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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  lmB+S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @5TJ]=  
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, lkgB,cflpi  
Yf x'7gj  
~ 6Hi"w  
]Hrw$\Ky  
  class filler ?uqPye1fc  
  { w0fFm"A|W  
public : /QVhT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IL<@UWs6  
} ; bH_zWk  
5x' ^.$K >  
. AX6xc6  
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: F2mW<REg{  
6 Y}Bza  
etH]-S  
|&rxDf}W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Np R&`]  
ykG^(.E  
YRJw,xl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -Sj|Y }  
x=VLRh%Gvl  
R8fB 8 )  
LT) G"U~  
二. 战前分析 ]08 ~"p  
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。 X h"8uJD  
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 WB=|Ty ~l  
Cb;49;q  
*`bAu *  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4'0rgS  
  /* --------------------------------------------- */ EnXTL]=0S  
vector < int *> vp( 10 ); X##hSGQM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *W=R:Bl!  
/* --------------------------------------------- */ C2W&*W*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3X}>_tj  
/* --------------------------------------------- */ %8T"h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !Ytr4DtM  
  /* --------------------------------------------- */ dO\irv)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %jmL#IN)  
/* --------------------------------------------- */ >^%TY^7n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i@STo7=  
WhN~R[LE_  
@wOX</_g  
_9b;8%? Yf  
看了之后,我们可以思考一些问题: OqA#4h4^  
1._1, _2是什么? OG}m+K&<  
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。 p*" H&xA@  
2._1 = 1是在做什么? E=8$*YUW(g  
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。 TTzvH;S  
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。 O{nM yB  
j43-YdCJ  
@j?)uJ0Q  
三. 动工 ,.&y-?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jsnk*>j  
ayoqitXD?  
84u %_4/  
P+[\9Gg  
template < typename T > K,L  
class assignment (uskVK>L  
  { @If ^5s;z  
T value; 8^6dK  
public : ^K n{L  
assignment( const T & v) : value(v) {} xdd;!HK,  
template < typename T2 > XKepk? E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P|4qbm4%O,  
} ; zQ~8(E]Rf  
uP veAK}h  
[DO UIR9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E]j2%}6Z%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \dw*yZ^  
)Y@mL/_  
W: vw.  
tgB\;nbB  
  class holder [agp06 $D?  
  { Q7@.WG5  
public : o$+"{3svw?  
template < typename T > x*2'I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T`.RP&2/d  
  { or{X{_X7  
  return assignment < T > (t); %>Y86>mVz  
} ]S#m o  
} ; h#!u"'JW  
E;Sb e9]   
l d4#jV ei  
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: -<Zs7(  
S8$kxQg  
  static holder _1; QvN=<V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W_ hckq.  
# ^~[\8v>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N++jI(  
而不用手动写一个函数对象。 P(#by{s  
7Ta",S@m  
m?Qr)F_M  
3>t^Xu~  
四. 问题分析 ME%W,B.|"s  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jk'.Gz  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b 5X~^L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :RE.md  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ysz&/ry  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ApxGrCu  
lYq4f|5H}m  
五. 问题1:一致性 s9'lw'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }+4^ZbX+:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q-g}{mFS  
2po>%Cp  
struct holder 1^4z/<ZWm  
  { N1O.U"L;  
  // ``p( )^zT  
  template < typename T > -$js5 Gx1  
T &   operator ()( const T & r) const 0+P<1ui  
  { >u:t2DxE  
  return (T & )r; mgxoM|n6  
} ufekhj  
} ; 7jL3mI;n%;  
3j iSvrfI  
这样的话assignment也必须相应改动: ]d|:&h  
bEJz>oyW"  
template < typename Left, typename Right > uYv"5U]MFv  
class assignment ?-`G0(  
  { v9qgfdBS5  
Left l; @GpM 4>:  
Right r; dE[nPtstb  
public : &eHhj9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W%xg;uzp  
template < typename T2 > MWxv\o   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Mr3;B+S  
} ; RN3-:Zd_X  
XH?}0D(  
同时,holder的operator=也需要改动: 4G4[IA u_  
:7w^2/ZGo  
