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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4s 6,`-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2Mu@P8O&  
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, aC94g7)`  
GT,1t=|&V  
Y<h6m]H  
vj9'5]!~q  
  class filler Rxlz`&   
  { EY^?@D_<  
public : $8}'h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gg/2R?O]  
} ; rvuasr~  
=q}Z2 OoYh  
Rj3ad3z'E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: KAgxIz!^-1  
.uSVZqJ7  
_rg*K  
?[;>1+D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); liMw(F2  
N}nE?|N=5  
o)n= n!A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0#CmB4!<O  
~r_2V$sC2  
$WXO1o(O  
8[;AFm?,`  
二. 战前分析 2!R+5^Iy  
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。 PD~vq^@Q  
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 5Q\ hd*+g  
wjXv{EsMq  
#v; :K8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !v8](UI8-  
  /* --------------------------------------------- */ qu&p)*M5  
vector < int *> vp( 10 ); $]rC-K:Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NQA2usb  
/* --------------------------------------------- */ =]S,p7*7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \-SC-c  
/* --------------------------------------------- */ %C_c%3d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kbo9nY1k g  
  /* --------------------------------------------- */ Hb/8X !=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nk;^sq4M:  
/* --------------------------------------------- */ a$\ Bt_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r uIgoB  
Xzl$Qc  
Ym.{ {^=  
{eVv%sbq  
看了之后,我们可以思考一些问题: `O5427Im  
1._1, _2是什么? #r/5!*3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 h_]*|[g  
2._1 = 1是在做什么? I^HwXp([  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 djqw5kO:R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |*^}e54  
N>CNgUyP  
7Ck3L6J#  
三. 动工 ZQ>Q=eCs 1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Y@ eXP  
B#?rW*yEe  
PEMBh?)g  
dL_9/f4   
template < typename T > M2\c0^R  
class assignment I E{:{b\  
  { ^#IE t#  
T value; Wt=\hixj-  
public : |AT`(71  
assignment( const T & v) : value(v) {} K>C@oE[W  
template < typename T2 > 0Y:)$h2?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GG"6O_  
} ; `:C2Cj  
Fy0sn|  
L6#4A3yh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }1%%`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |3^U\r^zo  
; +.cD  
y` {|D*  
o/Q|R+yXV  
  class holder " %qr*|  
  { $E.Fgy:G  
public : D)Ep!`Q   
template < typename T > )U7fPKQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n/x((d%"E  
  { /='Q-`?9  
  return assignment < T > (t); hC9EL= A  
} ?z2!?  
} ; {3.n!7+  
7t1as.  
5E*Qqe  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "vg.{  
R>]7l!3^1  
  static holder _1; z~==7:Os  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )0DgFA6k_  
q#SEtyJL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3=^)=yOd  
而不用手动写一个函数对象。 wph8ln"C-  
;mRZ_^V;  
B"zB=Aw  
Xk/iyp/  
四. 问题分析 ,L lYRj 5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #oR`_Dm)P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^B%c3U$o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g"k4Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pouo# 5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1)jea wVmj  
`SOQPAnK+;  
五. 问题1:一致性 `6lOqH  
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?| ^G2M4+W|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SM%/pu;  
' Ttsscv  
struct holder 3l,-n|x  
  { *8uS,s6g  
  // tv`b##  
  template < typename T > l($ 8H AJ  
T &   operator ()( const T & r) const R\XS5HOE(  
  { p2k`)=iX  
  return (T & )r; "}#%h&,  
} \*'@F+  
} ; TLp2a<Iy  
a DXaQ  
这样的话assignment也必须相应改动: O!^ >YvOh  
@}:E{J#g  
template < typename Left, typename Right > ?qi~8.<w  
class assignment K~2sX>l  
