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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !"{+|heU9p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ht.0ug  
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, )*_4=-8H  
CCp&P5[67  
I9GRSm;0<  
JR='c)6:  
  class filler yM(zc/?  
  { >, 22@4  
public : <t[WHDO`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S'"(zc3 =  
} ; __jFSa`at  
~Y^ UP  
l!z0lh- J  
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: X2PQL"`  
86(8p_&zC  
-z%| Jk  
wmu#@Hf/[h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o'S&YD  
03aa>IO  
9 z_9yT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O+U9 p  
C]{:>= K  
r9@4-U7v&  
xB=~3  
二. 战前分析 -' 7I|r  
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。 J}IHQZS  
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 lqPzDdC^>  
gKK*` L~  
)sg@HFhY'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j_2-  
  /* --------------------------------------------- */ xf/ SUO F  
vector < int *> vp( 10 ); f{=0-%dA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z6G>j  
/* --------------------------------------------- */ "_Wv,CYmNr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  =lIG#{`Q  
/* --------------------------------------------- */ r@;n \  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @ %LrpD  
  /* --------------------------------------------- */ 0_7A <   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  h"<-^=b  
/* --------------------------------------------- */ 6BT o%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;Js-27_0  
Ms8& $  
-ZXC^zt  
x O`#a=  
看了之后,我们可以思考一些问题: w>M8 FG(4]  
1._1, _2是什么?  'Q\I@s }  
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。 mouLjT&p  
2._1 = 1是在做什么? Q)}_S@v|%  
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]f v'  
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。 VFLxxFJ  
\OMWE/qMy  
 +c@s  
三. 动工 E:,V{&tLK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]=T`8)_r)  
We]mm3M3  
NijvFT$V1  
~Dsz9  f  
template < typename T > ,U9gg-.Lp  
class assignment 0Q]@T@F.  
  { eq)8V x0  
T value; md8r"  
public : %hcn|-" F  
assignment( const T & v) : value(v) {} oZ% rzLH  
template < typename T2 > biZwxP3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uh`W} n  
} ; cfn\De%.  
8sm8L\-  
8 /3`rEW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 58FjzW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~s_n\r&23  
@"[xX}xK;  
P{qi>FJqe  
4RgEN!d?H  
  class holder G 2L?j   
  { mx`C6G5  
public : ]F:5-[V#  
template < typename T > +r0ItqkM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z]H`s{3  
  { rp*f)rJ  
  return assignment < T > (t); C^sHj5\(  
} c#l W ?  
} ; ")%)e;V3  
OV)J  
R7xKVS_MP  
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: @I{v  
_=ani9E]uF  
  static holder _1; >^vyp!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7v9l+OX,6  
fI:j@Wug  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #3!l6]  
而不用手动写一个函数对象。 4L'dV  
[se J'Io  
VFUuG3p)  
0OJBC~?{\  
四. 问题分析 cB~D3a0Th  
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。 lCmTm  
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。 iwJeV J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^{L/) Xy5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :xdl I`S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [kfLT::mT  
>s3H_X3F  
五. 问题1:一致性 e !_+TyI  
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?| 0 t.'?=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5#Z>}@/  
)TNAgTmqK  
struct holder @f<q&K%FJ  
  { :_ _z?<?(  
  // KW^#DI6tr  
  template < typename T > qY^OO~[  
T &   operator ()( const T & r) const ]Puu: IG  
  { &PJ&XTR  
  return (T & )r; Hggp*(AQK  
} yht|0mZV  
} ; ')ZM# :G  
D[d+lq#p  
这样的话assignment也必须相应改动: *;(wtMg  
6I,^4U  
template < typename Left, typename Right > 19.+"H  
class assignment N_AAhD  
  { SJ/($3GkBd  
Left l; rGPFPsMQ]  
Right r; C'4gve 7!  
