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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "e0$/WQ6J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `-"2(Gp  
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, G}&B{Ir  
e]'ui<`  
H? Z5ex  
6FiI\  
  class filler !0CC&8C`  
  { HbX>::J8  
public : ^J< I Ia4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WOrz7x  
} ; )AEJ` xC  
0WaC.C+2i  
B?`Gs^Y {z  
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: *R m>bLI  
75u/'0~5  
mQhI"3! f  
9i*t3W71]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4%LGP h  
%YlL-*7 L  
fr#Y<=Jo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "G].hKgbk*  
)pJ} $[6  
y>_lxLhmO#  
szu!*wc9  
二. 战前分析 f',n '  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3s<~}&"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zt/b S/  
?'Y\5n/*$  
Ly"u }e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eY)ugq>'  
  /* --------------------------------------------- */ SMY,bU'a  
vector < int *> vp( 10 ); oDogM`T`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {`2! 3= "  
/* --------------------------------------------- */ T!0o(Pp<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rkugV&BhV  
/* --------------------------------------------- */ )y4bb^;z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I`^ 7Bk.r  
  /* --------------------------------------------- */ Ua\]]<hj"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 47 xyS%X  
/* --------------------------------------------- */ umhg O.!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @E %:ALJ  
T"xq^h1\  
*pK bMG#  
`U?" {;j {  
看了之后,我们可以思考一些问题: n!z7N3Ak>  
1._1, _2是什么? d]{wZ#x  
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。  S {oW  
2._1 = 1是在做什么? B9^ @d  
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。 |T\`wcP`q  
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。 r"sK@  
C62:G+W&o  
&TJMopVn  
三. 动工 4r&DW'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e&sZ]{uD  
:,Z'/e0&  
>-J%=P  
_;L%? -2c  
template < typename T > }Q&zYC]d  
class assignment h\| ~Q.kG  
  { ^YG'p?r.s  
T value; (k/[/`3ST  
public : U l8G R  
assignment( const T & v) : value(v) {} #JMww  
template < typename T2 >  kDbDG,O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m}ZkNWH  
} ; N3dS%F,_  
,' VT75  
1Tl^mS~k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PxfWO1S(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VBnD:w"z  
(#I$4Px{  
KmS$CFsGL  
(mbC! !>  
  class holder UdO(9Jc5^  
  { 9<0TF+}>  
public : 0<tce  
template < typename T > ^{Wx\+*!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const riw0w  
  { 7q\&  
  return assignment < T > (t); ]nPfIBoS  
} 2E5n07,  
} ; +g %h,@  
!|4fww  
cxX/ b ,  
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: F{*{f =E!B  
)(bAi  
  static holder _1; o]T-7Gs4p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^97u0K3$  
^4MRG6G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q /D?U[G  
而不用手动写一个函数对象。 JTGA\K  
D)shWJRlvW  
wavyREK   
MpY/G%3  
四. 问题分析 P"*#mH[W|  
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。 'O>p@BEK  
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。 55O_b)$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <MK4# I1I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +vf~s^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;OC~,?O5  
Z4ekBdmCL  
五. 问题1:一致性 U$,-F**  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| m[aBHA^g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iA.:{^_)09  
YQ? "~[mL  
struct holder ycD.X"  
  { 9 +1}8"~  
  // e^!>W %.7Z  
  template < typename T > uwI$t[  
T &   operator ()( const T & r) const s!73To}>  
  { :O?+Ywn  
  return (T & )r; q,;8Ka )  
} S?Y%}  
} ; oS>VN<  
!LI 8Xk  
这样的话assignment也必须相应改动: Yt]Y(  
d.e_\]o<@  
template < typename Left, typename Right > N[=c|frho  
class assignment K&"ZZFd_  
  { itYTV?bd  
Left l; LI}@qLe  
Right r; *ggai?  