template < typename T > (79y!&9p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vxRy7:G"  
  { )d\u_m W^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q{?ku!cL  
} V{j>09u  
Gw5j6  
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。 e)WpqaI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (\UA+3$4  
?{OB+f}Mo  
return l(rhs) = r; lStYfO:<'v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 VQQtxHTC3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 61W ms@D%  
KAucSd`  
template < typename Tp > PsLMV:O9S  
class constant_t &GC`4!H  
  { IU8/B+hM~  
  const Tp t; JIl<4 %A  
public : tCJ+OU5/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f"=1_*eH  
template < typename T > %)Pn<! L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rl0sN5n  
  { /~49.}yt  
  return t; = 2 3H/  
} r pv`%  
} ; G8y:f%I!b  
c3X'Sv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =lzRx%tm  
下面就可以修改holder的operator=了 Vd-\_VP20  
LG0z|x(  
template < typename T > | Vtd !9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b>B.3E\Pc  
  { D{]t50a.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aIrQ=}  
} FZW)C'j  
G\y:O9(  
同时也要修改assignment的operator() oA^aT:o +  
y&HfF~  
template < typename T2 > dPdodjSu,!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '.sS"QdN  
现在代码看起来就很一致了。 Vt {uG  
]}3AP!:  
六. 问题2:链式操作 zHI_U\"8D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =@ '>|-w|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 X*'tJN$  
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。 HAHv^  
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。 Oie0cz:>:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X}~5%B(  
\ 2$nFr?0  
template < typename T > +bG^SH2ke  
struct result_1 s~@4  
  { ~w&P]L\dB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7IrbwAGZ3  
} ; }=1#ANM1  
a@E+/9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qno8qF*  
1}moT#  
template < typename T > 3fS+,>s\O  
struct   ref gEVN;G'B<=  
  { b h%@Lo  
typedef T & reference; 7~2b4"&  
} ; (vq0Gl  
template < typename T > i?.7o*w8  
struct   ref < T &> I Xm}WTgF!  
  { G@YX8!w U  
typedef T & reference; V &K:~[M  
} ; #1INOR9  
5B&#Sh`r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uM!$`JN  
wA+QUN3#n  
template < typename T > 39xAh*}G]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z /#&c  
  { Vv"JN?dHi  
  return l(t) = r(t); aZ[ aZU  
} 1:7 uS.  
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。 +d7sy0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n+C]&6-b  
[Yo3=(7J  
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 j.? '*?P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AY{-Hf&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9~bl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PGaB U3  
最后的布局是: zYCrfr  
                Add i+x$Y)=  
              /   \ F/MzrK\':m  
            Divide   5 &+@~;p 5F  
            /   \ f`zH#{u  
          _1     3  Q.3oDq  
似乎一切都解决了?不。 Q&zEa0^rG6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 gnW]5#c@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 lzJ[`i.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "pP5;*^f  
V-#OiMWa~  
template < typename Right > AqPE.mf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const av-l_iE  
Right & rt) const 'hTA O1n8  
  { s:_M+_7_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6`/nA4S4.  
} n|t?MoUP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mlIX>ss|7B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wA@y B"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c4]/{!4 Q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "A_,Ga  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]2^tV.^S^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? e,Ih7-=Er,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +Dg%ec  
XCQS_'D  
template < class Action > 0* G5Vd  
class picker : public Action !1i(6?~#4  
  { 9}~WwmC|x  
public : c$X0C&m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BXNt@%  
  // all the operator overloaded >d.o1<  
} ; [@SLt$9"  
W<J".2D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 AJ0qq  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [x`trypg  
l[KFK%?  
