ; 5DUPsV  
Ri0+nJ6  
*4VP5]!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sjkl? _  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,$[lOFs  
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。 >2a#|_-T  
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。 !K)|e4$  
下面就是产生这个functor的类: O5%F-}(:  
oh~Dbu=%  
iW$i%`>  
template < typename Actor > RIc<  
class do_while_actor P#1y  
  { 8+|Lph`/?  
Actor act; UzwIV{  
public : O]!DNN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DcDGrRuh  
Gukq}ZQd  
template < typename Cond > %LW~oI.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .lS6KBf@  
} ; (ajX ;/  
/bk} J:QRg  
NFPkK?+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HWZ*Htr  
最后,是那个do_ 7si.]  
4"=pcHNV  
2*FZ@?X@r  
class do_while_invoker 3=I Q  
  { C@W0fz  
public : \bE~iz3b9  
template < typename Actor > svgi!=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qeGOSGc_  
  { IrM3Uh  
  return do_while_actor < Actor > (act); kS!*kk*a  
} % m$Mn x  
} do_; PrxXL/6  
0CYI,V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r?7 ^@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O-YE6u  
最后来说说怎么处理break和continue @#">~P|Hp  
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。 jqmP^ZS  
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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