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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 31~hlp;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v&xKi>A il  
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, 4s9c#nVlu  
Kw)K A^KF  
 ]}Pl%.  
v btAq^1  
  class filler 6wPeb~{  
  { wL;]1&Qq  
public : Bg-VCJI<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \}Dpb%^\  
} ; Dy su{rL  
)S^z+3p  
9Uk(0A  
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: !g8*r"[UJ  
7Yuk  
PdT83vOCE  
hp*<x4%*a"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q uB+vL  
Q:mZ" i5  
lr WLN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jy9bY  
R2l[Q){!  
"3SWO3-x  
;1v=||V  
二. 战前分析 q/$ GE,"  
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。 cf)J )  
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 y_*n9 )Ct  
I:i<>kG  
`fz,Lh*v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jeq:  
  /* --------------------------------------------- */ -ui< E?v  
vector < int *> vp( 10 ); QQFf5^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8V-,Xig;`  
/* --------------------------------------------- */ %*kLEA*v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r0\?WoF2C  
/* --------------------------------------------- */ [![ G7H%f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /PXioiGcs  
  /* --------------------------------------------- */ =h|wwQE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4O(@'#LLz  
/* --------------------------------------------- */ JS!*2*Wr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W5.Va.  
dCeX}Z  
9${Xer'  
:I \9YzSs@  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'z5h3J  
1._1, _2是什么? J B^Q\;$  
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。 0I 5&a  
2._1 = 1是在做什么? 1 {Jb"  
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。 QL97WK\$  
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。 X\\7$  
B76 v}O:  
vc8?I."?  
三. 动工 6):Xzx,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jJBnDxsA  
\~#WY5  
f8'MP9Lv  
SdJ/ 4&{ !  
template < typename T > ``u:lL  
class assignment ]Bnwk o  
  { }H RK?.Vj:  
T value; HI`q1m.  
public : U>P|X=)  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,%W<O.  
template < typename T2 > mI7~c;~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <x0H@?f7  
} ; L9FHgl?  
S&(^<gwl  
V*RdDF7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C5@V/vA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )R?;M  
.A6lj).:  
HjA_g0u  
WKl+{e  
  class holder B$vr'U   
  { p $ouh  
public : ~@4'HMQ  
template < typename T > 'O?~p55T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &aG*k*  
  { wO.iKX;  
  return assignment < T > (t); {ZsdLF#  
} sOU_j:A80;  
} ; ^aZAw%K  
YDC&u8  
h 8e757z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ciQZHH2  
od' /%  
  static holder _1; Tr&M~Lgb)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xiblPF_n3  
. T JEUK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,u9M<B<F  
而不用手动写一个函数对象。 xdvh-%A4  
&>g'$a<[  
0k,-;j,  
790-)\:CY  
四. 问题分析 r|Z5Xc  
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$u"/cwe*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O1&b]C#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^wb:C[r!V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >Z.\J2wM<j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6uPcXd:8ZR  
5ExDB6Bx@y  
五. 问题1:一致性 a>O9pX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| txgQ"MGA%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aGZi9O7G}  
3r+.N  
struct holder X0(tboj#  
  { =ONHK F[UJ  
  // /4\wn?f  
  template < typename T > cTTW06^  
T &   operator ()( const T & r) const 3*UR3!Z9 *  
  { LUX*P7*B  
  return (T & )r; !k3e\v|  
} yifY%!@Xu  
} ; :#~U<C@o  
s*/bi W  
这样的话assignment也必须相应改动: bg,9@ }"F  
5{e,L>H<  
template < typename Left, typename Right > |*/[`|*G  
class assignment 3DgsI7-F  
  { WYB{% yf   
Left l; Isy'{ -H  
Right r; Z/;Xl~  
public : XW{>-PBg:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L|-98]8>  
template < typename T2 > Q6gt+FKU9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1923N]b  
} ; bHLT}x/Gw  
EtbnE*S  
同时,holder的operator=也需要改动: b$ %0.s  
S"Lx%  
template < typename T > j>uj=B@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;V^pL((5J  
  { tZ`Ts}\e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L(T12s  
} <JMcIV837  
>_OYhgs1w  
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。 css64WX^0c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3 >E%e!D%  
D8&`R  
return l(rhs) = r; ,Ys"W x  
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。 r(d':LV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5DOBs f8Jo  
i%e7LJ@5AW  
template < typename Tp > HK\~Qnq  
class constant_t ~'37`)]z  
  { =K'cM=WM6  
