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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6,*o;<k[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 > $#v\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, }8W5m(Zq9n  
S1R:/9 z  
nDh D"rc  
/4R|QD  
  class filler '{t&!M`  
  { a_pNFe  
public : 1gZW~6a}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B-<H8[GkG1  
} ; PJCRvs|X  
V_SZp8  
i8tH0w/(M  
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: $g?`yE(K  
3%JPJuNVw  
m R3km1T  
7|"gMw/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Psf'#4g  
*)2& gQ&%+  
(RL5L=,u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #SzCd&hI  
S$Cht6m  
&D|wc4+  
16p$>a<6  
二. 战前分析 ^h:%%\2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v/4Bt2J  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /puM3ZN  
lP!`lhc-^  
Dm"@59x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *W#_W]Tu  
  /* --------------------------------------------- */ AvN\^ &G  
vector < int *> vp( 10 ); FE`:1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jG0o-x=X  
/* --------------------------------------------- */ rdFeDZo&Z)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jtMN)TM  
/* --------------------------------------------- */ Qo!/n`19  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wuv2bd )+  
  /* --------------------------------------------- */ %Q}T9%Mtj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <Q4yN!6  
/* --------------------------------------------- */ -qPYm?$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d@:4se-q+  
s5s'$|h"  
Z"# /,?|3@  
6+MZ39xC  
看了之后,我们可以思考一些问题: gZFtV  
1._1, _2是什么? H^N@fG<*dh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Z.Sq5\d  
2._1 = 1是在做什么? kO]],Vy`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @ y (9LSs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6<h?%j(  
v\Y362Xv  
6%K,3R-d  
三. 动工 !;YmLJk;hN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?0Qm  
)1>fQ9   
#8!xIy  
f2sv$#'  
template < typename T > -m&8SN  
class assignment m#E%, rT  
  { %lw!4Z\gg  
T value; S z3@h"  
public : $6ZO V/0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6S;-fj  
template < typename T2 > f$lf(brQ:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X676*;:!.  
} ; -`mHb  
SWX;sM  
9` /\|t|V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^<0azza/(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Lh%>> Ht{  
}*2q7K2bj  
z;dD }Fo  
#1:&uC1vj  
  class holder CvwC| AW  
  { uZe|%xK$y  
public : yW&|ZJF?  
template < typename T > o;+J3\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MLL4nkO,`  
  { A=7  [^I2  
  return assignment < T > (t); %|l^oC+E  
} 7Ca+Pe}/n,  
} ; *}Al0\q0M  
g4BEo'  
AwhXCq|k  
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: `7|\Gqy  
$e=pdD~  
  static holder _1; \BT8-}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZiBTe,;  
K<HF!YU#I2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \X5>HPB  
而不用手动写一个函数对象。 Nw`}iR0i  
cxhS*"Ph  
oC]|ARgQk|  
7|A9  
四. 问题分析 FK MuRy|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 PYldqY   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 T@[(FVA N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1M|DaAI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ncEOz1u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {L[n\h.4.  
J?\z{ ;qa  
五. 问题1:一致性 QRs!B!Fn0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jP{LMmV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C3Mr)  
5B [kZ?>  
struct holder a'f0Wv0%"  
  { @za X\  
  // "o +" Jd  
  template < typename T > #C+""qm  
T &   operator ()( const T & r) const 0hTv0#j#  
  { >&K1+FSmyJ  
  return (T & )r; x)M=_u2 _  
} T{1Z(M+  
} ; i"}%ib*X  
y{~l&zrl  
这样的话assignment也必须相应改动: ~/hyf]*j  
M@e&uz!Rx  
template < typename Left, typename Right > LQ5WS  
class assignment k T$yHB #  
  { %,u_ `P  
Left l; PTfy#  
Right r; :T5p6:  
public : nu {bEp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *I0{1cST  
template < typename T2 > p)d0ZAs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v3w5+F  
} ;  -lM4*+f  
mOj6 4}_`"  
同时,holder的operator=也需要改动: V 0Ul`  
Ol4 )*/oZ  
template < typename T > >;S/$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zbt>5S_  
  { n>F1G MX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R v6 1*F4  
} w(kN0HD  
;m{*iKL6{  
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。 yM%,*VZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F&}>2QiL  
uJ<sa;  
return l(rhs) = r; ;H5H7ezV  
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。 3%Jg' Tr+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J]8nbl  
sy+o{] N  
template < typename Tp > r40#-A$  
class constant_t \S(:O8_"68  
  { HFD5* Z~M  
  const Tp t; cyq]-B  
public : Cj?X+#J/@d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HH[b1z2D  
template < typename T > (`}O!;/E}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B mq7w,L.  
