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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S(eQ{rSs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L$v^afP?  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, T&"i _no*  
;eB ~H[S/  
9vGs;  
f%qt)Ick  
  class filler ?Ce#BwQ>  
  { Vs 0 SXj  
public : ":?T%v>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ SCy$,m  
} ; `kN #4p  
~KIDv;HSb[  
jkrx]`A{~  
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: {GqXP0'  
= Rc"^oS  
`kBnSio~  
Ln#a<Rx.E7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bNzqls$  
}3/~x  
vrl[BPI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *ftC_v@p5  
h!]"R<QQdu  
X.|Ygx  
v1[_}N9f>H  
二. 战前分析 0^!Gib  
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。 {0jIY  
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 nZvU 'k:  
J0<p4%Cf  
f5dR 5G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l`n5~Fs  
  /* --------------------------------------------- */ a, Kky ^B  
vector < int *> vp( 10 ); j=sBq.S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Re:T9K'e  
/* --------------------------------------------- */ /-*hjX$n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \MYU<6{u  
/* --------------------------------------------- */ KHj6Tg;)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6!7Pm>ml  
  /* --------------------------------------------- */ +$beo2x6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I ,FqN}  
/* --------------------------------------------- */ M?6;|-HH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s^|\9%WD  
99ASIC!  
KjR4=9MD  
Uxl(96  
看了之后,我们可以思考一些问题: pVokgUrC  
1._1, _2是什么? Wpm9`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。 H*!5e0~rR  
2._1 = 1是在做什么? 4Z%Y"PL(K  
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.J  
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。 /#q")4Mf  
|+ 7f2C  
Q)6va}2ai  
三. 动工 K r3];(w{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CI^|k/  
B\<ydN  
a?<?5   
@!H '+c  
template < typename T > ;~tsF.=  
class assignment xUj2 ]Q>R+  
  { N~#D\X^t.  
T value; ~Yl$I,  
public : ;h+q  
assignment( const T & v) : value(v) {} :0Te4UE;P7  
template < typename T2 > Ee?;i<u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (:}<xxl  
} ; zHFTCL>"  
Wvr+y!F  
Ol cP(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4]BJ0+|mT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  nP_=GI  
x0x $  9  
Zc\S$+PM  
,olwwv_8G  
  class holder @\!!t{y  
  { F.KrZ3%4iB  
public : fPE?hG<x  
template < typename T > ^CQ1I0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O)5 #Fcp(  
  { ]gP8?s|  
  return assignment < T > (t); UH40~LxIma  
} c^-YcGwa  
} ; xyV]?~7  
9.8,q  
)fCMITq.|  
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: f'_ S1\  
\!PV*%P  
  static holder _1; Jr?!Mh-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t,Q'S`eTU  
A+2oh3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TzY!D *%z  
而不用手动写一个函数对象。 6UB6;-  
z6Z='=pT  
#<}kISV0  
QN #)F  
四. 问题分析 :0dfB&7  
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。 !fZLQc  
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。 { y/-:=S)A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \\iK'|5YG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $h]NXC6J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RUc\u93n  
*R!]47Y d  
五. 问题1:一致性 00qZw?%K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| QZ0R:TY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w{P6i<J  
62NkU)u  
struct holder | XLFV  
  { .nPL2zO  
  // Qi|?d7k0  
  template < typename T > vTcZ8|3e  
T &   operator ()( const T & r) const &?}1AQAYg  
  { thQ J(w  
  return (T & )r; @ay|]w  
} P8]ORQ6 ZF  
} ; C,='3^Nc  
ReqE?CeV  
这样的话assignment也必须相应改动: 8q*";>*  
<|Iyt[s  
template < typename Left, typename Right > V Q h/  
class assignment ,Z4^'1{D  
  { .' IeHh  
Left l; k) 3s?  