public : 83rtQ ;L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Yj^N" =  
template < typename T2 > +&t`"lRl&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u} y)'eH  
} ;  "u#T0  
|8xu*dVAp4  
同时,holder的operator=也需要改动: ~`7L\'fs  
FT0HU<." 1  
template < typename T > mIJYe&t7)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AF-4b*oB  
  { x. d ;7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |UA)s3Uhxb  
} .nXOv]  
1: cD\  
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。 Ns^[Hb[b'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /, G-1E  
njO5 YYOu  
return l(rhs) = r; TF_~)f(`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 $+#Lq.3,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ) `u)#@x  
8T3j/ D<r  
template < typename Tp > Qyn~Vu43  
class constant_t 7#\\Ava$T  
  { 51:NL[[6  
  const Tp t; | Vl Q0{  
public : nYfZ[Q>v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LP_w6fjT  
template < typename T > )~((6?k4e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xp+Z%0D  
  { (`z`ni  
  return t; . 4$SNzv3V  
} 5u(B]_r.  
} ; %<4ZU!2L  
eVDO]5?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "qb1jv#to  
下面就可以修改holder的operator=了 1y/_D$~ZO  
3`V #ImV>  
template < typename T > 5W UM"eBwL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d(LX;sq?  
  { vjfV??XSU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FH"u9ygF  
} t)O8ON  
5 iz(R:P<  
同时也要修改assignment的operator() 5.1 c#rL  
{+n0t1  
template < typename T2 > kZ8+ev=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IaDN[:SX  
现在代码看起来就很一致了。 z%$,F9/  
&f2'cR  
六. 问题2:链式操作 )U>JFgpIW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Uc j eB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )FF3|dZ";K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S"*M9*8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Us5P?}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eiiI Wr_7  
VeLuL:4I  
template < typename T > xy/B<.M1  
struct result_1 p>GTFXEi6  
  { zjuU*$A4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Tc{n]TV  
} ; "JHd F&  
rD7L==Ld  
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: ]z^*1^u^ig  
{w,g~ew `  
template < typename T > D7| =ev  
struct   ref @qszwQav$  
  { U6 4WTS@  
typedef T & reference; hcQky/c\#b  
} ; ,5tW|=0@  
template < typename T > x<mHTh:-V  
struct   ref < T &> 1Wz -Z  
  { R~=_,JUW  
typedef T & reference; ZS@Gt  
} ; !!jitFHzb  
m2j&v$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /FP;Hsw%  
IWRo$Yu  
template < typename T > `i'72\(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SCXH{8SS  
  { {  S]"-x  
  return l(t) = r(t); tH7@oV;  
} -F7GUB6B  
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。 WAzYnl'p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =.*+c\  
|H!kU.f]  
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 =vqy5y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -#9Hb.Q;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gj\'1(Ju  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]Wn^m+  
最后的布局是: |oYqkP|  
                Add `7f><p/q  
              /   \ !9w;2Z]uum  
            Divide   5 9:JFG{M  
            /   \ S 54N  
          _1     3 2;82*0Y%  
似乎一切都解决了?不。 M/O4JZEqh  
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。 `|{6U"n  
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。 {giKC)!  
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: 3G4N0{i  
\.@fAgv  
template < typename Right > ^oL43#Nlo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `{1&*4!  
Right & rt) const VE <p,IO  
  { *@EItj`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5tSR2gG#K,  
} 7tEK&+H`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y<53xZi  
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。 3!+N} [$iy  
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。 QN GICG-  
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。 5W T^;J9V  
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。 #/UlW  
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? APfDy  
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: ^KKU@ab9  
DE0gd ux8  
template < class Action > xh7[{n[;  
class picker : public Action /Ir|& <yB  
  { ,>:   
public : BW`)q/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (|{bZW}  
  // all the operator overloaded R%(ww  
} ; Hy?+p{{G  
tt|v opz  
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。 86]})H  
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: S%+$  
YTQom!O  
template < typename Right > 1X5*V!u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l> Mth+ ,b  
  { (Wj2%*NT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m]Sv>|  
} R5y+bMZ  
v(ATbY75  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3?}W0dZ$d  
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。 X5(S+;v"^  
r]C`#  
template < typename T >   struct picker_maker `I\)Kk@*b9  
  { ZL0':7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BQs~>}(V  
} ; isdEs k#A.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "Yk3K^`1T.  