  { u|T]Ne  
Left l; /zb/ am1#  
Right r; NL>Trv5  
public : ^)I}#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G;iH.rCH  
template < typename T2 > KO%$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W$2 \GPJt  
} ; 2K{'F1"RM  
Kh[l};/F  
同时,holder的operator=也需要改动: ~, E }^  
F'sX ^/;  
template < typename T > ]uMZvAjb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yh!=mW!OY  
  { U#]J5'i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B :S8{  
} de)4)EzUP  
OzD\* ,{7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W h)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U\B9Ab  
6wj o:I  
return l(rhs) = r; u$C\#y7  
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。 ]1XtV<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B@NBN&Fr  
 }( CYok  
template < typename Tp > HfgTc h  
class constant_t 1#%H!GKvTU  
  { ot[ZFF\  
  const Tp t; |59)6/i  
public : |JF,n~n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p JT)X8K"  
template < typename T > F8dr-"G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8>W52~^fU  
  { leb/D>y  
  return t; 8h }a:/  
} *~shvtq  
} ; {? Y \T  
s~2o<#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7<*0fy5nn  
下面就可以修改holder的operator=了 _z8"r&  
VFx[{Hy  
template < typename T > U5TkgHN{y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KXDnhV f  
  { 0%%U7GFB5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2>o^@4PnZ  
} w8R7Ksn(  
gd]S;<Jh  
同时也要修改assignment的operator() HcJ!(  
Q~qM;l\i  
template < typename T2 > pfHjs3A=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } egSs=\  
现在代码看起来就很一致了。 wK7w[Xt  
j5" L  
六. 问题2:链式操作 y0(.6HI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G4*&9Wo  
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。 0C> _aj  
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。 utuWFAGn A  
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。 ;tVd+[8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r7g@(K  
"yh2+97l  
template < typename T > %J9u?-~  
struct result_1 !-^oU"  
  { .\T!oSb4[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k{#k:  
} ; X/cb1#  
BJb,  
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: &V$cwB  
b@8z+,_  
template < typename T > iKV|~7nwO  
struct   ref &g&,~Y/z;  
  { ~cSXBc,+  
typedef T & reference; ,$ /Ld76U  
} ; 5I1YB+$}e  
template < typename T > +aL  
struct   ref < T &> ;22?-F^  
  { 3IQI={:k|D  
typedef T & reference; +DX P &Q  
} ; fX 1%I  
KYw7Jx`l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  iY$iL<  
E56  
template < typename T > 6'kQ(r>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0$c(<+D  
  { e ar:`11z  
  return l(t) = r(t); U)Hc 7% e  
} X>yDj]*4P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )Jk$j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "5<!   
><D2of|  
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 &8l?$7S"_/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $;G<!]& s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 He'VqUw_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5NUaXQ  
最后的布局是: O2ktqAWx@  
                Add >I5Wf /$  
              /   \ Vn kh Y  
            Divide   5 ?xH{7)dO  
            /   \ wU!-sf;]y  
          _1     3 BXU0f%"8U  
似乎一切都解决了?不。 0+op|bdj  
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。 n@ba>m4{  
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。 G!sfp}qW  
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: ,LxZbo!  
9uWg4U  
template < typename Right > n/(}|xYU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N8At N\e  
Right & rt) const IMbF]6%p(  
  { 5o 5DG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =cS5f#0  
} JD0s0>q_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aV|V C $  
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。 h M7 SGEV  
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。 9#P~cW?  