Right r; uf?b%:A  
public : Wa}"SqYr h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :5<#X8>d  
template < typename T2 > .J:;_4x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #}j]XWy  
} ; Avd *~  
X=#It&m%s  
同时,holder的operator=也需要改动: AA_@\: w^  
ywe5tU  
template < typename T > 2moIgJ   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5"e+& zU~f  
  { F%y{% C7l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QP<FCmt8  
} ?GfxBZWJ  
s!i:0}U  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2i"HqAB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %U:C|  
|87W*  
return l(rhs) = r; lkN'uZ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E7gL~4I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,-!2 5G  
^Bn1;  
template < typename Tp > PgTDjEo  
class constant_t ktWZBQY  
  { PMsC*U,oe  
  const Tp t; "bi  !=  
public : 8}9Ob~on  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YVJ+' A=|  
template < typename T > uYY=~o[ Tw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *H?t;,\  
  { `TkbF9N+  
  return t; h\2}875  
} 2$  
} ; -2z,cj&E{  
CBIT`k.+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -@#Pc#  
下面就可以修改holder的operator=了 !&\meS{  
!2wETs?  
template < typename T > VZIKjrKs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6g8M7<og9R  
  { ?&XzW+(X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,Z?m`cx  
} #[Z<=i~C  
(A2U~j?Ry}  
同时也要修改assignment的operator() a\>+=mua  
{dDq*sLf  
template < typename T2 > m_(E(_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M;V&KG Z  
现在代码看起来就很一致了。 #Af)n(  
i{P%{hVb  
六. 问题2:链式操作 kO jEY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [:Xn6)qz  
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。 ` v>/  
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。 ?${V{=)*X'  
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。 3 L*+8a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \N6<BS  
e{:86C!d)  
template < typename T > '}@e5^oL  
struct result_1 A}gYcc85Z  
  { AVU7WU{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q$3HvZP  
} ; kGruo5A  
CJ0$;et  
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: nhp)yW  
x Ridc^  
template < typename T > ?-4OfGN  
struct   ref 2$iw/ r  
  { QZ#3Bn%B5  
typedef T & reference; @h!U  
} ; cxL,]27Bu  
template < typename T > ]X/O IfdWe  
struct   ref < T &> vi^z5n  
  { 33O)k*g  
typedef T & reference; >y&[BB7S6  
} ; 5 Xk~,%-C  
#j\*Lc"Ur:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mf+K{y,L  
`CPZPp,l6`  
template < typename T > s z;=mMr/Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bb*c+XN0  
  { hT\p)w  
  return l(t) = r(t); zwKg  
} t>XZ 3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  fF\*v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )J{.Cx<E  
58qaA\iw  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o-L|"3 P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ b=5 6~[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  =7*oC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Dm&lSWW`/  
最后的布局是: e6Wl7&@6  
                Add Ma% E&.ed  
              /   \ D%6ir*%T  
            Divide   5 w2.qT+; v  
            /   \ ": mCZUt  
          _1     3 |G[{{qZM5  
似乎一切都解决了?不。 ]}jgB 2x7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .WxFm@]/\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Bk\*0B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Rc$=+K#  
T^rz!k{  
template < typename Right > ['Hp?Q|k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?IL! X-xx  
Right & rt) const Dh*~U :6$g  
  { u]ZqF *  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }w;Q^EU  
} a.5zdoH_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b>G qNf!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 >^M!@=/?J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I|Vk.,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N )b|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 at_dmU2[7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gvow\9{|C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: XHU<4l:kl  
R^n* o  
template < class Action > 9\\@I =;  
class picker : public Action ~ nLkn#Z  
  {  f'7 d4  
public : .Y=Z!Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iKP\/LR<n  
  // all the operator overloaded pZni,< Q  
} ; SQz$kIZR  
g?k#wj1uH  
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。 WM~J,`]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: }TXp<E"\  
&!3VqHQ`  
template < typename Right > PM#$H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V\e13cL]  
  { dVY(V&p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H24ate?t,  
} *y":@T  
%[+a[/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %fex uy4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 wN/*|?`Z  
G}Qk!r  
template < typename T >   struct picker_maker vV$hGS(f~  
  { p*(U*8Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nN(D7wk  
} ; 6!gtve_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -Z[R S{#+T  
  { x"zjN'|  
typedef picker < T > result; Z7m GC`>  
} ; ^Yg|P&e(;  
+=,4@I%  
下面总的结构就有了: WF3DGqs_]  
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。 SNopAACf1  
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。 ZC9.R$}Kl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ty e$na&$}  
至此链式操作完美实现。 &deZ  
U{U:8==  
4EaS g#  
七. 问题3 .O@q5G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !#_h2a  
o|p;6  
template < typename T1, typename T2 > ,YAPCj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d~P<M3#>  
  { i_jax)m%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i+qLc6|S=2  
} GDNh?R  
R9|2&pfm(M  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3_R   
c:`` Y:  
template < typename T1, typename T2 > B~ 'VDOG$Z  
struct result_2 yP1Y3Tga=  
  { rhzv^t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !?us[f=g%  
} ; d-#u/{jG)  
#*7/05)  
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? &?5{z\;1"  
这个差事就留给了holder自己。 6S&=OK^  
    9wDBC~.  
