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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ows 3%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 61Wh %8-  
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, H (tT8Q5i  
1O2jvt7M  
Sb.%B^O  
0b}.!k9  
  class filler V*gh"gZ<  
  { PVaqKCj:6W  
public : 5S 4 Bz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 88On{Kk.v  
} ; 9xOTR#B:_V  
Kh7C7[&  
Zg$RiQ^-{J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \p#_D|s/Ep  
~oz??SX  
3c+ps;nh  
Ejj+%)n.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QxT\_Nej*n  
oVQbc \P3  
>';UF;\5]Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9`tSg!YOh  
+1nzyD_E  
W H%EC$  
GL,( N|  
二. 战前分析 e=`=7H4P  
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。 "t%Jj89a\  
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 !3)WW)"!r  
6h7TM?lt  
&3 *#h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r"!xI  
  /* --------------------------------------------- */ <UwYI_OX  
vector < int *> vp( 10 ); sBa&]9>m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |4rqj 1*U  
/* --------------------------------------------- */ .l$U:d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y I}>  
/* --------------------------------------------- */ kD}vK+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LZDJ\"a-  
  /* --------------------------------------------- */ INY?@in  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rE%H NPO  
/* --------------------------------------------- */ '7 t:.88  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "R]wPF5u  
:!wl/X ~  
*tfD^nctO  
_R}yZ=di  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lk.tEuj=82  
1._1, _2是什么? 3F32 /_`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 OMAvJzK .  
2._1 = 1是在做什么? %Ix2NdC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p8j*m~4B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Muyi2F)j  
o37D~V;  
0 YAH[YF  
三. 动工 C!U$<_I\2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: > D%  
! ~tf0aY  
a U*}.{<!  
}/QtIY#I  
template < typename T > Vwb_$Yi+]  
class assignment Nu euCiP  
  { TE6]4E*  
T value; PYTwyqS  
public : ;;+h4O )  
assignment( const T & v) : value(v) {} #gVWLm<  
template < typename T2 > zUq(bD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qna*K7kv  
} ; x@3cZd0j#  
EiVVVmm!  
P!I Lji!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q/0oe())  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1A[(RT]  
VfwH:  
S6Y:Z0  
[I}z\3Z %  
  class holder ueEf>0  
  { 1024L;  
public : e*Y<m\*  
template < typename T > &+3RsIl W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const H5*#=It  
  { 5_1\{lP  
  return assignment < T > (t); a(LtiO  
} FKUo^F?z  
} ; M 5$JBnN  
I&`aGnr^^  
i,t!17M:  
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: Ns]$+|  
\/b[V3<"  
  static holder _1; ^7yaM B!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &G?"I%Vw  
8tVSai8[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x~=Mn%Ew0  
而不用手动写一个函数对象。 iH~A7e62OZ  
7$x%A&]  
1OV] W f  
sOb]o[=  
四. 问题分析 *Q#oV}D_  
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。 q]Kv.x]$R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a_-@rceU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w|Ry) [  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #M4LG; B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5~ZzQG  
Ow(aRWUZD_  
五. 问题1:一致性 =zu;npM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `"hWbmQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  3Yo)K  
Fv$A%6;W  
struct holder PpH ;p.-!d  
  { {+GR/l\!#  
  // E M`'=<)V  
  template < typename T > LzD RyL  
T &   operator ()( const T & r) const T+B8SZw#}!  