template < typename Right > Y)?dq(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z3:M%)e_u$  
  { I6bekOvP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G8c 8`~t  
} Irk@#,{<  
HPc7Vo(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > deD%E-Ja  
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。 r"yA=d'c  
JsNqijVC  
template < typename T >   struct picker_maker F[q:jY  
  { .C]V==z`[4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^P5+ _P  
} ; jy=dB-&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rgQ6/3}qc  
  { A=Au>"nAA  
typedef picker < T > result; qT`sPEs;V  
} ; z^+`S:  
\ (y6o}aW  
下面总的结构就有了: #+mt}w/  
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。 w28!Yj1Q  
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。 NGl/F{<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TW 2OT }  
至此链式操作完美实现。 MA\^<x_?L}  
71AR)6<R  
;DMv?-H  
七. 问题3 yN* H IN  
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。 E,6(/`0H*  
>Ab>"!/'K  
template < typename T1, typename T2 > Yg 8AMi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2ckAJcpEb/  
  { d/Q}I[J.u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kF:4 [d  
} Wa#!O$u  
Qr`WPTQr"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9zdp 8?T  
C4Pi6.wf  
template < typename T1, typename T2 > # 2As-9  
struct result_2 vn n4  
  { _xgF?#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ML6V,V/e  
} ; i^c  
!olvP*c"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Yjv[rH5v  
这个差事就留给了holder自己。 f wN  
    ahagt9[,:F  
(!h%) _?.l  
template < int Order >  &!I^m  
class holder; xkv2#"*v  
template <> wJ_E\vP  
class holder < 1 > )9~1XiS,  
  { OrX x0Hn  
public : sb 3l4(8g  
template < typename T > fo63H'7  
  struct result_1 y'(bp=Nq  
  { tw. 2h'D  
  typedef T & result; >QwZt  
} ; pfj%AP:  
template < typename T1, typename T2 > d*%-r2K  
  struct result_2 F$ kLft[:  
  { TGnyN'P|  
  typedef T1 & result; s>E u[ uA  
} ; M8Y\1#~  
template < typename T > =}S*]Me5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O.7Q* ^_  
  { neQ2k=ao  
  return (T & )r; rbP" n)0=  
} IY@)  
template < typename T1, typename T2 > !!Tk'=t9"3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0 S3~IeJ  
  { Ndj9B|s_  
  return (T1 & )r1; 7g(,$5  
} pg3B^  
} ; ?!H <V@a  
/1X0h  
template <> i2or/(u`  
class holder < 2 > ]?P9M<0PM  
  { "hRw_<  
public : vkmTd4g  
template < typename T > .lMIJN&/  
  struct result_1 zh5{t0E}C  
  { 76[O3%  
  typedef T & result; 9XGzQ45R  
} ; F{*S}&q*)o  
template < typename T1, typename T2 > 0mB]*<x8  
  struct result_2 *wW/nr=\;  
  { &gc8"B@V  
  typedef T2 & result; l6b3i v,  
} ; VFN\ Ryd  
template < typename T > `r"euO r\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 846j<fE  
  { cnAwoTt4  
  return (T & )r; 'U<-w$!f+^  
} {;4AdZk  
template < typename T1, typename T2 > ^FSUK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]JQk,<l5E  
  { Zf<M14iM  
  return (T2 & )r2; wAE ,mw  
} m ys5B}  
} ; =re1xR!E5  
-Z&6PT7  
#84pRU~  
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> >。 D$k40Mz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: % R~9qO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jREj]V>  
ZOl =zn  
return l(i, j) = r(i, j); ZVotIQ/Q'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B 95}_q  
Ij>x3L\-  
  return ( int & )i; >j1\]uo  
  return ( int & )j; i][7S mN  
最后执行i = j; [0 7N<<  
可见,参数被正确的选择了。 xw-x<7  
z^ +CD-  
u/FnA-L4  
4VE7%.z+  
pfW0)V1t  
八. 中期总结 hx$-d}W{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Qg+0(odd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )%8oE3O#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VXvr`U\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;i`X&[y;  
!pI)i*V|  
:<d\//5<9  
=LJc8@<:f  
rkA0v-N6v  
d>:(>@wz  
九. 简化 \RZFq<6>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \ief [  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +~J?/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -X(%K6{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EzY?=<Y(  
  +-*/&|^等 fclmxTy  
2. 返回引用。 x#"|Z&Dw0  
  =,各种复合赋值等 :u#Ls,OZz  
3. 返回固定类型。 E"iH$NN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SymSAq0$F  
4. 原样返回。 j(G}4dib  
  operator, 0 3L"W^gc  
5. 返回解引用的类型。 -!(  
  operator*(单目) *W q{ :k  
6. 返回地址。 S1^u/$*6  
  operator&(单目) #=R)s0j"  
7. 下表访问返回类型。 <Ft6d  
  operator[] ^GdU$%aa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }NPF]P;  