public : \]Bwib%h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DXF>#2E^+  
template < typename T2 > My6a.Kl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .gQYN2#zb  
} ; aU\R!Y$/"  
f]sc[_n]  
同时,holder的operator=也需要改动: \wR;N/tg  
:,Zs {\oI3  
template < typename T > R6m6bsZ`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "!S7D >2y#  
  { R1cOUV,y[/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )L+>^cJI<  
} J;DTh ]z?:  
bVxbQ$  
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。 to9X2^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aM5Hp>'nI  
L l$,"}0T  
return l(rhs) = r; Vq&}i~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 * lo0T93B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zp'Vn7  
Cfr2 ~w  
template < typename Tp > F:~k4uTW\b  
class constant_t @|2sF  
  { '"m-kor  
  const Tp t; f]4j7K!e]  
public : r}S>t~p:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j^5VmG  
template < typename T > byJR6f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mYx6JU*`  
  { b[U;P=;=  
  return t; 2F&VG|"  
} Xk>YiV",?  
} ; BAIR!  
JZup} {a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7lUnqX.  
下面就可以修改holder的operator=了 MA,7 |s  
6DuA  
template < typename T > 'z9}I #  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dKpUw9C#/  
  { xLShMv}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dy.U;  
} {>Yna"p  
DCP B9:u  
同时也要修改assignment的operator() Lk lD^AJA  
ET0^_yk  
template < typename T2 > AfT;IG%Gt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =/m$ayG  
现在代码看起来就很一致了。 'wA4yJ<  
{ Ba_.]x  
六. 问题2:链式操作 ZH)thd9^b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ba}<X;B}  
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。 gP2<L5&Z,  
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。 d3;Sy`.  
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。 -|2k$W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6f*QUw~  
F\2<q$Zn+  
template < typename T > jZgCDA8Mr!  
struct result_1 h f{RI4Jc  
  { X?aj0# Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &HBC9Bx/(  
} ; 9GgXX9K  
QB5,Vfoux  
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: @bIZ0tr4  
bLSUF`-z  
template < typename T > {k uC+~R  
struct   ref 3~EPX`#[W  
  { y=&^=Z h[  
typedef T & reference; LI9 Uc\  
} ; @(CJT-Ak  
template < typename T > E$C0\O!7  
struct   ref < T &> |>/m{L[  
  { %7A?gY81  
typedef T & reference; [_-[S  
} ; GK&R,q5}  
19;Pjo8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )mu[ye"p  
BIxjY!!"  
template < typename T > m\f}?t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ksff]##H  
  { q0*d*j F0u  
  return l(t) = r(t); F;8Uvj  
} x31Jl{x8\?  
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。 .23Yqr'zT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?wVq5^ e  
YP`/dX"4  
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 iE#I^`^V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;m~%57.;\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ipD/dx.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ay|K>8z   
最后的布局是: KkZS6rD\  
                Add dmYgv^t  
              /   \ Z#zXary5s  
            Divide   5 `s8!zy+  
            /   \ oAF#bj_f  
          _1     3 3vj 1FbY  
似乎一切都解决了?不。 _F`RwBOjs  
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\1.,]O >  
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。 8X# \T/U  
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: cuQAXqXC@  
lZJbQ=K{  
template < typename Right > zU2Mno  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M)G|K a  
Right & rt) const &~"e["gF=  
  { c JOT{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ei!Yxw8d  
} !h70<Q^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ozkmZ;  
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。 |3C5"R3ZGO  
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。 W3A9uk6  
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。 &Fh#otH_  
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。 W[qQDn!r  
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 zxF  
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: y Dw#V`Y^M  
;:aCZ8e  
template < class Action > Su]p6B  
class picker : public Action |W*i'E   
  { xeW}`i5_w  
public : evlz R/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /-Y.A<ieN8  