  { 'Lw8l `7  
  return (T & )r; mn\A)R Q  
} OMM5ALc(F  
} ; ,Xr`tQ<@  
bI`JG:^b  
这样的话assignment也必须相应改动: 0 /9 C=v  
?1zGs2Qs  
template < typename Left, typename Right > ^;F5ymb3U  
class assignment +25=u|#4r  
  { G"tlJ7$myQ  
Left l; V.6pfL  
Right r; <sw=:HU  
public : A3*(c3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NC Y2^  
template < typename T2 > hn\d{HP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z`.<dNg  
} ; '$eJATtC  
{> 8?6m-  
同时,holder的operator=也需要改动: R$66F>Jz^  
xR8.1T?8  
template < typename T > c{ +bY .J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D _ 1O4/  
  { Ji:<eRx)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <1B+@  
} [^7P ]olW  
I>##iiKN  
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。 \q3ui}-9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *A4eYHn@  
p&5>j\uJ1&  
return l(rhs) = r; wOCAGEg  
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。 q VI0?B x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z+{+Q9j  
!dU$1:7  
template < typename Tp > 8e^uKYR<  
class constant_t k<M Q  
  { 7S^G]g!x  
  const Tp t; 8qaU[u&$  
public : g<,0kl2'S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -(>Ch>O  
template < typename T > ,,+4d :8$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8ICV"8(  
  { 6GPI gPL,  
  return t; wW/q#kc  
} X/90S2=P  
} ; c8Ud<M .  
Zd%wX<hU"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XogCq?_m  
下面就可以修改holder的operator=了 v;U5[  
Gi#-TP\  
template < typename T > ;ISe@ yR;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'TuaP `]<  
  { U djYRfk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Dte5g),R  
} HyOrAv <  
UqyW8TCf?  
同时也要修改assignment的operator() q mv0LU  
$COjC!M  
template < typename T2 > \v5;t9uBZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c#"t.j<E}  
现在代码看起来就很一致了。 s@5~Hy eI  
al-rgh  
六. 问题2:链式操作 NdSuOkwwt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ej 5_d  
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。 bk;uKV+<  
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。 RPte[tq  
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。 -`eB4j'7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kd\Hj~*  
l'aCpzf  
template < typename T > w= n(2M56C  
struct result_1 J 7G-qF\  
  { tq3Rc}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %>_6&A{K,d  
} ; %=Z/Frd  
j*Pq<[~  
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: MpGG}J[y  
j7Ts&;`[*  
template < typename T > 3)6-S  
struct   ref S*|/txE'~Y  
  { \!BVf@>p%  
typedef T & reference; 1^E5VG1[  
} ; {jmy:e2  
template < typename T > vNrn]v=|}7  
struct   ref < T &> 6}e*!,2Xj  
  { < F;+A{M)  
typedef T & reference; `]XI Q\ *  
} ; 7pciB}$2  
qt*+ D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0V21_".S  
X?wZ7*'1  
template < typename T > x: _[R{B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |*UB/8C^/!  
  { u4w!SD  
  return l(t) = r(t); z F.@rXl  
} {GLGDEb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ujS oWs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n=C"pH#  
_8 |X820  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i,a"5DR8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: geqP.MR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *|Er;Thw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3Cc#{X-+  
最后的布局是: D\9-/ p  
                Add C!Srv 7  
              /   \ \3^ue0  
            Divide   5 1O NkmVtL  
            /   \ megTp  
          _1     3 AH5;6Q  
似乎一切都解决了?不。 htR.p7&Tn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -X~|jF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 t4G$#~  
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: _ `&l46  
ByJPSuc D  
template < typename Right > vno/V#e$WX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  e]1Zey  
Right & rt) const D_0Vu/v  
  { /OzoeI t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =3w;<1 ?'  
