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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \X&LrneR"t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qu>5 rg-  
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, EPO*{bN7O  
Tgxxm  
B#Sg:L9Tr'  
%K@s0uQ  
  class filler bWp40&vx  
  { ynkPI6o  
public : N0UL1[ur  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }?PvNK]",  
} ; >v1E;-ZA  
B_Qi  
F"2rX&W  
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: !{On_>` ,  
dt -EY  
P|M#S9^]  
v(Vm:oK,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .4I "[$?Q  
M? 7CBqZ  
8&d s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f~bZTf  
<hG] f%  
#L,>)XkjS  
NR98I7  
二. 战前分析 a3i;r M2  
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。 ~Ey)9phZK  
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 VE_%/Fs,  
"XvM1G&s`  
K8>-%ns  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fK-tvP0}*  
  /* --------------------------------------------- */ lawjGI  
vector < int *> vp( 10 ); e[5= ?p@|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XLG6f(B=F  
/* --------------------------------------------- */ {~cG'S Y%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z 'iAj  
/* --------------------------------------------- */ -s ]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JQ9JWu%a  
  /* --------------------------------------------- */ %M? A>7b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2y_R05O0  
/* --------------------------------------------- */ M{sn{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ojea~Y]Sr  
=^nb-9.  
e G8Zn<:s  
s> d /9 b  
看了之后,我们可以思考一些问题: X9:4oMux7  
1._1, _2是什么? ,gdf7&r  
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。 p xj}%LH  
2._1 = 1是在做什么? BbCt_z'  
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。 7*{9 2_M  
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。 H2EKr#(  
c5KJ_Nfi  
o>3g<- ul  
三. 动工 #HgXTC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IiX`l6L~W  
^ W/,Z`  
FrPpRe%!  
l~cT]Ep  
template < typename T > 49/j9#hr  
class assignment +i %,+3#6  
  { u<}PcI.  
T value; ux8:   
public : [1Os.G2  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^M51@sXI7  
template < typename T2 > I $5*Puy#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f76bEe/B9  
} ; N.j?:  
 ~\0uy3%  
$s[DT!8N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #zRT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,F4 _ps?(  
/CXrxeo  
PA=.)8  
9lT6fW`v1Q  
  class holder /Ah|Po  
  { ,{KjVv<  
public : *jAw  
template < typename T > vocXk_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {{3n">s}:  
  { w_*UFLMSqR  
  return assignment < T > (t); !;[cm|<E  
} QH?}uX'x)G  
} ; l}#z#L2,`  
Hcts^zm2u  
IV#kF}9$  
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: KINKq`Sx  
GpW5)a  
  static holder _1; 3n\eCdV-b<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e3|@H'~k  
W0++q=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AX {~A:B  
而不用手动写一个函数对象。 %`o3YR  
k!%[W,*  
g91X*$`]  
|fQl0hL  
四. 问题分析 CB7 6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /^BaQeH?R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9PpPAF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LTSoo.dE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !W^b:qjJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !!WSGZUR  
vCPiT2G  
五. 问题1:一致性 <Z8I#IPl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| y 093-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 - %ul9}.  
2N,<~L`FX'  
struct holder _A8x{[$  
  { w Ud6xR  
  // dc ]+1 A  
  template < typename T > 09_L^'`  
T &   operator ()( const T & r) const |'C {nTX  
  { p=tj>{  
  return (T & )r; C2 ~t  
} 6NvdFss'A{  
} ; p4ML } q8  
hx'p0HDta  
这样的话assignment也必须相应改动: v|VfSLZTb  
x B%Felz  
template < typename Left, typename Right > L(a){<c  
class assignment K#O8P+n5[  
  { sQBl9E'!be  
Left l; yAge2m]<B  
Right r; ~|LlT^C  
public : |_=o0l f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hQm"K~SW=  
template < typename T2 > (#4   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ac/=%om8u  
} ; "R"7'sJMI  
(sngq{*%%z  
同时,holder的operator=也需要改动: F<KUVe  
8veYs`  
template < typename T > ?q&*|-%)_d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E7XFt#P.  
