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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ])$. "g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !SO$k%b}!  
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, (IoPU+1b  
y:hCBgc;`c  
7{kpx$:_  
QigoRB!z#9  
  class filler Ads<-.R  
  { Y1Gg (z  
public : 3G%XG{dg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2h|(8f:y  
} ; /C,>  
|ZST Y}RXA  
?|Q5]rhs  
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: Vtz yB  
.qqb> 7|q  
\ ]kb&Qw  
bzj!d|T`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +>i<sk  
)bIK0h  
S}v{^vR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l_YdIUl  
?*z( 1!  
02J6Pn3  
.J1Hg  
二. 战前分析 0ez i?Um  
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。 aoakTi!}  
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 #8Id:56  
z!1/_]WJ,  
+EiUAs~H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -}N\REXE  
  /* --------------------------------------------- */ }TX'Z?Lq  
vector < int *> vp( 10 ); D|Ihe%w-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <R`,zE@t'(  
/* --------------------------------------------- */ P/gb+V=g!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y_7XYT!w  
/* --------------------------------------------- */ \\R*V'e!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0oi5]f6g?8  
  /* --------------------------------------------- */ \@PUljU]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7QOC]:r  
/* --------------------------------------------- */ |bG[TOa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y;> p)'z  
c&Su d, &  
tO+%b=Z^  
"13 :VTs[5  
看了之后,我们可以思考一些问题: GdfK xSO  
1._1, _2是什么? kq1M <lk  
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。  CK!pH{n+  
2._1 = 1是在做什么? R/Dy05nloe  
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。 (g )lv)4P  
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。 G|PIH#  
J,^pt Ql  
K3r>nGLBo  
三. 动工 dn)tP6qc/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J\dhi{0  
4G;`KqR@  
dS;|Kl[Om  
c9g\7L,Z  
template < typename T > MBYD,v&  
class assignment ">D(+ xr!)  
  { |Qt`p@W  
T value; c;|&>Fp  
public : pqQdr-aR=  
assignment( const T & v) : value(v) {} <>*''^  
template < typename T2 > 9 <kkzy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %yuIXOJ  
} ; W}e[.iX;  
#;*ai\6>vD  
A^Hp#b @  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9 K /  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %wjU^Urya  
TNPGw!  
FO'. a  
ZV<y=F*~f  
  class holder Ff#N|L'9_  
  { VzYP:QRz  
public : ,YMdXYu`s  
template < typename T > k#=leu"I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;,B@84'  
  { 7jg(j~tQ  
  return assignment < T > (t); ;'18  
} 1\608~ZH  
} ; pYhI{  
v!'@NW_  
{u=\-|t  
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: n$![b_)*  
DwrCysIK  
  static holder _1; 'm!1 1Phe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R?9Plzt5  
W lLZtgq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k;:u| s8NS  
而不用手动写一个函数对象。 36Z`.E>~L  
XOU-8;d  
x#gmliF  
q}A3"$-F  
四. 问题分析 +q=jB-eIx  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S~(VcC$K  
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。 <$3nD b-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 . ;@) 5"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U#1yl6e\I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W%XS0k}x  
?o DfI  
五. 问题1:一致性 g$T_yT''  
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?| >93{=+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qF6%XKbh=  
=cKk3kJC  
struct holder Sl<-)a:  
  { NCM{OAjS5U  
  // N8(x),  
  template < typename T > .Zt/e>K&  
T &   operator ()( const T & r) const 0JRB Nh  
  { dSOn\+  
  return (T & )r; S+xGHi)  
} .6/p4OR|  
} ; |2&mvjk@H  
<@j  
这样的话assignment也必须相应改动: Uus)2R7  
np>!lF:  
template < typename Left, typename Right > KeOBbe  
class assignment __n"DLW  
  { n|,Vm@zV  
Left l; HY|SLk/E  
Right r; ,Y5 4(>>%  
public : #<>E+r+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5'Ay@FJ:  
template < typename T2 > qlT:9*&g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fU~y481 A  
} ; NGQIoKC  
^A<.s_  
同时,holder的operator=也需要改动: h=y(2xA  
:Du{8rV  
template < typename T > b`Ek;nYek  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9/KQAc*  
  { B;7s]R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <0qY8  
} ]G&\L~P  
K:50?r_-6  
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。 %|* y/m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #YVDOR{z  
cCKda3v!O  
return l(rhs) = r; R#bV/7Ol  
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。 0H]9$D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &>4$ [m>n  
128 rly  
template < typename Tp > m/B9)JzY  
class constant_t ZS>/ 5  
  { +hhbp'%  