  { " &B/v"nj  
  return t; ,fQc0gM=[  
} ^Z7])arA  
} ; ^7C?yC  
Yr@)W~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?pdvFM  
下面就可以修改holder的operator=了 7bioLE  
Ug=8:a(U.  
template < typename T > t?p[w&@M2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KQ<pQkhv  
  { ,?;q$Xoi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); riqvv1Nce  
} 7_ g}t!b`  
8=x{>&Jr&#  
同时也要修改assignment的operator() D T^3K5  
Ilvz @=  
template < typename T2 > oXG,8NOdC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %of#VSk  
现在代码看起来就很一致了。 -R 4 t  
:_YpS w<Q  
六. 问题2:链式操作 iivuH2/~?[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pX ]K-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mc_`:I=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wXf_2qB9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 is`Eqcj`dr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iQpKcBx  
CMa~BOt#  
template < typename T > gCAWRNp  
struct result_1 aF4vNUeG  
  { hA)tad]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w~>V2u_-  
} ; }0c  
Two$wL/  
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: Ie>)U)/$  
xe[Cuy$P  
template < typename T > *Got  
struct   ref IpQ51  
  { &Mbpv)V8  
typedef T & reference; <\c 5  
} ; Hs<vCL \  
template < typename T > SlvQ)jw%  
struct   ref < T &> EeWCy5W  
  { u= ( kii=/  
typedef T & reference; 6bCC6G  
} ; +^hFs7je)  
#LEK?]y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?1 $.^  
@qH{;  
template < typename T > H"f%\'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?g2Wu0<  
  { Gc}d#oo*k  
  return l(t) = r(t); aloP@U/\Sn  
} D^P_3 B+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 w~sr2;rp<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PNgj 8J4  
ZiodJ"r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X<J NwjM%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FQSepUl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )y-y-B=+T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v0`E lkaN  
最后的布局是: C#X|U2$  
                Add =if5$jE3  
              /   \  qJ!&H  
            Divide   5 D 4^2F(YRX  
            /   \ hh`7b,+ 4  
          _1     3 ?fcQd6-}  
似乎一切都解决了?不。 zZDa7 1>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <T JUKznO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 y)?Sn  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D OiL3i"H  
"Q;n-fqf  
template < typename Right > q?'*T?|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rmutw~nHD  
Right & rt) const !q!.OQ  
  { 1t/#ZT!X/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); & D4'hL3  
} %{s<h6{R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5F$ elW  
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。 \gy39xoW(  
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。 pA9^-:\*  
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。 io^^f|  
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。 Ul7)CT2:  
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? 7a 4G:  
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: Kf D8S  
z 7OTL<h  
template < class Action > d(zBd=;  
class picker : public Action W #E-vi+l  
  { TG'_1m*$  
public : `~QS3zq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} GGsDR%U  
  // all the operator overloaded ZFh2v]|!  
} ; WPiQ+(pt  
4M'y9(  
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。 82Dw,Cn  
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: %JmSCjt`G  
z/aZD\[_  
template < typename Right > !_)*L+7f_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n#,|C`2r  
  { 1foy.3g-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .<j\"X(  
} x\!Q[  
b&X- &F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -kT *gIJ}  
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。 j-@3jFu  
fEF1&&8^  
template < typename T >   struct picker_maker B uV@w-|  
  { @13vn x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;QQLYT  
} ; .~qu,q7k~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Zoh[tO   
  { k2o98bK&;  
typedef picker < T > result; Q.Tn"rE|  
} ; 8R}CvzI  
NL%5'8F>,  
下面总的结构就有了: FP=%e]vJ  
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。 sA=WU(4^  
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。 =b2/g [  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #Q}`kFB`  
至此链式操作完美实现。 -v#0.3zm  
-R@mnG 5  
#x! h BS!  