} }UB@FRPF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S#y[_C?H  
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。 G%t>Ll``C  
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。 Cd"{7<OyM4  
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。 wN4#j}C  
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。 ]lBCK  
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? C` ky=  
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: >20dK  
6X%g-aTs  
template < class Action > =(D"(OsQ/  
class picker : public Action h )5S4)  
  { @;P ;iI  
public : /G'3!S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A8*zB=C  
  // all the operator overloaded U].]K   
} ; ~Ss,he]Er  
tMX$8W0 c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 62qjU<Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )j>U4a  
;VAyH('~  
template < typename Right > 79W^;\3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~~h#2SX  
  { ~8u *sy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U>f'j;5  
} ($[+dR  
@:9Gs!!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @|DQZt  
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。 DI{*E  
;s/<wx-C  
template < typename T >   struct picker_maker 4$pV;xV  
  { +)"Rv%.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U\tx{CsSz  
} ; hyf ;f7`o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \>- M&C  
  { }QE*-GVv]  
typedef picker < T > result; Nb`qM]&  
} ; (;},~( 2B  
IUFc_uL@\  
下面总的结构就有了: @nY]S\if  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h7UNmwj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~EPVu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?l^Xauk4Pj  
至此链式操作完美实现。 " L`)^  
&b tI#  
_o$jk8jOjW  
七. 问题3 ~! -JN}H m  
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。 mnsl$H_4S  
XAU%B-l:  
template < typename T1, typename T2 > I1U2wD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Z7QD8N  
  { Tz,9>uN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }Pg}"fb^  
} m"iA#3l*=  
nm,LKS7  
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: F^NK"<tW  
<]M. K3>  
template < typename T1, typename T2 > $z jdCg<  
struct result_2 5?^L))  
  { D![v{0er  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :]m.&r S,  
} ; + '_t)k^  
Tn#Co$<  
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? p2i?)+z  
这个差事就留给了holder自己。 +SH{`7r  
    F#sm^%_2  
dWvVK("Wj  
template < int Order > RDp  
class holder; (O5Yd 6u  
template <> rm,`M  
class holder < 1 > W8^m-B&  
  { WR"D7{>tw  
public : YOD.y!.zq7  
template < typename T > [7FG;}lB-  
  struct result_1 \:WWrY8&  
  { w#|L8VAh  
  typedef T & result; i.vH$  
} ; `x`[hJ?i  
template < typename T1, typename T2 > DVL-qt\;n  
  struct result_2 2M-[x"\1/  
  { P9 <U+\z  
  typedef T1 & result; 64zOEjra  
} ; 5*pzL0,Y  
template < typename T > tg/UtE`V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TJO$r6&  
  { %M@K(Qu  
  return (T & )r; Icnhet4  
} l}))vf=i  
template < typename T1, typename T2 > qUkM No3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VI&x1C  
  { FvxM  
  return (T1 & )r1; $Iwvecn?I  
} _F;v3|`D@<  
} ; 'BjTo*TB]Z  
`r`8N6NQ&]  
template <> J,2V&WuV0r  
class holder < 2 > D0r viO  
  { y2G Us&09  
public : vjuFVJwL  
template < typename T > Xo34~V@(  
  struct result_1 |`5 IP8Z  
  { ]dpL PR  
  typedef T & result; ;Y?MbD  
} ; >.iF,[.[F<  
template < typename T1, typename T2 > f~`=I NrU  
  struct result_2 Q5+1'mzAB  
  { -Uwxmy+  
  typedef T2 & result; J?QS7#!%  
} ; -b(DPte  
template < typename T > `@/)S^jBau  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HeRi67  
  { L=r*bq  
  return (T & )r; *VZ|Idp  
} hH8&g%{2  
template < typename T1, typename T2 > $ F2Uv\7=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dZU#lg  
  { c{1;x)L  
  return (T2 & )r2; ^,>w`8  
} o|kykxcq  
} ; zw/AZLS  
FZr/trP~  
fjh|V9H  
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> >。 C$OVN$lL`8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2%W;#oi?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H3A$YkK [  
2r, c{Ah@D  
return l(i, j) = r(i, j); 1qRquY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qb>41j9_t  
*NmY]  
  return ( int & )i; $C4~v  
  return ( int & )j; I\~[GsDY  
最后执行i = j; s^wm2/Yw  
可见,参数被正确的选择了。 bn(N8MFCV  
~]?:v,UIm(  
 Aqy w  
1)ue-(o5  
uE-(^u  
八. 中期总结 4ax{Chn  
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: ~KBa-i%o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kA:mB;:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QNj]wm=mp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {M]_]L{&7  
D}_.D=)  
5R7x%3@L  
1 /. BP  
A~?M`L>B  
,i2-  
九. 简化 i\i%Wi Rl  
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。 o*cu-j3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cq1 5@a mX  
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: qX\*l m/l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3U[O :  
  +-*/&|^等 U"PcNQy  
2. 返回引用。 (2g a: }K  
  =,各种复合赋值等 ;8sL  
3. 返回固定类型。 8dGsV5"*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BI1M(d#1L"  
4. 原样返回。 ,>;21\D  
  operator, aZFpt/.d  
5. 返回解引用的类型。 $D bnPZ2$  
  operator*(单目) 17LhgZs&  
6. 返回地址。 W0qR? jc  
  operator&(单目) rq+_ [!  