  const Tp t; I%*Z j,>  
public : I}0 -  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L`@&0Zk  
template < typename T > ?gP/XjToMg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |-Klh  
  { l>P~M50D?{  
  return t; G%/cV?18  
} Y k6WSurw  
} ; RXvcy<  
H$iMP.AK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \/%Q PE8  
下面就可以修改holder的operator=了 WW@"75t  
N5]68Fu'({  
template < typename T > HY#("=9< h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8(K~QvE~  
  { ]@]"bF!Dn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t$D[,$G9  
} ]>!_OCe&  
2YEn)A@8  
同时也要修改assignment的operator() . k DCcnm  
]V\ g$@  
template < typename T2 > 52Ffle8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $}o,7xAn  
现在代码看起来就很一致了。 sW`iXsbWM>  
k)_#u;qmG  
六. 问题2:链式操作 LYKm2C*d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2uB26SEIl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ps,w(k{d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ViONG]F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;yoq/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r2`?Ta  
aq**w?l  
template < typename T > TK1M mL  
struct result_1 5Z0x2 jV  
  { w8zQDPVB%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :{imRa-  
} ; #f@53Pxb  
sA j$U^Gp  
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: 1x 8]&  
:udZfA\sW  
template < typename T > "q8 'tN><  
struct   ref duTSU9  
  { y!Eh /KD  
typedef T & reference; bJvRQrj*3  
} ;  16{;24  
template < typename T > c9K\K~bk  
struct   ref < T &> !2,.C+,  
  { 3c"{Wu-}  
typedef T & reference; -O6o^Dk  
} ; 8;bOw  
s @9#hjv2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5PySCGv  
* tqeq y-X  
template < typename T > 3 g!h4?^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {<Zqw]  
  { P|4a}SWU  
  return l(t) = r(t); Cq'r 'cBZ  
} lTNkmQ  
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。 -UE-v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |MGw$  
aUQq<H'R  
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 WocFID:b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: OTm"Iwzu@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z r*ytbt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FL}8h/  
最后的布局是: @bE?WXY  
                Add zj}efv<e  
              /   \ w}0PtzOe  
            Divide   5 Z!6G (zz:>  
            /   \ `8*$$JC  
          _1     3 ^^mi@&ApLD  
似乎一切都解决了?不。 _TiF}b!hi  
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。 Ei!z? sxzx  
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。 xr-scdh2  
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: "^7Uk#! 7  
qz):YHxT]n  
template < typename Right > nfR5W~%*:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PI?[  
Right & rt) const 0J B"@U&-  
  { v\Gu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QUO?q+  
} ekXHfA!i%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :2+:(^l  
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。 owB)+  
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。 _t7A'`Dh]  
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。 g.qp _O  
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。 hHQt4 r'd  
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? Obm\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: :>u{BG;=79  
TW$^]u~v  
template < class Action > XPSWAp)  
class picker : public Action IB<ihk  
  { g>{=R|uO5  
public : Ea 1>]V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [o "@*kf  
  // all the operator overloaded q}lSnWY[[  
} ; QS_xOQ '  
0o`o'ZV=c  
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。 /6fsh7 \  
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: Uk#1PcPd  
`3Y+:!q  
template < typename Right > >3/<goXk7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nDfDpP&  
  { K>U &jH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (G Y`O  
} /nNHI34  
J=Z"sU=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =>Efrma  
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。 G9TUU.T  
 K!j2AP3  
template < typename T >   struct picker_maker Z(cgI5Pu  
  { G}x^PJJt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7Udr~ 0_)  
} ; &+p07  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d #su  
  { nN: i{t4f  
typedef picker < T > result; Yi3DoaS;"  
} ; ^[6AOz+L  
 }#1g;  
下面总的结构就有了: c|XnPqo;f  
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。 E6uIp^E  
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。 .#SWfAb2h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +|N"i~f>j  
至此链式操作完美实现。 rx<fjA%  
ftbu:RtK^^  
@r<w|x}  
七. 问题3 !|]%^G  
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。 bZ=d!)%P-{  
G9]GK+@&F  
template < typename T1, typename T2 > '?nhpT^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:,j9:m?  
