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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;lPhSkD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p44uozbK  
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, 'kONb  
u+i/CE#w  
#| e5  
K|' ]Hje\  
  class filler qm&53  
  { $EHn ;~w T  
public : Ns7l-mb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J,2v~Dq  
} ; ',-X#u  
(fjXp75  
:\HN?_?{4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fJ+E46|4  
-T="Ml &  
s_e#y{ {C2  
X]qp~:4G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kO\&mL& qD  
kTe<1^,m  
'bqf?3W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <8}9s9Nk  
T)?@E/VaS  
WlJRKM2  
<zWQ[^  
二. 战前分析 Bf}0'MK8zQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r -DD*'R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4xC6#:8  
!P3tTL!*L  
kJ:5msKwC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (TK cSVR  
  /* --------------------------------------------- */ G37L 9IG-M  
vector < int *> vp( 10 ); R5YtCw]i=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q0cf]  
/* --------------------------------------------- */ ^|axtVhMO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X=RmCc$:  
/* --------------------------------------------- */ 78}%{7YY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =:T:9Y_i  
  /* --------------------------------------------- */ ,PtR^" Mf4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Czl 8Q oH  
/* --------------------------------------------- */ "+OMo-<K7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d=Ihl30m  
PzG:M7  
@!tmUme1c  
e&I.kC"j6  
看了之后,我们可以思考一些问题: D}=i tu  
1._1, _2是什么? t5[JN:an  
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。 hYQ%|CBXBR  
2._1 = 1是在做什么? J!qEj{  
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。 l@2`f#y1~<  
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。 lJpv  
7VD7di=D  
+.Ukzu~s  
三. 动工 P>cJ~F M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Lgw@y!Llij  
kxiyF$ 9  
(W6\%H2u  
H0:6zSsc=|  
template < typename T > *^m.V=  
class assignment O? <_,-.  
  { {twf7.eY  
T value; v*p)"J *  
public : tz> X'L  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0{@Ovc  
template < typename T2 > M%LwC/h:,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R1rfp;   
} ; p_ y*-,W (  
tg4&j$  
%bETr"Xom  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $B N+SD!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (9QRg;   
~w% +y  
v\T1,Z@N^  
\YyU5f7';  
  class holder %=>xzP(z  
  { U-:Z ^+Y  
public : k0=y_7 =(5  
template < typename T > PhL5EYn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2]KPW*V  
  { :D7!6}%  
  return assignment < T > (t); DO*C]   
} Icb;Yzt  
} ; v2<gkCK^  
IWd*"\L  
%&S]cEw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0|k[Wha#  
/9gMcn9EB  
  static holder _1; JVCgYY({KQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !I  P*  
I!@` _Q9N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (8/xSOZ[  
而不用手动写一个函数对象。 |W[rywxx  
LxGh *7K-  
B(NL3WJ  
p 8rAtz>=J  
四. 问题分析 +OP'/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3hjwwLKG$  
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。 _)\,6| #  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gpl!Iz~5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cSWVHr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CawVC*b3  
X~b+LG/  
五. 问题1:一致性 8hV:bz"  
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?| k!rz8S"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JB}h }nb  
WWs>@lCK  
struct holder LB0=V0|  
  { 2)]*re)  
  // ?NeB_<dLa`  
  template < typename T > iIRigW  
T &   operator ()( const T & r) const !7|9r$  
  { BE;iC.rW  
  return (T & )r; ou4?`JF)-  
} 1@Gv`{v  
} ; x/v+7Pt_  
2?&ptN) `N  
这样的话assignment也必须相应改动: KL{ uhb0f  
&WS%sE{p_  
template < typename Left, typename Right > =i<(hgD  
class assignment )^3655mb  
  { o*8 pM`uw  
Left l; W{2y*yqY  
Right r; l;i u`  
public : breVTY7 S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DSa92:M}  
template < typename T2 > Z 0^d o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >eI(M $  
} ; epe}^Pl  
Q4 S8NqE  
同时,holder的operator=也需要改动: +[qy HTcG  
#{PNdINoU  
template < typename T > cFo-NI2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1EB`6_>y  
  { )`0 j\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kv2:rmv  
} H%V[% T4=  
3iwZUqyq  
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。 7?@v}%w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )HcC\[  
b9jm= U  
return l(rhs) = r; wVX0!y6  
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。 ^|z>NV5>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ac%K+Pgk.  