  operator<<和operator>> We3*WsX\  
GqhnE>  
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。 Nd/iMV6V;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D1bS=> ;,"  
#V[ ?puE@  
template < typename Left > U:>'^tkp  
struct value_return b3e:F{n ^  
  { Y4`MgP8t  
template < typename T > NLM ]KT  
  struct result_1 ay#cW.,  
  { -bo2"*|m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1QM*oj:  
} ; PPT"?lt*&  
)NZ6!3[@  
template < typename T1, typename T2 > %>'2E!%  
  struct result_2 /h%<e  
  { v'*Q[ ('  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vBsd.2t~  
} ; >x)YdgJ*  
} ; WMBntB   
<Fb3\T L  
w\=zTHo88  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;nG"y:qq  
]@1YgV  
下面我们来剥离functor中的operator() XhFa9RC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ke|v|@  
94%gg0azp  
return l(t) op r(t) !c:Q+:,H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ea1{9> S  
return op l(t) "+s#!Fh *  
return op l(t1, t2) LU4\&fd  
return l(t) op 5bFE;Y;  
return l(t1, t2) op *=0Wh@?0  
return l(t)[r(t)] PEZElB ;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1d!7GrD F  
WZ5[tZf  
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: Mw7!w-1+  
单目: return f(l(t), r(t)); +Tc4+q!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "5e~19  
双目: return f(l(t)); >]Hz-2b  
return f(l(t1, t2)); exV6&bdu  
下面就是f的实现,以operator/为例 #(h~l> r  
I"@X~Y7}  
struct meta_divide y|q4d(P.  
  { d9|dHJf  
template < typename T1, typename T2 > #/@U|g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ([UuO}m-  
  { JY0t Hs  
  return t1 / t2; Y+<C[Fiq  
} (w]w 2&Y D  
} ; FQB)rxP  
/dhx+K~  
这个工作可以让宏来做: Pca~V>Hd  
s W+YfJT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %Rr!I:[ $  
template < typename T1, typename T2 > \ #})Oz| c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $-"AMZ899  
以后可以直接用 :ORCsl6-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sF]v$ kq  
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 y?<[g;MuT  
(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。。。) l9 )iLOj  
j>eL&.d  
~j 3B'  
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 Yqmx]7Y4  
u#%Ig3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |8&AsQd  
class unary_op : public Rettype 5. :To2  
  { 3/:O8H  
    Left l; 0~A<AF*t  
public : UA{sUj+?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} k@5#^G  
u1` 8f]qt  
template < typename T > KpC)A5u6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \^;Gv%E  
      { COFs?L.`  
      return FuncType::execute(l(t)); l7aGo1TcIh  
    } s8}:8  
Ol9U^  
    template < typename T1, typename T2 > swG^L$r`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xj{X#[q):  
      { "Na9Xea  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O 4N_lr~  
    } J><O 51  
} ; lZ0+:DaP2  
T;GBZR%  
V-A^9AAPm  
同样还可以申明一个binary_op qh0)~JL4   
&o^wgmS   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /`\-.S9  
class binary_op : public Rettype vPmP<c)cb  
  { nen6!bw4  
    Left l; E{T\51V]%  
Right r; GWjKZ1p  
public : Jkpw8E7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @<CJbFgJp  
<X p F  
template < typename T > #1hT#YN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const POH >!lHu  
      { )oTEB#J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Qat%<;P2  
    } FvG9PPd  
"x9xJ  
    template < typename T1, typename T2 > z:u`W#Rf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Ml,H%F  
      { T_Z@uZom.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _I~TpH^1K  
    } P.qD,$-  
} ; R|V<2  
G&D N'bp  
E=~H,~  
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 dr~MyQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GOJi/R.{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m8 0+b8b  
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。 z$7YC49^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +Jt"JJ>%k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P(X#w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PC\Xm,,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) IS&`O= 7  
下面是修改过的unary_op 0#K@^a  
r{\cm Ds  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [.6>%G1C  
class unary_op mI9h| n  
  {  cD0  
Left l; F1M@$S ,  
  QIi*'21a+  
public : pC8(>gV<h  
enG6T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YL){o$-N"J  
G8u8&|  
template < typename T > ^l$(-#'y  
  struct result_1 yl 0?Y  
  { {6 #3`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x ?^c:`.  