  {  zcc]5>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [F e5a  
} vKxwv YDe  
GauIe0qV  
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: (Qnn  
&7cy9Z~m  
template < typename T1, typename T2 > z]pH'c39  
struct result_2 MC3{LVNK  
  { q QQ~ [JL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i=+ "[h^  
} ; k&*=:y}  
#Uo 9BM  
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? <?!#QA  
这个差事就留给了holder自己。 y~w$>7U.  
    %~@}wHMB  
S&yCclM  
template < int Order > :(Gg]Z9^8  
class holder; Xv6s,<#\  
template <> SExd-=G  
class holder < 1 > nX~sVG{Q  
  { Y0DBkg  
public : &( Z8G~h4  
template < typename T > |o`TRqs  
  struct result_1 P+JYs  
  { My)/d]a  
  typedef T & result; rd6?;K0  
} ; R lv|DED$  
template < typename T1, typename T2 > S;= D/)[mr  
  struct result_2 D`+'#%%x  
  { 8"? t6Z;5  
  typedef T1 & result; AO/R 2a(:  
} ; +%0+  
template < typename T > #R &F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /D eU`rj  
  { IP-mo!Y.  
  return (T & )r; i;cqK&P;]  
} *v6'I-#  
template < typename T1, typename T2 > z}Q54,9m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H}d&>!\}F  
  { @?z*: 7a  
  return (T1 & )r1; v vFX\j3  
} h4]yIM `8d  
} ; nlKWZYv  
N( Cfv3{  
template <> 4:7z9h]  
class holder < 2 > tjGQ0-Lo  
  { E[ ,Ur`>:  
public : \D0Pik@?  
template < typename T > S%'t )tt,  
  struct result_1 s i C/k*  
  { 9R!.U\sq  
  typedef T & result; WVKzh  
} ; P66>w})@  
template < typename T1, typename T2 > jGId)f!)  
  struct result_2 6B&':N98  
  { GSsot%B u"  
  typedef T2 & result; ~"8b\oLW  
} ; i-$]Tg  
template < typename T > 60*=Bs%b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l%U{Unwu  
  { A+AqlM+$i  
  return (T & )r; 94A re<  
} U:p<pTnMR  
template < typename T1, typename T2 > TRa|}JaI"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B#8!8  
  { qWdL|8  
  return (T2 & )r2; AFyf7^^k  
} ((#|>W\&  
} ; HI55):Eb  
EP*"=_  
GC.   
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> >。 2!}5shB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |GLa `2q|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y<MXd,eE  
oQAD 3a  
return l(i, j) = r(i, j); c&ymVB?G:1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b8(94t|;U  
n"* A.  
  return ( int & )i; A\YP}sG1  
  return ( int & )j; uN2Ck  
最后执行i = j; ;V@o 2a  
可见,参数被正确的选择了。 G7 b>r  
&G:#7HX@-  
;>bcI).  
EHmw(%a|+  
}}@x x&  
八. 中期总结 id'E_]r  
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: J#"@~Q+a`@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~0eJ6i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *bsS%qD]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (X;D.s  
s:CsUl|  
MqRpG5 .  
