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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2628 c`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Urur/_]-%  
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, tpj({   
x;89lHy@e  
o&)O&bNJ  
{;]:}nA  
  class filler Q[`J=  
  { /~V .qisZ  
public : <@ D`16%&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B5pM cw  
} ; h.FC:ym"  
6b4Kcl<i  
B) J.(k`p  
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: |ZW%+AQ|  
/`#sp  
1ux~dP  
/\*,|y\<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nw[DI %Tp  
RX:wt  
od!"?F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |\"vHt?@G  
_;",7bT80  
 `W< 7.  
&-W5 T?Sl  
二. 战前分析 2f ]CnD0$  
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。 tmiRv.Mhn<  
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 "I?sz)pxG  
1XQJ#J1/  
]8KAat~J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x nWCio>M  
  /* --------------------------------------------- */ Xm&L@2V  
vector < int *> vp( 10 ); ~fB}v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _,(]T&j #2  
/* --------------------------------------------- */ X9C)FS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]uO 8  
/* --------------------------------------------- */ | iEhe  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iD,iv  
  /* --------------------------------------------- */ LyO, ]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J"'2zg1&  
/* --------------------------------------------- */ ~(kIr? ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YUd*\_  
j$<uE{c  
rRyBGEj  
CPc<!CC  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4mSL*1j  
1._1, _2是什么? J&%vBg^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =\.Oc+p4  
2._1 = 1是在做什么? 4Z>hP]7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MJ'|$b}  
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。 :" Q!Q@>  
0:UK)t)3I  
YgiwtZ5FY  
三. 动工 r(NfVQF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y]Q G;  
hWpn~q  
'(A)^K>+  
&\8.y2=9p  
template < typename T > *m:h0[[J  
class assignment nB2AmS  
  { :UMg5eZ  
T value; *%_:[>  
public : > ^fY`x,  
assignment( const T & v) : value(v) {} R< @o]p  
template < typename T2 > e:}8|e~T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q#P=t83  
} ; qR0V\OtgY~  
-C.x;@!k  
qp (ng 8%c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0/P!rH9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iOz<n z  
[z#C&gDt  
fo~8W`H&  
<e"O`*ZJ  
  class holder yO.3~H)c  
  { +;SQ }[  
public : o<P@:}K  
template < typename T > :Z(?Ct&8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |5)~WoV/G  
  { Srj%6rgsB  
  return assignment < T > (t); k^AI7H  
} iK{q_f\"  
} ; 2f\;#-  
}T%;G /W  
w#[Ul9=?6  
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: 1BQTvUAA  
|gEA.} pY  
  static holder _1; R_ J=x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3U=q3{%1  
[Z6]$$!#2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @!6eRp>Z  
而不用手动写一个函数对象。 c 2j?<F1  
L(Q v78F  
r4caIV  
|`T3H5X>  
四. 问题分析 bep}|8,#u  
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。 M>J8J*  
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。 Ge$cV}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;AKtb S;H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B[7|]"L@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G3&ES3L  
EB jiSQw  
五. 问题1:一致性 =BJ/ZM  
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?| ut%t`Y( ]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t]{qizfOB  
 =Run  
struct holder ;SkC[;`J  
  { ~(Gv/x  
  // _`Ey),c_  
  template < typename T > K6=-Zf  
T &   operator ()( const T & r) const |Axg}Q|  
  { J'^s5hxn+0  
  return (T & )r; 5} |O  
} , M$*c  
} ; SPW @TF1  
d_#\^!9  
这样的话assignment也必须相应改动: m>2b %GTh  
E } |g3  
template < typename Left, typename Right > g(<02t!OT=  
class assignment "T5?<c  
  { Dr6"~5~9w  
Left l; ~jAOGo/&6  
Right r; yAtM|:qq  
public : f|Kd{ $VO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (u85$_C  
template < typename T2 > Taxi79cH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  w_G/[R3  
} ; mH*42XC*  
gVCkj!{  
同时,holder的operator=也需要改动: vIG8m@-!&;  
L5%~H?K(  
template < typename T > a{Y:hrd:Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R?+Eo(0q,  
  { eJ)Bs20Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g. f!Uc{  
} @;_r `AT7  
DU$]e1  
