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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =%'`YbD$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1n%?@+W  
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, zF5uN:-s  
3@5=+z~CW  
%m:m}ziLQ  
zlR?,h-[3  
  class filler l5l>d62  
  { I`z@2Z+pJ  
public : eEhr140  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \!]Ua.e<  
} ; BBcV9CGU  
LZMYr  
Z3[S]jC  
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: s2j['g5  
ngj,x7t  
)%!XSsY.N|  
u?s VcD[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ng:Q1Q9N  
wts=[U`(  
uEc<}pV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 - 0?^#G}3}  
GUslPnG  
2Z20E$Cb  
:eo  
二. 战前分析 CK, 6ytB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {'16:dTJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 '!f5?O+E  
p4VeRJk%  
zhY+x<-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *T0q|P~o%  
  /* --------------------------------------------- */ k6=nO?$  
vector < int *> vp( 10 ); 'zh7_%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NBb6T V}j  
/* --------------------------------------------- */ <F11m(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^5r9 5  
/* --------------------------------------------- */ sg E-`#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s+:=I e  
  /* --------------------------------------------- */ fO#vF.k%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pm{|?R  
/* --------------------------------------------- */ eAPXWWAZJ1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y.^=]-n,  
dMR3)CO  
lI>SUsQFfm  
 |W<+U  
看了之后,我们可以思考一些问题: :$MG*/Q  
1._1, _2是什么? *,BzcZ  
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。 ktDC/8  
2._1 = 1是在做什么? d GP*O  
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。 !x'/9^i~v  
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。 nC{%quwh{  
Zw wqSyuGf  
^&g=u5 d0  
三. 动工 Fs[aa#v4B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vb BPB5 $q  
&~CY]PN.  
_=|vgc  
l7De6A"  
template < typename T > Fd*8N8Pi  
class assignment M:5b4$Qh<  
  { eW|^tH  
T value; %4HRW;IU  
public : 'U'yC2BI n  
assignment( const T & v) : value(v) {} H4]Ul eU  
template < typename T2 > zSb PW 6U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :kfp_o+J  
} ; B:7mpSnEQ  
G9JAcO1  
(rg;IXAq%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )?wJF<[_#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k%^lF?_0I  
?)e37  
"fq{Y~F%`  
=_0UD{"_0  
  class holder mS0udHod  
  { z2Z^~, i  
public : XV^1tX>f{  
template < typename T > qY[xpm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %\i9p]=  
  { &IlU|4`R%  
  return assignment < T > (t); /> 4"~q)  
} Zdn~`Q{  
} ; P (S>=,Y&  
YtO|D  
=Fdg/X1  
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: M`S0u~#tI  
%Z*sU/^  
  static holder _1; bu51$s?B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V\6]n2  
t]X w{)T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m>SErxU(z  
而不用手动写一个函数对象。 YM DMH"3  
rSrIEP,c'  
b:w?PC~O  
Ag@;  
四. 问题分析 ;`6^6p\p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o: ;"w"G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (dv]=5""  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a5w:u5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ":_vK}5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gdg"gi!4  
Ge<nxl<Bd  
五. 问题1:一致性 @]ao"ui@/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| : "1XPr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a+Ac[>  
QD%L0;j  
struct holder 4Fm90O  
  { hqRw^2F  
  // 6"}?.E$  
  template < typename T > be +4junf  
T &   operator ()( const T & r) const @lvyDu6e  
  { "Y\_TtY  
  return (T & )r; #UbF9})q  
} 7NJhRz`_  
} ; R+CM`4CD  
:kGU,>BN  
这样的话assignment也必须相应改动: nR`ov1RH  
>KJ+-QuO&  
template < typename Left, typename Right > ) Yd?m0m*  
class assignment ~s5SZK*  
  { RSo& (Uv  
Left l; p/h Rk<K6  
Right r; \eFR(gO+  
public : ,TFIG^Dvq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `]W| 8M  
template < typename T2 > |6< p(i7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L`24 ?Y{  
} ; J_;o|gqX  
Dtj&W<NXo  
同时,holder的operator=也需要改动: G.UI|r /Kz  
gg8Uo G  
template < typename T > ghRVso(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F >rH^F  
  { e2A-;4?_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,2W8=ON  
} zE_i*c"`  
D gaMO,  
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。 ukUGvK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v\{!THCSh  
Q 7?#=N?  