  { 7 Q`'1oE?  
typedef picker < T > result; 4\#!Gv-  
} ; |k # ~  
A7/ R5p  
下面总的结构就有了: FY^#%0~  
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。 Kb<^Wdy4T  
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。 ~#doJ:^H3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -y@5% _-  
至此链式操作完美实现。 0Hs\q!5Q  
M"E ]r=1  
w""5T|  
七. 问题3 <])w@QOA#  
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。 f/FK>oUh  
r N"P IH  
template < typename T1, typename T2 > L$ nFRl&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :HJ@/ s!J  
  { xnyp'O8yk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :s Mc}k?9S  
} zF& >1y.$  
cY}Nr#%s@U  
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: Xv`c@n )  
Qp~W|zi(  
template < typename T1, typename T2 > Is87 9_Z  
struct result_2 :+Pl~X"_  
  { :6^8Q,C1@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G)I lkA@  
} ; ,O9rL :?  
F$Cf\#{3  
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? UF g N@  
这个差事就留给了holder自己。 rCwjy&SuU^  
    5`ma#_zk|f  
x J;DkPh  
template < int Order > d/Sx+1 "{T  
class holder; 1I'ep\`"X  
template <> aS7[s6  
class holder < 1 > 2n9E:tc  
  { <lx~/3<m  
public : \Ty%E<  
template < typename T > $] js0 )>  
  struct result_1 \X'{ ee  
  { a"!D @a  
  typedef T & result; ?\HXYCi0r  
} ; 7R$]BY=  
template < typename T1, typename T2 > O_PKS$sz{  
  struct result_2  2Z ? N  
  { dM A"% R  
  typedef T1 & result; VTDp9s  
} ; 5UFR^\e  
template < typename T > $ }u,uI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >3S^9{d  
  { w85PRruW  
  return (T & )r; bd n{Y  
} lC/4CPKtV  
template < typename T1, typename T2 > :Kc}R)6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q><E?  
  { 94=aVM\>>  
  return (T1 & )r1; Z/z(P8#U\  
} u>G#{$)  
} ; FyXz(l:  
K22'XrN  
template <> [6bK>w"v  
class holder < 2 > |JpLMUG  
  { w3^>{2iqq  
public : ;tS4 h  
template < typename T > 9s5PJj"u  
  struct result_1 -3M6[`/  
  { '`$US;5  
  typedef T & result; Min^EAG@  
} ; %8?s3^ o  
template < typename T1, typename T2 > e3+'m  
  struct result_2 1 :xN)M,s  
  { *):xK;o  
  typedef T2 & result; cuJ%;q=;  
} ; 2?]NQE9lA  
template < typename T > s W#}QYd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !l7eB@O  
  { _084GK9{W  
  return (T & )r; [Z3B~c  
} YN\!I  
template < typename T1, typename T2 > rb+&]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2:(h17So  
  { ^&o38=70*  
  return (T2 & )r2; 'RIlyH~Yf  
} FFTh}>>  
} ; k+^-;=u 6<  
p;S<WJv k  
wIW]uo/=  
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> >。 E(i<3U"4h[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N'L3Oa\%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K-$gTV  
l \=M'D  
return l(i, j) = r(i, j); \ 9T;-]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OzFA>FK0f;  
WJG&`PP  
  return ( int & )i; L< MIl[z7  
  return ( int & )j; EwSE;R -  
最后执行i = j; c\.8hd=<  
可见,参数被正确的选择了。 mdu5aL  
mVYLI!n}0#  
4\%0a,\^  
t]Ey~-Rx  
p]d3F^*i  
八. 中期总结 DrD68$,QN  
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: ^Zh YW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 * \@u,[,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r)jj]$0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _rQM[{Bkg  
@_&@M~ u  
w5I +5/I  
8oI)q4V  
~!c~jcq]lZ  
' LT6%<|  
九. 简化 UR~9*`Z ,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lGa'Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d#@N2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LTsG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e[t+pnRh  
  +-*/&|^等 6x*u S~'  
2. 返回引用。 ni#!Gxw  
  =,各种复合赋值等 z}'*zB>  
3. 返回固定类型。 ER:)Fk>_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Fr0/="H  
4. 原样返回。 lY5a=mwHU  
  operator, 66"-Xf~u  
5. 返回解引用的类型。 |V2+4b,  
  operator*(单目) >$]SYF29  
6. 返回地址。 f#:7$:{F1  
  operator&(单目) g;U f?  