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。 \*6%o0c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Oo  
"-XL Y_  
return l(rhs) = r; 0*V RFd4  
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。 C.@R#a'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z;1tJ  
$=iz&{9  
template < typename Tp > UV)[a%/SB&  
class constant_t =Y|TShKk  
  { U6FM`w<  
  const Tp t; l3n* b6  
public : l0Jpf9Aue  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NFY,$  
template < typename T > KXcG;b[7n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7^Uv1ezDR  
  { R+lKQAyC0=  
  return t; )vO Zp&  
} `Q1T-H_  
} ; -"Lia!Q]M  
n?@3R#4D3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '1ff|c!x9  
下面就可以修改holder的operator=了 wQb")3dw  
2tC ep  
template < typename T > g]iWD;61  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /fA:Fnv  
  { td q;D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T*\'G6e  
} TWl':}  
jnt0,y A  
同时也要修改assignment的operator() X1:|   
UBpYR> <\  
template < typename T2 > bjPI:j*XU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } - ,q&Zm  
现在代码看起来就很一致了。 e+bpbyV_#  
Z i$a6  
六. 问题2:链式操作 *Au4q<   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;M8N%  
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。 vuuID24:  
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。 W5$jIQ}Bw  
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。 Z4}Yw{=f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y[$[0  
FOB9CsMe  
template < typename T > 1>b kVA  
struct result_1 W>dS@;E  
  { )8ctNpQt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b'Z#RIb  
} ; _.J{U0N  
y&lj+j  
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: P\iw[m7O  
/+2^xEIjE  
template < typename T > !fwLC"QC  
struct   ref Xo(K*eIN  
  { 6 )0$UW  
typedef T & reference; 6h}f^eJ:K,  
} ; : i3-7k  
template < typename T > LB? evewu  
struct   ref < T &> T'\ lntN  
  { {4CkF \  
typedef T & reference; eN>=x40  
} ; "pdG%$  
_zJY1cr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :Ff1Js(Z  
-#3B>VY  
template < typename T > 9g"a`a?c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \PU|<Ru.  
  { V5K`TC^  
  return l(t) = r(t);  tAP~  
} QtkyKR  
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。 8iK>bp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [@#P3g\:>W  
I6YN&9Y  
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 :b^tu 8E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `"I^nD^t>Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R2x(8k"LPU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~c! XQJ  
最后的布局是: p8[Z/]p  
                Add [>;U1Wt  
              /   \ RNcHU  
            Divide   5 bY+Hf\A  
            /   \ }_3<Q\j  
          _1     3 ED[PP2[/  
似乎一切都解决了?不。 pb$U~TvzhM  
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。 -78 t0-lM  
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。 `P)atQ  
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: B Gh%3"q  
rxIfatp^  
template < typename Right > *7nlel  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3tS~/o+]  
Right & rt) const mcb0%  
  { #]:yCiA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U|u v SJ)X  
} fseHuL=~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >LFhu6T  
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。 ~7 C` a$  
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。 fph*|T&R  
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。 epW;]> l  
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。 -2K`:}\y&  
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? 9w}A7('  
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: 8D)*~C'85E  
6Ei>VcN4a  
template < class Action > $?(fiFC  
class picker : public Action ss236&  
  { Ts|&_|  
public : JDD(e_dw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K) sO  
  // all the operator overloaded fJd!;ur)0  
} ; cDxjD5E  
 PZf^r  
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。 jToA"udW/  
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: (lwkg8WC  
-1:yqF.x  
template < typename Right > $vTU|o>|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Pd%o6~_*  
  { 1 ;4TA}'H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D/9&pRsO  
} %S]5wR6;_  
8D;>]>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]EE}ax%#aq  
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。 :?U1^!$$1  
@PU%BKe  
template < typename T >   struct picker_maker ,N< xyx.  