return l(rhs) = r; Bs?^2T~%{  
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。 {E8~Z8tT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VX1-JxY  
\P6$mh\T  
template < typename Tp > L+i(TM=  
class constant_t ?F3h)(}  
  { G nG>7f[v  
  const Tp t; qo|WXwP2  
public : -(=eM3o-9m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3p'I5,}  
template < typename T > Cid ;z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GmP@;[H"  
  { 8Q'0h m?  
  return t; {yExQbN  
} %QP0  
} ; 2=^m9%  
n<u $=H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &e!7Z40w@&  
下面就可以修改holder的operator=了 SBS3?hw  
bR)(H%I  
template < typename T > .*)2SNH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a8UwhjFO  
  { 7K98#;a)5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zld#qG6  
} c.e2M/  
i,/0/?)*_  
同时也要修改assignment的operator() NN?`"Fww  
\vO,E e~#W  
template < typename T2 > 5yz(>EVH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _BP&n  
现在代码看起来就很一致了。 uwy:t!(j  
<Pi|J-Y  
六. 问题2:链式操作 _+E5T*dk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ilqy /fL#  
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。 (:> ,u*x%  
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。 Bn &Ws  
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。 q1KZ5G)6GJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \}|o1Xh2  
Sxh]R+Xb  
template < typename T > Iepsz  
struct result_1 jJPGrkr  
  { 4.5|2 \[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OL^l 3F  
} ; ,]d /Q<  
@W"KVPd  
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: XMu9Uk{|  
Jh!I:;/  
template < typename T > )`(p9@,V  
struct   ref #$8% w  
  { wLnf@&jQ%  
typedef T & reference; /$p6'1P8  
} ; M]2]\km  
template < typename T > x5-}h*  
struct   ref < T &> S;286[oq@  
  { =h5H~G5AT  
typedef T & reference; kZGRxp9  
} ; Tq[kl'_  
0i\M,TNf*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -^hWM}F  
2`N,,  
template < typename T > A"dR{8&0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sW'2+|3"  
  { T~##,qQ  
  return l(t) = r(t); ;"~ fZ2$U  
} x#xFh0CA  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :Ra,Eu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xx0hc 8qd  
(<xfCH F5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9 %I?).5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r w2arx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FWG6uKv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CU@Rob}s  
最后的布局是: ?FpWvyz|  
                Add jk[1{I/  
              /   \ Zy?Hi`  
            Divide   5 l:,'j@%  
            /   \ ?!d&E ?9\  
          _1     3 E^/t$M|H  
似乎一切都解决了?不。 'O_3)x5  
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。 L"1}V  
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。 ($;77fPR  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: f$Fhf ?'  
87 $dBb{  
template < typename Right > ?kH8Lw~{5W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AicBSqUke  
Right & rt) const ogHCt{'  
  { QLvHQtzwX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 26I_YL,S  
} vZaZc}AyL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8m\7*l^D:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 q$Zh@  
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。 "!ug_'VW  
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。 [6%VRqY  
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。 ^cP!\E-^  
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? Ybs\ES'?A  
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: >_-s8t=|  
zuJ@E=7  
template < class Action > KWowN;  
class picker : public Action e478U$  
  { 9=8iy w  
public : lhAX;s&9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t\~P:"  
  // all the operator overloaded |y!=J$ $_H  
} ; /v1Q4mq  
CY s,`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fzb29 -  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jET{Le8i  
hIs4@0  
template < typename Right > -.u]GeMy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :t8b39  
  { @"Fme-~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j,lT>/  
} S1Wj8P-  
*`ua'"="k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n 22zq6m  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )_syZ1j  
- D  
template < typename T >   struct picker_maker Z'`g J&6n  
  { 8dZSi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lsq A**=  
} ; iNtaDX| %/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JQ8fdP A  
  { r@h5w_9  
typedef picker < T > result; q<[P6}.  