7. 下表访问返回类型。 L0{ehpvM  
  operator[] B]K@'#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b??k|q  
  operator<<和operator>> ;C8'7  
*)c,~R^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g->cgExj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RVmD&  
oWVlHAPj  
template < typename Left > ,c:Fa)-  
struct value_return 0z g\thL  
  { '|r('CIBN/  
template < typename T > CqVh9M.ah  
  struct result_1 T,h,)|:I^  
  { P7n+@ L$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lgC|3]  
} ; J7R+|GTcx  
:F:<{]oG_  
template < typename T1, typename T2 > ms'!E)  
  struct result_2 9?)r0`:#  
  { W?m?r.K?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DXAA[hUjF  
} ; :U`8s#  
} ; 6g@@V=mf  
[{F8+a^  
oLcOp.8h[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L 6){wQ%c  
hS4Ljyeg  
下面我们来剥离functor中的operator() +%%FT#ce  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NQ$tQ#chd  
/IM5#M5~  
return l(t) op r(t) sa8Sy&X"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?U]/4]  
return op l(t) yi3@-  
return op l(t1, t2) @>'.F<:P<  
return l(t) op K;2tY+I  
return l(t1, t2) op |5SYKA7CS  
return l(t)[r(t)] RaFk/mSw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5B{O!SNd  
n$ye:p>`-  
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: Z3=DM=V;v  
单目: return f(l(t), r(t)); EJYfk?(B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .IYE+XzV  
双目: return f(l(t)); S2)rkX$  
return f(l(t1, t2)); ,,r%Y&:`6  
下面就是f的实现,以operator/为例 -b-Pvw4  
)2mi6[qs0l  
struct meta_divide v2 [ l$  
  { *B(na+  
template < typename T1, typename T2 > ,D-VC{lj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fG O.wb  
  { X%!#Ic]Q  
  return t1 / t2; kWL\JDZ`.  
} =V:rO;qX+@  
} ; 5Bw  
3`4g*wO  
这个工作可以让宏来做: z;UkK  
%k#Q) zWJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dX0A(6  
template < typename T1, typename T2 > \ G0$ 1"9u\w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gnmj-'x  
以后可以直接用 6C>x,kU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6o&{~SV3  
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 FA\gz?h  
(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。。。) }2M2R}D  
`P9vZR;  
JMN1+:7i  
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 ulsr)Ik  
b w5|gmO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6Gjr8  
class unary_op : public Rettype NS "hdyA  
  { 0V*L",9M  
    Left l; zw^jIg$  
public : |r5|IA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zEJ|;oL  
r'fNQJ >  
template < typename T > N4"%!.Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !8ub3oj)  
      { Gk2\B]{  
      return FuncType::execute(l(t)); 0Ph,E   
    } 4O[T:9mn0  
&O(z|-&| x  
    template < typename T1, typename T2 > b #|M-DmT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |SXMd'<3`Z  
      { CDei+ q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iUqL /  
    } >:5/V0;,  
} ; !<}<HR^ )  
S|Wv1H>  
j2 "j Cv  
同样还可以申明一个binary_op nm 66U4.@  
}NDw3{zn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |_HH[s*U  
class binary_op : public Rettype 4`)B@<  
  { XbYW,a@w2  
    Left l; gPY2Bnw;l  
Right r; eu ~WFI  
public : ro7\}O:I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oUR'gc :  
? e%Pvy<i  
template < typename T > qR!SwG44+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % w 6fB  
      { Ph2jj,K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k2N[B(&4J  
    } 5>4<_-Tm  
R1/ )Yy  
    template < typename T1, typename T2 > -gH1`*YL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %1a\"F![  
      { hf>JW[>Xo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n_sCZ6uXEQ  
    } o6  
} ; N54U [sy  
2@Jw?+}vr  