  // all the operator overloaded 7gQ 2dp  
} ; #\&64  
Gg3< }(  
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。 J_d!` Hhe  
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: 8B;HMD  
)|B3TjH C  
template < typename Right > kqZ+e/o>O9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "]hQ\b\O  
  { w">-r}HnJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y\j5{;V  
} u&r+ylbs I  
/=g$_m@yWI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "f4atuuXa  
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。 (tQ0-=z  
]dL#k>$0q  
template < typename T >   struct picker_maker a H *5(E]  
  { 1? Im"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <CN+VXF  
} ; - aQf( =  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Lz=GA?lk[\  
  { fcisDu8n  
typedef picker < T > result; )<vuv9=k\%  
} ; 6$ ag<  
;` ! j~  
下面总的结构就有了: ?y2v?h"  
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。 1{?5/F \ +  
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。 ^ ^k]2oG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %ql2 XAY  
至此链式操作完美实现。 Pvz\zRq  
Y(C-o[-N  
v|wO qS  
七. 问题3 .NT9dX  
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。 -$o4WSd~  
5?-@}PL!Y  
template < typename T1, typename T2 > {xCqz0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CYZ0F5+t  
  { n0opb [?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0l2@3}e  
} fu{.Ir  
~c${?uf   
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: "w:?WS  
!c;BOCqa  
template < typename T1, typename T2 > M1J77LfS8  
struct result_2 a$]i8AeG  
  { .y>G/8_i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o$k9$H>Na  
} ; u9D#5NvGs  
Itv}TK eF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? vu`,:/|h  
这个差事就留给了holder自己。 siD/`T&  
    oE&#Tl?Vt  
r;8X6C  
template < int Order > q1,jDJglZ  
class holder; /Gvd5  
template <> ;}4^WzmK^(  
class holder < 1 > UBM :.*wN  
  { %>E M ^Z  
public : tl^![Z  
template < typename T > y28 e=i  
  struct result_1 Rp_)LA  
  { !+T29QYK8  
  typedef T & result; wMU}EoGS?  
} ; =k:yBswi  
template < typename T1, typename T2 > lFbf9s:$B  
  struct result_2 L% `lC]  
  { !uSG 1j" y  
  typedef T1 & result; WO{E T  
} ; evGUl~</~  
template < typename T > mcq.*at  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LyG&FOf?  
  { rvp#[RAaS}  
  return (T & )r; agj_l}=gO  
} I:edLg1T  
template < typename T1, typename T2 > XY!0yAK(!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %IK[d#HO  
  { Yqb3g(0   
  return (T1 & )r1; =jkiM_<h  
} Qgxpq{y  
} ; YK)e  
]B3f$;W  
template <> ;P9cjfSn  
class holder < 2 > @=dwvl' W  
  { 89\DS!\x9  
public : ' oS= d  
template < typename T > ~;yP{F8?  
  struct result_1 @3Gr2/a  
  { s_%KWkS  
  typedef T & result; E@_]L<Z  
} ; `]j:''K  
template < typename T1, typename T2 > ~ ^*;#[<  
  struct result_2 -d_7 q  
  { zy'cf5k2  
  typedef T2 & result;  &sg~owz  
} ; _ls i,kg?  
template < typename T > x`JhNAO>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !dGSZ|YZ  
  { 5aJd:36I  
  return (T & )r; SYwB #|  
} GL'l "L  
template < typename T1, typename T2 > XU|>SOR@z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <3!Q Xc  
  { tO+Lf2Ni+  
  return (T2 & )r2; ].HHTCD`c  
} maOt/-  
} ; T_Cj=>L  
+{L=cWA"  
S,vh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 a~&euT2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ,$(a,`s)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2`U+ !  
D+"+m%^>C  
return l(i, j) = r(i, j); v4vIcHDs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X ;Cl8  
uYCWsw/  
  return ( int & )i; :N64FR#  
  return ( int & )j; ff5 e]^,  
最后执行i = j; CkR 95*  
可见,参数被正确的选择了。 SaFNPnk=  
9i+.iuE%Bu  
JVR,Py:%G  
|syvtS{  
/@Ec[4^=!.  
八. 中期总结 JS^!XB' !  
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: 3GPGwzX |  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =XFyEt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~_a$5Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cf,^7,-`"  
A5go)~x\  
'+v[z=.8]  
]XEUD1N;I  
X.eocy  
?,w9e|  
九. 简化 JKA%$l0  
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。 J~|:Q.Rt`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uU/'oZ?  
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: E7  P'}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d~#:t~ $,  
  +-*/&|^等 ;k (M4?  