  const Tp t; # mize  
public : {7TlN.(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -7J|l  
template < typename T > ^7zu<lX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1I@8A>2^OX  
  { N7E$G{TT  
  return t; su*Pk|6%  
} qW:HNEiir  
} ; kmzH'wktt  
6T 8!xyi-+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u:0aM}9A  
下面就可以修改holder的operator=了 ;XM{o:1Y[  
F}Vr:~  
template < typename T > `Al;vVMRO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ctE\ q  
  { s0Z uWVip  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X7k.zlH7T  
} @(r /dZc  
__mF ?m  
同时也要修改assignment的operator() (/35p g6\  
@gY)8xMbA  
template < typename T2 > L(&&26Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ca+5=+X7  
现在代码看起来就很一致了。  {o(j^@  
q, O$ %-70  
六. 问题2:链式操作 n; {76Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w$JvB5O  
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。 Eke5Nb  
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。 |:8bNm5[  
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。 2-Y<4'>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;b-XWK=  
A}eOFu`  
template < typename T > mI74x3 [  
struct result_1 .^B*e6DAD  
  { pz"0J_xDM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Lemui)  
} ; p/+a=Yo  
p K0"%eA  
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:  *6q5S4 r  
E>l~-PaZY  
template < typename T > 9B;{]c  
struct   ref lg^Z*&(  
  { 7uzk p&+:  
typedef T & reference; kc0E%odF.v  
} ; |i++0BU  
template < typename T > 6}r`/?"A1  
struct   ref < T &> iLSr*` o  
  { (o`{uj{!  
typedef T & reference; 6j ~#[  
} ; 2}8v(%s p  
GSH>7!.#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SL5Ai/X0N  
!qG7V:6  
template < typename T > Jv^h\~*jH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O%bEB g  
  { gEjdN.  
  return l(t) = r(t); =>-Rnc@  
} B_.%i+ZZ  
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。 'inFKy'H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zCk^B/j sM  
EN/,5<S<,[  
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 M3.do^ss  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A0Qb 5e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $< JaLS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _*f`iu:`  
最后的布局是: A}l3cP; `#  
                Add dkz=CY3p%X  
              /   \ q.;u?,|E/  
            Divide   5 s7F.sg  
            /   \ %^jMj2  
          _1     3 PUUwv_  
似乎一切都解决了?不。 JD|=>)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 uA< n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RCpR3iC2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4%4 }5UYN  
~sh`r{0  
template < typename Right > `EaLGzw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }~L.qG  
Right & rt) const {tWf  
  {  qi^7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~A\GT$  
} > ;*b|Ik  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F%RRd/'  
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。 |!4K!_y  
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。 o4Om}]Ti  
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。 c24dSNJg,  
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。 d$1@4r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,5h)x"s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: I`!<9OTBj  
6^`1\ #f  
template < class Action > F'21jy&  
class picker : public Action BI%$c~wS  
  { 2GDD!w#!j  
public : .:F%_dS D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %xI p5h]  
  // all the operator overloaded /V'A%2Cl=T  
} ; 9w7n1k.  
 tVN  
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。 2fL;-\!y(  
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: 'DCTc&J['  
WvY? +JXJ  
template < typename Right > bE !GJZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J| w>a  
  { VZKvaxIk6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gi1^3R[  
} .[ICx  
1G^`-ri6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bKMy|_  
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。 Hx?;fl'G%  
X aMJDa|M  
template < typename T >   struct picker_maker W_"sM0 w  
  { g,!L$,/F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?Lk)gO^C  
} ; \"P%`  C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V2wb%;q  
  { sBT2j~jhJ  
typedef picker < T > result; [M=7M}f;  
} ; ig/xv  
cK(C&NK  
下面总的结构就有了: GjvOM y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 VA#"r!1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 I&x=;   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9y"@(  
至此链式操作完美实现。 i9,ge Q7d  
p8Qk 'F=h  
SE1=>S%p  
七. 问题3 '-Vt|O_Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I 5^!y  
I;wp':  
template < typename T1, typename T2 > t.i 8 2Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &w_j/nW^'  
  { YJT&{jYi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~:s>aQ`!  
