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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8=n9hLhqo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z*dQIC  
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, StdS$XW  
Rekb?|{z  
/+x#V!zM  
wzDk{4U  
  class filler Ha=_u+@  
  { j5,^9'  
public : dK J@{d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x:A-p..e  
} ; XoKO2<3  
)D Gz`->  
k"q!|+&Fs  
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: E,<\T6/%q  
.0Iun+nUD  
QX/X {h6  
*%OYAsc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hyq@O 8  
't0+:o">:  
v.l7Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "W &:j:o  
w'oo-.k  
z_:eM7]jv  
J0ZxhxX35  
二. 战前分析 XSm"I[.g  
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。 wQD0 vsD  
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 4GU/V\e|  
eq@am(#&kY  
<THZ2`tTK3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d}{LM!s  
  /* --------------------------------------------- */ 7xv4E<r2  
vector < int *> vp( 10 ); ,]PyDq6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i}/e}s<-6  
/* --------------------------------------------- */ -y&v9OC2-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E ;BPN  
/* --------------------------------------------- */ sJ))<,e5I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kf%&d}2to  
  /* --------------------------------------------- */ A9\]3 LY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7SgweZ}"  
/* --------------------------------------------- */ b 0LGH. z4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &v5G92  
r/NSD$-n  
[x2JFS#4  
^CZCZ,v  
看了之后,我们可以思考一些问题: c;:">NR  
1._1, _2是什么? \)OZUch  
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。 u*t,i`  
2._1 = 1是在做什么? NJ;"jQ-  
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。 8 uDerJ!  
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。 jd%Len&p  
n S_Ta  
@~m=5C  
三. 动工 GVmC }>z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0bMoUy*q  
fD1?z"lo  
;y>S7n>n:  
o"rq/\ovv  
template < typename T > '|vD/Qf=&  
class assignment nNt*} k  
  { X+=-f^)&  
T value; Nls83 W  
public : 8YuJ8KC  
assignment( const T & v) : value(v) {} -PNi^ K_  
template < typename T2 >  f~w>v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wP[xmO-%  
} ; j$3rJA%rN  
%KGq*|GUu  
si_W:mLF{a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c |>=S)|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vy-28icZ`  
'3A+"k-}mh  
R/^@cA  
e]lJqC  
  class holder ]dvPx^`d{  
  { ,i?)  
public : 9n1ZVP.ag  
template < typename T > ""co6qo#>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1HMUHZT  
  { >\V6+$cNp  
  return assignment < T > (t); q@(1Yivk  
} zVSx$6eiU  
} ; 7;&(}  
y|$R`P  
ev9; Ld  
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: "\e:h| .G  
$}t=RW  
  static holder _1; Pm4e8b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3sH\1)Zz  
1N8;)HLIBJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n.*3,4.]  
而不用手动写一个函数对象。 9B /s  
U^MuZ  
]eE 1n2  
^YGTh0$W  
四. 问题分析 8{dEpV*  
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。 /Rj#sxtdw  
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。 }g~g50ci  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kx~$Bor_!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KU-'+k2s;p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 11@]d ]v ,  
Q]@c&*_|  
五. 问题1:一致性 Fh K&@@_  
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?| z v>Oh#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LheFQ A  
$.pTB(tO  
struct holder ?WQNIX4  
  { $B\ H  
  // 1BJ<m5/1%  
  template < typename T > 6B0# 4Qrv  
T &   operator ()( const T & r) const Gav"C{G  
  { F/>*If s  
  return (T & )r; nZfs=@w:y  
} vA=Z=8  
} ; yGxv?%%2  
(&jW}1D  
这样的话assignment也必须相应改动: kY"KD22a  
F$Hx`hoy  
template < typename Left, typename Right > @Br {!#Wf  
class assignment OO nX`  
  { g+xw$A ou  
Left l; 3X;{vO\a1  
Right r; 8'A72*dhX  
public : AEY$@!8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [$pmPr2  
template < typename T2 > ef=K_, _  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <:&de8bT  
} ; >{C\H.N  
gY(1,+0-  
同时,holder的operator=也需要改动: `0{ S3v  
jfD1  
template < typename T > WK0C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  4*TmlY  
  { b O=yi)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +L0w;wT  
} zvY+R\,in  
03k?:D+5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mk!Dozb/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lT'9u,6   
T dk ,&8  
return l(rhs) = r; o:"anHs  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :P$#MC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Pao%pA.<  
PFM' & ;V  
template < typename Tp > ye%iDdf  
class constant_t _OMpIdY,R*  
  { `S3>3  
  const Tp t;  z [C3  
public : (u hd "  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ql%qQ ZV  
template < typename T > ~=En +J}*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bl;zR  
  {  Ow:1?Z{4  
  return t; wJeG(h  
} Md,pDWb  
} ; }^-<k0A4?  
