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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }(6k7{,Gw,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4v$AM8/o  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, W,+91rup  
Q0q$ZK6C  
0:p#%Nvg  
n!nv.-n  
  class filler qa6up|xUnn  
  { -t?G8,,  
public : c^%k1pae(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +UtK2<^:o  
} ; egvWPht'_  
9IV WbJ  
?i"FdpW  
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: pj6Cvq4bD  
M IJ~j><L  
Sq QB>;/p  
fZC,%p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y#,MFEd  
,vj^AXU  
/zKuVaC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .S;/v--F  
95/C4q  
Yn/-m Z  
g11K?3*%Q  
二. 战前分析 g(^l>niF:  
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。 =\.|'  
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 w8Yff[o  
|Sq>uC)  
$G[##j2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); he #iWD'  
  /* --------------------------------------------- */ C/=ZNl9"fn  
vector < int *> vp( 10 ); q)X&S*-<o~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w93,N+es6  
/* --------------------------------------------- */ *yx:nwmo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;iVyJZI  
/* --------------------------------------------- */ Sz&`=x#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +Gko[<  
  /* --------------------------------------------- */ 4(]k=c1<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @U5o;X!qU  
/* --------------------------------------------- */ &[uGfm+@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =v-D}eJQ=  
q6dq@   
S6 *dp68  
c-F&4V  
看了之后,我们可以思考一些问题: tti.-  
1._1, _2是什么? )C[8#Q-:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]Az >W*Y  
2._1 = 1是在做什么? U<x3=P  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 RD^o&VXO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2#!D"F  
9^n ]qg^  
pFh2@O  
三. 动工 D? ($R9t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 42M3c&@P  
[(XKqiSV  
X%sc:V  
4Bz~_   
template < typename T > Jx]`!dP3  
class assignment U\N`[k.F  
  { bZ)Jgz  
T value; o9CB ,c7]  
public : (DU{o\=  
assignment( const T & v) : value(v) {} _ i8}ld-  
template < typename T2 > : SNp"|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w[iQndu  
} ; WG,{:|!E  
5o?bF3  
/dAIg1ra  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .gB*Y!c7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9ccEF6o0=  
c!c!;(  
3HD=)k  
s$Mj4_p3l  
  class holder ?^5x d1>E  
  { <q|19fH-5  
public : Kf*+Ilq%L  
template < typename T > <_5z^@N3$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?AEpg.9R-  
  { R[b?kT-%  
  return assignment < T > (t); OP@PB|  
} _<8n]0lX3  
} ; \*7Tj-#  
`k+k&t  
y(HR1v Q;Z  
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: QL3%L8  
#/aWG  x_  
  static holder _1; j JW0a\0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^U52 *6  
S}>rsg!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g#e"BBm=A  
而不用手动写一个函数对象。 IzG7!K  
i<l)To-  
1t6UI4U!$  
X- zg  
四. 问题分析 _.j KcDf  
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。 Gc>\L3u  
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。 u+*CpKR}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o_cj-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5i0<BZDTef  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B!:(*lF  
_M?:N:e  
五. 问题1:一致性 }Vt5].TA  
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?| {YkW5zC(L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wi!Ml4Sb  
pl%ag~i5  
struct holder W6Hiqu+  
  { (t <Um Vd  
  // 8u>E(Vmpu  
  template < typename T > PpbW+}aCF  
T &   operator ()( const T & r) const SkY|.w.   
