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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 59lj7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A gWPa.'3  
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, T$mbk3P  
R5(T([w'  
o\!qcoE2W  
q7_+}"i  
  class filler 0BK5qz  
  { ? JXa~.dA  
public : UQPU"F7.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5jZiJw(  
} ; dYF=c   
1m)M;^_  
[>Fm [5x  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W5 ec  
#|f~s  
FFvCi@oT  
*x(Jq?5O7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >2lwWXA  
zK;XF N#U^  
e;(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }r3~rG<D71  
U>Gg0`>  
b1-&v|L  
Bp_wnd  
二. 战前分析 ?obm7<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G5Ykbw#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bRsTBp;R`I  
OfZN|S+~W  
-6C +LbV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *9 D!A  
  /* --------------------------------------------- */ N`$!p9r  
vector < int *> vp( 10 ); 3WUH~l{UJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,:GN;sIXg  
/* --------------------------------------------- */ *y]+dK&-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LW:1/w&pv  
/* --------------------------------------------- */ #/70!+J_UF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "pvH0"Q*  
  /* --------------------------------------------- */ #g9ZX16}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OZ(dpV9.S  
/* --------------------------------------------- */ @R q}nq=k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T?wzwGp-[  
|"Z{I3Umg  
<+tD z(  
q.V-LXM  
看了之后,我们可以思考一些问题: {y-^~Q"z  
1._1, _2是什么? rRb+_]Lg  
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。 (.23rVvnT@  
2._1 = 1是在做什么? j.|U=)E  
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。 ,D=fFpn  
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。 Yj3I5RG  
XKU=oI0\j  
<<zI\+V  
三. 动工 )^x K   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5?u}#zO  
|yY`s6Uq  
NNkP\oh\  
8@\7&C(g17  
template < typename T > "![L#)"s  
class assignment ?Bx./t><  
  { ]A+o>#n}x  
T value; Es4qPB`g.  
public : lpm JLH.F  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5V5w:U>_z  
template < typename T2 > S Xr%kndS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9pD 7 f`  
} ; #Dy?GB08  
X#p Wyo~  
TqAPAHg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^@6q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PK2~fJB  
E"PcrWB&  
Xm!-~n@-m7  
nJFg^s 1  
  class holder egR-w[{  
  { QlZ@ To  
public : tWPO]3hW  
template < typename T > {D`T0qPT[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r4XH =  
  { G| m4m.  
  return assignment < T > (t); H9 tXSh  
} ~)]} 91p  
} ; 1vevEa$  
q1{H~VSn"  
^{yk[tHpS  
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: nk=$B (h  
\2e0|)aF6  
  static holder _1; el PE%'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S: :>N.y  
G}zZQy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \_BkY%a  
而不用手动写一个函数对象。 Ym8}ZW-  
ko\):DN  
Gc,_v3\  
8y2+&#$  
四. 问题分析 19U]2D/z  
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。  kLP0{A  
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。 UQ?%|y*Kc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xrqx\X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A[N{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6 ,b"  
j<yiNHC  
五. 问题1:一致性 $lwz-^1t.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )%Iv[TB[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YwDt.6(+,  
^QX bJJ  
struct holder Bi%x`4Lf  
  { 1NLg _UBOK  
  // `ldz`yu6++  
  template < typename T > ~/#1G.H  
T &   operator ()( const T & r) const mTDVlw0dh  
  { &, a3@i  
  return (T & )r; Fke//- R  
} o>]`ac0b}Y  
} ; C(?blv-vM0  
V-yUJ#f8[  
这样的话assignment也必须相应改动: @'2m$a  
+0$/y]k  
template < typename Left, typename Right > r%]Qlt ~K  
class assignment *C|  
  { ^s:y/Kd  
Left l; >l5$9wO  
Right r; O6s.<` \  
public : &2.u%[gO[q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sm{>rR  
template < typename T2 > 2t#L:vY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'DbMF?<.  