8 Ti G3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P:C2G(V1AR  
下面就可以修改holder的operator=了 \, &9  
@?kM'*mrZM  
template < typename T > =8Ehrlq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }tG3tz0%fX  
  {  fvEAIs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nwA8ALhE  
} hePPxKQ-  
^e Gue  
同时也要修改assignment的operator() jZpa0grA  
At6qtoPRA  
template < typename T2 > +9XQ[57  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :7g=b%;  
现在代码看起来就很一致了。 T6#CK  
g&Vcg`  
六. 问题2:链式操作 `.%JjsD<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F'JY?  
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。 eq[Et +  
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。 &QNY,Pj  
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。 aG+j9Q_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cXnKCzSxZq  
-|S]oJy  
template < typename T > G8Z4J7^  
struct result_1 1L nyWZ  
  { ememce,Np  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l;A,0,i  
} ; p\p\q(S">  
\ HZ9S=  
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: "TcW4U9  
Ge+0-I6Ju  
template < typename T > FV39QG4b4  
struct   ref 4|?{VQ  
  { k]A8% z  
typedef T & reference; 7.Kc:7  
} ; "2?l{4T\  
template < typename T > 23!;}zHp  
struct   ref < T &> j;1-p>z  
  { px;/8c-  
typedef T & reference; 7nU6k%_%  
} ; R\|lt)h  
n5-)/R[z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %dST6$Z  
*?ITns W<  
template < typename T > ao" %WX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sh6JF574T  
  { :1ecx$  
  return l(t) = r(t); !y:%0{l  
} @|}BXQNd  
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。 +|iYg/2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q/ms]Du  
^Xb7[ +I6  
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 = &wmWy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l_tw<`Ep  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %V`F!D<D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #H?t!DU  
最后的布局是: wXMDh$  
                Add $~0Q@):  
              /   \ '*^yAlgtt  
            Divide   5 /iC;%r1L  
            /   \ v1JS~uDz  
          _1     3 /cr}N%HZB  
似乎一切都解决了?不。 Ys+OB*8AE  
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。 H5CR'Rp  
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。 Kv'n:z7Md  
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: WtulTAfN  
l%ayI  
template < typename Right > $rF=_D6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )tHaB,  
Right & rt) const LVJI_O{fH  
  { ^N}Wnk7ks'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b-U eIjX  
} =L|tp%!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L4u;|-znw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 aNn"X y\ k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /M;#_+VK<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 E/&Rb*3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u%/fx~t$  
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? H=*5ASc  
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: i,A#&YDl  
4/kv3rv  
template < class Action > 0P^L}VVX  
class picker : public Action u]NZ`t%AP  
  { =*qD4qYA  
public : {rfF'@[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DS-0gVYeDW  
  // all the operator overloaded Ho DVn/lr  
} ; u] :m"L M  
}8|[;Qa`y  
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。 @vL20O.  