  { %FwLFo^v  
  return (T & )r; t{$t3>p-t  
}  hHdC/mR  
} ; TO QvZ?_  
| #,b1|af  
这样的话assignment也必须相应改动: +!X^E9ra  
sGV%O=9?2  
template < typename Left, typename Right > GDk/85cv0$  
class assignment >4;A (s`  
  { ydpsPU?wj5  
Left l; SgJQH7N  
Right r; VBOq~>V6(v  
public : )UWE.o BI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vJYy`k^Y  
template < typename T2 > _c[t.\-`]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZI1[jM{4^F  
} ; fPst<)  
?R";EnD  
同时,holder的operator=也需要改动: ) +{'p0  
L|v1=qNH4  
template < typename T > En1pz\'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7.]ZD`"Bb  
  { gbF.Q7?$u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JTVCaL3Z  
} tL D.e  
*F=w MWa  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2Ddrxc>48  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hF6EOCY6D  
)4j#gHN\  
return l(rhs) = r; &0M^UvO  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 98x(2fCvF(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WFtxEIrl3j  
GX\/2P7CZ  
template < typename Tp > " 4s,a  
class constant_t (d_{+O"  
  { _,5(HETE2  
  const Tp t; p 3X>  
public : qV5ME #TJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZYg="q0x&  
template < typename T > BVG 3 T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ry,jPw5<  
  { UeE&rA]  
  return t; ,rQznE1e  
} \ ddbqg?`  
} ; *&LVn)@[`  
Up`zVN59.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (ZDRjBth[  
下面就可以修改holder的operator=了 xZBmQ:s',S  
PZQ}G*p3  
template < typename T > Krz[ f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NFsMc0{  
  { %A?Ym33  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Si!W@Jm  
} w+ bMDp  
\3x,)~m  
同时也要修改assignment的operator() QO0T<V  
BH\qm (X  
template < typename T2 > ]ZZ7j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JTrxh]  
现在代码看起来就很一致了。 j&ddpS(s  
4u A ;--j  
六. 问题2:链式操作 g {wDI7"<q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JeuW/:Wv  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &`{%0r[UD#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 87y$=eZ  
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。 LDO@$jg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s>^*GQw  
(Zx;GS  
template < typename T > zkB_$=sbn#  
struct result_1 R:zjEhH )  
  { 8 z\WyDz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cvi+AZ=  
} ; C^]bXIb  
Bx;bc  
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: dX` _Y  
|>Kf_b Y#  
template < typename T > x-Yt@}6mvl  
struct   ref @:X~^K.  
  { %=%jy  
typedef T & reference; KR#Bj?fz-H  
} ; [p|-G*=00  
template < typename T > buq3t+0  
struct   ref < T &> '3aDvV0  
  { vV,H@WK  
typedef T & reference; sLPFeibof5  
} ; {^5r5GB=*  
CZt)Q4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: | \C{R  
Ggsfr;m\`  
template < typename T > qK#\k@E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R2-OT5Ej  
  { WADNr8.  
  return l(t) = r(t); g.Z>9(>;Y  
} ~\(U&2t  
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。 BB>3Kj:|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e=QnGT*b5  
/\(0@To  
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 mq do@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mS6L6)] S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OANn!nZ.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P.=&:ay7?  
最后的布局是: R@u6mMX{N,  
                Add  jI[:`  
              /   \ B/&axm%0  
            Divide   5 +UB+. 5P  
            /   \ +(QGlRd  
          _1     3 -%NT)o  
似乎一切都解决了?不。 ma?$@ ]`k  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 r. =_=V/t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k5P&F  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Kw+?Lowp  
W1iKn  
template < typename Right > IX,/ZOZ|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <$K%u?  
Right & rt) const zH.DyD5T;  
  { SzMh}xDh2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H@.j@l  
} !Yz~HO,u+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'cu( Sd}  
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。 Gmf.lHr$%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 y/'2WO[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 It!PP1$   
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。 >x eKO 2o  
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? p3qlVE  
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: 4hr;k0sD  
#swzZyM$  
template < class Action > 3#j%F  
class picker : public Action W -8<sv$b  
  { {;=I69 X  
public : uL1e?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]4@_KKP  
  // all the operator overloaded 1}}.e^Tsfr  
} ; D N GNc  
kzMCI)>"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |.0/~Xy-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2X&~!%-  
V#'sH  
template < typename Right > -"UK NB!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (&=-o(  
  { SL? ! RQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D: NBb!   