七. 问题3  2bwf(  
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。 p5&:>>  
+m kub}<a  
template < typename T1, typename T2 > y}dop1zp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < TJzp  
  { ],9%QE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nn!W-Bsqjh  
} tb#. Y  
H@o 3u>}  
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: Ha{#  
^%tmHDNL.  
template < typename T1, typename T2 > G$&SlJZEk  
struct result_2 +x$GwX  
  { ~p^&` FA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o_hk!s^4m  
} ; =NxT9$V  
zsnXPRF  
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? WVlyR\.  
这个差事就留给了holder自己。 GF[onfQY7  
    $ \0)~cy  
qg6283'?  
template < int Order > ousvsP%'  
class holder; n 5h4]u  
template <> Lq.aM.&;#  
class holder < 1 > ibo{!>m  
  { U {Xg#UN  
public : ^\:"o  
template < typename T > JG-\~'9  
  struct result_1 N9 yL(2  
  { }_m/3*x_  
  typedef T & result; fH[Yc>(oj  
} ; ^y"5pf SR  
template < typename T1, typename T2 > @%mJw u  
  struct result_2 YD1 :m3l!  
  { 7kJ =C  
  typedef T1 & result; luAmq+  
} ; V*HkF T  
template < typename T > w4w[qxV>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GqB]^snh  
  { R+Q..9 P  
  return (T & )r; >.^/Z/[.L  
} H0tj Bnu   
template < typename T1, typename T2 > ~kM# lh7At  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J_) .Hd  
  { d 2f   
  return (T1 & )r1; Bbk=0+ ^8I  
} a(- ^ .w  
} ; L} r#KfIb  
_qwKFC  
template <> ?QuD:v ck  
class holder < 2 > . AJ(nJ)  
  { uEqL Dg  
public : NVqJN$z  
template < typename T > ^5n"L2 9V  
  struct result_1 }cUq1r-bW  
  { ghtvAG  
  typedef T & result; stn/  
} ; .;#Wf @V  
template < typename T1, typename T2 > @T>\pP]o  
  struct result_2 >S\D+1PV  
  { -'ff0l  
  typedef T2 & result; h8#14?  
} ; Qf0]7  
template < typename T > 701ei;   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mOm_a9M L  
  { ro:B[XE  
  return (T & )r; M@\A_x(Mas  
} !>gi9z,  
template < typename T1, typename T2 > J${'?!N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const };{V]f 0  
  { WBcnE( zF  
  return (T2 & )r2; h+ixl#:  
} x93t.5E6  
} ; 6@ B_3y  
_`'VOY`o  
Wx~N1+  
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> >。 /{h@A~<96  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /1A3 Sw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NrQGoAOw  
-2Bkun4Pt  
return l(i, j) = r(i, j); #6w\r&R6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %NH#8#';2  
/Z':wu\  
  return ( int & )i; Vqr#%. N  
  return ( int & )j; `x b\)  
最后执行i = j; r57CyO  
可见,参数被正确的选择了。 k'H+l]=  
/K!&4mK  
UEkn@^&bg  
K ?R* )_  
ep|>z#1  
八. 中期总结 B{x`^3q R  
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: OQl7#`G!H%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TV&:`kH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r1vF/yt(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D}.Pk>5  
^g^R[8  
Y8$Y]2  
k&TZ   
q6R``  
>ucVrLm,X  
九. 简化 'E_M, Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v2Lx4:dzi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l~_] k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SQ$|s%)oB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z`)i"O]-K_  
  +-*/&|^等 : T` Ni  
2. 返回引用。 +OEheG8  
  =,各种复合赋值等 'MF|(`  
3. 返回固定类型。 ^t p6G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (T&rvE  
4. 原样返回。 hDPZj#(c  
  operator, >"Tivc5  
5. 返回解引用的类型。 -L zx3"  
  operator*(单目) tsGt,]O30  
6. 返回地址。 )(^L *  
  operator&(单目) |r|<cc#  
7. 下表访问返回类型。 ,q[aV 6kO  
  operator[] \&tv *  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c4\Nuy  
  operator<<和operator>> abs\Ku9  
H@-txO1`::  
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。 nYA@t=t0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vIMLUL0  
|->P|1 P  
template < typename Left > `Mg&s*  
struct value_return 8:D|[u;iG  