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。 y7:f^4  
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。 n.8870.BW  
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? Z3c\}HLY  
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: j>;1jzr2}  
-ak. wwx\  
template < class Action > FWW@t1)  
class picker : public Action syg{qtBz^  
  { 3e^0W_>6  
public : 0(Y,Q(JTo&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = FV12(U  
  // all the operator overloaded V6[jhdb  
} ; 8%u|[Si;  
$`7Fk%#+e  
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。 ysK J=  
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: TA/hj>rV  
b3[[ Ah-  
template < typename Right > [Z2[Iy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \^9n&MonM  
  { } %?or_f/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o96c`a u  
} de2G"'F  
fi>.X99(G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7Ko*`-p  
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。 P.q7rk<  
dtY8>klI  
template < typename T >   struct picker_maker `ql8y'  
  { ]5QXiF8`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^_\m@   
} ; `lOW7Z}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^&86VBP  
  { v\8v'EDP  
typedef picker < T > result; ^.)0O3oC  
} ; oqh@ (<%  
Uaux0W  
下面总的结构就有了: qzvht4  
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。 am3.Dt2\  
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。 h>*3i#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3GKKC9C6  
至此链式操作完美实现。 k3t]lG p  
Ih.)iTs~%  
bcwb'D\a  
七. 问题3 r vq{Dfo=  
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。 V6d,}Z+"z'  
>f Hu  
template < typename T1, typename T2 > 6l2O>V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QQN6\(;-  
  { Wd!Z`,R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $PRd'YdL/  
} Zy9IRZe4U  
/*fx`0mY)  
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: G)NqIur*Z  
wAW{{ p  
template < typename T1, typename T2 > 8r"-3<*  
struct result_2 w/ZP. B  
  { r*mSnPz\q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YKU|D32  
} ; $-pijBiz_  
x 2&5zp  
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? 9eHqOmz  
这个差事就留给了holder自己。 4@\$k+v  
    MtPdpm6\  
AU)\ lyB  
template < int Order > ! jAp V  
class holder; A#?Cts ,M  
template <> 0Cf'\2  
class holder < 1 > /mp!%j~  
  { h {Jio>  
public : &$2d=q8mh  
template < typename T > jPz1W4pk  
  struct result_1 >#&25,Q  
  { N.Q}.(N0  
  typedef T & result; seAPVzWUU  
} ; NQuqM`LSQ  
template < typename T1, typename T2 > `_1fa7,z  
  struct result_2 'J0I$-QYk  
  { XPdqE`w=$p  
  typedef T1 & result; X!~y&[;[C  
} ; bM?29cs  
template < typename T > rrEf<A}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8EJP~bt  
  { |%|Vlu  
  return (T & )r; x;:jF_  
} & +k*+  
template < typename T1, typename T2 > /3hY[#e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?5B?P:=kl  
  { AFBWiuwI3  
  return (T1 & )r1; fD\Fq'29{  
} J[uH@3v  
} ; N}#"o  
icIWv  
template <> C .B=E"e  
class holder < 2 > N8kNi4$mp=  
  { V'dw=W17V  
public : m##!sF^k~J  
template < typename T > KrG,T5  
  struct result_1 NhTJB7  
  { >iG3!Td)y  
  typedef T & result; -@]b7J?`k  
} ; 6!itr"  
template < typename T1, typename T2 > xj8z*fC;  
  struct result_2 qgfP6W$  
  { [r Nd7-j <  
  typedef T2 & result; t~4Cf])  
} ; sz/^Ie-~  
template < typename T > pJ1\@G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :t "_I  
  { 9(!AKKrr;  
  return (T & )r; hP.Km%C)0n  
} s3@mk\?qMe  
template < typename T1, typename T2 > P4{~fh(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E8nj_ ^Z  
  { x3U>5F@  
  return (T2 & )r2; :/$_eg0A  
} <ty]z!B  
} ; L[nDjQn"  
'xnI N u  
7p!ROl^  
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> >。 ]2|fc5G'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nq>F_h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $~1mKx]]  
Val"vUZ  
return l(i, j) = r(i, j); b3 =Z~iLv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [MbbL  
Tjv'S <  
  return ( int & )i; aqQ+A:g  
  return ( int & )j; 8* #$ 3e  
最后执行i = j; Bv jsl  
可见,参数被正确的选择了。 Eld[z{n"  
l.g.O>1   
0n kC%j  
)'RaMo` 4  
y4IQa.F  
八. 中期总结 j6k"%QHf  
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: uH'?Ikx"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8L_OH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S|@/"?DC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N`?/kubD  
0T(+z)Ki  
3>MILEY^  
,3-^EfccW  
@b.,pwZF  
4]p#9`j  
九. 简化 ,:'JJZg@  
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。 $-t@=N@vO?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /hVwrt(  
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: ae@!M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2T(+VeMQ=  
  +-*/&|^等 rMjb,2*rC7  
2. 返回引用。 kF,ME5%  
  =,各种复合赋值等 )Qe]!$tqfD  
3. 返回固定类型。 I 2OQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5cU:wc  
4. 原样返回。 Rcw[`q3/  
  operator, T!41[vm(  
5. 返回解引用的类型。 ~QPTs1Vk8  
  operator*(单目) B B69U  
6. 返回地址。 -}!mi V  
  operator&(单目) OX]P;#4tU  
7. 下表访问返回类型。 z6d0Y$A G  
  operator[] (^g XO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P*|=Z>%[0  
  operator<<和operator>> , .;0xyc  
I"3C/ pU2  
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。 6H  U*,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZADMtsk  
ZS]Z0iZv9  
template < typename Left > :KXI@)M  
struct value_return , u%V%  
  { OyK#Rm2A=  
template < typename T > eu_ZsseZ  
  struct result_1 ]sVWQj  
  { I"lzOD; eI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SRk!HuXh  
} ; U  yV5A  
$>yfu=]?  