  { xx#; )]WT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9%$4Ux*q  
} ; X[(u]h`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gK9@-e  
  { V!DQ_T+a  
typedef picker < T > result; Fj7cI +  
} ; |TkMrj0  
S)n ~^q  
下面总的结构就有了: My5h;N@C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x!tCK47Yq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [wjA8d.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rts@1JY[  
至此链式操作完美实现。 s0E:hn:  
&xj?MgdNL  
R% l=NHB}  
七. 问题3 = = cAL"Z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8qrE<RHU@  
UCa(3p^V_  
template < typename T1, typename T2 > 3!Gnc0%c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n* 9)Y~  
  { Z '/:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]Yp;8#:1  
} `CUTb*{`  
}RO Cj,|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [_^K}\/+  
,~hvFTJI  
template < typename T1, typename T2 > &+xNR2";  
struct result_2 p4fU/  
  { K!).QB'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H .JA)*b-  
} ; *A@~!@XE4  
/Pxt f~$  
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? *=$Jv1"Q +  
这个差事就留给了holder自己。 bsmZR(EnU  
    Cz+`C9#  
}~:`9PV)Z%  
template < int Order > N*f?A$u/I  
class holder; {<v?Z_!68  
template <> `&LPqb  
class holder < 1 > l <Tkg9  
  { =d!3_IZ  
public : -L NJ*?b  
template < typename T > ?.LS _e_0  
  struct result_1 VWj]X7v  
  { lSPQXu*[  
  typedef T & result; mcP]k8?C  
} ; ^|5vmI'E  
template < typename T1, typename T2 > h rW  
  struct result_2 f1rP+l-C<  
  { L09YA  
  typedef T1 & result; ||;V5iR:  
} ; 0>6J -   
template < typename T > F *=>=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7.,C'^ci  
  { wI'T J e,  
  return (T & )r; Kyq/'9`  
} .D(H@3qA@  
template < typename T1, typename T2 > DJdW$S7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tv_KdOv8  
  { \xlelsmB*  
  return (T1 & )r1; XT9]+b8(M  
} Sp]"Xr)  
} ; ,,sKPj[  
6U Q~Fv`]  
template <> fZw/kjx@  
class holder < 2 > p9 <XaJ}   
  { 1Mn=m w  
public : DI{VJ&n66  
template < typename T > *P7 H=Yf&  
  struct result_1 h64<F3}  
  { !i,Eo-[Z  
  typedef T & result; M4w,J2_8MK  
} ; ;.Zgt8/.  
template < typename T1, typename T2 > }^ +E S^~  
  struct result_2 Q bjO*:c4  
  { w &1_k:Z&  
  typedef T2 & result; !nQ_<  
} ; P(a!I{A(  
template < typename T > mEeD[dMN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3k(A&]~v  
  { y-6k<RN  
  return (T & )r; *'H0%GM  
} &b'IYoe  
template < typename T1, typename T2 > J~Uq'1?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 97l<9^$  
  {  Gf_Je   
  return (T2 & )r2; ?41bZ$j  
} #Z#rOh  
} ; C jISU$O  
$9YAq/#Q  
NX%"_W/W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NOM6},rp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: akATwSrU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i=T!4'Zu  
Tsg;i;  
return l(i, j) = r(i, j); T&+*dyNxMK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PvF3a `&r  
!k@ (}CN_*  
  return ( int & )i; QiC}hj$  
  return ( int & )j; ]s_,;PGU  
最后执行i = j; iga.B  
可见,参数被正确的选择了。 ~ES6Qw`Oe  
ywQ[>itMa  
i ]x_W@h  
;O8'vp  
O/Cwm;&t  
八. 中期总结 |`eHUtjH  
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: zW#P ~zS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZZq]I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VJbsM1y M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yw=7(}  