vN+!l3O  
template < typename Tp > $'wl{D"  
class constant_t 7 |A,GH  
  { y+<HS]vyV  
  const Tp t; n_Dhq(.  
public : ;anG F0x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,@MPzpH  
template < typename T > %hh8\5l.:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~CscctD{;  
  { ?U[AE -*  
  return t; W@Wh@eSb;  
} 6OUj c  
} ; irS62Xe  
[0emOS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 75ob1h"  
下面就可以修改holder的operator=了 1:8: yFV  
9IMcp~zX  
template < typename T > e)8iPu ..  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bv0 %{u&  
  { I Cs1=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vhW '2<(  
} ?*0kQo'  
7y3; F7V  
同时也要修改assignment的operator() *!kg@ _0K  
sa($3`d  
template < typename T2 > hJM0A3(Cm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N4 pA3~P  
现在代码看起来就很一致了。 a;sZNUSn  
?u|g2!{_  
六. 问题2:链式操作 H'.d'OE:I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -mF9Skj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mBF?+/l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &3efJ?8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7Fx8&Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct # ,Y}  
r`@Dgo}  
template < typename T > IYFA>*Es  
struct result_1 FdD'Hp+  
  { @2<J_Ja  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "Y+`U  
} ; ([|M,P6e)U  
qJsEKuOs  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,??|R` S  
p%_TbH3j`  
template < typename T > 4$rO,W/&0  
struct   ref =/;(qy9.-R  
  { Q\Eq(2p  
typedef T & reference; @{G(.S  
} ; l;ugrAo?  
template < typename T > !ibp/:x  
struct   ref < T &> j!l(ReGb  
  { L[^e< I  
typedef T & reference; *4bV8T>0Z  
} ; *!/9?M{p  
ScD9Ct*):C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G[mYx[BTz  
6=FuH@Q&  
template < typename T > G(- `FH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wFD .3!  
  { 0;9 LIL5  
  return l(t) = r(t); sq%f%?(V  
} 0IZV4{  
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。 vzU%5,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [,c>-jA5  
NTC,Vr\A  
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 S/4k fsN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !PgYn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oUqNA|l T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;AaF;zPV  
最后的布局是: Wd7*sa3T  
                Add )-mB^7uXGv  
              /   \ 8dv1#F|  
            Divide   5 1/ a,7Hl  
            /   \ mEGMe@37  
          _1     3 .*Z]0~ &|  
似乎一切都解决了?不。 .IqS}Rh  
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。  :JlJB  
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。 eNNK;xXe#  
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: z K&`&("4C  
Je/R'QP^8  
template < typename Right > Y<B| e91C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `c icjA@~  
Right & rt) const b#b#r  
  { b% F|V G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pJmn;XbME  
} !@Ox%vK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T|u)5ww%  
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。 {0|^F!1z  
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。 w/&#UsEIr  
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。 +mY(6|1  
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。 $I.'7 &h;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lr1i DwZV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [W2k#-%G  
UwLa9Dn^  
template < class Action > ;3w W)gL1  
class picker : public Action yk=H@`~!  
  { /q=<OEC  
public : ^71sIf;+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qU"+0t4  
  // all the operator overloaded d-Sm<XHu.  
} ; j8lbn|.  
js{ RaR=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]!/1qF  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (qaY,>je]D  
I*X| pRD  
template < typename Right > +2vcUy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H*Yy o ?  