} ; zZPuha8  
e6R}0w~G  
下面总的结构就有了: _~IR6dKE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X0bN3N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 LtWP0@JA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S;3R S;  
至此链式操作完美实现。 BP'36?=Zo  
5[k/s}g  
Xx."$l  
七. 问题3 :DrWq{4  
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。 `w#Oih!6A|  
v5!d$Vctu  
template < typename T1, typename T2 > 2&:f&"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h)ECf?r<  
  { QR c{vUR&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w28o}$b`  
} @=bLDTx;c)  
Q('r<v96  
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: q0i(i.h  
8Wrh]egu1  
template < typename T1, typename T2 > !;&p"E|b#  
struct result_2 R]}}$R`j  
  { ]i&6c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dt \TQJc~  
} ; ck ]Do!h  
BgurzS4-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d A@]!  
这个差事就留给了holder自己。 `18qbot  
    [;4 g  
m ,* QP*  
template < int Order > .b3Qfxc>  
class holder; ?*[N_'2W+  
template <> NPhhD&W_  
class holder < 1 > W98i[Q9A7  
  { ?i7%x,g(Z  
public : Y>|B;Kj0(  
template < typename T > l4 D+Y  
  struct result_1 ?{P"O!I{  
  { 1tEgl\u\  
  typedef T & result; wa<MRt W=  
} ; E ]A#Uy  
template < typename T1, typename T2 > >BR(Wd.  
  struct result_2 6Z>FTz_  
  { A>vBQN  
  typedef T1 & result; UldXYtGe  
} ; ''q@>  
template < typename T > |4)>:d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HmiR.e%<b  
  { ^1S!F-H4\  
  return (T & )r; PlU*X8  
} ?J%1#1L"/  
template < typename T1, typename T2 > B-?6M6#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h;C5hU 4P  
  { *rM^;4Zt  
  return (T1 & )r1; ,0~^>K  
} 0IwA#[m1`  
} ; :#LLo}LKp  
T%.8 '9  
template <> %824Cqdc  
class holder < 2 > RY]#<9>M  
  { `> 7; !  
public : PXK7b2fE.  
template < typename T > 6_J$UBT  
  struct result_1 ^Ew]uN>,  
  { 8UXjm_B^'  
  typedef T & result; @)UZ@ ~R  
} ; ^ssK   
template < typename T1, typename T2 > lW+\j3?Z$  
  struct result_2 :}Xll#.,m  
  { j| v%)A  
  typedef T2 & result; v0 nj M  
} ; `_BNy=`s*  
template < typename T > fL_4uC i\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~xA-V4.  
  { X> 1,!I9  
  return (T & )r; X^T:8npxt  
} (X $=Q6  
template < typename T1, typename T2 > %zA;+s$l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q 0$,*[PH  
  { 2QD3&Q9  
  return (T2 & )r2; 3*]eigi)  
} *S]Ci\{_  
} ; LIS)(X<]?  
9%8"e>~  
*EOdEFsR/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?^H `M|S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cGtO +DE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ta35 K"  
`Bo*{}E  
return l(i, j) = r(i, j); 33o9Yg|J~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V^7V[(~`  
ge,H-8'Z  
  return ( int & )i; 1e(E:_t  
  return ( int & )j; P?8GV%0$  
最后执行i = j; H;?{BV  
可见,参数被正确的选择了。 '{a/2 l  
)LdP5z-  
%@wJ`F2a_  
pf%=h |  
52Sa KA[  
八. 中期总结 6 )Hwt_b  
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: f*!j[U/r_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W}--p fG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qmnZAk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !2 LCLN\  
NMW#AZVd  
kjW+QT?T&  
ZO!I.  