@FnI?Rx  
template < int Order > Ok~W@sYST  
class holder; >TQBRA;'  
template <> GP7) m  
class holder < 1 > w50Bq&/jX  
  { fW4cHB 9|  
public : I ]WeZ,E  
template < typename T > *]E7}bqb  
  struct result_1 95gsv\2  
  { Vm,f3~  
  typedef T & result; 3Q!J9t5dc  
} ; P!4{#'_}  
template < typename T1, typename T2 > fEv<W  
  struct result_2 SceCucT  
  { 6yl;o_6:  
  typedef T1 & result; KWn1%oGJ  
} ; &xiDG=I#  
template < typename T > DESViQM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LGo@F;!n  
  { C^\*|=*\  
  return (T & )r; 5M\=+5wB  
} A 4W  
template < typename T1, typename T2 > 9Sj:nn^/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v ACsppa>#  
  { ,GXfy9x7U  
  return (T1 & )r1; z kX-"}$8  
} dbq{a  
} ; N|Cy!E=d  
#@\NdW\  
template <> afP&+ 5t@O  
class holder < 2 > UmD-7Fd  
  { %&=(,;d  
public : ?3"D| cS1  
template < typename T > gA 6h5F)_  
  struct result_1 ,p/b$d1p  
  { !$KhL.4P  
  typedef T & result; Mn }Z9S[  
} ; dD.d?rnZq7  
template < typename T1, typename T2 > uZiY<(X  
  struct result_2 gt t$O  
  { ?:''VM.  
  typedef T2 & result; +^&v5[$R  
} ; Wru  Fp  
template < typename T > 3}#XA+Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b[[6X  
  { ;iC'{S  
  return (T & )r; Dy{`">a  
} (P>eWw\0  
template < typename T1, typename T2 > o"ah\"#el  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ Dp:j*H  
  { :rs\ydDUF  
  return (T2 & )r2; `j!2uRFe>  
} >K|GLP  
} ; j_a~)o-p  
6 XOu~+7  
9M7(_E;)B  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _l{ 5 'm  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ZV q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a6k(O8Ank3  
_9-D3_P[3  
return l(i, j) = r(i, j); =u3@ Dhw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z/05 wB  
3Gd&=IJ  
  return ( int & )i; ^3)2]>pW  
  return ( int & )j; (~pEro]?+)  
最后执行i = j; ~~:8Yv[(  
可见,参数被正确的选择了。 97))'gC  
?.Yw%{?TG  
})0 7u  
PSQ:'  
`)C`_g3Ew  
八. 中期总结 &<P^Tvqq&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v yLAs;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v.2Vg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `Ig2f$}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5f*'wA  
vsz^B :j  
b;{"lJ:+Z  
zI:5I@ X  
d,rEEc Y  
*JC{G^|Y  
九. 简化 C.B}Py+   
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。 6u, 0y$3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6p=xgk-q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !4,xQ ^   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )(!Z90@  
  +-*/&|^等 7CL@i L Tq  
2. 返回引用。 +j: Ld(  
  =,各种复合赋值等 _t;VE06Xjs  
3. 返回固定类型。 V =aoB Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y7V&zF{  
4. 原样返回。 [`-O-?=  
  operator, cYwC,\ uF  
5. 返回解引用的类型。 gL}Y5U+s  
  operator*(单目) Q.2nUT`  
6. 返回地址。 ,Ho.O7H  
  operator&(单目) I.0P7eA-  
7. 下表访问返回类型。 [O+^eE6h  
  operator[] >\.[}th}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jKV?!~/F  
  operator<<和operator>> U6'haPlOk%  
PM<LR?PLc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U4L=3T+:[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V1#aDfiW  
ecZOX$'5  
template < typename Left > Ww tQ>'R"  
struct value_return E,"btBg  
  { MirBJL  
template < typename T > 8Gg/M%wq9U  
