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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda myJsRb5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %l5J  
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, * |,V$  
^R2:Z&Iv%  
4QDF%#~q^  
=RQ>q  
  class filler K): )bL(B  
  { 7tt&/k?Q  
public : #D}NT*w/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H ($=k-+5  
} ; ~i(*.Z) \  
4Q!*h8O  
Ig9$ PP+3  
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: nq$^}L3&~  
L:%h]-  
0,VbB7 z  
thq(tK7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %_/_klxnO  
?EtK/6dJZt  
4l z9z>J.V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2 K` hH  
g4~{#P^i  
:/1WJG:!  
IXC: Q  
二. 战前分析 7qnw.7p  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Xt$?Kx_,  
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 p_mP'  
`|]juc  
M\T6cN@m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W;hI[9  
  /* --------------------------------------------- */ r?[Zf2&  
vector < int *> vp( 10 ); wRWN]Vo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vmk c]DC  
/* --------------------------------------------- */ ^srx/6X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t/y0gr tm6  
/* --------------------------------------------- */ WMYvE\"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M'[J0*ip  
  /* --------------------------------------------- */ CaK 0o*D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h],_1!0  
/* --------------------------------------------- */ X}S<MA`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6rR}qV,+{  
-1U]@s  
 okfhd{9  
gI T"nG=a4  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7@06x+!  
1._1, _2是什么? v/CXX<^U(  
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。 K{"+eA>CU  
2._1 = 1是在做什么? `+i<:,z-gs  
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。 U${dWxC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &:Raf5G-E  
/y NU0/  
4S+P]U*jW  
三. 动工 WJ/&Ag1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HhIa=,VY  
tn:tM5m  
M|e@N  
Nhuw8Xv  
template < typename T > 6R"& !.ZF  
class assignment Z(CzU{7c  
  { V>z8 *28S.  
T value; x.}iSE{  
public : Uv.{=H:  
assignment( const T & v) : value(v) {} KZ&8aulP  
template < typename T2 > 0~"{z >s '  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nww,y  
} ; y/ vE  
hoPCbjkov  
2}hEBw68  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9D-PmSnv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `43E-'g  
\vpUl  
(LQ*U3J]_  
[?_^Cy  
  class holder &Q 3!ty  
  { "y#$| TMB  
public : l8jm7@.E  
template < typename T > 0riTav8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _sx]`3/86  
  { $Z$BF  
  return assignment < T > (t); Br;1kQ%eC  
} yA =#Ji  
} ; rr9N(AoxW  
b m`x  
X8y&|uH  
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: 7oK!!Qd^w  
PWmFY'=  
  static holder _1; Pe~[qETv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X`#vH8  
REc69Y.k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 08cC rG  
而不用手动写一个函数对象。 =5',obYN>c  
UJ n3sZ<}  
g \&Z_  
MBp%TX!  
四. 问题分析 b-\ 1D;]  
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。 "V}WV!w  
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。 9J$N5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5{L~e>oS9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2old})CLJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,F!zZNW9  
#8i DM5:EQ  
五. 问题1:一致性 J<yt/V]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Jx!#y A;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X0.kQ  
<Y:{>=  
struct holder "A6m-xE~  
  { jEVDz  
  // C6Lc   
  template < typename T > SYkwM6  
T &   operator ()( const T & r) const gNUYHNzDM(  
  { <A^sg?s<'  
  return (T & )r; kUGOkSP8[  
} C.].HQ  
} ;  k{d]  
,)@njC?J  
这样的话assignment也必须相应改动: -n FKP&P  
9kHVWDf  
template < typename Left, typename Right > k<Qhw)M8  
class assignment {bHUZen  
  { JlR$"GU  
Left l; ~@=(#tO.  