} K, WNM S  
4w}\2&=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cAogz/<S  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 z AacX@  
DyD#4J)E  
template < typename T >   struct picker_maker E;fYL]j/oZ  
  { Hl8-1M$&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !vHnMY~AG  
} ; <=l!~~%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qH: ` O%,  
  { \f}S Hh  
typedef picker < T > result; &HNJ '  
} ; wWKC.N  
}5z6b>EI9a  
下面总的结构就有了: TxoMCN?7c  
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。 .9#4qoM'  
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。 xa[<k >r3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (_^g:>)Cs  
至此链式操作完美实现。 hc4<`W{  
b'pbf  
RFU(wek  
七. 问题3 YR@@:n'TP  
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。 1Thr74M  
;EP7q[  
template < typename T1, typename T2 > J^R))R=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x$Ko|:-  
  { Z,M?!vK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;cH|9m:Y  
} W/<]mm~95  
w}c1zpa  
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: -v'7;L0K  
B;r U  
template < typename T1, typename T2 > vvU;55-  
struct result_2 8P.t  
  { 17I{_C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Y 1iEL%\y  
} ; R rs?I,NV  
cKEf- &~  
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? B.-5$4*s  
这个差事就留给了holder自己。 9<I@}w  
    F#Uxl%h  
};o6|e:2E  
template < int Order > *]nha1!S  
class holder; 7L|w~l7R~  
template <> TG8QT\0G  
class holder < 1 > UTGR{>=>  
  { IHZ WNT2  
public : 7Vr .&`l  
template < typename T > G(~d1%(  
  struct result_1 M=HW2xn  
  { yv =LT~  
  typedef T & result; DmEmv/N=  
} ; {mY<R`Ee  
template < typename T1, typename T2 > s-Q-1lKV,  
  struct result_2 tSV}BM,  
  { 7h?PVobe  
  typedef T1 & result; TviC1 {2  
} ; @C62%fU{5  
template < typename T > ywXerz7dUk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !MS z%QcO  
  { =unMgX]$  
  return (T & )r; M7-piRnd4  
} <"{Lv)4  
template < typename T1, typename T2 > O`~G'l&@T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )HNbWGu  
  { BQ{Gp 2N  
  return (T1 & )r1; S}gUz9ks  
} mf=,6fx28  
} ; =K I4  
RXh0hD  
template <> k!H;(B"s-  
class holder < 2 > /6B!& b2f  
  { v%n'_2J =^  
public : M`Jj!  
template < typename T > SL" ;\[uI  
  struct result_1 g e)g?IP4  
  { - l8n0P1+  
  typedef T & result; t uo'4%]i  
} ; lBqu}88q0  
template < typename T1, typename T2 > s Z(LT'}  
  struct result_2 Ap9CQ h=!  
  { N3g[,BE  
  typedef T2 & result; ?`V%[~4_I  
} ; XL c&7  
template < typename T > zuUf:%k}I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;ZPAnd:pb  
  { .%_scNP  
  return (T & )r; KT~J@];Fb  
} %Ez%pT0TQ#  
template < typename T1, typename T2 > O|m-Uz"+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3.U5Each-  
  { 6[,*2a8  
  return (T2 & )r2; X[_w#Hwp-  
} *q_ .y\D  
} ; FKY|xG9  
Yxz(g]  
fp|!LU  
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> >。 EQ1wyKZS2g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GQhzQM1HS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :A $%5;-kO  
|C?<!6.QmV  
return l(i, j) = r(i, j); XKN`{h-@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6pDb5@QjTy  
ZGK*]o =)  
  return ( int & )i; L3lf28W  
  return ( int & )j; G 5w:  
最后执行i = j; QE[ETv  
可见,参数被正确的选择了。 6 DqV1'  
&MsnQP  
g#ubxC7t<  
^eQK.B(  
o7S,W?;=5  
八. 中期总结 <^6|ZgR  
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: %>`0hk88  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YQe9g>G&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P9; =O$s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Lo _5r T"  
K Art4+31  
D@*<p h=  
W4Rs9NA}  
c7X5sMM,  
b/cc\d<  
九. 简化 T5?@'b8F6  
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。 qFp }+s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (|L0s)  
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: fC+<n{"C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m-S4"!bl  
  +-*/&|^等 { %X /w'|  
2. 返回引用。 \&ra&3o  
  =,各种复合赋值等 O`5PX(J1&  
3. 返回固定类型。 Sx?IpcPSm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jR`q  y<  
4. 原样返回。 Tm~a& p  
  operator, L^uO.eI"m  
5. 返回解引用的类型。 $50A!h  
  operator*(单目) e}Cp;c]=  
6. 返回地址。 "- @{ )  
  operator&(单目) <gRv7 ?V[z  
7. 下表访问返回类型。 ysm)B?+k  
  operator[] ku3Vr\s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <o,]f E[  
  operator<<和operator>> =u W+>;]  
TbbtD"b?  