N2WQrTA:S+  
.}C pX  
[5yLg  
九. 简化 w,n&K6<  
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。 edD19A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Yv\>\?865  
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: iLD}>=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7Rwn{]r  
  +-*/&|^等 F[5[@y  
2. 返回引用。 eT0Yp  
  =,各种复合赋值等 c"~ +Y2]tL  
3. 返回固定类型。 J4EQhuQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K 0R<a~  
4. 原样返回。 ?hHVawt  
  operator, {oOzXc6o  
5. 返回解引用的类型。 (hr*.NS#  
  operator*(单目) Fu].%`*xJ  
6. 返回地址。 ):-\TVz~  
  operator&(单目) 06X4mu{  
7. 下表访问返回类型。 nB>C3e  
  operator[] {B+|",O5)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _HjS!(lMk  
  operator<<和operator>> ;W 16Hr Z  
#l2KJ7AMK  
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。 CEzwI _  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cgY + xd@  
-*HR0:H  
template < typename Left > F/}(FG<'>I  
struct value_return WTK )SKa,.  
  { H}vq2|MN  
template < typename T > SA!P:Q?h  
  struct result_1 ()%NotN;  
  { ;&=c@>!xP#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vuN!7*d+  
} ; :Aq==N_/2  
R<]f[  
template < typename T1, typename T2 > !X5n'1&  
  struct result_2 hUR>NUK@8  
  { w8~B@}%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FK ? g  
} ; \+3amkBe  
} ; d^pzMaCI  
d>k)aIYp  
!'#Y-"=ypk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [ 'aSPA  
`?P)RS30  
下面我们来剥离functor中的operator() pQ2'0u5w5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nz+k ,  
nymro[@O~  
return l(t) op r(t) 3;v%78[&P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .A%*AlX  
return op l(t) V[#eeH)/  
return op l(t1, t2) /N=;3yWF  
return l(t) op ~&{LMf  
return l(t1, t2) op pd%h5|*n;  
return l(t)[r(t)] 'fo.1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ):<9j"Z;At  
'TwvkU"  
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: +t[i68,%  
单目: return f(l(t), r(t)); ?azi(ja  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `!- w^~c  
双目: return f(l(t)); V\|V1c  
return f(l(t1, t2)); ]&+,`1_q  
下面就是f的实现,以operator/为例 D0 5JQ*  
q/qJkr^2  
struct meta_divide )+L.$h  
  { mqrV:3}  
template < typename T1, typename T2 > LeEv']  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;Gnk8lIsb  
  { NLnfCY-h  
  return t1 / t2; L@VIC|~E  
} 'jnR<>N  
} ; +0DPhc  
lJ>OuSd  
这个工作可以让宏来做: K."%PdC  
qL;u59  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J!+)v  
template < typename T1, typename T2 > \ zb_nU7Eg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FV~ENpncP  
以后可以直接用 ZkA05wPZ#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JnodDH ?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M dKkj[#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !TwH;#U w  
.=`r?#0  
Z)qts=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {BI5lvx:  
|i~Ab!*8n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =wcqCW,]  
class unary_op : public Rettype D^-6=@<3KD  
  { :*g3PhNE  
    Left l; 8n2MZ9p]  
public : Z23*`yR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qvHRP@  
MGbl-,]  
template < typename T > z Go*N,'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 31*0b|Z  
      { .$]%gjIBCl  
      return FuncType::execute(l(t)); +CaA%u  
    } xtq='s8e  
P \k5%  
    template < typename T1, typename T2 > a9%^Jvm"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HAca'!p  
      { ]/cVlpZ{f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }.S4;#|hw  
    } Xg^9k00C  
} ; Tm) (?y  
kD?lMA__  
a}p}G\b|  
同样还可以申明一个binary_op >Y>>lE! k  
=[Z uE0c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &:@)ro CR  
class binary_op : public Rettype |G(9mnZ1  
  { ba`V`0p-(  
    Left l; rdBF+YN9/?  