|#$Wh+,*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 FVsVY1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RvvK`}/6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q&^ti)vB  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~oz8B^7i;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )Ve?1?s '8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 q( i|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4dv+RRpGOv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) HE. `  
下面是修改过的unary_op +j&4[;8P:  
Zz= +?L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v! uD]}  
class unary_op 3,e^; {w  
  { Hn0 ,LH$/  
Left l; y^=\w?d  
  &V$_u#<  
public : (}vi"mCeW  
)U e9:e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} > y"V%  
aGx`ec*t  
template < typename T > 0Jz'9  
  struct result_1 ` *x;&.&v  
  { I/rq@27o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; * Ibl+  
} ; X a#`VDh  
O8TAc]B  
template < typename T1, typename T2 > ^k]OQc7q'  
  struct result_2 tM <6c+  
  { wlKfTJrn&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G+[hE|L~y  
} ; Vq2d+ ,fb  
E(*RtOC<W  
template < typename T1, typename T2 > l_Ftt N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7NV1w*> /  
  { L|EvI.f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4!,x3H'  
} O8"kIDr-  
L+7L0LbNU  
template < typename T > TB\#frG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w4<1*u@${  
  { j8WnXp_  
  return OpClass::execute(lt(t)); \I1+J9Gl  
} (e S4$$g  
v1<3y~'f  
} ; M%5qx,JQY  
nAG2!2_8  
Zsc710_  
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 9lNO ~8  
好啦,现在才真正完美了。 lX/s Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: :^j`wd1 h  
A?<R9A  
template < typename Right > v^0D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }p$>V,u  
  { q asbK:}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !#` .Mv Z  
} py VTA1  
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。 I9rWut@+  
wO/}4>\  
URdCV{@42  
Lqq RuKi  
;D&FZ|`(u  
十. bind [Nbs{f^J=  
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。 vx62u29m  
先来分析一下一段例子 |RS9N_eRt  
<V0]~3  
ozwPtF5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "MQy>mD6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b(+M/O>I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "bZ%1)+  
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。 4qXO8T#~J=  
我们来写个简单的。 $!%/Kk4M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q@8Jc[\d  
对于函数对象类的版本: N]udZhkn  
xCGa3X  
template < typename Func > j\k|5 ="w-  
struct functor_trait W5PNp%+KE  
  { AP5[}$TT  
typedef typename Func::result_type result_type; g|ewc'y  
} ; jI %v[]V  
对于无参数函数的版本: ?XN=Er^  
8'[g?  
template < typename Ret > }5 ^2g!M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gpDH_!K  
  { y:u7*%"  
typedef Ret result_type; b5lZ||W.  
} ; k=!lPIx  
对于单参数函数的版本: s :ig;zb  
~Gm<F .(+  
template < typename Ret, typename V1 >  BC*62m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1=:=zyEEo  
  { l{<+V)  
typedef Ret result_type; 7.mY@  
} ; CAg~K[  
对于双参数函数的版本: {2l35K=  
9oBK(Sf@^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1c8Nr&Jl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E#}OIZ\S  
  { #0>??]&r  
typedef Ret result_type; nX%b@cOXj  
} ; .UX`@Q:Gp  
等等。。。 ;]c@%LX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |2t g3m@  
:0N} K}  
template < typename Func > 35=kZXwG+4  
struct func_return -i93  
  { (:Di/{i&r5  
template < typename T > Rr#Zcs!G  
  struct result_1 ZD!?mR+-  
  { q_iPWmf p*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X)7_@,7  
} ; !2L?8oP-z  
N~NUBEKcp  
template < typename T1, typename T2 > 9#(Nd, m})  
  struct result_2 *{WhUHZF  
  { SFqY*:svOw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xb{G:v  
} ; r+ v?~m!  