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。 Cfqgu;m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XcB!9AIO  
PB00\&6H  
template < typename Left > 'bVDmm).  
struct value_return "4"gHs  
  { d?^bCf+<  
template < typename T > {eA0I\c(C  
  struct result_1 @T[}] e  
  { aal5d_Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aF1i!Z  
} ; Rl90uF]8  
(4=NKtA^G  
template < typename T1, typename T2 > 9gR@Q%b)  
  struct result_2 1eQa54n  
  { C1_':-4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1uBnU2E  
} ; 'z7,)Q&8  
} ; U86bn(9K  
5:v"^"Sz  
':YFm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O& k+;r  
? hU0S  
下面我们来剥离functor中的operator() GyQu?`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s)X'PJ0&Bs  
``KimeA~  
return l(t) op r(t) 'oSs5lW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k/bY>FY2r  
return op l(t) MebL Y $&8  
return op l(t1, t2) F_0vh;Jo  
return l(t) op TY}9;QL:  
return l(t1, t2) op ' k[d&sR  
return l(t)[r(t)] +EG?8L,z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +I1>; {{  
CUIT)mF:  
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: 6S7 =+>  
单目: return f(l(t), r(t)); TpXbJ]o9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j"o8]UT/  
双目: return f(l(t)); s8;/'?K  
return f(l(t1, t2)); t;X  !+  
下面就是f的实现,以operator/为例 #rnO=N8  
5#kN<S!  
struct meta_divide -DD2   
  { /NRdBN  
template < typename T1, typename T2 > L-Qc[L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s/#L?[YH  
  { Zn{,j0;  
  return t1 / t2; &`"Q*N2{  
} ^1y (N>W  
} ; 1_$y bftS  
 _0^f  
这个工作可以让宏来做: %%`Q5I  
/J{ e _a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sk* AlSlM  
template < typename T1, typename T2 > \ j6x1JM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  /6)6  
以后可以直接用 Yzo_ZvL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &ru2&Sz  
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 0 _ 4p>v:  
(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。。。) k~ Z9og  
-pEt=  
qQ\&]  
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 V`:iu n^f  
J*HZ=6L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JAPiR=  
class unary_op : public Rettype XL!\Lx  
  { <X]'":  
    Left l; w}2;f=  
public : 4#D=+70'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5-rG8  
G-FeDP  
template < typename T > 5X"y46i,H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#[+= ^  
      { G&ZpQ)  
      return FuncType::execute(l(t)); `Hj{XIOx  
    } C'5b)0km  
g Mhn\  
    template < typename T1, typename T2 > DVNx\t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 66RqjP '2  
      { |S0]qt?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w]2tb  
    } fd Vye|%  
} ; PeCU V6  
WGy3SV )  
x-W6W  
同样还可以申明一个binary_op Z?@1X`@  
m]}%Ag^x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B?o ?LI  
class binary_op : public Rettype ~\4`tc  
  { kC : pal  
    Left l; A\Ax5eeL  
Right r; ^)-* Ubzz  
public : H#P)n R M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H_3-"m&3  
]<y _ =>  
template < typename T > g$=y#<2?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *c"tW8uR  
      { 2oL~N*^C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B^8]quOH  
    } y9<]F6TT  
<$m=@@qg  
    template < typename T1, typename T2 > HI+87f_Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c{7<z9U  
      { . Y@)3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w?u4-GT  
    } H~fX >6>  
} ; mC-'z  
h7 uv0a~0  
N%3 G\|~Q  
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 bBwMx{iNNz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~lg1S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <<Zt.!hS  
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。 J2tD).G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^5BLuN6  
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。。。 o *\c V 6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'VH%cz*  
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) mn5mdrv3WZ  
下面是修改过的unary_op 0W}iKT[Z  
I,rs&m?/m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V s/Z8t  
class unary_op > J!J:  
  { Mv\odf\]  
Left l; ,gdf7&r  
  qRV5qN2{XY  
public : BbCt_z'  
7*{9 2_M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H2EKr#(  
]J`yh$a  
template < typename T > o>3g<- ul  
  struct result_1 #HgXTC  
  { oh>X/uj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DM*GvBdR  
} ; nMz~.^Q-  
gOk<pRcTb=  
template < typename T1, typename T2 > kaKV{;UM  
  struct result_2 [ij8h,[~]  
  { _dg2i|yP<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *ud"?{)Z  
} ; lQ t&K1m  
jg,oGtRz  
template < typename T1, typename T2 > dV~yIxD}C*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T[$! ^WT  
  { Y(:.f-Du  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O(P ,!  