  struct result_1 |21hY  
  { RowiSW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g7LW?Ewr  
} ; ,Ve@=<  
<$6'Mzf  
template < typename T1, typename T2 > {BCj VmY  
  struct result_2 j"sO<Q{6%  
  { N5Mz=UgB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yW(+?7U  
} ; LLY;IUK!R  
} ; eL?si!ZL^  
yIf}b  
LqsJHG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^r :A^q  
)9jQ_  
下面我们来剥离functor中的operator() N&h!14]{ Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6Oba}`)q9  
8 (h  
return l(t) op r(t) ^QQ NJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sK/"  
return op l(t) i6:yNb ='  
return op l(t1, t2) <a[8;YQC  
return l(t) op XK-x*|  
return l(t1, t2) op 9x{prCr  
return l(t)[r(t)] hsO.521g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d@f2Vxe7  
;OJ0}\*iP8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T>%ny\?tHW  
单目: return f(l(t), r(t)); JsEEAM:w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); be%*0lr  
双目: return f(l(t)); VX[!Vh  
return f(l(t1, t2)); X@q1;J  
下面就是f的实现,以operator/为例 6MNA.{Jdd  
l4reG:uYG  
struct meta_divide xi. KD  
  { X3O$Sd(D  
template < typename T1, typename T2 > Z2jb>%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `80Hxp@  
  { aB!Am +g  
  return t1 / t2; 5m?$\h  
} j:KQIwc  
} ; gK\7^95  
yZ0ZP  
这个工作可以让宏来做: ~RAH -]  
2I 7`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u`@FA?+E1  
template < typename T1, typename T2 > \ R0<Vd"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iX6jvnJ:/  
以后可以直接用 Q b{5*>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9,eR=M]+:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g9Gy3zk=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r$Qh`[<  
K)\gbQ|  
m9c T}x&j  
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 ah9',((!  
9G/2^PI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DJ0T5VE W3  
class unary_op : public Rettype \%Q rN+WQ  
  { lB~'7r`  
    Left l; $i>VI  
public : oa !P]r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {=7i}xY]T  
 Bt3=/<.\  
template < typename T > NYvj?>[y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gSYX@'Q!  
      { H5 hUY'O  
      return FuncType::execute(l(t)); Z@/5~p  
    } !r0P\  
zRFM/IYC  
    template < typename T1, typename T2 > z5vI0 N$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const as!j0j%  
      { S,RJ#.:F[t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9W$)W  
    } ye2Oh7  
} ; )1 j2  
M6#(F7hB  
~' =4K/39  
同样还可以申明一个binary_op p,Hk"DSs%  
<t37DnCgI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > In M'zAhb  
class binary_op : public Rettype ]_8 \g`"u  
  { %([H*sLX  
    Left l; \hN2w]e  
Right r; RhmVHhj  
public : oF xVK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k"{U}Y/}  
CHI(\DXNs  
template < typename T > ;g]+MLV9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r^^C9"  
      { 1Di&vpn0u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uK5x[m  
    } oH"N>@Vl  
F| Q#KwN  
    template < typename T1, typename T2 > ^T,cXpx|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BG=_i#V  
      { c$fM6M }  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P,_E 4y  
    } nB& 8=.  