Right r; h8zl\  
public : [$iKx6\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "tX=^4   
BXj]]S2  
template < typename T > {37v.4d;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~k[mowz0  
      { bd & /B&a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xe. az  
    } b,#lw_U"  
w$fP$ \+  
    template < typename T1, typename T2 > <n|ayxA)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :GBM`f@  
      { m]"13E0*x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }j\_XaB  
    } y} W-OLE  
} ; jwQ(E  
sc)}r_|g  
GB&^<@  
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 B{6wf)[O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yd+.hg&J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sngM4ikhs  
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。 X8uAwHa6F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EG; y@\]  
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。。。 GFX$vn-/F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A^3M~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Smc=-M}  
下面是修改过的unary_op @ )< 3Z  
q  W"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JIH6!  
class unary_op u301xc,N<z  
  { fFiFS\''V  
Left l; ='z4bU  
  Yb? L:,a(I  
public : zho$g9*  
,)beK*Iw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +>*! 3x+sE  
J&w'0  
template < typename T > 1Vi3/JM @  
  struct result_1 D\CjR6DE  
  { u+_6V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *%p`Jk-U  
} ; H7Y :l0b  
0~( f<:  
template < typename T1, typename T2 > Z6\H4,k&  
  struct result_2 >"?jW@|g  
  { >\s8S}p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U9/6F8D1Y1  
} ; .d?2Kc)SV\  
@en*JxIM  
template < typename T1, typename T2 > !QXPn}q^0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {I^@BW-  
  { ,B8u?{O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s+ a} _a:  
} }Y`D^z~  
?j^:jV  
template < typename T > }T1.~E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FA7q pc  
  { U ,7O{YM  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4Uzx2   
} 2, R5mL$  
`-)Hot)  
} ; 1n-+IR"  
FofeQ  
H:5- S  
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 {1Hs5bg@  
好啦,现在才真正完美了。 Q xm:5P  
现在在picker里面就可以这么添加了: )0UXTyw^  
eJ3;Sd''  
template < typename Right > #Et%s8{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a]4h5kJ';  
  { $z \H*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )8@|+'q  
} O+ghw1/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <4%cKW0  
;,7/>Vt  
K|V<e[X[V  
+DwE~l  
OGWZq(c"6  
十. bind 6i7+.#s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 JZ>E<U9&  
先来分析一下一段例子 J2avt  
#C#*yE  
h*B7UzCg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {"WfA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hRaX!QcG3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D\0q lCAs  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 zbgH}6b  
我们来写个简单的。 ({!S!k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1G`zwfmh~  
对于函数对象类的版本: Y DWV=/  
`x:8m?q05  
template < typename Func > Z(wj5;[G  
struct functor_trait HF;$Wf+=J  
  { ~pWV[oUD  
typedef typename Func::result_type result_type; :N#8|;J1Fl  
} ; ["N_t:9I  
对于无参数函数的版本: kR/Etm5_  
+rWcfXOHM  
template < typename Ret > OYLg-S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F\Q X=n  
  { t`Lh(`  
typedef Ret result_type; 7N4)T'B  
} ; w:HRzU>  
对于单参数函数的版本: \ Dccf_(Pb  
3](At%ss  
template < typename Ret, typename V1 > aNDpCpy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vlVHoF;&  
  { { YMO8  
typedef Ret result_type; Q$58 K9  
} ; %*a%F~Ss  
对于双参数函数的版本:  `;HZO8  
{'NXJ!I;t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $i;m9_16  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TW~%1G_v  
  { /H~]5JZ3-E  
typedef Ret result_type; }F4%5go  
} ; ;|r<mT/,  
等等。。。 dj2w_:&W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (;cKv  
c0f8*O4i  
template < typename Func > rk8Cea  
struct func_return =k\Qx),Ir  
  { y"Ios:v@-  
template < typename T > 5a%i%+;N  
  struct result_1 ]QSQr *  
  { 9+"ISXS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `;)op3A'  
} ; %G/(7l[W  
pF<KhE*V  
template < typename T1, typename T2 > `dJ?j[P,p  