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: fj7|D'c  
-9 !.m  
template < typename Right >  T9)nQ[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &cWjE x  
  { /-bF$)vN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E:zF/$tG  
} -K,-h[ o  
]<(]u#g_d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y2B &go  
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。 S##1GOO  
\^(0B8|w  
template < typename T >   struct picker_maker 9a\nszwa  
  { Gb[`R}^dq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;6@r-r  
} ; 2?m.45`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  ~ ~uAc_  
  { 8l}1c=A}Vi  
typedef picker < T > result; y@2epY?{  
} ; H>9CW<8  
`Y-|H;z  
下面总的结构就有了: $aHAv/&(5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -<jL~][S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8[r9HC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g  %K>  
至此链式操作完美实现。 [7(-T?_  
1Je9,dd6  
/bj <Ft\  
七. 问题3 )X4K2~k*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 u2oKH{/z  
ikWtC]y  
template < typename T1, typename T2 > DeR='7n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PH"hn]  
  { !D!~ ^\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hA\K</h.  
} [."[pY  
!fBF|*/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: t8^m`W  
V f-a'K&  
template < typename T1, typename T2 > 5es[Ph|K5  
struct result_2 i)#:qAtP*  
  { m}>F<;hQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^F?&|clM/  
} ; iAT)VQ&  
8Ll[ fJZA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? GgaTn!mJt  
这个差事就留给了holder自己。 Dnc(l(  
    1n%?@+W  
=rdY @  
template < int Order > 1&fc1uYB4  
class holder; 3=-4%%[M@  
template <> eh,~^x5  
class holder < 1 > ?#yV3h|Ij  
  { rkiT1YTY  
public : )54%HM_$k  
template < typename T > qV5DW0.  
  struct result_1 -{^}"N  
  { `eu9dLz H  
  typedef T & result; >]o}}KF?  
} ; .0R v(Y  
template < typename T1, typename T2 > \om%Q[F7a  
  struct result_2 {3N'D2N  
  { =^H4Yck/5  
  typedef T1 & result; eZ"1gYqy  
} ; iC iZJ"  
template < typename T > RwS@I /  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JCAq8=zM  
  { <~ JO s2  
  return (T & )r; 6<K6Y5<6  
} 4v[~r1!V  
template < typename T1, typename T2 > g$. \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @( n^T  
  { ~4q5 k5.,  
  return (T1 & )r1; =] 3tUD  
} iNwqF0  
} ; <b/~.$a'  
FI"`DMb}  
template <> oD}uOC}FS{  
class holder < 2 > E( us'9c   
  { vkLC-Mzm<  
public : mS k5u7  
template < typename T > czlFr|O;  
  struct result_1 ,lCgQ0}<  
  { xkOpa,=FI  
  typedef T & result; y4+ ;z2' >  
} ; S*AERm   
template < typename T1, typename T2 > Lg"C]  
  struct result_2 e.c3nKXZ q  
  { j5@:a  
  typedef T2 & result; K'#E3={tt  
} ;  +H$!a  
template < typename T > p&VU0[LIC0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \QU^>2 3  
  { Xl74@wq   
  return (T & )r; (knp#   
} 9'hv%A:\3  
template < typename T1, typename T2 > };'\~g,1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nC{%quwh{  
  { Zw wqSyuGf  
  return (T2 & )r2; #97h6m?  
} Fs[aa#v4B  
} ; Vb BPB5 $q  
&~CY]PN.  
B c2p(z4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >vo=]c w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y\{%\$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fd*8N8Pi  
M:5b4$Qh<  
return l(i, j) = r(i, j); C* nB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }MUn/ [x  
gk`zA  
  return ( int & )i; Z4IgBn(Z_}  
  return ( int & )j; '=P7""mN5  
最后执行i = j; %,ngRYxT#  
可见,参数被正确的选择了。 Le%Z V%,  
wj[$9UJb  
iX3HtIBj'  
}jill+]  
oPPX&e@=s]  
八. 中期总结 =_0UD{"_0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )Wb0u0)_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5E notp[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 | [ >UH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S8e{K  
^U]UqX`  
" LJq%E  
XkyKBg-  
*{+G=d  
2h%z ("3/  
九. 简化 @O[5M2|r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Qyy.IPTP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @Vu(XG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~H!S,"n^,P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "+unS)M;Y  
  +-*/&|^等 ;t+ub8  
2. 返回引用。 jbR0%X2  
  =,各种复合赋值等 '? jlH0;  
3. 返回固定类型。 jMpD+Mb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0>zbCubPH  
4. 原样返回。 VsA'de!V4[  
  operator, U#U]Pt  
5. 返回解引用的类型。 SB)5@ nmS  
  operator*(单目) ^i:B+ rl  
6. 返回地址。 qpXWi &g  
  operator&(单目) (dv]=5""  
7. 下表访问返回类型。 a5w:u5  
  operator[] 'MY/*k7:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2=_g f  
  operator<<和operator>> f47M#UC  
zhf.NCSt(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 R"K#7{p9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GaSPJt   
c*@G_rb  
template < typename Left > QD%L0;j  
struct value_return im @h -A]0  
  { L QjsOo  
template < typename T > yBI'djL~>  
  struct result_1 q/n,,!  