} ; %VNlXHO.  
r7m D{0s*  
同时,holder的operator=也需要改动: ",qU,0  
KW3+luI6  
template < typename T > Li{~=S@N*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )7cb6jCU  
  { N:5[,O<m_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |UUdz_i!:  
} P5 <vf  
w}cY6O,1  
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。 dl]#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yl cbW0'c  
ki]ti={12  
return l(rhs) = r; k ]a*&me  
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/Lbn ,.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $% k1fa C  
$4=f+ "z  
template < typename Tp > AONDx3[   
class constant_t 2'0K WYM  
  { uKr1Z2  
  const Tp t; |AZW9  
public : mh/n.*E7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R!\EK H  
template < typename T > .p` pG3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u'~;Y.@i'  
  { 9"{W,'r&d  
  return t; j7QX ,_Q  
} ?uLeFD  
} ; {tP%epQ  
B2=\2<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o2H1N~e#c  
下面就可以修改holder的operator=了 WN]<q`.  
' I}: !Z  
template < typename T > Rqip kx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tfO#vw,@  
  { YPDf Y<?v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i^`9syD  
} V >-b`e  
F'RUel_%  
同时也要修改assignment的operator() =3xE:  
7E$&2U^Js  
template < typename T2 > iP@6hG`:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iPG0o %  
现在代码看起来就很一致了。 hf6f.Z  
)$%Z:  
六. 问题2:链式操作 6 ,ANNj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _u0$,Y?&|  
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。 g2cVZ!GIj  
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。 &?,U_)x/  
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。 A;XOT6jv?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct El_Qk[X|A  
[IZM.r`Z  
template < typename T > N3BL3:@O  
struct result_1 8,T4lb<<  
  { y^>Q/H\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fT\:V5-  
} ; )=pD%$iq  
;F:fM!l=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zt24qTKL  
g\fhp{gWB  
template < typename T > ;!>Wz9  
struct   ref Xf'=+f2p  
  { `(y(w-:W1  
typedef T & reference; ,U,By~s  
} ; sUkm|K`#  
template < typename T > zk_Eb?mhwV  
struct   ref < T &> :Sg&0Wj+#j  
  { Ol /\t  
typedef T & reference; 6aO2:|:yP  
} ; gO?44^hMe  
e0,'+;*=g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h+~P"i}&\  
Nil}js27  
template < typename T > <~U4*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gwkb!#A  
  { yY{kG2b,  
  return l(t) = r(t); +>^7vq-\'  
} ]w).8=I  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vYmSKS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gApoX0nrv  
0Wvq>R.(]7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 nv0@xnbz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #EO1`9f48x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jjs&`Fy,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G`h+l<  
最后的布局是: ~!iQ6N?PY  
                Add Fe&qwq"  
              /   \ \p&~ ,%  
            Divide   5 zR6siAV9  
            /   \ pcS+o  
          _1     3 @ T ;L$x  
似乎一切都解决了?不。 FwAKP>6*  
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。 \BV 0zKd  
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。 U 5w:"x  
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$lF)r:Bc  
w?vVVA  
template < typename Right > .Ce8L&cU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OWjJxORB  
Right & rt) const  v9RW5  
  { qNgd33u1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); is; XmF*5=  
} A?!I/|E^;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7Ey#u4Q  
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@/I  
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。 . 9G<y 4  
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。 4R%*Z ~  
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。 {QaNAR=)  
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? 'm=*u SJK  
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: 8OhDjWVJ  
<lxD}DH=  
template < class Action > 4DWwbO  
class picker : public Action [dX`K`k  
  { z2c5m  
public : yqOuX>m1c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yj(4&&Q  