  { `1O<UJX  
template < typename T > $C&y-Hnar  
  struct result_1 SK6?;_  
  { )\xDo<@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >0^oC[ B  
} ; \:7G1_o  
n:TWZ.9  
template < typename T1, typename T2 > CP5vo-/)-  
  struct result_2 x-hr64WFK  
  {  /y2)<{{I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p'@| O q&  
} ; Y! 8 I  
} ; 3izGMH_`  
sN"JVJXi  
Ah_,5Z@&R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9i^dQV.U=  
/Soc,PjZ  
下面我们来剥离functor中的operator() Bz7rf^H`Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G@.TE7a2Z  
bi:TX<K+  
return l(t) op r(t) Ne!0`^`~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6}q8%[l|  
return op l(t) 6ct'O**k*&  
return op l(t1, t2) 'MWu2L!F  
return l(t) op XWuHH;~*L  
return l(t1, t2) op 3zr95$Mt  
return l(t)[r(t)] t9C.|6X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XA1gV>SJ  
~4T:v _Q7g  
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: ulA||  
单目: return f(l(t), r(t)); 3?n2/p 7=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AlVB hR`  
双目: return f(l(t)); Q;h6F{i  
return f(l(t1, t2)); vV(?A  
下面就是f的实现,以operator/为例 }=7? & b  
2:8p>^g=  
struct meta_divide CyHaFUbZ  
  { _NwB7@ e  
template < typename T1, typename T2 > D#8uj=/%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) DI>SW%)>  
  { d?9b6k?  
  return t1 / t2; /Wx({N'h$  
} Kw/7X[|'G  
} ; %}`zq8Q;  
_MmSi4]yd  
这个工作可以让宏来做: [yyL2=7  
$'I-z.GV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Dr_ (u<[  
template < typename T1, typename T2 > \ zJMm=Mw^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >QA;02  
以后可以直接用 ]-2Q0wTj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ukInS:7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #a$k3C  
(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。。。) lx)Bj6  
Q 1:7 9  
eBN!!Y:7  
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 P {0iEA|k  
H1fKe=$1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ||}'  
class unary_op : public Rettype rFJPeK7  
  { )%(V.?eW  
    Left l; Q7{/ T0  
public : 7_ G$&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mne?r3d  
#X`qkW.T<  
template < typename T > C1M @;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .7`c(9<  
      { S^z t>  
      return FuncType::execute(l(t)); a3wk#mH  
    } K|ZB!oq  
#Rj&PzBe  
    template < typename T1, typename T2 > h1U8z)D#   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X:Iam#H  
      { tD j/!L`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >"/Sa_w  
    } C25EIIdRb  
} ; vMHJgpd&j  
sI OT6L^7  
X$0&tmum  
同样还可以申明一个binary_op [AA*B  
cvk$ I"q+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TGSkJ 1Lx  
class binary_op : public Rettype VJoobu1h  
  { p* Q *}V  
    Left l; XD8Q2un  
Right r; sWGc1jC?.F  
public : GU,ztO.w3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mE)I(< %  
/4 M~ 6LT`  
template < typename T > vxt<}h5J/!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +#LD@)G  
      { Q|] 9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mh :eUFe  
    } <?E~Qc t  
Oe_*(q&  
    template < typename T1, typename T2 > R\MFh!6sn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gc[BP>tl\  
      { 2l.qINyz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IPa)+ ZQ  
    } ;%YAiW8{Xk  
} ; (DTXc2)c  
z<jH{AU  
lWRRB&8  
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 %h^ f?.(:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NN"!kuM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k@=w? m  
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。 '>U&B}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wyC1M  
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。。。 ?rSm6V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6)#=@i` \  
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) [6}>?  