  { <_D+'[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j,~h:MT  
} %l>^q`p  
D~-Ri`k.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P63f0 F-G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ZY83, :<  
*_ "j"{  
template < typename T >   struct picker_maker pvX\k X3}  
  { 6 ,!]x>B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >Zr`9$i  
} ; ?g!)[p`v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r!;NH3 *  
  { !a  /  
typedef picker < T > result; O:1YG$uKa  
} ; B"G;"X  
k'm!|  
下面总的结构就有了: HxkhlNB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 sp JB6n(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;lP)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c(o8uWn  
至此链式操作完美实现。 oM< 9]jK}  
IkD\YPL;  
.7oz  
七. 问题3 [ z?<'Tj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 o0AREZ+I  
r t f}4.  
template < typename T1, typename T2 > 291v R]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <jxTI%'f59  
  { Up8#Nz T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NKRNEq!  
} LdA&F& pI  
%KqXtc`O  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `*WR[c  
GR/ p%Y(  
template < typename T1, typename T2 > 90Q}9T\  
struct result_2 hEDj"`Px  
  { 7Ij'!@no  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pZXva9bE  
} ; Ur_~yX]Mo  
m+CvU?)gJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? [N{Rd[{QTL  
这个差事就留给了holder自己。 z55P~p  
    H1+G:TM  
sq*sbdE  
template < int Order > kFeuKSa^d  
class holder; hMdsR,Iq  
template <> k5|h8%h8  
class holder < 1 > ]  OR ]  
  { A07FjT5w8  
public : 9"&HxyOfX  
template < typename T > z[l17+v  
  struct result_1 ;+cZS=  
  { w J; y4  
  typedef T & result; 8$S$*[-a  
} ; _Nlx)YR  
template < typename T1, typename T2 > gzxLHPiw  
  struct result_2 LvB-%@n  
  { /,wG$b+  
  typedef T1 & result; DT;Hr4Z8^"  
} ; ^IY1^x  
template < typename T > ._#|h5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p^NYJV  
  { UDhW Y.`'~  
  return (T & )r; 5X'[{'i,  
} ?NJ\l5'  
template < typename T1, typename T2 > '\P6NszY~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )0YMi!&j`  
  { cSQvP.  
  return (T1 & )r1; ji:JLvf]%  
} >{V]q*[/;Q  
} ; m;k' j@:  
UfXqcyY(  
template <> 5yuR[ VU  
class holder < 2 > njX!Ez  
  { 6*Rz}RQ  
public : Jv a&"}Cb  
template < typename T > [Cvo^cC  
  struct result_1 hK3?m.> "g  
  { \ c9EE-  
  typedef T & result; VQ2)qJ#l  
} ;  weKwBw  
template < typename T1, typename T2 > .(ki(8Z N  
  struct result_2 EX=Q(}9F<  
  { u9_ Fjm}&  
  typedef T2 & result; UJ2Tj+  
} ; g#W)EXUR  
template < typename T > a8Nl' f*0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eE+zL ~CE  
  { 4cl}ouG  
  return (T & )r; ]& jXD=a"  
} |s+y]3-_  
template < typename T1, typename T2 > V_$BZm%8J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L6O* aZ|  
  { 5f jmr  
  return (T2 & )r2; fMy7pXa_  
} b~z1%?  
} ; ,aU_bve  
m6bAvy]3<t  
=;4cDmZh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \IQf|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %[l5){:05  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b[%sKl  
=LC:1zn4  
return l(i, j) = r(i, j); q",n:=PL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) De6WC*trq  
qn5e[Vn  
  return ( int & )i; KQ9~\No]  
  return ( int & )j; W c{<DE?J  
最后执行i = j; )k&<D*5s  
可见,参数被正确的选择了。 (3C::B=  
|L 11?{ K  
nRzD[ 3I  
%A|9=x*  
F2saGpGH  
八. 中期总结 R%=u<O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1k EXTs=,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IVjH.BzH9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x* ?-KS|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rt}H.D #  
zW+X5yK  
`A_CLVE  
GWsvN&nr  
 ?%Hj,b  
qcSlqWDk  
九. 简化 R?V s8?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 G~5EAeG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {N42z0c  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &`Oj<UyJY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [+\=x[q  
  +-*/&|^等 6vAq&Y{JB'  
2. 返回引用。 *](maF~%C  
  =,各种复合赋值等 '[Ap/:/UY  
3. 返回固定类型。 .76T<j_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) roSdcQTeT  
4. 原样返回。 3#<b!Yz  
  operator, A)/8j2  
5. 返回解引用的类型。 b{%p  
  operator*(单目) .fY1?$*6c  
6. 返回地址。 [#hpWNez(>  
  operator&(单目) 0}tf*M+a  
7. 下表访问返回类型。 2.)xWCG  
  operator[] c5C 2xE}T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 094~  s  
  operator<<和operator>> WT;4J<O/  
.0+=#G>  
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'na{"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $a.fQ<,\X  
k<(G)7'gm  
template < typename Left > HI&N&a9C  
struct value_return xMsSZ{j%5  
  { .$&mWytw=  
template < typename T > =;A p+}  
  struct result_1 s&&8~ )H  
  { 5-qk"@E W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {BPNb{dBKr  
} ; Hj(ay4 8  
Bu7Ztt*  
template < typename T1, typename T2 > {,xI|u2R  
  struct result_2 @D1}).  