  // all the operator overloaded 7^TV~E#  
} ; Iry  
4NR@u\S  
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。 X&m'.PA  
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: a~LC+8|JW  
@DAF 6ygs  
template < typename Right > <G8w[hs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KU9Z"9#  
  { Rf %HIAVE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SjEAuRDvUz  
} O09ke-lC  
H5>hx {  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / jTT5  
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。 k,Qsk d-N]  
M[ 5[N{  
template < typename T >   struct picker_maker ks;% *d  
  { +#J,BKul  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O;Y:uHf  
} ; t=euE{c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dj6*6qX0'^  
  { [`=LTBt  
typedef picker < T > result; #_  C  
} ; &<'n^n  
yR~-k?7b  
下面总的结构就有了: i7[uLdQ  
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。 1t[j"CG(o  
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。 9a$56GnW1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {NM+Oj,~'  
至此链式操作完美实现。 KGHq rc  
V:NI4dv/R  
=ziwxIo6  
七. 问题3 U!w1AY|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zW |=2oX2  
lG<hlYckv  
template < typename T1, typename T2 > I,6/21kO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8euZTfK9e  
  { o`,Qku k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %i0?UpA  
}  r}_c  
'Yy&G\S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !|?e7u7  
) iQ   
template < typename T1, typename T2 > _>o-UBb4]T  
struct result_2 Ft JjY@#  
  { &:*q_$]Oz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .4.pJbOg  
} ; c8 K3.&P6  
ewsKH\#  
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? ]LPQYL  
这个差事就留给了holder自己。 !hxIlVd{  
    v{x{=M]  
-]G(ms;}/Y  
template < int Order > HHk)ZfWRo  
class holder; ni&*E~a  
template <> !7B\Xl'S  
class holder < 1 > )o _j]K+xI  
  { +0z 7KO%^^  
public : _cDF{E+;  
template < typename T > u8zbYd3  
  struct result_1 }}{!u0N},V  
  { ,FQdtNMap  
  typedef T & result; >ndJNinV  
} ; IputF<p  
template < typename T1, typename T2 > v]:=K-1n  
  struct result_2 =8 G&3 R  
  { %T`U^ Pnr  
  typedef T1 & result; qd@&59zSh  
} ; )4Q?aMm  
template < typename T > o;F" {RZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6`01EIk  
  { hm$X]H`uMX  
  return (T & )r; jZfx Jm  
} U$&hZ_A  
template < typename T1, typename T2 > f6<g3Q7Mu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U4?(A@z9^  
  { m@Ev~~;  
  return (T1 & )r1; $9 p!Y}  
} 7J$b$P0}  
} ; {0\,0*^p  
Y o0FUj  
template <> .~lKBkS`!  
class holder < 2 > jLg@FDb~  
  { -#`c5y}P  
public : "7%:sty  
template < typename T > Nw J:!  
  struct result_1 aiCFH_H4;L  
  { -l+P8:fL~  
  typedef T & result; v"u^M-_  
} ; kW=z+  
template < typename T1, typename T2 > 5R MS(  
  struct result_2 $e%2t^ i.g  
  { |V[9}E: h  
  typedef T2 & result; [}mA`5  
} ; @* 1U{`  
template < typename T > TrVWv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~IVd vm7  
  { =x#FbvV  
  return (T & )r; Y[ reD  
} 6V9doP]i  
template < typename T1, typename T2 > &`|:L(+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n ?[/ufl  
  { Zzua17  
  return (T2 & )r2; &6 -k#r  
} 4tA_YIv  
} ; Die-@z|Y  
$ls[|N:y0l  
dP$GThGl  
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> >。 M s9E@E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qgt[~i*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3{Nbp  
%rQuBi# 1f  
return l(i, j) = r(i, j); `\>.h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lr;(xw\['  
z~6y+  
  return ( int & )i; z1OFcqm  
  return ( int & )j; EfLO5$?rm  
最后执行i = j; k?nQ?B W  
可见,参数被正确的选择了。 w-B^ [<  
R  
u?ek|%Ok  
8Chj w wB  
!4@G3Ae22  
八. 中期总结 #4LFG\s  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~Z/ ^c,[:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }'"Gr%jf(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0x2!<z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gB,G.QM*6  
#(Or|\t  
Id'RL2Kq*&  
8cx=#Me  
<hnCUg1  
l2%bF8]z  