} 12b(A+M   
r@H /kD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "#2a8#  
nFHUy9q  
template < typename T1, typename T2 > ^ B fC  
struct result_2 )q8pk2  
  { K0|FY=#2y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aC8} d  
} ; 3u+T~g0^  
U:0mp"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V^bwXr4f  
这个差事就留给了holder自己。 6 ob@[ @  
    p>v$FiV2N  
Nk? ^1n$  
template < int Order > g}k`o!q  
class holder; Y!w`YYKP  
template <> z!ZtzD]cb  
class holder < 1 > h+g_rvIG*  
  { /NI;P]s.  
public : y.mda:$~=  
template < typename T > |4;Fd9q^m  
  struct result_1 "^})zf~_  
  { FrGgga$  
  typedef T & result; hF~n)oQ  
} ; \/r}]Vz  
template < typename T1, typename T2 > PR#exm&  
  struct result_2 nv|NQ Tk  
  { 7rc0yB  
  typedef T1 & result; &[?\k>  
} ; 'CM|@Zz%  
template < typename T > Tztu}t]N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a/4T> eC  
  { '}53f2%gKa  
  return (T & )r; ?jv/TBZX4  
} 8mvy\l EEH  
template < typename T1, typename T2 > K7_UP&`=J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5y.WMNNv{  
  {  MzdV2.  
  return (T1 & )r1; _^Ubs>d=*  
} 99e.n0  
} ; /$Nsd  
3w*R&  
template <> 2j [=\K]  
class holder < 2 > C!<Ou6}!b  
  { XPXIg  
public : ~ D j8 z+^  
template < typename T > 'urafE4M  
  struct result_1 l`lk-nb  
  { 4 #MtF'J  
  typedef T & result; $f <(NM6?  
} ; ]nn98y+  
template < typename T1, typename T2 > %D{6[8  
  struct result_2 V(I8=rVH  
  { $Vg>I>i  
  typedef T2 & result; {I%cx Q#y  
} ; ? =Z?6fw  
template < typename T > UmP/h@8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ~d.Y&b  
  { ,wb:dj-  
  return (T & )r; C2kPMB=Xo  
} G5BfNU  
template < typename T1, typename T2 > S6DKREO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,q`\\d  
  { Xx~Bp+  
  return (T2 & )r2; O m|_{  
} I3L<[-ZE  
} ; zj{pJOM06  
gD @){Ip  
lgL%u K)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BA:VPTZq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N)X3XTY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xef% d G.  
g wRZ%.Cn  
return l(i, j) = r(i, j); `r6,+&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UcHJR"M~c  
Rsm^Z!sn  
  return ( int & )i; yS'I[l  
  return ( int & )j; -$ls(oot  
最后执行i = j; 3qC}0CP*  
可见,参数被正确的选择了。 Gx/Oi)&/  
!c Hum  
Ty?cC**  
q6luUx,@m  
*Hn8)x}E  
八. 中期总结 kS);xA8s]  
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: j_?FmX _  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $ bR~+C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M'O <h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?dg [:1R}  
Se}c[|8  
zY{A'<\O  
jvL[ JI,b  
Ynj,pl  
=&]g "a'  
九. 简化 rglXs  
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。 U?Zq6_M&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $7ZX]%<s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +~$ ]} %  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !wVM= z^G  
  +-*/&|^等 <iC(`J$D  
2. 返回引用。 j</: WRA`]  
  =,各种复合赋值等 g*_&  
3. 返回固定类型。 %ntRG !  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xl#ggub?  