  { pn"TFapJA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `s1>7XWf  
} ; @pq2Z^SQH  
} ; $ 1lI6 = ,  
mW EaUi)Zz  
a4{~.Mp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sT8(f=^)8F  
T6mbGE*IeE  
下面我们来剥离functor中的operator()  ja!K2^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -7-r~zmr  
^#i3JMq  
return l(t) op r(t) 9lXjB_wG>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) } V  *  
return op l(t) \"k[y+O],4  
return op l(t1, t2) I "Qf};n  
return l(t) op |p_\pa1&  
return l(t1, t2) op ^V6cx2M  
return l(t)[r(t)] 76 nrDE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eV(nexE  
[u*-~(  
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: 3QSA|  
单目: return f(l(t), r(t)); .h c-uaL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V Ioqn$  
双目: return f(l(t)); R%Xhdcn7  
return f(l(t1, t2)); ={~?O&Jh  
下面就是f的实现,以operator/为例 @}K|/  
n0)0"S|y1  
struct meta_divide S:5vC {  
  { yBKEw(1  
template < typename T1, typename T2 > s|HpN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lB)%s~P:s  
  { +9gI^Gt  
  return t1 / t2; =bKz$ _W  
} ;@ <E  
} ; &BOq%*+  
K<3,=gL9[  
这个工作可以让宏来做: iEx sGn]2  
]F'o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v;6O# ta'  
template < typename T1, typename T2 > \ bqPaXH n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lKVV*RR}  
以后可以直接用 G.{)#cR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qe/dWJBa  
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 LOO<)XFJ  
(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。。。) ~?6M4!u   
~W/|RP7S  
IN^dJ^1+  
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 OkNBP 0e}  
78~;j1^6u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J^w!?nk  
class unary_op : public Rettype 2 .p?gRO  
  { n3z]&J5fr  
    Left l; Z-U-n/6I  
public : wn1` 9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qX9x#92  
L.ML0H-   
template < typename T > ^WF/gup\hS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y,/Arl}yc  
      { W^e"()d/Z  
      return FuncType::execute(l(t)); PP*',D3  
    } 0%(.$c>:f  
|7# S0Ca@  
    template < typename T1, typename T2 > r+RFDg/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KT3n -Y-,  
      { QH5[}zs8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y|b&Rup  
    } w|,BTM:e  
} ; cM?i _m  
F=g +R~F  
n9H4~[JiC  
同样还可以申明一个binary_op ITssBB9  
w. c]   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2%Mgg,/~  
class binary_op : public Rettype $-w&<U$E  
  { "7z1V{ ;Y  
    Left l; /_(q7:<ZF  
Right r; e)M)q!nG  
public : O3JBS^;V2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >OxSrc@A  
).$q9G  
template < typename T > ,&F4|{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sx^0*h-Qq  
      { -dyN Ah?=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x=I|O;"><  
    } CT0 ~  
^yFtL(x,  
    template < typename T1, typename T2 > 2kfX_RK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #S|DoeFs  
      {  o%SD\zk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N|-'Fu  
    } ^[g7B"`K5  
} ; #d*)W3e2{  
H&*KpOL  
qP5'&!s&!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BG9.h!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h0z>dLA#2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JwNB)e D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 WV&grG|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V4 8o+O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 PRi1 `% d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Dt~ |)L+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /%{Qf  
下面是修改过的unary_op s&)>gE\  
i_{b *o_an  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j3Ps<<eA  