下面是修改过的unary_op F&6Xo]?  
YacLYo#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1b LY1  
class unary_op [R%Pf/[Fr  
  { Ra-%,cS  
Left l; RKtU@MX49  
  %kXg|9Bx!  
public : c-" .VF  
V")u y&Ob  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v$]eCj'  
0NFYFd-50  
template < typename T > cP,bob]  
  struct result_1 <"HbX  
  { }\oy%]_mY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UtzM+7r@  
} ; Z%9_vpWc  
]R%+  
template < typename T1, typename T2 > fKkH [  
  struct result_2 d'UCPg<Y  
  { Cj3C%W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E%np-is{1  
} ; sF!nSr  
7]pi.1i  
template < typename T1, typename T2 > >oasA2S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t{g7 :A  
  { >21f%Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n~C!PXE  
} "qxu9Hg!  
;RW0 24  
template < typename T > N~0~1 WQn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D\9-MXc1  
  { E5`KUMZkq  
  return OpClass::execute(lt(t)); $9PscubM4  
} gzd)7np B2  
W"&Y7("y  
} ; pdEUDuX  
Izr_]%  
$*N)\>~X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M9dOLM.  
好啦,现在才真正完美了。 U_l#lGA(H  
现在在picker里面就可以这么添加了: }MCJ$=5  
Lju)q6  
template < typename Right > am(jmf::  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]<g`rR7}  
  { t/Y)%N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xa]e9u%  
} ['#3GJz-  
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。 )DwHLaLW  
@yxF/eeEy+  
8D5v'[j-  
(n {,R  
hY[Vs5v  
十. bind :W*']8 M-  
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。 R0DWjN$j  
先来分析一下一段例子 'A)r)z {X  
#}|g8gh  
V0/O T~gS8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vd]75  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e%K oecq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >xK!J?!K  
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。 V0)F/qY  
我们来写个简单的。 Hy| X>Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9n!IdqKN  
对于函数对象类的版本: C[IY9s:Pf  
SQ0t28N3h  
template < typename Func > #dEMjD  
struct functor_trait &* 1iW(x  
  { GAY f.L"  
typedef typename Func::result_type result_type; de$0DfK  
} ; 'pQ\BH  
对于无参数函数的版本: wD|I^y;  
=lG/A[66  
template < typename Ret > {(j1#9+9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,[{Z_co  
  { FdFN4{<QZ  
typedef Ret result_type; |xX>AMZc)D  
} ; Jh!'"7  
对于单参数函数的版本: pon0!\ZT=  
wr{ [4$O  
template < typename Ret, typename V1 > K! e51P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ubf@"B  
  { '3eL^Aq  
typedef Ret result_type; Z&[_8Y5j  
} ; ;f l3'.S[  
对于双参数函数的版本: 2uy<wJE >  
MlmdfO%Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vpL3XYs`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #V#sg}IhM?  
  { _DAj$$ Ru4  
typedef Ret result_type; -FrNk>  
} ; 3,[#%}1(S  
等等。。。 2B`#c}PP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6&KvT2?tA`  
j]5mzz~  
template < typename Func > R[T94U  
struct func_return D g~L"  
  { Z @d(0 z  
template < typename T > B>Xfs ZS  
  struct result_1 Ir\f _>7  
  { RhQ[hI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3X#)PX9b){  
} ; 3qNLosm#M  
(//f"c]/  
template < typename T1, typename T2 > Gr}lr gPS  
  struct result_2 ~4'AnoD1w  
  { 0oiz V;B5%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1p }:K`#{  
} ; 0kOl,%Ey  
} ; =>en<#[\:  
>Ndck2@  
#cdrobJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~;uc@GGo  
m2h@*  
template < typename Func, typename aPicker > *%;+3SV  
class binder_1 RwyRPc _  
  { x-%4-)  
Func fn; | g[iK1  
aPicker pk; gSn9L)k(O  
public : =/zb$d cz  
`+?g96   
template < typename T > G}8Zkz@+  
  struct result_1 ~P;KO40K  
  { P<s 0f:".  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rwh,RI) )g  
} ; e|2@z-Sp-  
h#o?O k  
template < typename T1, typename T2 > \[yg f6#[  
  struct result_2 DLBHZ?+!  