  { v=(L>gg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); UuNcBzB2d  
} ,ZVC@P,L  
-I#]#i@gX  
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。 i[gq8%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sj)$o94=  
gtcU'4~  
return l(rhs) = r; `%8byy@$  
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。 gC}r$ZB(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M]S&vE{D  
%&c+} m  
template < typename Tp > 7 TTU&7l~  
class constant_t CC(At.dd  
  { ) o)k~6uT  
  const Tp t; b*-g@S  
public : +) pO82  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )czuJ5  
template < typename T > s^ t1T&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p4 \r`  
  { Z#-:zD7_  
  return t; DI P(  
} a0vg%Z@!  
} ; t@a2@dX|  
V b=Oz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YS}uJ&WoF  
下面就可以修改holder的operator=了 H.8f-c-4we  
JN{.-k4Ha  
template < typename T > g$++\%k&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NH?q/4=I0W  
  { ?a8 o.&`l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kr$ w"]  
} a88(,:t  
~w<u!  
同时也要修改assignment的operator() {Jv m *   
:R/szE*Ak  
template < typename T2 > `|p3@e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kIHfLwh9N  
现在代码看起来就很一致了。 B&l5yI b  
L'1p]Z"  
六. 问题2:链式操作 hf2Q;n&V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vJX3fE }F  
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。 x Z 3b)j2D  
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。 :hre|$@{a  
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。 E!d;ym  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r!qr'Ht<  
ZH9sf~7  
template < typename T > Q:.q*I!D<4  
struct result_1 (lDbArqy  
  { 3SRz14/W_R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &ukYTDM  
} ; &zl=}xeA  
GqFDN],Wp  
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: ,tdV-9N[O  
=.@{ uu;  
template < typename T > Ppw0vaJ^  
struct   ref  V~V_+  
  { #q7`"E=M"  
typedef T & reference;  !,rp|  
} ; ,_K /e  
template < typename T > wnaT~r@U'  
struct   ref < T &> aS^ 4dEJ  
  { "3kIQsD|j  
typedef T & reference; /{eD##vhP  
} ; sN6R0YW  
gO0X-fN8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `QH-VR\_  
NaeG2>1  
template < typename T > Fdgu=qMm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3` ov?T(H  
  { b' 1%g}  
  return l(t) = r(t); mnK SO  
} 8IErLu}  
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。 b?6-lYE>L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _7j-y 9V  
d!+8  
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 [P5+}@t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o6JCy\Bx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IMaa#8,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0w'%10"&U+  
最后的布局是: XBd/,:q  
                Add w8!S;~xKI  
              /   \ `|Aj3a3sND  
            Divide   5 ))y`q@  
            /   \ ![=C`O6K  
          _1     3 p 8,wr )  
似乎一切都解决了?不。 R`? '|G]P  
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。 {+CW_ce  
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。 !(:R=J_h  
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: W@R\m=e2  
QnsD,F; /  
template < typename Right > oPSucz&s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RR,gC"cTi  
Right & rt) const ,e6n3]W8  
  { ,+0#.N s$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f+#^Lngo  
} ^Ht!~So  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *D&(6$[^  
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。 vbH?[ Zr?  
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。 $a'n{EP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^gP pmb<x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,BGaJ|k  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? A*;I}F  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ya[][!.G  
MHh>~Y(h  
template < class Action > 84xA/BRW  
class picker : public Action F` /mcyf  
  { =og5Mh,  
public : \k?Fu=@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5F#Q1gP-  
  // all the operator overloaded T#ktC0W]h  
} ; `zQ2 i}Uju  
TQXp9juK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 drr W?U  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JQ-O=8]  
s&T"/4  
template < typename Right > ulY8$jB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V1[Cc?o  
  { u\LbPk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DG2CpR)S  
} vuL;P"F4&  
VB*`"4e@b<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (XF"ckma  
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。 >ZAb9=/M)F  
oD0WHp  
template < typename T >   struct picker_maker uc>u=kEue  
  { xa7~{ E,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z?ck*9SZX  
} ; l/(|rl#6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BSe{HmDq  
  { '@~\(SH  
typedef picker < T > result; /Y NV  
} ; @|3PV  
6N7^`ghTf  
下面总的结构就有了: Ie12d@  
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。 %}T' 3  
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。 lB7 V4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -&L(0?*qo  
至此链式操作完美实现。 F]_w~1 n5  
}6U`/"RfcO  
oqLM-=0<}  
七. 问题3 dRl*rP/  
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。 eouxNw}F1  
WA~PE` U  
template < typename T1, typename T2 > ^oykimYI-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~353x%e'  
  { Qn=#KS8=J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eSAB :L,K  
} <xb=.xe  
!CJh6X !  