Qt iDTr  
<A[E:*`*  
九. 简化 R%Qf7Q  
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。 :H7D~ n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "JVkVp[5D+  
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: ks3`3q 7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TMAJb+@l:  
  +-*/&|^等 " W!M[qBW  
2. 返回引用。 Fw/6?:C}O6  
  =,各种复合赋值等 C+?Hm1  
3. 返回固定类型。 1LqoF{S:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6o |kIBte-  
4. 原样返回。 !,l9@eJQ  
  operator, m#8m] Y  
5. 返回解引用的类型。 c|lu&}BS  
  operator*(单目) ?Y)vGlWDW<  
6. 返回地址。 tkVbo.[8K  
  operator&(单目) pA`+hQNN  
7. 下表访问返回类型。 $"`- ^  
  operator[] 3!3xCO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l]@&D#3ZM  
  operator<<和operator>> $k|g"9  
G %N $C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 stG~AC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k ]W[`  
J c g,#@  
template < typename Left > ji1viv  
struct value_return YsG%6&zEq  
  { Scp7X7{N  
template < typename T > /,1D)0  
  struct result_1 \X<bH&x:z  
  { j;%-fvd;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oE<`VY|  
} ; Wc,_RN-  
*7*lE"$p  
template < typename T1, typename T2 > x1Lb*3Fe  
  struct result_2 ICuF %  
  { P1zKsY,l$<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rW0kA1=E  
} ; ZZWD8 AX  
} ; cnSJ{T  
y]2qd35u_A  
D5$wTI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q<z_/ j9  
,%n\=  
下面我们来剥离functor中的operator() #?5 (o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8 ![|F:  
,O.3&Nz,c  
return l(t) op r(t) CJ(NgYC h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  '/`= R  
return op l(t) s<*XN NE7  
return op l(t1, t2) 0F@"b{&0  
return l(t) op EM]s/LD@%  
return l(t1, t2) op MJ7Y#<u  
return l(t)[r(t)] +IrLDsd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  i7]4W  
t/ +=|*  
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: -0?~  
单目: return f(l(t), r(t)); 7P" | J\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c#a @n 4  
双目: return f(l(t)); anIAM  
return f(l(t1, t2)); E8>Ru i@9  
下面就是f的实现,以operator/为例 6726ac{xz  
cS>e?  
struct meta_divide `1'6bp`Z  
  { i\1TOP|h  
template < typename T1, typename T2 > T~QWRBO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9!T[Z/}T  
  { *j]9vktH  
  return t1 / t2; eL^.,H0  
} Z&0'a  
} ; g$HwxA9Gp/  
LAVAFlK5  
这个工作可以让宏来做: W)9K`hM6  
VGtC)mG8)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $P>`m$(8  
template < typename T1, typename T2 > \ ${+ @gJ+S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ElS9?Q+  
以后可以直接用 r~N"ere26  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )A!>=2M `  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (EK"V';   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ZaeqOVp/j  
*_R]*o!W'  
[E+$?a=  
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 HHiT]S9  
W- i&sUgy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z^V6K3GSz-  
class unary_op : public Rettype N5*u]j  
  { ~7Ts_:E-  
    Left l; eAX )^q  
public : [P Q?#:r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7s"< 'cx_F  
9UKp?SIF  
template < typename T > hc~s"Atck  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w:s]$:MA8  
      { dlJbI}-v=  
      return FuncType::execute(l(t)); )_mr! z(S  
    } 2rmSo&3@s  
M>&%(4K  
    template < typename T1, typename T2 > A:aE|v/T&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B+[A]dgS  
      { /GIxR6i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^\\Tx*#i  
    } @7n/Q(  
} ; @kk4]:,w  
ojQI7 Uhw  
H,+I2tEs  
同样还可以申明一个binary_op H2Z1TIh  
Sl-v W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Fp0ZVT  
class binary_op : public Rettype &C_' p{G  
  { AFc$%\s4  
    Left l; 0TN;86Mo  
Right r; p[<Dk$7K  
public : &8%e\W\K:/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y]{ >^`G  
h.-@ F  
template < typename T > uwa~-xX6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vJ\pR~?  
      { N` aF{3[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a;QMA d!  