  { C0v1x=(xiM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (#?k|e"Y"`  
} ; X+LG Z4]D  
R m^$Dn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uW4wTAk;qh  
A$ Tp0v`t  
template < typename T > H68~5lJY^]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'PK;Fg\  
  { |'ML )`c[  
  return fn(pk(t)); !eE;MaS>  
} ?vn9HhTD  
template < typename T1, typename T2 > U?.cbB,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oll,;{<O  
  { TP R$oO2  
  return fn(pk(t1, t2)); f:hsE  
} wR]jJb F  
} ; ?CU6RC n  
Ww)p&don  
yDe6f(D  
一目了然不是么? r)xkpa5  
最后实现bind +$y%H  
Tt\h#E  
SSo7 U  
template < typename Func, typename aPicker > 9?J 3G,&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _`-trE.  
  { X" m0||  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *}<Uh'?  
} 7uq/C#N  
8urX]#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [QZ g=."  
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。 PqDffZ^z  
\{u 9Kc  
十一. phoenix =R6IW,*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IMcuoQ5  
R&MdwTa  
for_each(v.begin(), v.end(), VxA?LS`  
( Ql8s7%  
do_ |x#w8=VP-  
[ ]/ffA|"U`  
  cout << _1 <<   " , " R!Lh ~~@{(  
] c+A$ [  
.while_( -- _1), 4-voR5Fd  
cout << var( " \n " ) }"x#uG  
) ]:_s7v  
); k3yA*Ec  
=9yh<'583  
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: T j(MIFi|5  
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 Z`]r)z%f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ms%RNxU4:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hteAuz4H  
4}xw&x  
2&o jQhe  
template < typename Cond, typename Actor > I6-.;)McO  
class do_while v1O1-aM  
  { :}*   
Cond cd; sFbN)Cx  
Actor act; <N'v-9=2jl  
public : V]Z!x.x"=y  
template < typename T > D`NPU  
  struct result_1 A2 9R5  
  { dtx3;d<NsJ  
  typedef int result_type; X%rsa7H3J  
} ; euiP<[|h=  
!fmbm4!a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j/p1/sJ[y  
PX/7:D?  
template < typename T > %iR"eEE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fK{m7?V  
  { Em ;2fh  
  do s~'"&0Gz  
    { 6"YcM:5~  
  act(t); pt$\pQ  
  } riv8qg  
  while (cd(t)); E*AI}:or;  
  return   0 ; @s.civ!Yk  
} sXaudT  
} ; N3(.7mxo  
ORx6r=zg  
qd<-{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lvd es.0|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cNl NJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L+.&e4f'oj  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 E< Y!BT[X  
下面就是产生这个functor的类: q>rDxmP<  
^V7'S<  
1Eh6ti  
template < typename Actor > r t0_[i  
class do_while_actor l=PZlH y1G  
  { 0PD=/fh[  
Actor act; _)kTlX:,  
public : U!i1~)s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]_(J8v  
G _-JR  
template < typename Cond > hN^,'O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .]w=+~h  
} ; K1$   
F}~qTF;H  
vzFo"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0,whTnH|  
最后,是那个do_  alH6~  
=&I9d;7  
IOT-R!.5V  
class do_while_invoker 4$+1&+@ ]  
  { `?G&w.Vs  
public : ,GF]+nI89  
template < typename Actor > b4&l=^:e=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?DGg.2f  
  { 74r$)\q  
  return do_while_actor < Actor > (act); FrC)2wX  
} P W_"JZ  
} do_; `gAW5 i-z5  
Z`<5SHQd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bH.SUd)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t0_4jV t  
最后来说说怎么处理break和continue $p|Im,  
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。 ^Na3VP  
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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