  { Z> r^SWL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5# K4bA  
} ; %AQIGBcgL  
jRL<JZ1N  
template < typename T1, typename T2 > H#ncM~y*  
  struct result_2 L5,NP5RC  
  { P@FHnh3}Z$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DY^;EZ!hb  
} ; 0tU.(  
} ; QV\eMuNy  
` Jdb;  
a1@Y3M Q;i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %HJK;   
%plo=RF  
下面我们来剥离functor中的operator() <n#DT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *BR^U$,e  
]KmO$4  
return l(t) op r(t) rdJR 2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s-v  
return op l(t) &?(?vDFfZ  
return op l(t1, t2) +>PX&F  
return l(t) op  z^<"x |:  
return l(t1, t2) op =W'Ae,&  
return l(t)[r(t)] r-<F5<H+K@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IC7M$  
[Vma^B$7Vj  
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: qT^I?g"!  
单目: return f(l(t), r(t)); Ng_!zrx04  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )Eo)t>  
双目: return f(l(t)); K>{T_){  
return f(l(t1, t2)); `*shF9.\C  
下面就是f的实现,以operator/为例 :ijAqfX  
" W|%~h  
struct meta_divide ~sXcnxLz  
  { )+6MK(<"  
template < typename T1, typename T2 > ->V<DZK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y`=]T>X&x  
  { S;- LIv  
  return t1 / t2; '  <=+;q  
} ?5 {>;#0Z  
} ; yNbjoFM.i  
)>Yu!8i  
这个工作可以让宏来做: $b mLu=9  
(I./ Uu%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }1upi=+ aE  
template < typename T1, typename T2 > \ 1aTB%F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :*KHx|Q  
以后可以直接用 _FWBUZ;N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U-3i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w.TuoWo>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =z /dcC$r  
@!1x7%]G  
8#g1P4  
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 BT"XT5@  
PAM}*'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^RI?ybDd  
class unary_op : public Rettype :n-]>Q>5=k  
  { s ']Bx=  
    Left l; $A-J,_:T<  
public : B]l)++~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y9Usn8  
5yz(>EVH  
template < typename T > _BP&n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uwy:t!(j  
      { <Pi|J-Y  
      return FuncType::execute(l(t)); ^\S~?0^m  
    } Ug<#en  
qO|R^De  
    template < typename T1, typename T2 > m*kl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1bn^.768l  
      { =UfsL%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XSyHk"g`  
    } m+T;O/lG0{  
} ; e-EUf  
D1=((`v '  
ys kO  
同样还可以申明一个binary_op Z '7  
P`cq H(   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?BZPwGMs  
class binary_op : public Rettype TtTj28 k7  
  { j=r P:#  
    Left l; @pRlxkvV  
Right r; tu66'z  
public : *(T:,PY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /$p6'1P8  
R1$:~p2m  
template < typename T > m()RU"WY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2HsLc*9{4  
      { ,tu.2VQc@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gq'Y!BBQy  
    } #ZrHsf P  
) iN/ua  
    template < typename T1, typename T2 > >E{";C)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DBr ZzA  
      {  KJaXg;,H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yj.7'{mA  
    } 7E79-r&n  
} ; ~yW4)4k;b  
%2{ %Obp'  