} ; $nn~K  
<g*rTqT'  
template < typename T1, typename T2 > FT|*~_@  
  struct result_2 iM8hGQ`  
  { zNE!m:s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yqejd_cd  
} ; 'Dat.@j  
dC(6s=4  
template < typename T1, typename T2 > !ox&`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bx6@FKns}  
  { 7[D0n7B@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C{!Czz.N  
} * D AgcB  
]VwAHT&je  
template < typename T > Y\+^\`Tqu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ <>+Dk&  
  { cYbO)?mC_  
  return OpClass::execute(lt(t)); +D h=D*  
} I]k'0LG*^  
{_q2kk  
} ; :[ITjkhde0  
N23s{S t  
8OBvC\%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2$\f !6p  
好啦,现在才真正完美了。 s|,]Nb=z/  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZM|>Va/X  
b%oma{I=.c  
template < typename Right > etTuukq_Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 50I6:=@\\  
  { mceSUKI;L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ce:R p?  
} aLsGden|  
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。 66|lQE&n  
M  j5C0P(  
ZzKn,+  
BbU&e z8P  
ADR`j;2  
十. bind [")0{LSA=  
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。 l w%fY{  
先来分析一下一段例子 kkJg/:g  
jV<LmVcZY  
_p_F v>>:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3/[=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KDXo9FzF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Iewq?s\Fo  
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。 wZC'BLD  
我们来写个简单的。 ~f@<]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BMdr.0  
对于函数对象类的版本: Fj]S8wI  
78.sf{I  
template < typename Func > <5X@r#Lz  
struct functor_trait ;8T<L[ ^U  
  { <;XJ::d  
typedef typename Func::result_type result_type; t&&OhHK  
} ; *,R e&N8  
对于无参数函数的版本: %]R#}amW  
`Ch6"= t  
template < typename Ret > P\M+Z A ;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w(G(Q>GI  
  { ALw uw^+  
typedef Ret result_type; ;=7z!:)  
} ; ~'U;).C  
对于单参数函数的版本: uZYeru"w  
<]9MgfAe  
template < typename Ret, typename V1 > lyi}q"Kn*;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !e7vc[N  
  { )a}5\V  
typedef Ret result_type; )R|7> 97  
} ; |.S;z"v![  
对于双参数函数的版本: [%@zH  
cr/|dc'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H 0h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pP r<8tm[  
  { {10ms_s  
typedef Ret result_type; tS9m8(Hr%Q  
} ; 1y@-  
等等。。。 H,I}R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :D,YR(])  
ew"Fr1UGYZ  
template < typename Func > B.WJ6.DkS  
struct func_return y H'\<bT  
  { ~"wD4Ue  
template < typename T > nY8UJy}<oL  
  struct result_1 J~}UG]j n  
  { )s8r(.W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F#PJ+W*h  
} ; ,qfa,O  
y{"E) YY  
template < typename T1, typename T2 > vr  vzV  
  struct result_2 68)^i"DM<  
  { m3WV<Cbz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w\mF2h  
} ; K@i*Nl  
} ; 0l##M06>  
aE%VH ;?  
H|Nw)*.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "5YdmBy  
LBE".+  
template < typename Func, typename aPicker > Z`*cI   
class binder_1 $"i690  
  { vq s~a7E-P  
Func fn; ,,J3 h  
aPicker pk; C1/jA>XW  
public : O<3,n;56Z  
 n=&c5!  
template < typename T > 5;{Bdvcv  
  struct result_1 y(dS1.5F  
  { Z~uKT n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; br;G5^j3?  