} ; j=|cx+nb  
DR]=\HQ  
>D]g:t@v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D!7-(3R  
6[+@#IWx  
template < typename Func, typename aPicker > @7S* ]  
class binder_1 ((0nJJjz  
  { 0b=1Ce+0q  
Func fn; 3Ye{a<ckK  
aPicker pk; r~rftw  
public : ;::]R'F[  
|m{u]9  
template < typename T > zm>^!j !  
  struct result_1 rfo7\'yk  
  { m&S *S_c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b5i ehoA  
} ; EKu%I~eM  
[G!#y  
template < typename T1, typename T2 > hp|.hN(kS]  
  struct result_2 ;Aqj$ x  
  { >lPWji'4;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (8"advc6  
} ; _(7f0p  
p"@[2hK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /EP RgRX  
*Aqd["q  
template < typename T > I<+EXH%1,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nyx)&T&I  
  { *jQ?(Tf  
  return fn(pk(t)); (>.l kR  
} z] +&kNm  
template < typename T1, typename T2 > X,xCR]+5S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^cDHC^Wm  
  { j_3`J8WwF  
  return fn(pk(t1, t2)); hs^K9Jt  
} WUBI( g\  
} ; :+ZLKm  
~a$h\F'6  
Q{[l1:  
一目了然不是么? =;Q:z^S  
最后实现bind <uG6!P  
5Z@0XI  
X aE;i57$l  
template < typename Func, typename aPicker > Z ".Xroq~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .Gt_~x  
  { 6?(yMSKa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3N[Rrxe2  
} Ce/l[v  
8bJj3vr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 % * k`z#b  
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。 emSky-{$u  
(b;Kl1Ql]  
十一. phoenix zC,c9b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X $2f)3  
zJ6""38Pr  
for_each(v.begin(), v.end(), OwCbv j0 #  
( oGRd ;hsF  
do_ 6gs0Vm  
[ 6Ki!j<  
  cout << _1 <<   " , " 9-+N;g!q  
] +OI<0  
.while_( -- _1), xp?YM35  
cout << var( " \n " ) =`ZRPA!aY  
) hmkm^2  
); ,njlKkFw^Z  
9OYyR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: boq=@Qh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor l6*MiX]q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Z nASlc)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P$x9Z3d_  
9:E:3%%  
h% eGtd$n  
template < typename Cond, typename Actor > ?W>`skQ  
class do_while }K^v Ujl  
  { IeZ9 "o h  
Cond cd; A$M8w9  
Actor act; O dbXna  
public : ff;~k?L  
template < typename T > P;`Awp?  
  struct result_1 jF-:e;-  
  { 9}wI@  
  typedef int result_type; 43 vF(<r&f  
} ; k Nvb>v  
bcq&yL'D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7YxVtN  
8_VGB0~3i  
template < typename T > '&+]85_&$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x2sKj"2?@  
  { 5T%2al,F`  
  do !w}b}+]GB  
    { ;W T<]  
  act(t); hFo29oN  
  } A`#?Bj   
  while (cd(t)); eBH:_Ls_-^  
  return   0 ; dF[|9%)  
} hF{gN3v5  
} ; ^RJ @9`P&t  
* RyU*au  
+_L]d6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iZLy#5(St  
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。 '4Jf[  
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。 t.+)g-X  
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。 #mU<]O  
下面就是产生这个functor的类: &b`'RZe  
gnGh )  
wfv\xHG  
template < typename Actor > :C>iV+B j  
class do_while_actor C1fd@6  
  { b}DC|?~M  
Actor act; gW<6dP'v  
public : otdRz<C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z4 <_>)p  
dl"=ZI '^  
template < typename Cond > 0hhxTOp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rc:}%a%e  
} ; >|z:CX$]  
tz8 fZ*n  
8k3y"239t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wsgp#W+  
最后,是那个do_  H~TuQ  
L2p?] :-  
064k;|>D  
class do_while_invoker oNIYO*[  
  { < =~=IZ)  
public : 2WDe 34   
template < typename Actor > zrqI^i"c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S]ayH$w\Q  
  { G pI4QzR  
  return do_while_actor < Actor > (act); cxQAp  
} SswcO9JCX3  
} do_; _  xym  
n807?FORB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IIih9I`IR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uJCp  
最后来说说怎么处理break和continue %L^(eTi[  
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。 SzIzQR93&  
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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