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: B,2oA]W"S  
\FE  
template < typename T1, typename T2 > }f/xMp-Y  
struct result_2 FLWQY,  
  { h-0#h/u>M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w6b\l1Z  
} ; rsr}%J  
?^y!}(  
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? |j?iD  
这个差事就留给了holder自己。 {*#}"/:8K  
    )GbVgYkk  
8eAc 5by  
template < int Order > A>0wqT  
class holder; $w:7$:k  
template <> &:]ej6 V'[  
class holder < 1 > ;v}f7v '  
  { G<dWh.|`=  
public : 2q4dCbJ!  
template < typename T > erhxZ|."P  
  struct result_1 *hm;C+<~  
  { .>/Tc  
  typedef T & result; g8+Ke'=_  
} ; ,PmQ}1kGW  
template < typename T1, typename T2 > `W& :*  
  struct result_2 k&<cFZU  
  { be@\5  
  typedef T1 & result; 0j'H5>m"  
} ; )MV`(/BC*  
template < typename T > EWU(Al T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cx+li4v  
  { y2_^lW%  
  return (T & )r; :)~idVlV  
} ,_G((oS40  
template < typename T1, typename T2 > oBBL7/L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f@G3,u!]i  
  { <'Ppu  
  return (T1 & )r1; :J 7p=sX  
} ?PpGBm2f*  
} ; Kuj*U'ed7t  
7 3 Oo;  
template <> E/<5JhI9~  
class holder < 2 > :o2^?k8k&#  
  { bVLuv`A/  
public : ~|FKl%  
template < typename T > K3CTxU(  
  struct result_1 ?zS t  
  { dg(fD>+  
  typedef T & result; JGLjx"Y  
} ; JA")L0a_  
template < typename T1, typename T2 > #z( JYw,  
  struct result_2 x)^/3  
  { vX9B^W||x  
  typedef T2 & result; #]g9O?0$  
} ; &efwfnG<  
template < typename T > J2va Kl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *E"OQsIl  
  { 4ONou&T  
  return (T & )r; $@VQ{S  
} BGe&c,feIc  
template < typename T1, typename T2 > )`4g,W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZRD@8'1p  
  { _QS+{  
  return (T2 & )r2; @P$_2IU"  
} f^EDiG>b`  
} ; .lcI"%>  
ox}LC, !  
kS\A_"bc  
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> >。 ulqh}Uv'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SK>*tKY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y[\ZN  
{I]X-+D|_  
return l(i, j) = r(i, j); Gtyy^tz[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !)nA4l= S#  
:(^, WOf  
  return ( int & )i; Sz"rp9x+  
  return ( int & )j; f0<'IgN  
最后执行i = j; x|TLMu=3=  
可见,参数被正确的选择了。 qh40nqS;9  
fw[Z7`\Q5  
`.0WK  
Em(&cra  
L#\!0YW/@  
八. 中期总结 0-N"_1k|?  
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: b }^ylm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *8a8Ng  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H*h7Y*([  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +OM9v3qJ  
5LIbHSK  
_Di";fe?  
O|Z5SSlk  
mvCH$}w8&  
NrNxI'M G  
九. 简化 Z^fkv  
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。 (,i&pgVZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F5Xj}`}bq  
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/l}_a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 03{pxI  
  +-*/&|^等 O%Mi`\W@  
2. 返回引用。 Kt 0 3F$  
  =,各种复合赋值等 gbl`_t/  
3. 返回固定类型。 }8zw| (GR,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nWyn}+C-  
4. 原样返回。 V>Zw" #Q  
  operator, 7e`ylnP!  