    } rA2 g&  
Y|8:;u'  
    template < typename T1, typename T2 > BhM '@g*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T%6&PrQ7  
      { BYs-V:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c7tfRq n+  
    } zunV<2~(2}  
} ; B*4}GPQ  
Ggl~nxz  
,Y|^^?'j Q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 N5]0/,I}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 } b=}uiR#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :T]o)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  1WY/6[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zm=(+ f  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (>`5z(X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  `)GrwfC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %^I88,$&L  
下面是修改过的unary_op ]l'Y'z,}  
cgl*t+o&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9AxCiT.  
class unary_op w=^`w:5X  
  { w QNxL5B  
Left l; Bn61AFy`  
  ,hq)1u  
public : AZa 6 C w  
F%i^XA]a*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |tv"B@`  
mN!lo;m5  
template < typename T > @O@GRq&V  
  struct result_1 z"+Mrew  
  { Q3|T':l4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GP&vLt51  
} ; Nluv/?<  
{e+-vl  
template < typename T1, typename T2 > v2H#=E4cZ#  
  struct result_2 TF 'U  
  { <$F\Nk|x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YnxRg  
} ; UW9?p}F  
z)z{3rR|PW  
template < typename T1, typename T2 > ccLq+a|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d?:=PH  
  { a@\D$#2r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pu"R,a  
} K4]g[z  
hoQs @[  
template < typename T > )//I'V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AC;V m: @{  
  { u0#}9UKQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); >. '<J]  
} \MjJ9u `8  
NPd%M  
} ; =JKv:</.G  
mt5KbA>nU  
cs1l~bl  
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 6ezS{Q  
好啦,现在才真正完美了。 Tszp3,]f  
现在在picker里面就可以这么添加了: 34wkzu  
{dL?rQ>5L  
template < typename Right > MXzVgy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "y_#7K  
  { %H]lGN)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X=Ys<TM,  
} q^A+<d  
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。 3,]gEE3  
RjWqGr;bO  
Wm);C~Le  
$KLD2BAL  
I!>\#K  
十. bind {X[ HCfJd  
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。 Ux#x#N  
先来分析一下一段例子 Qt,M!i,  
HAv{R!*  
"=6v&G]U4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zGc: @z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n+BJxu?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3/b;7\M  
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。 +,yK;^b  
我们来写个简单的。 zoDH` h_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F29v a  
对于函数对象类的版本: 0TmR/uUT  
"Ae@lINn[y  
template < typename Func >  1~l I8  
struct functor_trait ^-rfvc  
  { qwK2WE%T  
typedef typename Func::result_type result_type; MY/3] g<  
} ; Zum0J{l h  
对于无参数函数的版本: c-g)eV|)S  
@FC"nM  
template < typename Ret > ' j6gG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FJ %  
  { _>=L>*  
typedef Ret result_type; vTaJqEE  
} ; $b<6y/"  
对于单参数函数的版本: =xsTDjH>  
ovwQ2TuK  
template < typename Ret, typename V1 > GEEW?8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uA$<\fnz  
  { m85WA # `  
typedef Ret result_type; ?x+Z)`w_  
} ; O/.Uh`T`6  
对于双参数函数的版本: *dvDap|8W  
t ^[8RhD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xB@|LtdO9;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > { .*y  
  { uP<0WCN  
typedef Ret result_type; WHAQu]{  
} ; gqR)IVk>%  
等等。。。 % , N<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0<8XI>.3D  
UjOB98Du  
template < typename Func > }?&k a$rI  
struct func_return  Y!WG)u5  
  { ,R$u?c0>'&  
template < typename T > <H0R&l\  
  struct result_1 `'\t$nU  
  { =1P6Vk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4*aZ>R2hO  
} ; 4J?t_)  
Y3h/~bM%  
template < typename T1, typename T2 > _DrJVC~6@  
  struct result_2 etd&..]J  
  { *26334B.R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {CR5K9  
} ; 16L]=&@  
} ; sP-^~ pp  
@]q BF]6  
8scc%t7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YPzU-:3  
;SwMu@tg  
template < typename Func, typename aPicker > -QyhwG =  
class binder_1 gPu2G/Y  
  { sHcTd>xS  
Func fn; /B5-Fx7j3  
aPicker pk; ,+g&o^T  
public : f50L,4,  
$!5\E>y#  
template < typename T > U xD5eJJ  
  struct result_1 Kf 2jD4z}  
  { .))v0   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +525{Tj  
} ; @Kf_z5tm:  
hLDA]s  
template < typename T1, typename T2 > XyMG.r-,  
  struct result_2 x!_<z''  
  { k<RZKwQc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H'MJ{r0,  
} ; MG /,==  
tTN?r 8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Dfd-^N!  