九. 简化 ]-o"}"3Ef  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eg+!*>GaX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1B>Vt*=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I&9S;I$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _&3<6$}i"  
  +-*/&|^等 |iFVh$N  
2. 返回引用。 ~`;rNnOT3  
  =,各种复合赋值等 Q\ ^[!|  
3. 返回固定类型。 UCrh/bTm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YKZrEP 4^  
4. 原样返回。 7)rWw<mY  
  operator, l7(!`NPbC  
5. 返回解引用的类型。 !33#. @[  
  operator*(单目) 6~:Sgt nU  
6. 返回地址。 Rx36?/  
  operator&(单目) 07T70[G  
7. 下表访问返回类型。 [36,eK  
  operator[] u]^N&2UW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Wm'QP4`  
  operator<<和operator>> Dz=k7zRg"  
Rr(* aC2P  
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。 +!-~yf#RE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h~U02"$  
ylf[/='0K  
template < typename Left > Sgb*tE)T  
struct value_return U7mozHS,:9  
  { TfxwVPX  
template < typename T > ,''cNV  
  struct result_1 jg  2qGC  
  { ^ OJyN,A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ER2GjZa\z  
} ; V5"CSMe  
NY$uq+Z>  
template < typename T1, typename T2 > "i.r@<)S  
  struct result_2 nm$Dd~mxW1  
  { Thy=yz;p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $DFv30 f  
} ; QlFZO4 P3|  
} ; R`Aj|C z  
wCs3:@UH  
7z6 b@$,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ub0zJTFJ#  
k@>\LR/v  
下面我们来剥离functor中的operator() yDb'7(3-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >e5 *prx+  
!U_ K&f  
return l(t) op r(t) |6:=}dE#[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $$i. O}  
return op l(t) .o%^'m"=D[  
return op l(t1, t2) )o1eWL}  
return l(t) op j83? m  
return l(t1, t2) op {eJt,[Y *  
return l(t)[r(t)] a~h:qpg c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bo"%0 ?3n  
5\mTr)\R  
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: 1:C:?ZC#c  
单目: return f(l(t), r(t)); r,SnXjp@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wCMQPt)VS  
双目: return f(l(t)); +`mGK:>  
return f(l(t1, t2)); ymY1o$qWB}  
下面就是f的实现,以operator/为例 5OIc(YhYf  
K)7zKEp`cj  
struct meta_divide MOn,Db$  
  { -${DW^txMZ  
template < typename T1, typename T2 > +@9gkPQQ-@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {P9J8@D  
  { e/_C  
  return t1 / t2; D\~zS`}  
} -kz4FS  
} ; {>3\ N0e5  
|s7`F%  
这个工作可以让宏来做: dCYCHHHF  
Zt -1h{7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ + Y.1)i}  
template < typename T1, typename T2 > \ _R|Ify#J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B@Co'DV[/]  
以后可以直接用 \e=_ 2^v!_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pD"vRbYF  
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 f8 /'%$N  
(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。。。) i>L+gLW  
Uk*IpP`  
pY)5bSA  
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 lv0nEj8F  
NE8 jC7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?rVy2!  
class unary_op : public Rettype \mM<\-'p  
  { ql{(Lf$  
    Left l; N(6|yZ<J3M  
public : mM.*b@d-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >DM44  
V~DMtB7  
template < typename T > Xm2\0=v5;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8VG!TpX/B  
      { 5FVndMM#y  
      return FuncType::execute(l(t)); :%&Q-kk4!  
    } M6 9 w-  
vD/NgRBww  
    template < typename T1, typename T2 > nL@KX>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {U]H;~3 ?  
      { 0l*]L`]L#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w1x" c>1C  
    } 'k;4j|<  
} ; B0$:b !  
~9^)wCM+  
<P ,~eX(r  
同样还可以申明一个binary_op @[<nQZw:  
s..lK "b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c@[:V  
class binary_op : public Rettype kNqS8R|  
  { z't? ?6  
    Left l; gXT9 r' k  
Right r; .xzEAu;  
public : zepop19  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?SQE5Z  
|@?%Ct  
template < typename T > !?f5>Bl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _EnwME {@  
      { C$Lu]pIL*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t- u VZ!`\  
    } (2ur5uk+  
H~eRT1  
    template < typename T1, typename T2 > !IU.a90V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o56`  
      { T J^u"j-'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dF0,Y?  