} ; 5wX>PJS  
`,d7_#9'  
ayp}TYh*  
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 cyNLeg+O*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q2?qvNZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q~_x%KN/`  
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。 }L9j`17  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `Cxe`w4  
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。。。 o w[qpP[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p]4 sN  
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) sc60:IxgI  
下面是修改过的unary_op #mYxO  
=YIQ _,{u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hp!F?J7sx  
class unary_op E:k?*l  
  { 6~>k]G  
Left l; yk{alSF  
  C<>.*wlp=  
public : `f]O  
{8RGW0 Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %A3Jd4DH  
9#!tzDOtD  
template < typename T > nT"z(\i.!J  
  struct result_1 8F1!9W7  
  { e_TDO   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }}_l@5  
} ; &)-?=M  
H #_Z6J  
template < typename T1, typename T2 > BYU.ptiJJ  
  struct result_2 ]U%Tm>s.  
  { A4' aB0^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @jKB!z9{  
} ; (.o'1 '  
?f..N,s  
template < typename T1, typename T2 > Kq$1lPI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7ZZt|bl  
  { K#r` ^aUc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I]X<L2  
} kZQ;\QL1}  
's<}@-]  
template < typename T > e{&gF1" [  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3yN1cd"#?  
  { BL67sva;  
  return OpClass::execute(lt(t)); sa*-B  
} :cTi$n  
qv\yQ&pj  
} ; v*3:8Y,  
wn`budH?c8  
O5 SX"A  
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 whCv9)x  
好啦,现在才真正完美了。 v(`$%V.  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?9+;[X  
UlrY  
template < typename Right > ikQ2x]Sp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q*: Ow]  
  { 7[L C*nrr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7f>n`nq?  
} rtm28|0H'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4hIC&W~f  
t At+5H  
kWFR(J&R  
Lrq&k40y  
K4BMa]/U  
十. bind S[M$>  
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!!(Z;6A  
先来分析一下一段例子 0W> ",2|z  
;q Z2V  
#Z :r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I/g]9 y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6F2}|c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rQJoaP+\q  
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。 YC~+r8ME$j  
我们来写个简单的。 F/8y p<_r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6]VTn-  
对于函数对象类的版本: iYnt:C  
x>cu<,e$d\  
template < typename Func > k4v[2y`  
struct functor_trait ',f[y:v;  
  { U|=y&a2Rb  
typedef typename Func::result_type result_type; *"@P2F&  
} ; I,D=ixK  
对于无参数函数的版本: 'PZJ{8=  
Gx m"HC  
template < typename Ret > `|R{^Sk1o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K\G|q}E/1  
  { TUG3#PSnm*  
typedef Ret result_type; Mtu8zm  
} ; x)*[>d2yd  
对于单参数函数的版本: rlD@O~P4  
Ch3##-  
template < typename Ret, typename V1 > U/>5C:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  l}JVRU{  
  { RaAq>B WPr  
typedef Ret result_type; pS0T>r  
} ; b> | oU  
对于双参数函数的版本: -Db(  
@ o]F~x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c c:xT0Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~1p f ?  
  { 3XIxuQwf  
typedef Ret result_type; [*fnTy  
} ; t1kD5^  
等等。。。 nP.d5%E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3hkA`YSYt  
]^!#0(  
template < typename Func > ,M9'S;&^  
struct func_return I/'>Bn+  
  { . @.CQB=E  
template < typename T > 0/c4%+ Ln  
  struct result_1 !|D,cs  
  {  u!(|y9p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~34$D],D  
} ; QeGU]WU{  
1z)+P1nH]  
template < typename T1, typename T2 > 6(.&y;  
  struct result_2 -szvO_UP  
  { =3FXU{"Qi4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <R2bz1!h.  