|#cm`v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =V-|#j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %UERc{~o*,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e9U9Uu[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?Yth0O6?sb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ku} Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^<a t'jk6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gL *>[@RO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _8F`cuyW  
下面是修改过的unary_op aGtf z)  
oF1,QQ^dg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D!Pq4'd(  
class unary_op 0vD7v  
  { _n50C"X=&(  
Left l; sg3OL/"  
  T^k7o^N>  
public : E^/t$M|H  
'O_3)x5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !C3MFm{B  
|es?;s'  
template < typename T > PuA9X[=  
  struct result_1 D"2&P^-  
  { i/`m`qdg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; VyXhl;  
} ; fY51:0{  
keX,d#  
template < typename T1, typename T2 > pS'FI@.'{  
  struct result_2 ogHCt{'  
  { fPR1f~r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `tA" }1;ka  
} ; "8x8UgG  
iXVe.n  
template < typename T1, typename T2 > 1AM!8VR2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;S^'V  
  { "!ug_'VW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :~tAUy":_*  
} #FCnA  
Ybs\ES'?A  
template < typename T > %7IugHH9y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p93r'&Q  
  { t\k$};qJ  
  return OpClass::execute(lt(t));  #~2%)  
} 7byK{{/z  
Cz\e w B  
} ; t(NI-UXBp  
g(qJN<R C/  
jHE}qE~>5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S >X:ZYYC  
好啦,现在才真正完美了。 =S+wCN  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;o2$ Q  
IEsEdw]aZE  
template < typename Right > M/>7pZW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hKLCJ#T  
  { |,gc_G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2Mc3|T4)U  
} ODNM+#}`  
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。 pN:Kdi  
Wz49i9e+d  
[q) 8N  
Ln')QN  
t{^*6XOcJ  
十. bind Z'`g J&6n  
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。 eTI%^d|  
先来分析一下一段例子 [!HEQ8 2g  
"GMBjT8  
P;=n9hgHI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B}Z63|/N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MDhRR*CBh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |:q=T ~x  
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。 v7BA[jQr  
我们来写个简单的。 lYVz 3p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )t0$qd ]  
对于函数对象类的版本: Vd,jlt.t  
([\  
template < typename Func > 0QXVW}`hz  
struct functor_trait "}u.v?HYz  
  { qT{U(  
typedef typename Func::result_type result_type; W=^#v  
} ; n$x c];j  
对于无参数函数的版本: Neq+16*u  
"pi=$/RD9  
template < typename Ret > ]HKQDc'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c }Ft^Il  
  { bv]`!g: C  
typedef Ret result_type; LSa,1{  
} ; jSh5!6O  
对于单参数函数的版本: ddJQC|xR}  
>kj`7GA  
template < typename Ret, typename V1 > qON|4+~u%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @Owb?(6?  
  { cs,N <|  
typedef Ret result_type; +%zAQeb  
} ; 7 E r23Q  
对于双参数函数的版本: V+* P2|  
q8X feoUV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]fx"4qKM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T*8VDY7  
  { >BIMi^  
typedef Ret result_type; f=(?JT  
} ; ][gq#Vx@  
等等。。。 3GaQk-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5,3'=mA6  
hm84Aq= f  
template < typename Func > q+H%)kF  
struct func_return 6]V4muz#c  
  { bU>U14ix<  
template < typename T > *g:4e3Iy  
  struct result_1 Fsmycr!R  
  { E ]A#Uy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >BR(Wd.  