    } a)Q!'$"'  
} ; Xdi:1wW@p  
B!{d-gb  
~ * :F{  
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 i"zuil  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N#V.1<Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m^'uipa\  
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。 lN,/3\B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5Dp#u  
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。。。 =4uSFK_L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AIb2k  
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) xX3'bsN  
下面是修改过的unary_op ^ PI5L  
~vLW.:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dpQG[vXe  
class unary_op { pu85'DV  
  { ERwHLA  
Left l; V^y^ ;0I}[  
  =/<LSeLxH  
public : T@}|zDC#  
.)1_Ew  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _(J&aY\  
g&dPd7  
template < typename T > IcP)FB 4  
  struct result_1 4=uhh  
  { 64Lx -avf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4?N8R$  
} ; }'r[m5T  
!-s!f&_  
template < typename T1, typename T2 > ,1'4o3  
  struct result_2 pZ`|iLNl-  
  { =_j vk.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FYs)M O  
} ; umz;F  
%1pYE Hn  
template < typename T1, typename T2 > "~UUx"Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *5tO0_L  
  { EM>}0V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %h1N3\y9i(  
} yx V:!gl  
IUR<.Y`  
template < typename T > t+oJV+@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ld$i+6|   
  { =4GSg1Biy  
  return OpClass::execute(lt(t)); |6G m:jV  
} +q6ydb,  
'` 'GK&)  
} ; !+u"3;%h  
B?VhIP e  
e1//4H::t  
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 A+@&"  
好啦,现在才真正完美了。 rt JtK6t  
现在在picker里面就可以这么添加了: oYWR')8g  
0G!]=  
template < typename Right > 9rh}1eo7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hdTzCfeZ5@  
  { %;#^l+UB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cj11S>D  
} MX@IHc  
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。 >#ZUfm{k$  
^ 9!!;)  
;lYHQQd!,  
P`r55@af4  
;?C #IU  
十. bind 9@Cv5L?p\  
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。 bINvqv0v  
先来分析一下一段例子 d1[ZHio2c?  
+r3IN){jz  
Wg`R_>qQSm  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZiLj=bh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o1nURJ!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (8_\^jJ  
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。 h6dPO"  
我们来写个简单的。 ETs>`#`6o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r$)w7Gk<  
对于函数对象类的版本: ">?vir^  
<\?wAjc,  
template < typename Func > h gJ[LU|>  
struct functor_trait |>@W ]CX[  
  { G[jW<'f  
typedef typename Func::result_type result_type; iQ{G(^sZN  
} ; \"hJCP?,  
对于无参数函数的版本: A!^q J#  
&^ 4++  
template < typename Ret > qZ@s#UiB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w3jO6*_ M  
  { vq34/c^  
typedef Ret result_type; =B. F;4 0  
} ; j65<8svl  
对于单参数函数的版本: I%urz!CNE*  
FLEo*9u>b  
template < typename Ret, typename V1 > ||yzt!n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J90v!p-  
  { YJ$1N!rG  
typedef Ret result_type; m,fAeln  
} ; -*.-9B~u  
对于双参数函数的版本: :6$>_m=i  
Sp@-p9#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V59(Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kQ]$%Lk[  
  { tBpC: SG  
typedef Ret result_type; -_$$Te  
} ; (5\N B0  
等等。。。 tDUwy^j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'uy/o)L  
nB .G  
template < typename Func > [=~pe|8:  
struct func_return o6$4/I  
  { iYC9eEF  
template < typename T > \l~*PG2  
  struct result_1 V^;jJ']  
  { s=CK~+,/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8V~vXnkM  
} ; %D *OO{  
Dd` Mv$*d8  
template < typename T1, typename T2 > &r:7g%{n  
  struct result_2 7g3 >jh  
  { ;J7F J3n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o=`C<}  
} ; jlxpt)0i  
} ; 2#k5+?-c61  
H/}]FmjN  
NVRLrJWpp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u]OW8rc  
fDLG>rXPT  
template < typename Func, typename aPicker > =FD;~  
class binder_1 B5$kHM%p  
  { itMg|%B%  
Func fn; D_Bb?o5  
aPicker pk; "jw<V,,  
public : T1H"\+  
OrK&RC  
template < typename T > P9 Z}H(?C  
  struct result_1 7B?c{  
  { Pi|o`d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; = 9 T$Gr  
} ; 64 5z#_}C$  
iTaWup  
template < typename T1, typename T2 > )+fh-Ui  
  struct result_2 mx=BD'  
  { fum0>tff  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  Tgl}  
} ; A<y nIs<  
G$sA`<<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 71l%MH  
TiH) 5  
template < typename T > k!{p7*0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $kQ~d8 O  
  { eY e,r  
  return fn(pk(t)); 1UQHq@aM  
} G%Lt.?m[  
template < typename T1, typename T2 > &ot/nQQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t]e;;q=L.  