4. 原样返回。 E{`fF8]K  
  operator, G9cUD[GB  
5. 返回解引用的类型。 IOmfF[  
  operator*(单目) .t!x<B  
6. 返回地址。 FcU SE  
  operator&(单目) R__OP`!  
7. 下表访问返回类型。 hL{KRRf>  
  operator[] 8OU\V5i[,q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7`'Tbp  
  operator<<和operator>> "<1{9  
/(*q}R3Kfo  
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。 !l8PDjAE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;N0XFjdR  
Wd:uV  
template < typename Left > 0S!K{xyR  
struct value_return l'_r:b  
  { $%#!bV  
template < typename T > q>+k@>bk @  
  struct result_1 @q7I4  
  { S4z;7z(8+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?N9uu4  
} ; YU'E@t5  
3F2w-+L  
template < typename T1, typename T2 > @# l= l  
  struct result_2 d\8l`Krs[_  
  { !pX>!&sb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  x'<X!gw  
} ; U 'bEL^Jf  
} ; ?Z/V~,  
n/:33DAB  
/y}xX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9rf)gU3{+L  
8<Av@9 *}  
下面我们来剥离functor中的operator() )Ql%r?(F+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oUU1+F-  
}K|oicpUg  
return l(t) op r(t) E:nF$#<'N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NC(~l  
return op l(t) zQd 2  
return op l(t1, t2) 64tvP^kp  
return l(t) op k5pN  
return l(t1, t2) op %* }(}~  
return l(t)[r(t)] 2\{zmc}G-0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ad_h K O  
M8(t 'jN  
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: 4H&+dR I"  
单目: return f(l(t), r(t)); eng'X-x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +23x ev  
双目: return f(l(t)); U>N1Od4vTO  
return f(l(t1, t2)); N<}5A%  
下面就是f的实现,以operator/为例 wb l&  
ZD{LXJ{Vm  
struct meta_divide y}|s&4Sq  
  { S<Xf>-8w  
template < typename T1, typename T2 > }5"u[Z.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lp9E:D->  
  { UJ   
  return t1 / t2; k{-Cwo  
} vEJbA  
} ; k9L;!TH~1K  
9\7en%(M  
这个工作可以让宏来做: 3[*}4}k9  
H4+i.*T#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N(yz k_~  
template < typename T1, typename T2 > \ +6+i!Sip  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eJ-nKkg~a  
以后可以直接用 E7hY8#G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4o[{>gW  
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 "^GGac.  
(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。。。) \dah^mw"  
)Pv%#P-<  
k8zI(5.>  
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 + {'.7#  
uwGc@xOgg,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zdam^o  
class unary_op : public Rettype Zj'9rXhrM1  
  { sFRQe]zCcP  
    Left l; yJIscwF  
public : o }m3y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vnuN6M{  
5v*\Zr5ha  
template < typename T > nX8v+:&}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c-sfg>0^  
      { El8,,E  
      return FuncType::execute(l(t)); |2A:eI8 ^  
    } dk^~;m#iN  
`Urhy#LC  
    template < typename T1, typename T2 > < =IFcN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7b+6%fV  
      { ?}Y]|c^W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YN5rml'-  
    } d&>^&>?$zh  
} ; 5)X=*I  
cFXp  
GTHt'[t@;  
同样还可以申明一个binary_op $%f&a3#  
I7 ]8Y=xf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ftSW (og  
class binary_op : public Rettype v`T c}c '  
  { Zv{'MIv&v  
    Left l; wC'Szni  
Right r; -mh3DhJ,  
public : *{5fq_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M"L=L5OH-  
RxQ*  
template < typename T > /yZcDK4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1|:KQl2q  
      { ;hq\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q/Rqa5LI:  
    } *0ro0Z|Iq  
6 !bsM"F  
    template < typename T1, typename T2 > Q,Eo mt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |w3M7;~eF  
      { kq-) ^,{y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (cO:`W6.  