SlSM+F  
template < typename T > c8Q]!p+Yp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w_ {,<[#  
  { ~Ph\Sbp  
  return fn(pk(t)); 0aoHKeP  
} v+e|o:o#  
template < typename T1, typename T2 > 9S[XTU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bm\qxQ  
  { _5MNMV LwW  
  return fn(pk(t1, t2)); \v6 M:KR5/  
} l%Gw_0.?e  
} ; +,v-=~5  
QQe;1O  
 KluA  
一目了然不是么? /H:I 68~  
最后实现bind KOg?FmD  
83cW=?UgA  
.D4bqL  
template < typename Func, typename aPicker > >xA),^ YT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W$qd/'%  
  { DFO7uw1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]APvp.Tw:  
} dr{y0`CCN  
YpUp@/"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "4H8A =  
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。 $|$e%   
|wox1Wt|E  
十一. phoenix 8h<ehNX ^I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $6F)R|  
24Z]%+b*E  
for_each(v.begin(), v.end(), Pv<FLo%u<  
( Jdy <w&S  
do_ 1Uf*^WW4  
[ +Z!;P Z6  
  cout << _1 <<   " , " =2y8 CgLj  
] \n9A^v`F/  
.while_( -- _1), #'OaKt?Z)  
cout << var( " \n " ) xt4)Ya  
) fag^7rz  
); 7n)&FX K`  
uhV0J97  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `(0LK%w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor bXYA5wG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E3a_8@ZB7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WxbsD S;  
6|J'>)  
a;$P:C{gj?  
template < typename Cond, typename Actor > &V7>1kD3  
class do_while IMQ]1uq0$  
  { dSIH9D  
Cond cd; U,1AfzlF  
Actor act; /,5Z-Z*wq  
public : NYABmI/0c  
template < typename T > Ip}Vb6}  
  struct result_1 +*&cz  
  { 6@tvRDeaDW  
  typedef int result_type; Ni*Wz*o  
} ; . BO<  
RA a[t :|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kqvow3u  
W[NEe,.>  
template < typename T > g^kx(p<u`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !C:rb   
  { :f'&z47  
  do '#O_}|ZN  
    { 3Dm8[o$Z  
  act(t); \'19BAm'  
  } {+("C] b  
  while (cd(t)); 4ZT A>   
  return   0 ; y?30_#[dN  
} L6 6-LMkH  
} ; +TN9ujL6@  
tJ& 5tNl  
A%Z)wz{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7s'- +~  
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。 $e\N+~KNCy  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %@ mGK8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v7trr W}  
下面就是产生这个functor的类: {bF1\S]2  
&h$|j  
Y9r3XhVI  
template < typename Actor > }bB` (B,m  
class do_while_actor h3u1K>R)  
  { ]_*S~'x  
Actor act; ED![^=  
public : ARh6V&Hi-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w#G2-?aj  
@?B6aD|jE  
template < typename Cond > =G-N` 39  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }4%/pOi:f  
} ;  W^g[L:s  
#y"=Cz=1u7  
,*,sw:=2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $*~Iu%Az  
最后,是那个do_ g?/XZ5$a5  
){Mu~P  
SKXBrD=-  
class do_while_invoker _JGs}aQ  
  { j kn^Z":  
public : {^q)^<#JT  
template < typename Actor > z>vtEV))  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +6W(z3($  
  { M<8ML!N0;t  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ef7:y|?  
} es.CLkuD7Y  
} do_; Mpx/S<Z  
z YDK $  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eS!C3xC;J]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "/%89 HMD  
最后来说说怎么处理break和continue *07sK1wW  
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。 OOy}]uYF`  
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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