5. 返回解引用的类型。 C5W} o:jE  
  operator*(单目) jMH=lQ+8  
6. 返回地址。 "< c,I=A  
  operator&(单目)  UE-+P  
7. 下表访问返回类型。 i8kyYMPP  
  operator[] aj$#8l |zu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >=WlrmI  
  operator<<和operator>> 8ph*S&H  
) vKZs:  
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。 .o&Vu,/H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]:6M!+?(  
+ROwk  
template < typename Left > YyF=u~l  
struct value_return `u *:wJsv  
  { TsvF~Gdp  
template < typename T > (;Ad:!9{  
  struct result_1 )6k([u%;B  
  { Ag6^>xb^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8,l~e8&  
} ; !n?8'eqWru  
{cW%i:  
template < typename T1, typename T2 > AMm)E  
  struct result_2 uxKj7!(#  
  { 9A-=T>|of  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ISbhC!59  
} ; q>E[)\+y  
} ; "s6\l~+9l  
&rj)Oh2  
Zdm7As]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lV*dQwa?i  
'H]&$AZ;@  
下面我们来剥离functor中的operator() j\uh]8N3<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q\`0'Z,  
>7[o=!^:4  
return l(t) op r(t) Vzs_g]V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j&c YRKpz  
return op l(t) B F,8[|%#  
return op l(t1, t2) RAh4#8]  
return l(t) op whoQA}X>  
return l(t1, t2) op @C?.)#  
return l(t)[r(t)] A\1X-Mm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z#1 'STg  
k'(eQ5R3L  
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: i.(kX`~J1  
单目: return f(l(t), r(t)); -fB;pS,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wUj#ACqB  
双目: return f(l(t)); 'Pm.b}p<  
return f(l(t1, t2)); CBVL/pxy  
下面就是f的实现,以operator/为例 #ox &=MY  
RdirEH *H  
struct meta_divide Q, `:RF3  
  { Y]33:c_;Mo  
template < typename T1, typename T2 > ^qro0]"LD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L2j7w006  
  { G%RL8HU  
  return t1 / t2; ,8Yc@P_O  
} &Se!AcvKF  
} ; ZITic&>W  
^tFbg+.  
这个工作可以让宏来做: KbcmK( `_  
c=52*&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ma%PVz`I;9  
template < typename T1, typename T2 > \ W{v{sQg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s[}4Q|s%  
以后可以直接用 lQ]8PR t8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K!\$MBI  
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 V?0Yzg$sy  
(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。。。) ]nM 2J}7  
Wt,t5  
#AN]mH  
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 B}&9+2M  
v"K #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q5UD!& W  
class unary_op : public Rettype L  (#DVF  
  { A'=,q  
    Left l; h,(f3Ik0O  
public : (z:DTe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YWXY4*G  
AB1.l hR  
template < typename T > *\M$pUS{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ul`~d !3zH  
      { Q~y) V  
      return FuncType::execute(l(t)); K4[X P]\jr  
    } ;GjZvo  
uYu/0fQD  
    template < typename T1, typename T2 > %!vgAH4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w~n7l97Pw  
      { "7. lsL5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ny6 daf3f  
    } iem@ K  
} ; 0]._|Ubn6)  
9eh9@~mU"l  
?cH,!2  
同样还可以申明一个binary_op t'.oty=  
WYayr1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dTwZ-%  
class binary_op : public Rettype 2`ED?F68gH  
  { itpljh  
    Left l; A{QXzoWkg0  
Right r; ]5_6m;g  
public : %_>+K;<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S Y7'S#  
y. A]un1  
template < typename T > $UX^$gG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pT ;{05  
      { .vm.g=-q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (0c L! N;;  
    } bY>JLRQJ-  
~ZN]2}  
    template < typename T1, typename T2 > O*:8gu'Y2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |LwW/>I  
      { B4>kx#LR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZnVx 'Y  
    } VY#:IE:T  
} ; 3ZhB 8 P  
Onqd2'%<  
sgRD]SF  
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 ^-Knx!z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K5ywO8_6`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l|Z<pD  
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。 y=H\Z/=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B\ITXmd   
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。。。 @[vwqPOL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u]Eyb),Gy  
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) *@C]\)  
下面是修改过的unary_op yE80*C~d  
-eA3o2'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UyWKE<  
class unary_op aV6l"A]  
  { M10u?  