  { N\bocMc,X  
  return fn(pk(t1, t2)); h\'n**f_x  
} %'T #pz  
} ; N 8-oY$*  
2@ Z(P.Gh  
"]G\9b)   
一目了然不是么? 9HX =T%  
最后实现bind 0P]E6hWgg  
wm^J;<T[  
>+[&3u  
template < typename Func, typename aPicker > BGfzslK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L{c q, jk  
  { FLY Ca  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,`aq+K  
} FKmFo^^0  
 Sr?#S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LlSZr)X  
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。 Hik3wPnp  
m?&1yU9  
十一. phoenix =yy5D$\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9`9R!=NM  
h*<P$t  
for_each(v.begin(), v.end(), wKsT7c'  
( ki)#d' }  
do_ [VWUqlNt>  
[ uDZT_c'Y  
  cout << _1 <<   " , " y  TDNNK  
] Kde9 $  
.while_( -- _1), 3@]SKfoo1  
cout << var( " \n " ) >i6yl5s  
) aT`%;i^  
); 3Gip<\$v  
fS`$'BQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -xP!"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'f?$"U JF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RZCq{|L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SZXY/~=h  
\oZ5JoO  
NrJKbk^4u/  
template < typename Cond, typename Actor > R`~z0 d.  
class do_while T|TO}_x  
  { +="e]Yh;  
Cond cd; |u;v27  
Actor act; qQH]`#P  
public : \~_9G{2?  
template < typename T > f@c`8L@g  
  struct result_1 ~b2wBs)r  
  { ,zTy?OQ  
  typedef int result_type; (zFi$  
} ; VZl6t;cn  
+) m_o"hl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pp5^@A  
1&U>,;]*  
template < typename T > $-*!pRaVU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "%x<ttLl  
  { j ku}QM^  
  do xoR;=ph  
    { Kc^;vT>3  
  act(t); *C:|X b<9  
  } +PuPO9jKO@  
  while (cd(t)); #&7}-"Nd  
  return   0 ; 2m2;t0  
} TG5XSy  
} ; P->y_4O  
]:~OG@(  
J":,Vd!*-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,kn"> k9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'u1?tQ=gmk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ez-[ )44/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2]ape !(  
下面就是产生这个functor的类: G"XVn~]  
VH1d$  
fw RZ5`v<  
template < typename Actor > }7.PH'.8  
class do_while_actor ;y2/-tL?  
  { d:U9pC$  
Actor act; Zc`BiLzrIG  
public : GHeVp/u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} se>MQM5 )  
'&|=0TDd+  
template < typename Cond > ,5*eX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L~NbdaO  
} ; 8UVmv=T  
;IokThI  
sK5r$Dbr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z KckAz\#  
最后,是那个do_ 2j[&=R/.  
~7zGI\= P@  
_&b4aW9<  
class do_while_invoker |Xk4&sDrK  
  { Z7?~S2{c  
public : '`uwJ&@  
template < typename Actor > wL:flH@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :65~[$2  
  { os]8BScx  
  return do_while_actor < Actor > (act); <"r#:Wr  
} f|tjsZxQ  
} do_; 9BuSN*4  
SK#(#OQoh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *9{Z$IA9w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7F{3*`/6  
最后来说说怎么处理break和continue '5|h)Q5  
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。 | ]X  
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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