} ; /f:dv?!km  
=)M/@T  
template < typename T1, typename T2 > Hu\B"fdS  
  struct result_2 R0P iv:  
  { nOt&pq7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "9ZID-~]  
} ; N=4G=0 `ke  
} ; MW! srTQ_  
*]ly0nP  
.f*4T4eR-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _Zp}?b5Q  
1t:Q_j0Ym  
template < typename Func, typename aPicker > ;kFDMuuO  
class binder_1 bZnuNYty75  
  { ^nT/i .#_  
Func fn; p#01gB  
aPicker pk; 09X01X[  
public : K,Ef9c/+K  
hEA<o67  
template < typename T > I?h)OvWd  
  struct result_1 !^^?dRd*v  
  { ;;_,~pI?k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vi>,kF.f V  
} ; TTeH `  
8;d:-Cp  
template < typename T1, typename T2 > W3]_m8,Z  
  struct result_2 8qk?E6  
  { \kp8S'qVo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 bomh2  
} ; X@$f$=  
j2Cks_$:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8|):`u  
> A Khf  
template < typename T > $Z!`Hb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sT !~J4  
  { -|J"s$yO4  
  return fn(pk(t)); HKU~UTRnZ  
} -MW_| MG  
template < typename T1, typename T2 > %z /hf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~k\fhx  
  { zjJ *n8l  
  return fn(pk(t1, t2)); 9E zj"  
} j5K]CTz#  
} ; Hc!  mB  
?+_Gs;DGVE  
txJr;  
一目了然不是么? 8e*,jH3  
最后实现bind ,p4&g)o  
2"0es40;0  
7F zA*  
template < typename Func, typename aPicker > Of- Rx/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p6 ]7&{>  
  { cQ/5qg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R{WE\T'  
} 9*2[B"5  
C\3y {s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w&$`cD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1_o],? Q  
fRrvNj0{ V  
十一. phoenix w:%o?pKet1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )2pbpbWX>  
{J{+FFsr(  
for_each(v.begin(), v.end(), V[{6e  
( CpA|4'#  
do_ 9)y/:sO<P  
[ _76PIR{an  
  cout << _1 <<   " , " yL%K4$z  
] y-T| #  
.while_( -- _1), NhfJ30~  
cout << var( " \n " ) rx $mk  
) r#+d&.|  
); zAK+8{,  
O}tZ - 'T  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4zASMu  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2>|dF~"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L; T8?+x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vGc,vjC3x  
)'Oh `$M  
}E+!91't.^  
template < typename Cond, typename Actor > ;,$NAejgd  
class do_while O!zV)^r  
  { B\<Q ;RI2;  
Cond cd; Ao&\EcIOT  
Actor act; ,R'@%,/  
public : IC#>X5  
template < typename T > IM:=@a{  
  struct result_1 |M>eEE*F<  
  { 6BY-^"W5`  
  typedef int result_type; oeKHqP wg  
} ; K\>tA)IPSV  
kd=GCO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} __`*dL>*  
VcAue!MN  
template < typename T > *YW/_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &K[_J  
  { 3t`P@nL0;  
  do IYqBQnX}oM  
    { @En^wN  
  act(t); g3Ec"_>P  
  } <p}R~zk  
  while (cd(t)); {_b%/eR1  
  return   0 ; ^g*pGrl#  
} 4oK?-|=?  
} ; <DMl<KZ  
guX 9}  
*Nw&_<\9Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /+8JCp   
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。 $iI]MV%=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q Btnx[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l=]cy-H  
下面就是产生这个functor的类: aY3^C q(r  
1)9sf0LyU  
j;']cWe  
template < typename Actor > lwHzj&/ ~  
class do_while_actor +)kb(  
  { UUSq$~Ct  
Actor act;  u*e.yN  
public : bnm P{Ps  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D Gr> 2  
BsBK@+ZyI  
template < typename Cond > {xwm^p(f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2uG0/7  
} ; s<*XN NE7  
0F@"b{&0  
EM]s/LD@%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MJ7Y#<u  
最后,是那个do_ +IrLDsd  
;+0t;B!V  
lFa02p0  
class do_while_invoker z8{a(nKP  
  { nFE4qm  
public : F4It/  
template < typename Actor > W^fuScG)c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F\fWvXdW  
  { 4/mig0"N.  
  return do_while_actor < Actor > (act); >^%7@i:@U  
} aJYgzr,  
} do_; z)'Mk[  
n_$ :7J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tg!i%v(-t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xG}(5Tt  
最后来说说怎么处理break和continue A{UULVp  
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。 y(Y!?X I  
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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