7. 下表访问返回类型。 xe@1H\7:  
  operator[] y>I2}P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l5[5Y6c>  
  operator<<和operator>> 2Ez<Iw  
w'S,{GW  
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。 >>U>'}@Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LOh2eZ"n  
380`>"D  
template < typename Left > @) Qgy}*5  
struct value_return I'/3_AX  
  { K d&/9<{>  
template < typename T > d)o5JD/  
  struct result_1 kwI``7g8*e  
  { 0U '"@A \  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lSxb:$g  
} ; Br1R++]  
T[oC='I+O  
template < typename T1, typename T2 > u#0snw~)/  
  struct result_2 ]}2)U  
  { w0Qtr>"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,;k+n)  
} ; O'<V[Y} 6  
} ; O)'CU1vMb  
)(iv#;ByL  
g`XngRb|j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;tOs A #  
^_2c\mw_I  
下面我们来剥离functor中的operator() CMt<oT6.?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $O"ss>8Se  
/9`4f"  
return l(t) op r(t) u47<J?!Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) HIg2y  
return op l(t) '7iz5wC#  
return op l(t1, t2) ~Amq1KU*Z  
return l(t) op BoD{fg  
return l(t1, t2) op 2HX/@ERhmu  
return l(t)[r(t)] 0SQ!lr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~ao:9 ynY  
YQBLbtn6(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: V6]6KP#D  
单目: return f(l(t), r(t)); [Vd$FDki  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X1j8tg  
双目: return f(l(t)); iT]t`7R  
return f(l(t1, t2)); 3I6ocj [,  
下面就是f的实现,以operator/为例 }vndt*F   
':*H#}Br-#  
struct meta_divide d"wA"*8~y  
  { G|6qL  
template < typename T1, typename T2 > 6=iHw 24  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BWt`l,nF  
  { Y;i=c6  
  return t1 / t2; p3s i\Fm!  
} f ULt4  
} ; 5'2kP{;  
KC/O EJ`  
这个工作可以让宏来做: {6i|"5_j  
~?Zib1f)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PR:k--)D  
template < typename T1, typename T2 > \ bo0U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pv -4psdw  
以后可以直接用 r!:yUPv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |iM,bs  
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 HsY5wC  
(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。。。) d:kB Zrq  
?UnQ?F(+G<  
Jf YgZ\#  
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 Kz HYh  
lC<;Q*Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ' zyw-1  
class unary_op : public Rettype i|:!I)(lh  
  { -|>~I#vY  
    Left l; G m~ ./-  
public : C}huU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -/f$s1  
*+M#D^qo  
template < typename T > {j2V k)\[i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mLCD N1UO{  
      { }b_Ob  
      return FuncType::execute(l(t)); #QNN;&L]R  
    } AA\a#\#Z3  
dN8Mfa)  
    template < typename T1, typename T2 > \ .xS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pMfb(D"  
      { wQxI({k@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1@]&iZ]  
    } )[rVg/m  
} ; vsGKCrLwh  
'$ei3  
YxF@1_g  
同样还可以申明一个binary_op j.E=WLKV*  
#GzALF97  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nrac )W  
class binary_op : public Rettype t G_4>-Y#w  
  { ASqYA1p.  
    Left l; 8Qvs\TY  
Right r; `v*HH}aDO  
public : Wjb_H (D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R)NSJ-A!2  
$n<a`PdH  
template < typename T > h"FI]jK|}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $1f2'_`8~  
      { BgQEd@cN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k:0j;\Sx  
    } zWY988fX0  
0Lo8pe`DH  
    template < typename T1, typename T2 > >kXscbRL7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :i.@d?  