Right r; n+MWny  
public : =h0vdi%{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <-;/,uu  
template < typename T2 > ,cE yV74  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `,QcOkvbC  
} ; _t&` T  
%e^GfZ  
同时,holder的operator=也需要改动: =gNPS 0H  
n&OM~Vs  
template < typename T > '.EO+1{a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const % b fe_k(  
  { d^MRu#]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'b)qP|  
} DK)T2{:  
2Pow-o*r  
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。 )G#mC0?PV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /| q .q  
ysapvQN_6  
return l(rhs) = r; VWq]w5oQO  
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。 ' _d4[Olu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5EU~T.4C<  
7UIf   
template < typename Tp > {Y-~7@  
class constant_t 0FSNIPx  
  { "i#aII+T  
  const Tp t; % IHIXncv[  
public : "!+gA&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {ETM >  
template < typename T > Z _Wzm!:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `AYq,3V  
  { }@eIO|  
  return t; :*f  2Bn  
} @}=(4%  
} ; hw$!LTB2  
u 3^pQ6Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b9-IrR4h  
下面就可以修改holder的operator=了 nr2 Q[9~  
_Jy7` 4B.  
template < typename T > F~q(@.b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1U% /~  
  { {{jV!8wK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ^M{,{bG  
} JIhEkY  
y];-D>jk  
同时也要修改assignment的operator() C];P yQS  
wBcoh~ (y  
template < typename T2 > q3AqU?f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s1q8r!2\w  
现在代码看起来就很一致了。 +D@5zq:5  
\ ?pyax8  
六. 问题2:链式操作 tI1OmhNN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LH)XD[  
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。 I)tiXcJw  
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。 ]?pQu'-(  
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。 (`S^6 -^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ia7<AwV  
m8ts!6C  
template < typename T > DmpT<SI+!  
struct result_1 H1 I^Vij  
  { y~fKLIoz"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w9{C"K?u=  
} ; fqhL"Ah   
P 0e-v0  
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: jMgXIK\  
GlnO8cAB  
template < typename T > yVII<ImqIH  
struct   ref +? h}e  
  { ];Z6=9n  
typedef T & reference; kk %32(By  
} ; CJ* D  
template < typename T > _Z23lF 9  
struct   ref < T &> 8LbwEKl  
  { )\|+G5#`  
typedef T & reference; ]QhTxrF"  
} ; 6|zhqb|s  
5BJ E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -~mgct5  
$#q`Y+;L2  
template < typename T > #L~i|(=U5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &)Xc'RQ.C  
  { Lm TFvZ  
  return l(t) = r(t); &^r>Q`u  
} OvtE)u l@  
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。 DMM<,1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 51SmoFbMz  
X*QS/\  
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 P( hGkY=(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X_]rtG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BH">#&j[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O2?C *  
最后的布局是: 1@DC#2hPr  
                Add 9@lWI  
              /   \ KNUK]i&L  
            Divide   5 m[^lu1\wn  
            /   \ qOwql(vX  
          _1     3 /' + >/  
似乎一切都解决了?不。 j{@6y  
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。 Mf1(4F  
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。 [ QiG0D_'=  
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: H"#ITL  
f#\YX tR,k  
template < typename Right > &EfQ%r}C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l~6K}g?  
Right & rt) const %GHGd'KO&  
  { Q?#I{l)V(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d9K8[Q5^3  
} qhEv6Yxfw6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FQ]/c#J  
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。 zaqX};b  
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。 xG9Sk  
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。 6qWUo3  
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。 zxbf h/=  
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? [={mCGU  
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: FTf#"'O  
v $Iw?y  
template < class Action > ''y.4dvX  
class picker : public Action u^1#9bAW8  
  { JZ:@iI5>+  
public : Ao\xse{E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} " 8xAe0-4  
  // all the operator overloaded kAki 9a(=!  
} ; D|N4X`T`  
 .Q{RT p  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 SIe!=F[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |eqBCZn  
\D7bTn  
template < typename Right > qqrjI.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V' Gal`  
  { E>!=~ 7.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bMyld&ga  
} e$# *t  
|A8@r&   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2cR[~\_9.  
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。 zLpCKndj  
K~N$s "Qx  
template < typename T >   struct picker_maker &mwd0%4  
  { E/P~HE{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O>~,RI!  