c||EXFS}O  
XX&4OV,^%D  
nl<TM96  
|?A:[C#X  
X!,huB^i  
九. 简化 OD[q u  
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。 3Gi^TXE]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =sZ58xA  
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: )hG4,0hv&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .ni<'  
  +-*/&|^等 =EFCd=i  
2. 返回引用。 AS4mJ UU9  
  =,各种复合赋值等 4}4cA\B:n  
3. 返回固定类型。 tE'^O< K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DpQ\q;  
4. 原样返回。 7<GC{/^T  
  operator, | KtI:n4d  
5. 返回解引用的类型。 IVSOSl|  
  operator*(单目) C(CwsdlP  
6. 返回地址。 UOIB}ut V  
  operator&(单目) 56w uk [)  
7. 下表访问返回类型。 W {A4*{  
  operator[] QNbV=*F?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ls<^z@I  
  operator<<和operator>> \!LIqqX  
/U26IbJ  
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。 )iX2r{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U}T{r%9  
moS0y?N  
template < typename Left > QjOO^6Fh  
struct value_return tNoPpIu  
  { CiWz>HWH  
template < typename T > S^s|/!>  
  struct result_1 \uPyvA =  
  { %(&$CmS@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CKI.\o  
} ; uM)#T*(  
Znw3P|>B  
template < typename T1, typename T2 > 8+i=u" <  
  struct result_2 fHK.q({Qc  
  { IJ]rVty  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rMWJ  
} ; .Ht;xq  
} ; }#r awVe=  
{x{~%)-  
7F2 WmMS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3D;?X@  
PctXh, =  
下面我们来剥离functor中的operator() HmiG%1+{A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E$.fAIt  
UpaF>,kM  
return l(t) op r(t) QUeuN?3X\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v]Fw~Y7l!  
return op l(t) r=-b@U.fk>  
return op l(t1, t2) >{S ~(KxK  
return l(t) op A!cY!aQ  
return l(t1, t2) op :6MV@{;PJ  
return l(t)[r(t)] xv"v='  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dBw7l}  
|yl,7m/B-G  
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: ''dS {nQs  
单目: return f(l(t), r(t)); =MU(!`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %2wr%*h  
双目: return f(l(t)); H +' 6*akV  
return f(l(t1, t2)); ]"/SU6#4:  
下面就是f的实现,以operator/为例 E+ctiVL  
8eVy*h2:=  
struct meta_divide nW)?cQ I  
  { A+|bJ>q  
template < typename T1, typename T2 > J#W*,%8O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WeJ=]7T'L  
  { IwXWtVL  
  return t1 / t2; G2<$to~{  
} a,36FF~&  
} ; IaZmN.k*  
b(oe^jeGz  
这个工作可以让宏来做: wBDHhXi0  
0!-'4+"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ebn3r:IU-  
template < typename T1, typename T2 > \ 0K'{w]Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5vFM0  
以后可以直接用  zo1T`"Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) inY_cn?  
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 0W0GSDx  
(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。。。) D6~KLSKm  
Wv|CJN;4  
LC4VlfU  
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 P3.  
o}DR p4;Ka  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ClY`2  
class unary_op : public Rettype Iprt ZqiL  
  { T+^Sa J  
    Left l; ic5af"/(\  
public : |}L=e.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L3w.<h  
JH| D  
template < typename T > tnAj3wc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i=L 86Ks  
      { {yv_Ni*6!  