    } [V`r^  
} ; 8{ I|$*nB  
#\ErY3k6&  
@2#lI  
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 7t3!) a|lI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +ZX{>:vo   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) # f\rt   
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。 8zb /xP>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n=q 76W\  
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。。。 5bb(/YtFy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5mR 1@  
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) J .<F"r>  
下面是修改过的unary_op 1\.pMHv/  
?V=CB,^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h2QmQ>y"  
class unary_op E?@m?@*/  
  { CvdN"k  
Left l; : rVnc =k  
  cz$2R  
public : T u'{&  
iURe([@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B-mowmJ3dg  
 Fk;Rfqq  
template < typename T > ugBCBr  
  struct result_1 _e2=ado  
  { }-`4DHgq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nr#|b`J]  
} ; u%!@(eKM-  
'c~4+o4co  
template < typename T1, typename T2 > & 5R&k0i r  
  struct result_2 +cRn%ioVi  
  { [N'h%1]\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t#yuOUg  
} ; 3(UVg!t  
%}T6]S)%u  
template < typename T1, typename T2 > H;"4 C8K7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !`r$"}g  
  { ajpX L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8?C5L8)  
} (-co.  
#LNED)Vg  
template < typename T > _VXN#@y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }GIt!PG  
  { Yr|4Fl~U  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Z6{9sKR=]  
} o !7va"  
Ea=P2:3*  
} ; 2t,zLwBdnJ  
,"ql5Q4  
cc3 4e  
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@'dH3-kO  
好啦,现在才真正完美了。 ~QVH<`sn  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;n},"&  
sR8"3b<qA  
template < typename Right > |f##5fB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const % u6Sr5A[s  
  { b`_Q8 J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j+YJbL v  
} ,z?':TZ  
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。 IGN1gs  
B/C,.?Or  
%XTI-B/K  
J=yTbSN\v  
3uMy]HUQ  
十. bind DTs;{c  
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。 }~q5w{_n  
先来分析一下一段例子 B erwI 7!=  
l;V173W=&  
tMe~vq[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QSj]ZA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xezcAwW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \j.:3X r  
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。 @ .KGfNu  
我们来写个简单的。 FPTK`Gd0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h7@6T+#WoT  
对于函数对象类的版本: A)~6Im  
B-ESFATc  
template < typename Func > "w _aM7x_  
struct functor_trait i?;Kq~,  
  { 'f|o{  
typedef typename Func::result_type result_type; L rPkxmR  
} ; /7LR;>Bj  
对于无参数函数的版本: ET >](l9  
uIrG*K  
template < typename Ret > |&jXp%4T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w=@Dv  
  {  C.QO#b  
typedef Ret result_type; eiOW#_"\  
} ; 9ll~~zF99|  
对于单参数函数的版本: "I TIhnE  
lRdChoL$2  
template < typename Ret, typename V1 > 6zn5UW#q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D#z:()VT(  
  { ze;KhUPRm  
typedef Ret result_type; -{_PuJ "  
} ; =":,.Ttq41  
对于双参数函数的版本: 3N:D6w-R  
>i O!*&Y>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h.fq,em+H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :i7;w%B  
  { =qIyqbXz  
typedef Ret result_type; cGD(.=  
} ; BPHW}F]X  
等等。。。 yppo6HGD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xm 2'6f,  
rN{ c7/|  
template < typename Func > 07$o;W@  
struct func_return xwty<?dRW1  
  { |)G<,FJQE_  
template < typename T > Xx(T">]vJ  
  struct result_1 3BLqCZ  
  { M@ZI\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |WUG}G")*x  
} ; ]:\dPw`A  
.x1NWGDn  
template < typename T1, typename T2 > KY N0  
  struct result_2 E~:x(5'%d  
  { jA/w|\d!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -!9G0h&i|  
} ; nxHkv`s k  
} ; Y4(  
l lsfTrp  
*\q d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MJrR[h]  
YAmb`CP  
template < typename Func, typename aPicker > >"<Wjr8W!$  
class binder_1 !g.?  