class unary_op E[a|.lnV  
  { igO,Ge8}  
Left l; Qq{>]5<  
  %] #XIr  
public : SL$ bV2T  
GwM(E^AG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2A(?9 R9&h  
YIn H8Ex  
template < typename T > vPce6 Cl*  
  struct result_1 kn9e7OO##  
  { h%PbM`:}6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~YQH]  
} ;  ZcE:r+  
&cf(}  
template < typename T1, typename T2 > +i@{h9"6g  
  struct result_2 ;_6 CV  
  { u` L9Pj&v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Iw[7;B5v  
} ; HP(dhsd<c  
[k{2)g  
template < typename T1, typename T2 > b^^ .$Gu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:^.Qs"IK  
  { oD.[T)G?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TfnBPO  
} I6vy:5d  
U'p-Ko#  
template < typename T > $mu*iW\{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UlQS]f~  
  { tDQuimYu7  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]9PQKC2&  
} Me2qOc^Z-  
sL!+&Id|  
} ; ',bSJ4)Y  
oY<R[NYKu  
'`sZo1x%f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <HB@j}qi  
好啦,现在才真正完美了。 k1E(SXcW9  
现在在picker里面就可以这么添加了: kK~,? l  
nm#,oX2C  
template < typename Right > 60z8U#upM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hCpcX"wND  
  { _ K Ix7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T*{nf  
} ZwOX ,D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 bnZ~jOHl  
bmQ-5SE  
~-2Gx HO`  
4GqwY"ja  
?:DUsg  
十. bind d:8c}t2X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^_c6Op<F  
先来分析一下一段例子 #p7K2  
]$&N"&q  
`M[o.t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y Q-{ CJ,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rsn^Y C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LTw.w:"J  
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。 "I,=L;p  
我们来写个简单的。 Xrr3KQaK&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f!Mx +ky  
对于函数对象类的版本: hl$X.O  
G$A=Tu~  
template < typename Func > 0sfb$3y  
struct functor_trait zVvL!  
  { *ry}T=  
typedef typename Func::result_type result_type; -gB9476-  
} ; :r4o:@N'  
对于无参数函数的版本: -]Y@_T.C  
;~-M$a }4  
template < typename Ret > $*+IsP!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )skz_a}]8  
  { BcxALRWE  
typedef Ret result_type; "cz'|z`  
} ; n?:%>Os$  
对于单参数函数的版本: ?egZkg=U  
Q N]y.(S)y  
template < typename Ret, typename V1 > A/!"+Yfw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ps_q3Cyp  
  { W<u,S  
typedef Ret result_type; CB^.N>'  
} ; xi[\2g+  
对于双参数函数的版本: )F_nK f"a  
-pW*6??+?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ./35_Vy/O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5tl( $j  
  { Q 6n!u;  
typedef Ret result_type; 3IG<Ot9  
} ; "A]#KTP  
等等。。。 yJ4ZB/ZQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L*FQ`:lZ  
X/ lmj_v  
template < typename Func > 8/k"A-m  
struct func_return gC+?5_=<  
  { C7Fx V2  
template < typename T > T^icoX=c4  
  struct result_1 <,*3Av  
  { 2( U;{;\n*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^*"i *e  
} ; >%H(0G#X  
2b K1.BD  
template < typename T1, typename T2 > [\e/xY(4  
  struct result_2 JbAmud,  
  { VWK%6Ye0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y96HTQ32  
} ; _tRRIW"Vx"  
} ; nJ}@9v F/  
H[RX~Xk2E  
8n35lI ( [  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y@Ur}  
e}+Zj'5  
template < typename Func, typename aPicker > K3k{q90   
class binder_1 h [@}} 6  
  { Lp) P7Yt-  
Func fn; s:3b.*t<  
aPicker pk; !Ahxi);a  
public : AsI\#wL)  
8Si3 aq3  
template < typename T > 2ck0k,WP  
  struct result_1 ]\y]8v5(  
  { (H8JV1J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i1S cXKO  