      return FuncType::execute(l(t)); I{ Ip  
    } : tBe/(e4#  
)RN3Oz@H  
    template < typename T1, typename T2 > 0cSm^a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vh.-9eD  
      { Zb=;\l*&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v4Wq0>o  
    } _CPj] m{  
} ; cRH(@b Xr  
wo+`WnDh  
sj4\lpZ3h  
同样还可以申明一个binary_op L pq)TE#  
43E)ltR=]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o{>4PZ}=g  
class binary_op : public Rettype 1d~d1Rd  
  { (kVY\!UAt  
    Left l; J6[}o4Z  
Right r; 9% C]s  
public : T ay226  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Auc&dpW  
'Kk/ J+6U  
template < typename T > >;XtJJS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ :)F-  
      { CuK>1_Dq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T_!F I29  
    } ia3Q1 9r  
:1Nc6G  
    template < typename T1, typename T2 > etT9}RbQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \?oT.z5VG&  
      { k;jl3GV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yKuZJXGVo  
    } '$Z@oCY#  
} ; [) 0JI6  
|||m5(`S  
^mjU3q{;  
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 )Nqx=ms[(!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OwEV$Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %f'=9pit  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gxmo 1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _p0gXb1m`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DLP@?]BBOA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H\V?QDn  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ? A;RTM  
下面是修改过的unary_op O:8 u^ TP  
h<)ceD<,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZV:df 6S  
class unary_op ~"0{<mMcX  
  { .?rs5[th*  
Left l; b+q'xnA=>  
  *^Zt)U1$|  
public : 1) K<x  
k~so+k&=b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EcX7wrl9x  
34X]b[^  
template < typename T > R<_VWPlj  
  struct result_1 pY-!NoES  
  { ~Er0$+q=Y;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IP$eJL[&D"  
} ; 5L<A7^j  
Xp| 4WM  
template < typename T1, typename T2 > ob8}v*s  
  struct result_2 r>! @Z2%s  
  { 9(qoME}>=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FX9WX b4w  
} ; *J]p/<> {  
\ a7m!v  
template < typename T1, typename T2 > "9d Z z/{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &>+5 8  
  { `),U+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5FuV=Yuc  
} A(uo%QE|  
B_iaty   
template < typename T > 4"Qb^y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yr~wsE/  
  { JL!^R_b&c  
  return OpClass::execute(lt(t)); \D' mo  
} </ "Wh4>C  
rXz q :  
} ; [kpQ:'P3  
$L( ,lB  
mE1Vr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =SuJ*  
好啦,现在才真正完美了。 /eU\B^k  
现在在picker里面就可以这么添加了: KPDJ$,:  
V1Ojr~iM  
template < typename Right > /2E Q:P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -O,:~a=*_  
  { S&-F(#CF^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N.+A-[7,W  
} 5#x[rr{^*  
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。 9>0OpgvC(  
nu:l;+,VY  
cUP1Uolvn  
O"|d~VQ  
.b`8 +  
十. bind 7p\&D?  
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。 U[Sh){4j  
先来分析一下一段例子 3?<A]"X.  
A@?-"=h}  
g$mMH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *2N0r2t&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "M+I$*]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  \v+c.  
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。 k<j]b^jbz  
我们来写个简单的。 J!RRG~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,SIGfd  
对于函数对象类的版本: 'LuxF1>  
_a9oHg  
template < typename Func > %-$ :/ N  
struct functor_trait nv+miyvvm  
  { 9@lG{9id?  
typedef typename Func::result_type result_type; nj00g>:>  
} ; b?cO+PY01  
对于无参数函数的版本: M6quPj  
I(kEvfxc"  
template < typename Ret > 8-H:5E 4Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +A1*e+/b\  
  { gBWr)R  
typedef Ret result_type; W5Jy"]^I  
} ; 7&HcrkP]  
对于单参数函数的版本: Wl=yxJu_(  
TG8U=9qt  
template < typename Ret, typename V1 > *kZH~]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (4RtoYWW  
  { 7!(/7U6rP  
typedef Ret result_type; )mI>2<Z!  
} ; Wi5Dl=  
对于双参数函数的版本: Isvb;VT9L  
N}[!QE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T*Ge67  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4JXvP1`  
  { -G?IXgG  
typedef Ret result_type; P0_Ymn=&  
} ; GV ) "[O  
等等。。。 }#M>CNi'PU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #H |p)2k  
?-o_]!*v0/  
template < typename Func > C|g1:#0  
struct func_return ]oz>/\!  
  { 0|K<$e6IH  
template < typename T > fuCt9Kjo<  
  struct result_1 E@)'Z6r1  
  { vaHtWz!P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uc ,..  