} 47(/K2  
T(n<@Ac]V  
template < typename T > ]7#@lL;'0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \QpH~&QIS  
  { iJIDx9 )Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); d{~5tv- H  
} =CCxY7)M+.  
4^? J BpBZ  
} ; fJjtrvNy)  
ow,4'f!d  
%cPz>PTW@  
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 !i"Z  
好啦,现在才真正完美了。 hqPpRSv'  
现在在picker里面就可以这么添加了: #5Zf6w  
Jl,mYFEZ  
template < typename Right > =K#12TRf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9)_fH6r  
  { =|@%5&.P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )2 Omsh  
} %`o3YR  
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。 k1EAmA l  
@A-*XJNS":  
CB7 6  
Oyfc!  
}!^/<|$=  
十. bind 9/La _ :K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 'Z<V(;W  
先来分析一下一段例子 btQDG  
 :RYh@.  
z / YF7wrx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m/2LwN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EPY64 {  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dWg09sx  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #D{jNSB  
我们来写个简单的。 319 &:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L}>XH*  
对于函数对象类的版本: 8Z^9r/%*Z  
d#?.G3YmK  
template < typename Func > 'h?;i2[  
struct functor_trait p=tj>{  
  { `L-GI{EJ  
typedef typename Func::result_type result_type;  P[l?  
} ; 6$d3Ap@Gl  
对于无参数函数的版本: ]A;{D~X^w  
("UzMr,  
template < typename Ret > rQW&$M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3EM=6\#q  
  { `ViFY   
typedef Ret result_type; n+C,v.X  
} ; LLa72HW  
对于单参数函数的版本: 3C=|  
L_3undy,  
template < typename Ret, typename V1 > #0i] g)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~@3X&E0S  
  { h{ &X`$  
typedef Ret result_type; c<'Pt4LY  
} ; Z+zx*(X  
对于双参数函数的版本: >bKN$,Qen  
b~M3j&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b r"4 7i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !,f#oCL  
  { %E!^SF?Y  
typedef Ret result_type; tkN5 |95  
} ; {}vB# !  
等等。。。 r9x.c7=O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :3,aR\  
L5E|1T  
template < typename Func > 1T{A(<:o$  
struct func_return U1+X!&OCp  
  { Bf&,ACOf  
template < typename T > WVP^C71  
  struct result_1 gC}r$ZB(  
  { M]S&vE{D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JN9 W:X.  