2. 返回引用。 YK>?;U+|  
  =,各种复合赋值等 }///k]_Sh  
3. 返回固定类型。 ){4!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s'/ZtH6>C  
4. 原样返回。 cYz|Ux  
  operator, yq12"Rs  
5. 返回解引用的类型。 #Wq@j1?  
  operator*(单目) ZoR6f\2M  
6. 返回地址。 { t@7r  
  operator&(单目) 6[Wv g  
7. 下表访问返回类型。 DLO2$d  
  operator[] Ie(M9QMp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jIck!  
  operator<<和operator>> S,f:nLT  
Xa$-Sx  
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。 f&!{o=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |: pBk:  
<&l@ ):a  
template < typename Left > ),XDY_9K  
struct value_return rmeGk&*R8  
  { v9"03 =h  
template < typename T > +LF`ZXe8l  
  struct result_1 RV),E:?  
  { xwojjiV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oZ>2Tt%  
} ; Rw^X5ByJE  
a xz-H`oq4  
template < typename T1, typename T2 > X*t2h3 "}  
  struct result_2 -nqq;|%  
  { <3laNk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K"8!  
} ; #N'bhs  
} ; !+ (H(,gI  
=-]NAj\  
5%"sv+iO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jD ?*sd  
~cSE 9ul  
下面我们来剥离functor中的operator() )i<Qg.@MX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >[S\NAE>  
$:D\yZ,  
return l(t) op r(t) >,x``-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lJt?0;gn  
return op l(t) WmuYHEU  
return op l(t1, t2) 4VhKV JX  
return l(t) op kOQ!]-;  
return l(t1, t2) op nw0Tg= P  
return l(t)[r(t)] V W(+sSQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U% OlYP$g  
Q-KBQc  
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: ?@QcKQ@  
单目: return f(l(t), r(t)); e17]{6y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  NmTo/5s  
双目: return f(l(t)); A'n{K#  
return f(l(t1, t2)); s#FX2r3=Fg  
下面就是f的实现,以operator/为例 J7wIA3.O  
o,'Fz?[T%  
struct meta_divide  CP Ju=  
  { " f.9u  
template < typename T1, typename T2 > yC7lR#N8j0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u5tUm  
  { nnCz!:9p  
  return t1 / t2; '^(qlCI  
} D{6<,#P{w  
} ; M=4`^.Ocm  
T!-ly7-`  
这个工作可以让宏来做: w[#*f?at~  
>3&9Wbv>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \"b'Z2g  
template < typename T1, typename T2 > \ %II o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /|@~:5R5H  
以后可以直接用 "Fz1:VV&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6Oy6r  
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 ohi0_mBz  
(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。。。) #!t6'*  
{/i&o  
*RFBLCt  
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 r-,u)zf"  
*9 (E0"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3-BC4y/  
class unary_op : public Rettype =d/$B!t{  
  { P?Kg7m W  
    Left l; T }Wse{  
public : 9JO1O:W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TPmb]j  
3g5D[>J'  
template < typename T > A}i>ys  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sLf~o" yb  
      { l_pf9 !z  
      return FuncType::execute(l(t)); Z9j`<VgN  
    } G4uA&"OE  
,; n[_f  
    template < typename T1, typename T2 > lD$\t/8B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,,G'Zur7  
      { s3=sl WY=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r ?z}TtDp  
    } S7b7zJ8A  
} ; XV1XzG#C  
zZP&`#TAy  
.>p.k*vU  
同样还可以申明一个binary_op R#!Urhh  
7,Y+FZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7V&ly{</  
class binary_op : public Rettype luJNdA:t&  
  { De<i 8/^=  
    Left l; GjbOc   
Right r; Kf`/ Gc!  
public : [Xww`OUsh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3e1%G#fu  
[^gb6W9Y  
template < typename T > o90[,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'Vj& DWC  
      { r`e6B!p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?=b#H6vs  
    } )NO ,G  
W Haf}.V  
    template < typename T1, typename T2 > ysFp$!9Ux  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VP*B<u  
      { kNX8y--  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YMj iJTl  
    } O$X^Ea7~  
} ; l=C|4@  
zm#%]p80f  
h;A~:}c,  
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 Z<'iT%6+r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7Ac.^rv5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {dlG3P='`f  
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。 dRUmC H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H ahA} Q  
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。。。 !w/]V{9`X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =69sWcC8  
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) @XVx{t;g2  
下面是修改过的unary_op czK}F/Sg`  
6\? 2=dNX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f;!L\$yKy  
class unary_op HBA|NV3.  