} ; <+`%=r)4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .%zcm  
  { =V^-@ji)b  
typedef picker < T > result; l8\UO<^fY  
} ; \|]mClj#  
N3%X>*'  
下面总的结构就有了: VdLoi\-/L  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H@Dpht>[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "Ms;sdjg}&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W>K^55'  
至此链式操作完美实现。 XKoY!Y\  
rUiYR]mV  
J2YQdCL  
七. 问题3 z3o i(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3k Ci5C  
(l{vlFWd  
template < typename T1, typename T2 > '! [oLy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *g/klK  
  { =[6^NR(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a`xq h2P  
} !+l'<*8V  
=Zd(<&B K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  is'V%q  
qt/K$'  
template < typename T1, typename T2 > "-J 5!y*,Y  
struct result_2 4&/CES  
  { JU 9GJ"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 22gh!F%)  
} ; j[>cv;h ;  
*{g3ia  
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? 3H,E8>Vd  
这个差事就留给了holder自己。 jvzioFCt  
    #36Q O  
g^AQBF  
template < int Order > 34@[ZKJ5  
class holder; 8v4}h9*F"7  
template <> S c)^k  
class holder < 1 > _?{7%(C  
  { JJ?{V:  
public : Ei;tfB  
template < typename T > C|'DKT4M&  
  struct result_1 ([>ecS@eO  
  { PRKZg]?  
  typedef T & result; o/5-T4  
} ; ARk(\,h  
template < typename T1, typename T2 > ']_2@<XW)  
  struct result_2 rQ;w{8J\t  
  { 5)[~ T2j!  
  typedef T1 & result; f6Qr0Op  
} ; ZN[<=w&(cB  
template < typename T > \br!77  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ey6R/M)?:y  
  { !l:GrT8J  
  return (T & )r; ;nY#/%f  
} =2Y;)wrF  
template < typename T1, typename T2 > ,_[x|8m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s|[>@~gXk  
  { 1!#85SMx  
  return (T1 & )r1; 3EoCEPb#  
} NvR{S /Z  
} ; $TQhr#C]  
&!!*xv-z  
template <> 5>k:PKHL  
class holder < 2 > @u~S!(7.Wi  
  { [$N_YcN?  
public : |3H+b,M5  
template < typename T > )2}R1K>  
  struct result_1 =L6#=7hcl  
  { Gp"GTPT{  
  typedef T & result; ?J}Q&p.  
} ; $( hT{C,K  
template < typename T1, typename T2 > $] 6u#5  
  struct result_2 U|^xr~q!f-  
  { $=aO*i  
  typedef T2 & result; @6u/)>rI  
} ; 7|rH9Bc{U  
template < typename T > tne_]+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eA!o#O.  
  { lqzt[zgN  
  return (T & )r; 60D36b(  
} nJD GNm,  
template < typename T1, typename T2 > Kxe\H'rR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7[m?\/K~  
  { ."Ms7=  
  return (T2 & )r2; 1{}p_"s>  
} U& ?hG>  
} ; {#,<)wFV\  
}^"6:;,  
.;#T<S "  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -m@o\9Ic  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h`[$ Bp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,75)  
*~rj!N?;  
return l(i, j) = r(i, j); Q eeV<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mScv7S~/s  
UaT%tv>}8#  
  return ( int & )i; m[DQ;`Y  
  return ( int & )j; rhv~H"qzW  
最后执行i = j; 3Ax'v|&Hg  
可见,参数被正确的选择了。 ]#!uke Q  
g \mE  
N0`9/lr|  
[Nyt0l "z  
$d?+\r:I{,  
八. 中期总结 6].[z+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: MP]<m7669*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xtV+Le%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e`*}?N4d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]#/nn),Z  
t],a1I.gk  
<_?zln:4.  