      { L(y70T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l=?e0d>O  
    } (< +A  w7  
} ; (Pc>D';{S  
Fh#QS'[  
$/wm k7T  
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 e]4$H.dP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2<D| {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X^\D"fmE.  
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。 {'b;lA]0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! erH,EE^-x<  
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。。。 b RAD_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /,\V}`Lx"  
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) -^_2{i  
下面是修改过的unary_op /7}pReUj  
"i0>>@NR'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "*d6E}wG  
class unary_op \^)i!@v  
  { gd;!1GNi]  
Left l; #Oka7.yz  
  VN`.*B|9[  
public : 2KLMFI.F  
ibkB>n{(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U,g8:M xHK  
nPyn~3  
template < typename T > VbX P7bZ  
  struct result_1 o[Ffa# sE  
  { |A&;m}(Mt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8$IKQNS  
} ; H/o_?qK  
K43%9=sM  
template < typename T1, typename T2 > b-u@?G|<  
  struct result_2 9nFL70  
  { VZ9 p "  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N/tcW  
} ; E)-;sFz  
)r e<NE&M  
template < typename T1, typename T2 > f,G*e367:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `~XksyT  
  { }e\"VhAl/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2!#g\"  
} #^}H)>jWy  
oU\]#e^  
template < typename T > UoxlEec  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nxZz{&  
  { C19N0=  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pe<VPf9+  
} wgFX')l:  
e,%|sAs[  
} ; )7 5 7   
j_<qnBeQ  
DTO_IP  
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 Ohm{m^VD"  
好啦,现在才真正完美了。 | 6{JINW  
现在在picker里面就可以这么添加了: {H)7K.hQN  
>7W)iwF  
template < typename Right > +>PsQ^^x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $hm[x$$  
  { QuR} 6C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cL9 gaD$;)  
} u}du@Aq  
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。 5*44QV  
|[`YGA4  
!)bZ.1o  
 ZiPeP  
9&sb,^4  
十. bind 0YiTv;mq;  
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。 \Oq2{S x\  
先来分析一下一段例子 ;EBKzB  
{o~TbnC  
B $u/n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ad}8~6}_&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 71{Q#%5U~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~Dt$}l-9  
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。 'g%:/lwA  
我们来写个简单的。 MT!Y!*-5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wUaWF$~y  
对于函数对象类的版本: 8?Rp2n*o  
y8YsS4E^Q  
template < typename Func > "^&H9.z,v  
struct functor_trait _d 6'f8[&  
  { (\ab%M   
typedef typename Func::result_type result_type; U p@^C"  
} ; eha|cAq  
对于无参数函数的版本: +u|"q+p  
Ar<5UnT  
template < typename Ret > NtM>`5{?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YE`Y t  
  { 7qqzL_d>  
typedef Ret result_type; 8KJUC&`  
} ; :i&]J$^;  
对于单参数函数的版本: ,7d/KJ^7  
F^GNOD3J  
template < typename Ret, typename V1 > $b`nV4p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~dS15E4-Pp  
  { e@P(+.Ke  
typedef Ret result_type; ~cc }yDe  
} ; lTC0kh  
对于双参数函数的版本: ao)';[%9s  
O}i+ 1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _eGYwBm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C:J frg`  
  { YrnC'o`  
typedef Ret result_type; DgT]Nty@b  
} ; 5Npxs&Ea  
等等。。。 ]hV!lG1_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UOb` @#  
]@ruizb8  
template < typename Func > 1 ^|#QMT  
struct func_return #1-WiweO  
  { K 4GuOl  
template < typename T > o8X_uKEI  
  struct result_1 ht>%O7  
  { rfk{$g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x3i}IC  
} ; \ ku5%y  
QF/ULW0G!  