template < typename T1, typename T2 > % C2Vga#  
  struct result_2 NR k~  
  { `]6<j<' ,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .{`C>/"}  
} ; 5%fWX'mS  
} ; _JNYvng m  
r`EjD}2d  
&zEBfr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =GF=_Ac  
h:?qd  
下面我们来剥离functor中的operator() ?(K=du  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y6[le*T  
wJq$yqos{  
return l(t) op r(t) a L+>XN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m}RZ )c  
return op l(t) Z~-N'Lt{  
return op l(t1, t2) Y(kf<Wo  
return l(t) op > .K%W *t  
return l(t1, t2) op P\6:euI  
return l(t)[r(t)] a9{NAyl<oo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V!^0E.?a  
/w5*R5B{  
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: Qb/:E}h]$  
单目: return f(l(t), r(t)); 8uH8)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T=M##`jP%  
双目: return f(l(t)); CZeZk  
return f(l(t1, t2)); =4SXntU!e  
下面就是f的实现,以operator/为例 9609  
DQXcf*R  
struct meta_divide Ny$3$5/  
  { S1y6G/e9  
template < typename T1, typename T2 > /Qr`au  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I{[Z  
  { 2YW;=n  
  return t1 / t2; y1PyH  
} G'-#99wv.  
} ; ivq(eKy  
6z6\xkr  
这个工作可以让宏来做: pXN'vP  
?H@<8Ra=3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s9nPxC&A  
template < typename T1, typename T2 > \ {R@V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R*lq7n9  
以后可以直接用 9oO~UP!ag  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1kL8EPT%o  
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 \'Et)uD*  
(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。。。) wW)(mY?   
+M_ _\7  
4E=v)C'  
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 T9Juq6|  
O]@#53)Tz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !Pnjr T  
class unary_op : public Rettype `m<O!I"A  
  { 3Zd,"/RH  
    Left l; zN[& iKf  
public : ,z/aT6M?H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E/%"%&`8j  
w@cW`PlF  
template < typename T > C]5 kQ1Og  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t4v'X}7q]  
      { Bz-jy.  