j,IRUx13f  
!MbzFs~  
[%W'd9`>  
九. 简化 N?GTfN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <-lM9}vd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w5FIHYl6B  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: I-#H+\S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F(")ga$r  
  +-*/&|^等 UG| /Px ]  
2. 返回引用。 SZ` 7t=I2  
  =,各种复合赋值等 ]a3$hAcj6"  
3. 返回固定类型。 AFLtgoXn:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?K1B^M=8  
4. 原样返回。 {UiSa'TR1b  
  operator, r(,U{bU<  
5. 返回解引用的类型。 HC`0Ni1  
  operator*(单目) 5Xy(za  
6. 返回地址。 ;(Yb9Mr)z  
  operator&(单目) "ra$x2|=}  
7. 下表访问返回类型。 9QZaa(vN  
  operator[] WM bkKC.{J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /:|vJ|dJ  
  operator<<和operator>> >P6"-x,["  
oFk2y^>u  
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。 "N4^ ^~s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z]7 WC  
r>mBe;[TX  
template < typename Left > u6iW1,#  
struct value_return #^FM~5KK  
  { +qi& ?}  
template < typename T > \Ne`9k  
  struct result_1 4.A^5J'W  
  { q^X7x_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w,|@e_|J  
} ; ns[/M~_r  
%VHy?!/  
template < typename T1, typename T2 >  _"DC )  
  struct result_2 IsXNAYj  
  { MT6p@b5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \PX4>/d@y  
} ; }D1x%L  
} ; {i;,Io7 W  
 5"%.8P  
q<Rj Ai  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )\wkVAm  
PgtLyzc  
下面我们来剥离functor中的operator() kBUkE-~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D?Oe";"/  
]4~Yi1]  
return l(t) op r(t) +IZ=E >a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VZ]iep  
return op l(t) "&(/bdah?&  
return op l(t1, t2) %0\@\fC41  
return l(t) op Sv=YI  
return l(t1, t2) op bW yimr&B  
return l(t)[r(t)] FvT&nb{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &1 \/B  
,GOIg|51  
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: _{|a<Keq|  
单目: return f(l(t), r(t)); hY}Q|-|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M1jT+  
双目: return f(l(t)); _|~Dj)z  
return f(l(t1, t2)); =<\22d5L  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~<N*En~  
:>-zT[Lcn  
struct meta_divide 2H%9l@}u  
  { ` w;Wud'*<  
template < typename T1, typename T2 > 14$%v;Su4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xd?=#d  
  { >Eh U{@Y  
  return t1 / t2; s.M39W?  
} p.:651b  
} ; wm@m(ArE=  
5Fydh0.  
这个工作可以让宏来做: Y7G sL7I  
py6<QoGV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a)|y0w)vV  
template < typename T1, typename T2 > \ L : $ `8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C-pR$WM:HN  
以后可以直接用 \g0vzo"u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M)13'B.  
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 !vX4_!%  
(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。。。) e;i 6C%DB  
XtCIUC{r,  
.AN1Yt  
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 Y9BQLu4F  
8W3zrnc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5OM #_.p  
class unary_op : public Rettype le*+(aw  
  { l|q-kRRjn  
    Left l; 9nY`rF8@  
public :  \? /'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Whd >  
X5owAc6  
template < typename T > $Sc_E:`]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _'D(>e?  