} ; [1nUq!uTm  
Mc&Fj1h5  
template < typename T1, typename T2 > J7Mbv2D  
  struct result_2 IN75zn*%  
  { Zs4NN 2~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?a-5^{{  
} ; k [LV^oEg  
Iz[ohn!f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M!aJKpf  
d( yTz&u)  
template < typename T > U;j\FE^+>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  OA^6l#  
  { Y?$  
  return fn(pk(t)); 'Y.6sB  
} m(D+!I9  
template < typename T1, typename T2 > Y]tbwOle  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|m%xX,[  
  { pp{ 2[>  
  return fn(pk(t1, t2)); m%=*3gH]&  
} y,/i3^y#_  
} ; ]GO=8$Z  
s (K SN/  
bz}-[W+  
一目了然不是么? "8R &c}  
最后实现bind c]n"1YNm  
fW[ .Q0  
wr5v-_7r,  
template < typename Func, typename aPicker > G\o9mEzQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J;=T"C&  
  { wh)F&@6 R!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0*_E'0L8e  
} ,OERDWW|6  
|Sm/s;&c6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]6F\a= J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9w~SzpJ%  
}'*6 A  
十一. phoenix ujzfy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :yRv:`r3Lt  
yO}5.  
for_each(v.begin(), v.end(), lu8*+.V  
( 3=yfbO<-  
do_ ITg<u?z_  
[ ~GcWG4  
  cout << _1 <<   " , " ?(n v_O  
] Xdw pn+7s  
.while_( -- _1), }=}wLm#&1  
cout << var( " \n " ) |-;VnC&UY  
) <uxLG;R  
); On54!m  
({Pjz;xM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: P8Wv&5A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Bhv$   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XT4Gz|k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !JyY&D~`  
]jYFrOMy4S  
SZEi+CRs0  
template < typename Cond, typename Actor > tJybR"NQ  
class do_while tbWf m5$  
  { {VKFw=$8  
Cond cd; ]Axz}:  
Actor act; #=VYq4B=  
public : :m(DRD  
template < typename T > '_^T]fr}  
  struct result_1 z:@:B:E  
  { {}$Zff   
  typedef int result_type; P#,;)HF  
} ; *yaS^k\  
:W5W @8Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &!OEd ]  
dFF=-_O>  
template < typename T > ,2^4"gIl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &w#!   
  { c!_c, vwrn  
  do  ?C#E_  
    { GB35ouE  
  act(t); #c5jCy}n  
  } N+h05`  
  while (cd(t)); Pc_aEBq  
  return   0 ; D}q"^"#T  
} "4;nnq  
} ; _'LZf=V0  
-(t7>s  
pF4Z4?W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =E5bM_P<K  
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。 __2<v?\  
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。 ==&  y9e  
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。 Qr9;CVW  
下面就是产生这个functor的类: ?oFd%|I  
,/D}a3JD  
Z*q9vX  
template < typename Actor > gf1+yJ^d!  
class do_while_actor i=cST8!8N  
  { KWZhCS?[(  
Actor act; 3iIy_nWC  
public : )@X0'X<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aL( hWE  
~/]]H;;^u  
template < typename Cond > #3QPcoxa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qD4]7"9  
} ; S0)JIrrHC  
&CQO+Yr$l  
Y.\x.Hg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $[A\i<#  
最后,是那个do_ tqZ+2c<W3  
NS~;{d \  
DK\XC%~m  
class do_while_invoker \xj;{xc  
  { +yp:douERi  
public : :-B+W9'5  
template < typename Actor > d=PX}o^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N+=|WeZ  
  { 80Dn!9j*  
  return do_while_actor < Actor > (act); RqtBz3v  
} l!F$V;R  
} do_; BVw2skOT  
RZzHlZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n7cy[%yT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  ch8a  
最后来说说怎么处理break和continue n4/Wd?#`  
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。 `8ac;b  
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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