} ; dpy,;nqzeN  
} ; k,2% %m  
8_>R'u[  
5QlJX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *{uu_O  
+ EM '-  
template < typename Func, typename aPicker > 7Ev~yY;N  
class binder_1 d%WFgf}  
  { >6Q-e$GS@  
Func fn; \o/oM,u  
aPicker pk; PWTAy\  
public : #N*~Q  
nv|&|6?`oK  
template < typename T > $lvpBs  
  struct result_1 ~`y6YIJ3  
  { B|!Re4`0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6u L;eR  
} ; )9}z^+TH  
5z0SjQ  
template < typename T1, typename T2 > by- B).7  
  struct result_2 b(wiJ&t  
  { 'i}Q R~pe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [xHK^JP 8F  
} ; .^/OL}/~<  
wuPx6hCl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \5Hfe;ny-~  
'Ic$p>  
template < typename T > 'C(YUlT2?P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s+aeP  
  { d35,[  
  return fn(pk(t)); %GJ, &b|  
} B7cXbUAQs  
template < typename T1, typename T2 > By" =]|Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }_K7}] 1  
  { JD.WH|sZ5  
  return fn(pk(t1, t2)); ?>2k>~xlQ  
} hW(Mf  
} ; (%tKGeb  
vFQ'sd]C  
b?y3m +V`  
一目了然不是么? u\50,N9Wp{  
最后实现bind YI|7a#*F  
E#J+.&2  
-|g~--@Q  
template < typename Func, typename aPicker > 8!1vsEqv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4jvgyi 9  
  { 8dP^zjPj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yKi* 8N"e<  
} #5F\zeo@F?  
$cnIsyKWY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 60Y&)UR  
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。 gz8<&*2  
@`)A )  
十一. phoenix @Kp2l<P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OXI.>9  
oGa8}Vtc  
for_each(v.begin(), v.end(), 8@Pv nOL  
( "+p_{J/P  
do_ 2-FL&DE  
[ ;:f.a(~c  
  cout << _1 <<   " , " ;8H m#p7,  
] 7&E3d P  
.while_( -- _1), %6L{Z*(  
cout << var( " \n " ) ,'[0tl}8K  
) >A#]60w.  
); Fe}Dnv)}Z  
!M6*A1g5  
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: S-GcH  
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 &;|/I`+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LJ9^:U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (z#qkKL{^  
y^?7de}  
Z%k)'%_   
template < typename Cond, typename Actor > )bXiw3'A  
class do_while fQM:NI? 9?  
  { a?_N8|k[  
Cond cd; 6|L<? X  
Actor act; >2TDYB|;  
public : DR;rK[f  
template < typename T > NZ7g}+GTG  
  struct result_1 m\RU |Z  
  { s7[du_)  
  typedef int result_type; eNR>W>;'  
} ; `;L>[\Xi  
JdF;*`_7*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ycTX\.KV  
/0IvvD!7N  
template < typename T > nD6NLV%2x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wknX\,`Q  
  { 9 "7(Jq  
  do l~.ae,|7  
    { $C#G8Ck,  
  act(t); vvwNJyU-  
  } ( $A0b  
  while (cd(t)); }KcvNK (  
  return   0 ; 1^jGSB.%A  
} yHsmX2s  
} ; ,3=|a|p  
INZs DM 9  
A\X?Aq-^'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :Xq qhG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D6fry\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >{C=\F#*L  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 JHC 6l  
下面就是产生这个functor的类: 7.`Fe g.  
]3nka$wA*  
.5 Sw  
template < typename Actor > tNj-~r  
class do_while_actor yY+)IU.  
  { `83s97Sa  
Actor act; d0vn/k2I  
public : ~PAF2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $dIu${lu  
'B>fRN  
template < typename Cond > 0]p! Bscaf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ji9 (!G  
} ; ?NkweT(  
,T& =*q  
O eLM*Zi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d^p af  
最后,是那个do_ %&w 8E[  
Myaj81  
o_R<7o/d|  
class do_while_invoker 'RZ=A+%X  
  {  3 c #oK  
public : >zx]% W  
template < typename Actor > <+o*"z\mI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1$mxMXNsJ  
  { 'Km ~3t  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2^RWGCEv  
} Va"H.]  
} do_; $De14  
P&I%!'<   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A@M%}h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HmlE Cx  
最后来说说怎么处理break和continue =A[:]),v  
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。 ts|dk%  
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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