  struct result_2 S5/p3;O\c  
  { qlm7eS"sy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5gKXe4}\/|  
} ; =z*SzG  
} ;  N~vK8j@  
OICH:(t_  
uFnq3m^u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 63HtZ=hO7  
r*f:%epB%  
template < typename Func, typename aPicker > d$B+xW  
class binder_1 WXFC e@  
  { 3eN(Sw@p  
Func fn; <RCeY(1  
aPicker pk; ~tZy-1  
public : t*wV<b  
n'9&q]GN|  
template < typename T > "sJ@_lp  
  struct result_1 }e-D&U  
  { ffG1QvC|M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cpu|tK.t  
} ; q85 4k+C  
b&P2VqYgl  
template < typename T1, typename T2 > @m+FAdA 0  
  struct result_2 icN#8\E  
  { R47tg&k6[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y\XWg`X y  
} ; 48LzI@H&  
u85?f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f"Kl? IN8  
~F13}is  
template < typename T > !laOiH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HY,VJxR[  
  { sWFw[ Y>  
  return fn(pk(t)); @<z#a9  
} xV.UM8  
template < typename T1, typename T2 > ?7dV:]%~2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C^ZD Uj`  
  { &uXu$)IZ  
  return fn(pk(t1, t2)); N4w&g-  
} Dpkc9~z  
} ; +?^lnoX  
6. 6x$y3v  
yX1OJg[s,  
一目了然不是么? <4Ik]Uz^  
最后实现bind u"-."_  
x }i'2   
%h}3}p#4  
template < typename Func, typename aPicker > /vAA]n8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &Vbcwv@  
  { &24>9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xbs X-F  
} 7l3Dx w/N  
lB(P+yY,/'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~`<_xIvrq  
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。 23'Ac,{  
B+lnxr0t  
十一. phoenix aj}#~v1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hD,@>ky  
.83z =  
for_each(v.begin(), v.end(), Z[9f8/6<b  
( ]]/p.#oD,  
do_ :s#&nY  
[ YQaL)t$0  
  cout << _1 <<   " , " %kL]-Z  
] \= Wrh3  
.while_( -- _1), w C-x'  
cout << var( " \n " ) T^H`$;\  
) *wV`7\@  
); Z(hRwIOF  
I ka V g L  
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: >:P-3#e*  
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 6B@{X^6y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Jqqt@5Ni  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g&O!w!T  
+A<7:`sO  
p"Q V| `  
template < typename Cond, typename Actor > '/@i} digf  
class do_while 7F8>w 7Y]  
  { iQz c$y^,9  
Cond cd; 54%h)dLDy  
Actor act; 6]Ri$V&"  
public : v,Yz\onB^  
template < typename T > gF&HJF 0x  
  struct result_1 ju(QSZ|;  
  { *.zC9Y,  
  typedef int result_type; dgW/5g  
} ; kx07Ium  
#RP7?yGM,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Df0m  
i~.9 B7hdE  
template < typename T > XZ_vbYTj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =QW:},sp  
  {  S/Gy:GIf  
  do 7-[^0qS  
    { U&L?IT=x  
  act(t); UE K$  
  } v v]rXJu1  
  while (cd(t)); V,>uM >$  
  return   0 ; ,{g B$8z^  
} ;(;{~1~  
} ; pF'M  
zzZ K S  
~4u[\&Sh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6q@VkzF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AHdh]pfH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z[De?8=)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 RyZy2^0<  
下面就是产生这个functor的类: EALgBv>#ZL  
T<~?7-O"  
)U:W 9%  
template < typename Actor > t"FB}%G  
class do_while_actor 6F08$,%Y  
  {  bj U]]  
Actor act; j(];b+>  
public : mW_ N-z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;09U*S$eK  
gIcm`5+T  
template < typename Cond > #B8V2_M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K)TMr"j\  
} ; NEcE -7aT  
zn/b\X/  
j4!oBSp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k{.`=j  
最后,是那个do_ btv.M  
v>p}f"$`  
17@#"uT0  
class do_while_invoker wQ~F%rQ$  
  { :DR}lOi`  
public : k+y>xI,  
template < typename Actor > 5Jm %*Wb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |9fGn@-  
  { ys Td'J  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^fT?(y_= e  
} TW~9<c  
} do_; IjnO2X  
Qj(|uGqm3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FAF+}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lb[\Lzdvmu  
最后来说说怎么处理break和continue W5zlU2  
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。 UN7J6$!Cx7  
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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