      return FuncType::execute(l(t)); v=lW5%r,'  
    } !1=OaOT  
!f52JQyh  
    template < typename T1, typename T2 > 2 Kjd!~Z$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23L>)Q  
      { O |P<s+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +8N6tw/&  
    } !^su=c  
} ; =VuSi(d;e{  
p5or"tK  
H#;*kc a4  
同样还可以申明一个binary_op GK'p$`oJm  
LPJ7V` !k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b=:ud[h  
class binary_op : public Rettype 04;s@\yX4  
  { X]@"ZV[  
    Left l; ~,1Sw7 rE  
Right r; R`a~8QVh&5  
public : ([< HFc`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $B%KkD  
Ta?}n^V?;  
template < typename T > jUA~}DVD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -W('^v_*  
      { ;;+AdN5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Nv36#^Z  
    } iD_y@+iz  
T Q4L~8  
    template < typename T1, typename T2 > T&]-p:mg^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |JYb4J4Ni  
      { LiT%d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A2M( ad  
    } =#W:z.w  
} ; b}0h ()v  
( uD^_N]3  
f2IH2^)P  
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 #vV]nI<MF.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /v5A)A$7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V2T% tn;rp  
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。 e c]kt'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YQG l8E'  
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。。。 Y#68_%[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?c RF;!o"  
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) /ie&uW y  
下面是修改过的unary_op ~ `qWE u  
L@(. i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0x-g0]  
class unary_op TxG@#" ^g}  
  { e~lFjr]  
Left l; }BlyEcw'aN  
  r4 *H96l  
public : $Xlr@)%  
!X-\;3kC0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C'$}{%Cc@$  
'A:Y&w"r  
template < typename T > :\"0jQ.y|  
  struct result_1 G'/G DN^j  
  { 2\1+M)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '|ntwK*f  
} ; nahq O|~  
AtCT  
template < typename T1, typename T2 > `3T=z{HR9g  
  struct result_2 *GE6zGdN  
  { ^ l]!'"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ! s =$UC  
} ; gE\ ^ vaB  
'1b 1N5~  
template < typename T1, typename T2 > jC>ZMy8U)4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X13+n2^8]  
  { n~yKq"^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $"/l*H\h  
} @r*GGI!  
^ul1{  
template < typename T > 0@ "'SKq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Ac,F6w  
  { +S(# 7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3/n?g7B  
} ?Xypn#OPt  
Y`ip. Nx  
} ; .-rz30xT  
\T_ZcV  
9S]pC?N]E  
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 jJiuq#;T3  
好啦,现在才真正完美了。 X.4WVI  
现在在picker里面就可以这么添加了: qco'neR"z  
UDi(7c0.  
template < typename Right > Y0,{fw<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1sj7]G]`k  
  { *b) (-#w3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $GRwk>N  
} 9abUh3  
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。 ZSQiQ2\)  
Sr6'$8#>Y  
fL2P6N@  
!ZUUn*e{5  
|(%<FY$  
十. bind )m7%cyfC  
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。 x!GDS>  
先来分析一下一段例子 #h=V@Dh  
+j<WP  
Lbz/M _G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @QmN= X5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h7E?7nR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SnFyK5  
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。 ck] I?  
我们来写个简单的。 aYa`ex  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -nNKUt.I  
对于函数对象类的版本: e#HPU  
=A6*;T"W  
template < typename Func > kQ\ $0=6N9  
struct functor_trait q$" u<  
  {  ?pEPwc  
typedef typename Func::result_type result_type; e5bXgmyil  
} ; g]&fyB#  
对于无参数函数的版本: SzpUCr"  
&{8:XJe*,%  
template < typename Ret > a%`Yz"<lQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^x O](,H  
  { Y[7prjd  
typedef Ret result_type; H[KX xNYZ_  
} ; NHyUHFY  
对于单参数函数的版本:  }cMkh  
h<&GdK2U+  
template < typename Ret, typename V1 > )Q`Ycz-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m@+v6&,  
  { yGtTD9j  
typedef Ret result_type; H1U$ApD  
} ; bQ3<>e\%B  
对于双参数函数的版本: c+3(|k-M  
87!jn'A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dnD@BQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >|%3j,<U  
  { [6l0|Y  
typedef Ret result_type; F;#$Q  
} ; Y }VJ4!%U  
等等。。。 }'wZ)N@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $BehU  
c9Et Uv~  
template < typename Func > _$$.5?4  
struct func_return }w4OCN\1  
  { F,S)P`?  
template < typename T > u=nd7:bv  
  struct result_1 K.QSt  
  { zl8M<z1`1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i=<;$+tW  
} ; cu>(;=  
}6a}8EyFP  
template < typename T1, typename T2 > b EcN_7  
  struct result_2 *ilh/Hd>  
  { )I*(yUj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eV}"L:bgJ  
} ; $>#0RzU  
} ; u4FD}nV  
(^iF)z  
EoJ\Jk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RP{0+  
c?CfM>  
template < typename Func, typename aPicker > P x Q]$w  
class binder_1 !a UYidd  
  { O'98OH+u  
Func fn; pdJ]V`m  
aPicker pk; fD[O tc  
public : OcV,pJ  
KS(H_&j  
template < typename T > AjEy@ /  
  struct result_1 =_BHpgL  
  { Y)/|C7~W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %bTuE' `b  
} ; 4Lg ,J9  
sDNWB_~  
template < typename T1, typename T2 > \;MP|:{pU  
  struct result_2 [ S  
  { py\:u5QS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qqg.z-G%.  