      { 6R :hsC$  
      return FuncType::execute(l(t)); w!lk&7Q7Z  
    } zJXK:/  
2poo@]M/  
    template < typename T1, typename T2 > }u#3hYa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jp jHbG  
      { L|1,/h 8p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); loA/d  
    } <NZPLo F  
} ; #7;?Ls  
e5mu-  
<^s31.&p  
同样还可以申明一个binary_op Byq VNz0L  
QC'Ru'8S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i]n2\v AG  
class binary_op : public Rettype cGm3LS6]*  
  { Z/,R{Jgt"  
    Left l; #91^1jyMf  
Right r; -9vNV:c  
public : B/X$ZQ0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y" =8wNbr  
97Dq;  
template < typename T > *VsGa<V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,h=a+ja8  
      { ,^bgk -x-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :2lpl%/  
    } <M9NyD`  
2hV -h  
    template < typename T1, typename T2 > n1%2 sV)>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /<_!Gz.@uG  
      { WIU]>_$.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <T>s;b  
    } MK3h~`is  
} ; Y. J!]|  
\W=3P[gb  
NU=2*gM  
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 rp\`uj*D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1v&!%9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !4Aj#`)  
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。 7R:j^"I@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HGAi2+&  
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。。。 s(py7{ ^K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'goKYl#1Q  
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) *=i&n>  
下面是修改过的unary_op z5gVP8*z5  
UvGxA[~2+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9mxg$P4  
class unary_op ]Y?Y$>  
  { (:8a6=xQ  
Left l; '$Z)2fn7  
  N.mRay,  
public : 0{vT`e'  
A6[FH\f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3IRur,|'  
OxDq LX  
template < typename T > e6MBy\*n  
  struct result_1 =?$~=1SL+  
  { (Y'cxwj%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LEM%B??&5z  
} ; a4UwhbH  
='jT 5Mg  
template < typename T1, typename T2 > j^=Eu r/  
  struct result_2 NWh1u`  
  { frUs'j/bZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M(L6PyEa!Y  
} ; # bHkI~  
!p$p 7   
template < typename T1, typename T2 > _<RTes  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,c"J[$i$  
  { VwH|ed$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nrY)i_\  
} mhVLlb Y|t  
: %& E58  
template < typename T > S?CT6moXA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )!v"(i.5Xo  
  { \dJhDR  
  return OpClass::execute(lt(t)); T; tY7;<  
} -$"$r ~ad  
=Rx4ZqTI|  
} ; O:#YLmbCN  
rJGh3%  
pl%!AY'oE>  
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 0U~$u  
好啦,现在才真正完美了。 +YZo-tE  
现在在picker里面就可以这么添加了: sJKr%2nVV  
V?dwTc  
template < typename Right > _{c_z*rM8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?fH1?Z\'K  
  { cO7ii~&%!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @\nQ{\^;  
} "LTw;& y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 A:ts_*  
=s!0EwDH3  
Mv%Qze,\V^  
EF!J#N2  
sJx_X8  
十. bind 1q(Qr h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .^*;hZ~4%  
先来分析一下一段例子 B!pz0K*uG  
zYV{ |Z  
Y Iwa =^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0?$|F0U"J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r'Wf4p^Xd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3" m]A/6C}  
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。 *-PjcF}Y  
我们来写个简单的。 e4Nd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^7 \kvW  
对于函数对象类的版本: x?o#}:S  
x)=l4A\  
template < typename Func > Eo2`Vr9g  
struct functor_trait )M dddz4  
  { #1U>  
typedef typename Func::result_type result_type; ]fzXrN_  
} ; UstUPO  
对于无参数函数的版本: +Kb 7N, "  
xh:I]('R  
template < typename Ret > EtzSaB*|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZeuL*c \  
  { -_nQn  
typedef Ret result_type; VIdKe&,  
} ; msgR"T3'  
对于单参数函数的版本: w\s`8S  
:se$<d%  
template < typename Ret, typename V1 > xgMh@@e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =s":Mx,o  
  { rlR!Tc>  
typedef Ret result_type; Fc@R,9  
} ; 5c3-?u!  
对于双参数函数的版本: ,2$<Pt;  
s1Acl\l-uF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HhQ0>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j~>{P=_}  
  { ^Zz^h@+  
typedef Ret result_type; lS,Jo/T@  
} ; ;ZUj2WxE  
等等。。。 }(8>&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g>h/|b w4  
2|^@=.4\  
template < typename Func > pDlrK&;\z  
struct func_return BL 1KM2]  
  { :pdX  
template < typename T > V5(_7b#z``  
  struct result_1 FA*$ dwp  
  { -y|J_;EG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )XN%pn  
} ; -B#1+rUW  
U.,S.WP+d  
template < typename T1, typename T2 > NH|I>vyN  
  struct result_2 _ cQ '3@  
  { is8i_FoD,n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f2x!cL|Kx?  
} ; '27$x&6>S  
} ; xx!8cvD4?  