} ; 7 TTU&7l~  
CC(At.dd  
template < typename T1, typename T2 > xB1Oh+@i  
  struct result_2 _x.!, g{  
  { [OH9/ "  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t)y WQV  
} ; s|Hrb_[;l  
} ; \'rh7!v-u  
(s/hK  
kc0YWW Q-:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S nMHk3(\  
&x}a  
template < typename Func, typename aPicker > yv.UNcP?  
class binder_1 0?D`|x_  
  { 4t(V)1+  
Func fn; m=Z1DJG  
aPicker pk; eiL  ;  
public : piZ0KA"  
`iX~cUQ  
template < typename T > w8|38m  
  struct result_1 7=YjY)6r^  
  { W9!EjXg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2#sJ`pdQ  
} ; G~oGBq6Gz  
MroJ!.9  
template < typename T1, typename T2 > z|VQp,ra  
  struct result_2 "V|1w>s  
  { pRt=5WZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rKlu+/G  
} ; 4M)  s  
9-<EeV_/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Q7 ~tu  
Et\z^y  
template < typename T > n[jyhBf\W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #d+bld\  
  { "=7y6bM  
  return fn(pk(t)); e8HGST`  
} _m;#+`E  
template < typename T1, typename T2 >  !,rp|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,_K /e  
  { d" T">Og)  
  return fn(pk(t1, t2)); lyBae?%&  
} Q@]QPpe  
} ; `0@onDQVc=  
Mlr\#BO"9  
B~/:["zTh&  
一目了然不是么? @M[t|  
最后实现bind (Rqn)<<2  
7*bUy)UZ  
icq!^5BzL  
template < typename Func, typename aPicker > nLn3kMl4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b' 1%g}  
  { y{>d&M|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5iE-$,7#L  
} &|;XLRHP}  
3h:"-{MW.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0dv# [  
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。 xPFNH`O&  
Ga5O&`h  
十一. phoenix =(ULfz[:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]8)nIT^EP  
5PY,}1`  
for_each(v.begin(), v.end(), 0n5{Wr$  
( jB+K)NXHL  
do_ !Cq2<[K#  
[ !f 7CN<  
  cout << _1 <<   " , " -;/;dz;  
] LvlVZjT  
.while_( -- _1), (vX+ Yw  
cout << var( " \n " ) R`? '|G]P  
) 0 K T.@P  
); #S?xRqkc  
('H[[YODh  
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: ~j%g?;#*  
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 5)g6yV'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :VP*\K/:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B d#D*"gx  
[,A*nU$  
,{"%-U#z  
template < typename Cond, typename Actor > )bJS*#  
class do_while vbH?[ Zr?  
  { $a'n{EP  
Cond cd; ^gP pmb<x  
Actor act; ,BGaJ|k  
public : :#CQQ*@  
template < typename T > ya[][!.G  
  struct result_1 MHh>~Y(h  
  { ]njObU)[zr  
  typedef int result_type; H7&>cM  
} ; 2=P.$Kx  
jNKu5"HB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gIGyY7{(s8  
~s#vP<QHa  
template < typename T > wR)U&da`@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tO0MYEx"  
  { A 9 I5  
  do @'go?E)f  
    { 99GzhX_  
  act(t); zcF`Z {&+  
  } 6[r-8_  
  while (cd(t)); x+?P/Ckg  
  return   0 ; Mf 7 Z5  
} ={HYwP;  
} ; Lt\Wz'6Y  
iUNlNl ?  
a?_!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;+d2qbGd  
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。 #$vQT}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f{s}[p~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xvx5@lx  
下面就是产生这个functor的类: "eqNd"~  
dj>ZHdTn  
,ALEfepo  
template < typename Actor > t0^chlJP$  
class do_while_actor HF(pC7/a:  
  { Fjq~^_8  
Actor act; SSoD}N  
public : o75Hit  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {#-I;I:  
_J|cJ %F>%  
template < typename Cond > ^oykimYI-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lCyBdY9n  
} ; hUL5V1-j  
]3u$%v c  
dA[MjOd3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <a=,{O  
最后,是那个do_ S6Er# )k  
tc.`P]R   
W3AtO  
class do_while_invoker UbWeE,T~S  
  { qFqK. u  
public : A*&`cUoA  
template < typename Actor > u\)2/~<]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,CGq_>Z  
  { \J]qd4tF  
  return do_while_actor < Actor > (act); }"QV{W  
} m%?+;V  
} do_; `>kHJI4  
[I XX#^F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K<BS%~,I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vdhwFp~Y  
最后来说说怎么处理break和continue WF'Di4   
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。 8-f2$  
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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