  { qjc4.,/  
Func fn;  RX5dO%  
aPicker pk; 8KNZ](Dj  
public : cs'{5!i]  
wa3}SB  
template < typename T > uM'Jp?  
  struct result_1  rXU\  
  { DFTyMB1H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "wHFN>5B  
} ; ~3 bPIg7D  
:a)u&g@G  
template < typename T1, typename T2 > H7j0K~U0  
  struct result_2 4a]P7fx-  
  { &! ?eL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +d;bjo 2  
} ; PiYxk+N  
1sH& sGy7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O7IJ%_A&  
8&aq/4:q0  
template < typename T > k@:%:Sj 2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,@lp  
  { bY0|N[ g  
  return fn(pk(t)); o0vUj  
} _ORvo{[:  
template < typename T1, typename T2 > ;d9QAN&0}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '08=yqy4N  
  { "FKOaQ%IH  
  return fn(pk(t1, t2)); @{O`E^}-D  
} _#h_:  
} ; uR r o?m<  
z]9MM 2+  
|H+Wed|  
一目了然不是么? UZsH9 o  
最后实现bind !I Qck8Y  
Y.r+wc]  
h2""9aP !  
template < typename Func, typename aPicker > 5[u]E~Fl}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'X2POay1  
  { (*)hD(C5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ox (%5c)b|  
} d;}nh2*  
{jX2}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <3hRyG@vB  
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。 igR";OQk  
w)Qp?k d  
十一. phoenix j^2wb+`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /RC7"QzL  
qeZ? 7#Gf  
for_each(v.begin(), v.end(), 46&/gehr  
( NPe%F+X  
do_ ~La>?:g <+  
[ EJNU761  
  cout << _1 <<   " , " fsWTF<Y  
] `lt"[K<  
.while_( -- _1), 9j9TPyC/2  
cout << var( " \n " ) MFAH%Z$  
) n#OB%@]<V  
); J6FV]Gpv  
?m? ::RH  
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: r|Tcfk]%  
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 M1iS(x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )f<z% :I+Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m-"w0Rl1T  
3x'|]Ns  
"5wa91*  
template < typename Cond, typename Actor > X*@dj_,  
class do_while _t #k,;  
  { o$lM$E:  
Cond cd; _8_R 1s  
Actor act; p sMvq@>  
public : *6DB0X_-}  
template < typename T > g~A`N=r;h  
  struct result_1 -:y,N 9^  
  { P! #[mio  
  typedef int result_type; +s DV~\Vu  
} ; T <ET )D7  
&AbNWtCV+G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -0x #  
8&`LYdzt  
template < typename T > J,y[[CdH`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wyO4Y  
  { @8r pD"x  
  do 2)HuZda  
    { D!-g&HBTC  
  act(t); V/I<g  
  } Ks`J([(W&  
  while (cd(t)); ]>nk"K!%  
  return   0 ; p xa*'h"b^  
} PKg@[<g43  
} ; EVC]sUT  
~;{; ,8!)  
54R#W:t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iN8zo:&Z  
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。 MXNFlP  
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。 MJ [m  
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。 LR.<&m%~.  
下面就是产生这个functor的类: 41?HY{&2  
/zVOK4BqN+  
B; h"lv  
template < typename Actor > .jT#:_  
class do_while_actor 9c,'k#k  
  { YvyNHW&  
Actor act; mQ 26K~  
public : =Qj{T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +V046goX W  
9} M?P  
template < typename Cond > ?:I*8Fj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hVAn>_(  
} ; NzOx0WLF  
=BAW[%1b  
0 e ~JMUb  
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!zF\<r  
最后,是那个do_ 3/e.38m|  
EPM-df!=  
J({Xg?  
class do_while_invoker vJc-6EO  
  { T9_RBy;%  
public : >T3-  
template < typename Actor > V>-e y9Q\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q"sed]  
  { ]e>w }L(gV  
  return do_while_actor < Actor > (act); %JD,$p Ps  
} dkBIx$t  
} do_; 4,gK[ dc  
O6a<`]F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _w+:Dv~*a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?u=Fj_N_  
最后来说说怎么处理break和continue j8{i#;s!"  
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。 rt~d6|6  
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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