  { sn+ kFvk}S  
Left l; o;>qsn8  
  +ZkJ{r0,(  
public : IiV]lxiE]  
QT4vjz+|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WLH ;{  
&:~9'-O  
template < typename T > /*G bl  
  struct result_1 z6fY_LL  
  { yF-`f _  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3dgPP@7d$  
} ;  KON^  
Rb0{W]opt+  
template < typename T1, typename T2 > 1";s #Jq  
  struct result_2 <ka zV<"  
  { xPJ @!ks9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 10_>EY`  
} ; U-D00l7C  
;aH3{TS  
template < typename T1, typename T2 > 4^!%>V"d/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f||S?ns_  
  { ~|ha9 1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wdIJ?\/763  
} rj/nn)vv;  
#;h> x  
template < typename T > tO3#kV\,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IV%Rph>d  
  { z}Vg4\x&  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0|,Ij $  
} 67U6`9d  
#<es>~0!  
} ; me90|GOx+  
oVd7ucnK  
iKv"200h(  
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 ~6{U^3  
好啦,现在才真正完美了。 gCbS$Pw  
现在在picker里面就可以这么添加了: sIRfC< /P  
vZPBjloT!.  
template < typename Right > WsT   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W)L*zVj~  
  { pz"}o#R"x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); - x;xQ  
} !1l~'/r  
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。 I(b]V!mj:  
NzS`s,N4/0  
uW4.Q_O!H  
{gzVbZ#  
CW FE{  
十. bind ),2|TlQ  
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。 8_M"lU0[  
先来分析一下一段例子 Q~`{^fo1  
P!lfk:M^;  
T>, [V:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V14+?L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GQ sE5Vb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SQ<{X/5  
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。 27MwZz  
我们来写个简单的。 bnH:|-?q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |<%v`*  
对于函数对象类的版本: D#[<N  
lkJe7 +s  
template < typename Func > &d]@$4u$;  
struct functor_trait w Ju9.  
  { z}Um$'. =  
typedef typename Func::result_type result_type; A.(e=;0bu  
} ; 9)uJ\NMy  
对于无参数函数的版本: At&kW3(  
,lVQ-qw5  
template < typename Ret > FJB B@<>:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > csV3mzP  
  { lBudC  
typedef Ret result_type; z6|kEc"{  
} ; z&\N^tBv  
对于单参数函数的版本: Y/ %XkDC~  
H(Y1%@  
template < typename Ret, typename V1 > T=CJUla  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E@-5L9eJ\  
  { gw$?&[wY  
typedef Ret result_type; arvKJmD  
} ; ~.z82m  
对于双参数函数的版本: )"_&CYnd  
fr}.#~{5Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o ^ 08<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fh` }~ aQ  
  { z G`|)  
typedef Ret result_type; V`G^Jyj  
} ; '=J|IN7WT  
等等。。。 )_}xK={  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f/"IC;<~t>  
FytGg[#]  
template < typename Func > 2 ]n4)vv,  
struct func_return +`!>lo{X  
  { j|{ n?  
template < typename T > ]l`V#Rd  
  struct result_1 >O0<u  
  { ,[3}t%Da  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fP 3t0cp  
} ; bmh@SB  
G/_xn5XDD  
template < typename T1, typename T2 > ux)Wh.5  
  struct result_2 +W8kMuM!  