SPE)db3  
v^@)&,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YA$YT8iMe  
,5v'hG  
template < typename Func, typename aPicker > =xm7i#1  
class binder_1 IWu=z!mO  
  { q  
Func fn; '(@q"`n  
aPicker pk; J-tqEK*  
public : Mu>  
iY/2 `R  
template < typename T > #4mRMsW5"  
  struct result_1 nRc\!4  
  { n5kGHL2   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :W0p3 6"  
} ; 12U]=  
sMGo1pG(  
template < typename T1, typename T2 > N_NN0  
  struct result_2 pL1ABvBB  
  { Rb:H3zh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x3cjyu<K  
} ; FzX ;~CA  
>[aR8J/U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^g*Sy, A  
={%'tv`  
template < typename T > )iw-l~y;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ck )W=  
  { Zq 85q  
  return fn(pk(t)); J[:#(c&c!1  
} ^(^P#EEG  
template < typename T1, typename T2 > m@XX2l9:9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ISC>]`  
  { `[5xncZ-  
  return fn(pk(t1, t2)); { .$7g8]I  
} mv99SOe[Fz  
} ; g@^y$wt  
pYQSn.`V~  
#aL.E(%  
一目了然不是么? pRV.\*:c  
最后实现bind P^<3 Z)L  
3%'`^<-V  
e2 c'Wab  
template < typename Func, typename aPicker > ,WWd%DF)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .)[E`a  
  { 1rZ E2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KsOSPQDGE  
} Zzjx; SF  
;)FvTm'"\.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uSR%6=$  
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。 8<; .  
zK~8@{l}_"  
十一. phoenix Oh1U=V2~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]7_>l>  
Hj>9#>b  
for_each(v.begin(), v.end(), Y9X,2L7V  
( E>QS^)ih  
do_ =hTJp/L  
[  #B~ ;j5  
  cout << _1 <<   " , " W,[ RB  
] HD KF>S_S  
.while_( -- _1), mbbhz,  
cout << var( " \n " ) 5V/&4$.U!  
) Z0Sqw  
); gS<p~LPf  
tRU/[?!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >97YK =  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CbM~\6 R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NOs00H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?MFC(Wsh  
C '[4jz0xF  
{2q"9Ox"  
template < typename Cond, typename Actor > [!%5(Ro_  
class do_while t`Bk2Cc)+  
  { } 9zi5 o8  
Cond cd; o=Z:0Ukl]  
Actor act; *Hn=)q  
public : zqj|$YNC  
template < typename T > Fxa{ 9'99  
  struct result_1 ,|RKM  
  { i}8OaX3x  
  typedef int result_type; (.N n|lY<i  
} ; uq]=L  
Q<6* UUQm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +ZjDTTk  
25Z} .))  
template < typename T > W]Xwt'ABz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %R4 \[e  
  { DtBvfYO8)>  
  do HR?T  
    { Wy-_}wqHg  
  act(t); AAfU]4u0S  
  } }5PC53q  
  while (cd(t)); f B<Qs.T  
  return   0 ; &V+_b$  
} $&.(7F^D  
} ; 3_wR2AU~  
EFDmNud`Q  
[@qjy*5p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $A~aNI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ILDO/>n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &V axv$v}  
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。 !j7mY9x+  
下面就是产生这个functor的类: Sm {Sq  
VTL_I^p  
U:~]>B $  
template < typename Actor > pSQX  
class do_while_actor -l}"DP _  
  { S}Wj.l+F  
Actor act; tOVTHx3E]  
public : ^(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $'CS/U`E}  
r ts2Jk7f  
template < typename Cond > <=|^\r !}&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /Zs_G=\>  
} ; &zgliT!If  
TXYO{  
z4D)Xy"/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'J*'{  
最后,是那个do_ +(x(Ybl#  
\h[*oeh  
RU/WI<O  
class do_while_invoker U= GJuixy  
  { =W')jKe0  
public : t|V5[n!  
template < typename Actor > j8Q_s/n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^vh!1"T  
  { gcwJ{&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y/UvNb<lK  
} Rm n|!C%%K  
} do_; y)|d`qC\  
N:64Gko"K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >P(.yQ8&kL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /Cwwz  
最后来说说怎么处理break和continue f8K0/z  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 =@O&$&  
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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