} ; ]M2<I#hF.  
./ :86@O  
template < typename T1, typename T2 > KRtu@;?  
  struct result_2 gctaarB&  
  { Cm4 *sN.&)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A1q^E(}O  
} ; P&GZe/6Y  
#SYWAcTkO}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M BT-L  
^55?VQB  
template < typename T > 2{CSH_"Z7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d0B+syl&4l  
  { A|J\X=5  
  return fn(pk(t)); OGFKc#  
} !.9vW&t  
template < typename T1, typename T2 > =F&RQ}$   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [*G2wP[$  
  { Q7r,5w& cm  
  return fn(pk(t1, t2)); 7j:{rCp3J  
} gp HwiFc  
} ; 9qDGxW '1  
Dkb&/k:)  
bw\=F_>L  
一目了然不是么? (Pd>*G\  
最后实现bind s]c$]&IGG  
&[RU.Q!_H  
8:% R |b  
template < typename Func, typename aPicker > /6zpVkV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t {"iIz_S  
  { Elp!,(+&6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BcLt95;.\  
} Y+GeT#VHe  
\DqxS=o;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^rwSbM$  
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。 lc-|Q#$3$  
]e.+u  
十一. phoenix md"%S-a_dT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5@$4.BGcF  
kDq%Y[6Z  
for_each(v.begin(), v.end(), 3(+#^aw  
( r%pFq1/'!  
do_ 6t:c]G'J  
[ 'I]"=O,  
  cout << _1 <<   " , " ]5f M?:<l  
] ts<dUO  
.while_( -- _1), j\f$r,4  
cout << var( " \n " ) *]WXM.R8  
) LFyceFbm  
); l7,qWSsn K  
Zk UuniO  
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: uR@`T18  
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 Qiw4'xQm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t5X lR]` w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]?(F'&  
n-3j$x1Ne  
wG5RN;`V  
template < typename Cond, typename Actor > Ok&>[qu  
class do_while HY;?z `=  
  { %uVJL z  
Cond cd; Lc<xgN+cJ  
Actor act; /dt!J `:  
public : *"FLkC4  
template < typename T > 2?iOB6  
  struct result_1 _M[[vXH  
  { WgJAr73 l  
  typedef int result_type; q_y,j&  
} ; DXW?;|8)O  
8$ZSF92C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G*i#\   
5jV97x)BGx  
template < typename T > :IVMTdYf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o?K|[gNi  
  { 6bKO;^0  
  do DhNo +"!z  
    { Sn2Ds)Pfx3  
  act(t); qMES<UL>  
  } gH^$Y~Lx  
  while (cd(t)); jne9=Als5  
  return   0 ; t!~YO'<dS  
} ^>8]3@ Nh  
} ; &17,]#3  
t"/"Ge#a  
WG/J4H`Od  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5A$az03y$\  
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。 $;uWj|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;[%}Xx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2~WFLD  
下面就是产生这个functor的类: _$\5ZVe  
cJ##K/es  
k> &s( b  
template < typename Actor > P!+nZXo  
class do_while_actor A?D"j7JD=L  
  { 0tCOb9  
Actor act; .(7C)P{ .0  
public : x56 F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %C`'>,t>  
O {6gNR,*  
template < typename Cond > Eqmv`Z [_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'SU9NQS  
} ; 6!%d-Z7)  
b^,Mw8KsO  
x)VIA]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;5Vk01R  
最后,是那个do_ +yb$[E*  
f'6qJk%J  
Uk *;C  
class do_while_invoker 2Cd --W+=  
  { 6"Lsui??  
public : ~26s7S}  
template < typename Actor > dD^_^'i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j&[.2PW\  
  { u1) TG "+0  
  return do_while_actor < Actor > (act); W]D`f8r9  
} Stw+Dm\!  
} do_; ok3  
a|P~LMPM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B2G5h baA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z0"&  
最后来说说怎么处理break和continue Naf`hE9  
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。 "T{~,'T  
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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