} ; a{}#t}  
ps8tr:T^=  
template < typename T1, typename T2 > /pU`-  
  struct result_2 B<Cg_C  
  { ^.g-}r8,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~,)D n  
} ; 9mn~57`y  
} ; x./"SQ=R+  
l O*  
/B 3\e3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l_9ZzN  
&Qj1uf92.  
template < typename Func, typename aPicker >   < /5  
class binder_1 *qLk'<  
  { snu?+*6  
Func fn; ,afO\oe>MG  
aPicker pk; @ZJ }lED3  
public : |=~mRqG  
lfd-!(tXD  
template < typename T > v$JW7CKA  
  struct result_1 v+trHdSBYE  
  { t;PG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8'qlg|{!~  
} ; j"pyK@v2B  
5! +{JTXa  
template < typename T1, typename T2 > n) D  
  struct result_2 =;Co0Q`  
  { XhWo~zh"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BG.8 q4[  
} ; c3c3T`B  
2ve<1+V_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y[>h |@  
-`z%<)!Y  
template < typename T > Uugq.'>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gcO$T`  
  { & @_PY  
  return fn(pk(t)); nUX3a'R  
} |yp^T  
template < typename T1, typename T2 > L\bc R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kSCpr0c  
  { 3,*A VcQA  
  return fn(pk(t1, t2)); vd$>nJ"  
}  4m=0e  
} ; 8r@GoG>  
rFm?Bu  
c(b`eUOO  
一目了然不是么? r~oUln<[  
最后实现bind -ULgVGYKK  
![vy{U.:`  
g3Hi5[-H  
template < typename Func, typename aPicker > W >}T$a}\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8WpNlB+:{  
  { {x..> 4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q&NXF (  
} {-]K!tWda  
+ !nf?5;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N:#$S$  
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。 QGGBI Ku   
R3piI&u  
十一. phoenix `C-8zA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]-a/)8  
'gD./|Z0  
for_each(v.begin(), v.end(), Nr)DU.f  
( 3i4m!g5Z?  
do_ pX!T; Re;  
[ Ad3TD L?  
  cout << _1 <<   " , " $3ZQ|X[|+  
] ]]}iSw'  
.while_( -- _1), Iue=\qUK^  
cout << var( " \n " ) $$Ibr]$5  
) yzL9Ic  
); t@+e#3P!  
M _cm,|FF  
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: 4@mJEi{  
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 Ik A~+6UY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W>&*.3{v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8NE[L#k  
H<g8u{ $  
=eDC{/K  
template < typename Cond, typename Actor > u$ o 19n  
class do_while @(N} {om  
  { s9+lC!!  
Cond cd; -y3[\zNe  
Actor act; 2lN0Sf@  
public : [ws;|n h  
template < typename T > I.~=\%Z {  
  struct result_1 VJCj=jX  
  { fT?m~W^  
  typedef int result_type; 6e5A8e8"]  
} ; w_~tY*IwB  
=1)9>=}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oz|+{b}%  
}"%mP 4]&  
template < typename T > < %<nh`D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %=s2>vv9  
  { z 3Z8vq  
  do E0!0 uSg&  
    { V}Q`dEk2r  
  act(t); k{|> !(Ax  
  } h:FN&E c}  
  while (cd(t)); R]>0A3P  
  return   0 ; d:cOdm>,  
} GlJOb|WOX  
} ; Dd, &a  
XI`s M~'  
Y(T$k9%}+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rF{,]U9`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 auY?Cj'"fs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M A%g-}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v9f%IE4fX  
下面就是产生这个functor的类: XGYsTquSe  
m?4HVv  
wsAb8U C_  
template < typename Actor > ku>Bxau4>  
class do_while_actor 7[R`52pP  
  {  N PqO b  
Actor act; |GPY bxzc  
public : K 4{[s z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7<2^8 `  
F`Z?$ 1  
template < typename Cond > ,#0#1k<Dm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (58r9WhS  
} ; #W_-S0>&  
'cK{FiIT  
5;XU6Rz!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mr]~(]B?r  
最后,是那个do_ *8u<?~9F  
a%an={  
:Z83*SPc  
class do_while_invoker u,`V%J?vW  
  { o##!S6:A  
public : E=,fdyj.  
template < typename Actor > Gu2=+?i?h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2J3y 1  
  { 3YUF\L]yyw  
  return do_while_actor < Actor > (act); FysIN~  
} Gsm.a  
} do_; u:wf :^  
<<@F{B7h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /7.//klN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +*e Vi3  
最后来说说怎么处理break和continue <0Gk:NB,  
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。 -xyY6bxL  
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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