} ; }kQ{T:q4  
zB0*KgAn{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'A5T$JV.r4  
d`rZgY  
template < typename T > MuMq%uDA"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :AlvWf$d  
  { M7?ktK9`ma  
  return fn(pk(t)); {E%c%zzQ  
} I H=$ w c  
template < typename T1, typename T2 > XcT!4xG0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DqWy@7 a  
  { C~4SPCU  
  return fn(pk(t1, t2)); E0RqY3  
} _D}3``  
} ; 4o M~  
AJ6l#j-  
Kw"e4 a  
一目了然不是么? rzHBop-8  
最后实现bind rK'Lvt@w  
b||usv[or  
o@gceZuk  
template < typename Func, typename aPicker > #pPOQv:~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .*YF{!R`h  
  { )B $Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %ZD]qaU0  
} P\K#q%8  
DgcS@N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G7Ck P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U&6A)SW,k  
?7wcv$K5  
十一. phoenix k^|z.$+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]@Y!,bw&  
IrZ\;!NK  
for_each(v.begin(), v.end(), o_Z9\'u  
( ZqrS]i@$  
do_ ,gNZHKNq  
[ u-&V, *3l  
  cout << _1 <<   " , " Kkovp^G  
] aHu0z:  
.while_( -- _1), ^_3Ey  
cout << var( " \n " ) -4+'(3qr  
) Qq.$! $  
); uQH]  
0J/yd  
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: V0 {#q/q  
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 D+;4|7s+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @&m]:GR  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  m-4#s  
'lE{Nj*7  
?jfh'mCA  
template < typename Cond, typename Actor > 8hS^8  
class do_while J \|~k2~  
  { iCpm^XT  
Cond cd; X7OU=+g  
Actor act; y _apT<P  
public : lHM} E$5  
template < typename T > 0~ nCT&V  
  struct result_1 FJH>P\+  
  { %t,42jQ9  
  typedef int result_type; *:d ``L  
} ; sx azl]  
!VIxEu^ke  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `^{G`es  
5'f_~>1Wt  
template < typename T > &TRKd)wd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pD[&,gV$  
  { ~SBW`=aP}  
  do 9;XbyA]  
    { MVzj7~+  
  act(t); gYN;F u-9Z  
  } XGR63hXND  
  while (cd(t)); KB~1]cYMp  
  return   0 ;  ,d/$!Yf  
} {@L{l1|0  
} ; [dLc+h1{B  
`:Wyw<^  
!NNPg?Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z =H?@z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `f}ZAX  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !-T#dU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8*&-u +@%  
下面就是产生这个functor的类: B/3~[ '  
}N -UlL(  
XelFGTE  
template < typename Actor > W (TTsnnx  
class do_while_actor .(Ux1.0C  
  { >.P* lT  
Actor act; qU6!vgM&  
public : gmu.8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,B;mG]_  
mQ}\ptdfV  
template < typename Cond > bS:$VyH6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GB `n  
} ; } -4p8Zt  
z|AknEE,  
&/uakkS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "Vc|D (g  
最后,是那个do_ bZWR. </  
YdvXp/P:|  
X)]>E]X  
class do_while_invoker !V#*(_+n  
  { ?xKiN5q"6  
public : O<!^^7/h0  
template < typename Actor > R-n%3oh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b*| ?7  
  { |1ry*~  
  return do_while_actor < Actor > (act); (*eX'^Q)d  
} rA<J^dX=C  
} do_; :FSg%IUX  
:W&kl UU"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GPAC0K^p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vr47PM2al  
最后来说说怎么处理break和continue .6n|hYe  
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。 w0js_P-uv  
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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