Left l; m K);NvJ!  
  JBCJVWUt  
public : {;kH&Pp  
:AzP3~BI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -$8M#n,  
+~H mP Q  
template < typename T > 5V($|3PI  
  struct result_1 FV1!IE-}-  
  { "V>7u{T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #;#r4sJwU  
} ; L+b"d3!G&%  
&M6cCT]&M  
template < typename T1, typename T2 > y9>?  
  struct result_2 2|8&=K /  
  { U_/<tWl\[3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6$l6>A  
} ; 2Q/#.lNL  
qDPpGI-Y2e  
template < typename T1, typename T2 > Ijs"KAW ?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u3Jsu=Nx-  
  { ^&|$&7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |RdiM&C7  
} n5yPUJK2L6  
!N:: 1c@C  
template < typename T > ~5f|L(ODX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5X'com?T  
  { 2qY+-yOEt  
  return OpClass::execute(lt(t)); \qU.?V[2  
} =h"*1`  
Mv O!p  
} ; L,QAE)S'a  
R\oas"  
*"% MT:  
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 -XSu;'4q  
好啦,现在才真正完美了。 09RJc3XE9  
现在在picker里面就可以这么添加了: e+ZC<Bdh  
-bq\2Yc$]  
template < typename Right > g@ ZZcBx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'x-PQQ  
  { 1HBdIWhHv.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xzGs%01]  
} HKr6h?Si^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _DAAD,'<a  
F>F&+63Q-  
'yWv @)  
Q>FuNdUk  
L'>t:^QTh  
十. bind p4|Zz:f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 '$cU\DTN6  
先来分析一下一段例子 m;v/(d>  
8")1,   
^<@9ph  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^ H,oI*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o~Im5j],*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O*<,lq 0K  
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。 bB^SD] }C  
我们来写个简单的。 E+65  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JQ*CF(9  
对于函数对象类的版本: fRTQ5V  
6^L4wd7)  
template < typename Func > L;},1 \  
struct functor_trait );$L#XpB  
  { U[S#axak  
typedef typename Func::result_type result_type; e3L<;MAt  
} ; _~M*XJ] `  
对于无参数函数的版本: olC@nQ1c*  
>D';i\2j&  
template < typename Ret > jocu=Se@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4Qr16,Us  
  { GlDl0P,*r  
typedef Ret result_type; vM}oxhQ$n  
} ; C#5z!z/:%  
对于单参数函数的版本: &k5 Z|d|  
>^@/Ba$h  
template < typename Ret, typename V1 > XK)qDg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _Z:WgO].  
  { hr8v O"tZN  
typedef Ret result_type; r9/PmZo4x  
} ; +yq Z\$ii  
对于双参数函数的版本: r+BPz%wM=O  
& >AXB6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;b[% L&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~CQYF,[Th  
  { X9f!F2x  
typedef Ret result_type; Q<y&*o3YF|  
} ; eeuTf  
等等。。。 %#rH~E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3N) bJ  
3B(6^iS  
template < typename Func > \advFKN  
struct func_return +fd^$Qd%K  
  { RNyw`>  
template < typename T > N1RZ  
  struct result_1 ;[-dth  
  { ]-$0?/`p8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mis cmD  
} ; /\-qz$  
k,xY\r$  
template < typename T1, typename T2 > f$x\~y<[  
  struct result_2 :N~1fvx  
  { ;a/Gs^W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tn+6:<OFdO  
} ; 9L}=xX`>?  
} ; i#t)tM"  
-E4e8'P;5  
1/Pou)D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \c&%F=1+*  
?hh 4M  
template < typename Func, typename aPicker > g4WN+y`  
class binder_1 ZB'/DO=i  
  { .`84Y  
Func fn; Z-RgN  
aPicker pk; aClXg-  
public : ic:_v?k  
VRYj&s'@  
template < typename T > n>tYeN)F<  
  struct result_1 sXm/+I^  
  { [YY[E 7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?Sj3-*/?  