template < typename T1, typename T2 > <|l}@\iRX  
  struct result_2 'Q=;I  
  { h/n(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fG1iq<~  
} ; # >k|^*\  
} ; X\`']\l  
9s<4`oa  
Cn/WNCzst&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?9t4>xKn  
u"&?u+1j  
template < typename Func, typename aPicker > hEHd$tH06  
class binder_1 PIU@ }:}  
  { ]A2E2~~G  
Func fn; B>nj{W<o  
aPicker pk; X$5  
public : ( unmf,y  
<\O+  
template < typename T > - )(5^OQ  
  struct result_1 X&WP.n)  
  { Z5Lmg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fHd[8{;P:  
} ; :|n[zjK/S  
{.2\}7.c  
template < typename T1, typename T2 > JaUzu3*=  
  struct result_2 '^TeV=  
  { :EOai%i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jw _>I  
} ; 'Ou C[$Z  
.=;IdLO,Bf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %>$<s<y  
bB?E(>N;  
template < typename T > "r46Rfa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (T*$4KGV  
  { OK]QDb  
  return fn(pk(t)); 6C2~0b   
} ]JkEf?;.  
template < typename T1, typename T2 > u{DEOhtI4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const estiS  
  { ~5+RK16  
  return fn(pk(t1, t2)); YH\9Je%jx  
} y.lWyH9  
} ; |OJWQU![by  
(=^KP7  
"jAd.x?X7e  
一目了然不是么? qm$(_]R~`  
最后实现bind $A?9U}V#^  
,jRAVt +{N  
nsI+04[F  
template < typename Func, typename aPicker > N[@H107`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DURWE,W>  
  { 8GP17j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $~1vXe  
} ketp9}u  
bVzi^R"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dCi:@+z8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 dJgLS^1E  
;~<To9O  
十一. phoenix KFbB}oId  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3'.@aMA@  
bVUIeX'  
for_each(v.begin(), v.end(), *:yG)J 3F  
( k^Qf |  
do_ N#l2wT  
[ ?)1Y|W'Rv  
  cout << _1 <<   " , " xoo,}EY  
] kY$EK]s  
.while_( -- _1), I Id4w~|  
cout << var( " \n " ) FL{?W(M  
) 5Rl\& G\  
); f7a4E+}  
gbuh04#~  
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: Jx5`0?  
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 J>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 esJ7#Gxt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1*=ev,Z  
j"nOxs  
sA,bR|  
template < typename Cond, typename Actor > bvtpqI QZ  
class do_while _H]^7`;  
  { ]"_c-=  
Cond cd; E@ :9|5  
Actor act; U=bx30brh%  
public : >S I'Q7k  
template < typename T > M,fL(b;2  
  struct result_1 n.+'9Fj  
  { r""rJzFz'  
  typedef int result_type; OL 0YjU@  
} ; fF)Q;~_VA  
bKpy?5&>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AfA"QCyO  
1@v <  
template < typename T > <}J !_$A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `xzKRId0  
  { 5 e+j51  
  do !ekByD  
    { #zl1#TC{(  
  act(t); ~^obf(N`  
  } 0 SSdp<  
  while (cd(t)); b11I$b #  
  return   0 ; K[y")ooE<j  
} vR\E;V  
} ; w||t3!M+n  
OV]xo8a;  
<gwRE{6U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q|)>9m!tt  
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。 M>i(p%  
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。 tQ9%rb  
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。 R0=f`;  
下面就是产生这个functor的类: `a& L  
<2)AbI+3  
2G~{x7/[@  
template < typename Actor > |3FI\F;^q  
class do_while_actor 9F807G\4Qt  
  { I:jIChT  
Actor act; /f[Ek5/-0  
public : 3wv@wqx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rL-R-;Ca  
@SD XJJ h  
template < typename Cond > qO"QSSbZqQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G^ GIHdo  
} ; U(f@zGV  
i W6O9 ~  
?1ey$SSU]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `NQ  
最后,是那个do_ futYMoV  
CC=I|/mBM  
>\1twd{u]  
class do_while_invoker E,m|E]WP  
  { pX_  
public : Dd1k?  
template < typename Actor > <~dfp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QG*hQh  
  { aA4RC0'  
  return do_while_actor < Actor > (act); lf`ULY4{  
} t5E$u(&+'B  
} do_; :XY%@n  
~Fb@E0 }!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a Y)vi$;]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %d+Fq=<  
最后来说说怎么处理break和continue c \??kQH  
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。 yc*cT%?g  
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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