  { *\*]:BIe&v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `/<f([w  
} ; hsJGly5H  
} ; @9l$j Z~x  
2nCHL '8N  
w|4CBll  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D`U,T& @  
qC q?`0&#  
template < typename Func, typename aPicker > n*Hx"2XF  
class binder_1 @VyF' ?}  
  { QHd|cg  
Func fn; =F_j})O5  
aPicker pk; U&SSc@of  
public : 9t8ccr  
A,c_ME+DVB  
template < typename T >  O`Htdnu  
  struct result_1 t{`uN  
  { Jgy6!qUn_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B]  Koi1B  
} ; r]Lj@0F>8  
Oq(FV[N7t  
template < typename T1, typename T2 > cQ3p|a `  
  struct result_2 B_C."{G  
  { 0^6}s1d_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y,`q6(&  
} ; ygd*zy9  
O9RnS\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ry+|gCZ  
_>^Y0C[?5  
template < typename T > F4:5 >*:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <3Rq!w/  
  { q(BRJ(  
  return fn(pk(t)); ;Mr Q1  
} \"$q=%vD  
template < typename T1, typename T2 > Sg13Dp @x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5!jt^i]O  
  { D0L s~qr  
  return fn(pk(t1, t2)); M #%V%<  
} pV1 ;gqXNS  
} ; 0*j\i@  
3f:]*U+O  
'1d0 *5+6k  
一目了然不是么? &E@mCQ1  
最后实现bind nN>Uh T  
2#8PM-3"  
T0cm+|S  
template < typename Func, typename aPicker > D\E"v,Y\+O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !:~C/B{  
  { QaXdO=3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [=:4^S|M  
} N9vNSmm  
y,c \'}*H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZIc-^&`r=  
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。 g^U-^ f  
a, `B.I  
十一. phoenix RK_z!%(P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j`_Z`eG  
e.(RhajB  
for_each(v.begin(), v.end(), ~8'HX*B]z  
( |1Nz8Vr.  
do_ ^5+7D1>W%  
[ K k^!P*#  
  cout << _1 <<   " , " G#='*v OtO  
] 6!){-IV  
.while_( -- _1), xX~m Fz0C  
cout << var( " \n " ) $H6ngL  
) uL^X$8K;(  
); \\ZhM  
r%LG>c`^  
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: [p )2!]y  
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 y }h2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YL[y3&K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <4^y7]] F  
-CPLgT  
K%SfTA1TCB  
template < typename Cond, typename Actor > D:(h^R0;  
class do_while @s\}ER3  
  { =4Jg6JKYg  
Cond cd; 2O2d*Ld>  
Actor act; clr]gib  
public : Z eWst w7  
template < typename T > Ge24Lp;Y 6  
  struct result_1 o/!a7>xO4  
  { C%P.`NxA  
  typedef int result_type; 7f~7vydZ}  
} ; 2 xi@5;!  
W#^p%?8pR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?MiMwVR  
u7-0?  
template < typename T > 5jTA6s9zA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [U7r>&  
  { xCMuq9zt@  
  do C+gu'hD  
    { 1i Q(q\%  
  act(t); 5zt5]zl'  
  } l_2YPon  
  while (cd(t)); h5))D!  
  return   0 ; +:z%#D  
} y|WOw(#  
} ; *yW9-(  
+R31YR8C0  
ZaFqGcS~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _3gF~qr  
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。 dW#l3_'3T  
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。 @Tsdgx8  
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。 tgu fU  
下面就是产生这个functor的类: mPi{:  
ML X: S?  
oXqx]@7  
template < typename Actor > tNW0 C]  
class do_while_actor GU)NZ[e  
  { Q\$cBSJC1  
Actor act; "C+Fl /v  
public : ,E4qxZC(X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E+eC #!&w  
_?>f9K$1  
template < typename Cond > J-Fqw-<aFJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M]e _@:!  
} ; l,Ixz1S3e  
p*=9Ea:  
a#,lf9M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Js !Zk\O  
最后,是那个do_ !|#1z}(  
H, O_l%  
kC+dQ&@g{  
class do_while_invoker v=+>ids  
  { ;[-y>qU0  
public : N,`<:'  
template < typename Actor > , p r ",=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U,$^| Iz  
  { R<1[hH9"o  
  return do_while_actor < Actor > (act); /?:]f  
} p5=VGKp  
} do_; eadY(-4|I-  
=7U 8`]WA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $ZE"o`=7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :*lB86Ly  
最后来说说怎么处理break和continue -Cf< #'x_  
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。 LtBm }0  
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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