} ; SU.T0>w  
Si#b"ls'  
template < typename T1, typename T2 > (~P b,Q  
  struct result_2 |?CR|xqT  
  { zg!;g`Z@S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TOo0rcl  
} ; Kb~s'cTxIO  
m}] bP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @Y'BqDFlZ  
DUc - D==  
template < typename T > Iaf"j 2B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7hq*+e  
  { 4tTK5`7N  
  return fn(pk(t)); /sf:.TpVh  
} }qlU  
template < typename T1, typename T2 > 3jIi$X06  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =dD<[Iz6  
  { ?b0VB  
  return fn(pk(t1, t2)); MR/jM@8  
} (MiEXU~v  
} ; j?ihUNY!+  
-b "7WBl  
yjODa90!G  
一目了然不是么? 7@u0;5p|  
最后实现bind =(ts~^  
OPR+K ?  
 $j*j {}K  
template < typename Func, typename aPicker > r>1M&Y=<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N\?%944R  
  { Z 55iq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UXVjRY`M.\  
} f} g)3+i  
tuuc9H4B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;aKdRhDo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PR=:3-#R  
6R V]9  
十一. phoenix ^GG6%=g'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hxft~*  
77- Jx`C  
for_each(v.begin(), v.end(), sw{,l"]<  
( 8;YeEW 5  
do_ )&}\2NK6L  
[ {yQeLION  
  cout << _1 <<   " , " %"~\Pu*>  
] N!>Gg|@~  
.while_( -- _1), F23/|q{{  
cout << var( " \n " ) ooY2"\o  
) Tx%6whd/'  
); &K5wCNX1  
i.I iwe0G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >;}np F>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (3`Q`o;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k;PQVF&E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DQM\Y{y|3  
d:C-   
<:)T7yVq  
template < typename Cond, typename Actor > S 8mqz.  
class do_while /Fej)WQp  
  { @EH:4~  
Cond cd; @^oOXc,r$  
Actor act; _ETG.SYq  
public : +v:t  
template < typename T > .8hB <G  
  struct result_1 8jW{0&ox)  
  { }I;A\K]  
  typedef int result_type; `T2RaWR4=  
} ; %;kr%%t%  
)NJD+yQ%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z5-vx`  
R,CFU l7Q  
template < typename T > L6yRN>5aE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ucQ2/B#'4l  
  { Mw2?U>h1  
  do es@_6ol.@  
    { 6r/NdI  
  act(t); aObWd5~  
  } ]Y Q[ )  
  while (cd(t)); >=-w2&  
  return   0 ; vwDnz /-  
} k`Nc<nN8  
} ; l`8S1~j  
1a4HThDXP  
?ihkV? ;)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'L)@tkklp  
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。 p ASNiH698  
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。 VH7VJ [  
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。 #y13(u,dN  
下面就是产生这个functor的类: iLw O4i  
wvsKn YKX  
Ub=g<MYHV  
template < typename Actor > Cw]& B  
class do_while_actor {LfVV5?  
  { 4VINu9\V  
Actor act; mw)KyU#l,:  
public : F2!C^r,~L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !K^.r_0H.  
IBWUXG;  
template < typename Cond > s 7re  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {#N](yUm  
} ; #UL:#pY  
AFO g*{1  
[mph iH/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IFNs)*  
最后,是那个do_ T6MlKcw,t  
tr0P ;}=  
_cdrz)T  
class do_while_invoker +@[T0cXp  
  { s7=CH   
public : V8ka*VJ(B  
template < typename Actor > 'EoJo9p6}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j+AAhn  
  { n;8[WR)  
  return do_while_actor < Actor > (act); GlYNC&,VL  
} -C]RFlV  
} do_; PPO*&=!]  
aOHf#!/"sb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d:*,HzG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aP^,@RrL  
最后来说说怎么处理break和continue i:W.,w%8  
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。 [2I1W1pd  
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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