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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n0@e%=H)I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :uZcN  
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, i4'?/UPc  
-78 t0-lM  
65=i`!f  
Z?G-~3]e  
  class filler 3tS~/o+]  
  { Th`IpxV  
public : v)d\ 5#7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e}(ws~.  
} ; fph*|T&R  
,8c`  
xO'1|b^&  
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: d#vq+wR  
477jS6^e&  
t 4{{5U'\  
@wYuc{%S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wB?;3lTS  
!R[o6V5T  
9W 5vp:G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M!,$i  
IM}#k$vM:  
1}QU\N(t  
B<H5WI  
二. 战前分析 K {!eHTU  
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。 C*/d%eHD  
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 +[V?3Gdb  
}PK8[N  
\H*"UgS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gK9@-e  
  /* --------------------------------------------- */ {E@Vh  
vector < int *> vp( 10 ); km}%7|R?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {O]Cj~}  
/* --------------------------------------------- */ [wjA8d.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v5;c} n  
/* --------------------------------------------- */ 2J|Wbey  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &`Z>zT}  
  /* --------------------------------------------- */ i?A4uyYwS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mG1=8{o^  
/* --------------------------------------------- */ hof:36 <  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |*fGG?}  
-nV]%vJ$R}  
TF^Rh4  
y7u"a)T  
看了之后,我们可以思考一些问题: {qp XzxV  
1._1, _2是什么? :;#^h]Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bsmZR(EnU  
2._1 = 1是在做什么? xeIt7b?#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !eMz;GZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `&LPqb  
ol^OvG:TQ  
VEkv JX.  
三. 动工 Ww{bh -nyq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p[!&D}&6h  
mcP]k8?C  
kOfbO'O9  
}:])1!a  
template < typename T > k^w!|%a[  
class assignment K63OjR >H  
  { z{wJQZ9"  
T value; %|*tL7  
public : dzjp,c@  
assignment( const T & v) : value(v) {} (oBvpFP33  
template < typename T2 > }u5/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2`9e20  
} ; _K<H*R  
^RAst1q7  
M2W4 RovfR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `aD~\O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *P7 H=Yf&  
p[2`H$A  
&G\Vn,1v  
<U%4$83$  
  class holder T`mG+"O  
  { J$F 1sy  
public : v6uR[18  
template < typename T > ]$oo1ssZ1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0/5 a3-3{  
  { Xia4I* *  
  return assignment < T > (t); t6DgWKT6  
} %CV@FdB  
} ; BCMQ^hP}t  
G8z.JX-7g  
R&KFF'%  
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: ^ >JAl<k  
@`xR1pXQ  
  static holder _1; c|m*< i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !k@ (}CN_*  
WVyk?SBw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ##!idcC  
而不用手动写一个函数对象。 bca4'`3\|  
(SGX|,5X7  
5QN~^  
O/Cwm;&t  
四. 问题分析 D=1:-aLP7  
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。 v+d} _rCT  
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。 Yw=7(}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m&vuBb3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V3D`pt\[x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i&mcM_g32  
=sZ58xA  
五. 问题1:一致性 rf?%- X(V  
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<D8{&AjS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tE'^O< K  
tVQq,_9C  
struct holder Y % 9$!  
  { HOt,G _{  
  // Fz11/sKz  
  template < typename T > mHe[ NkY6  
T &   operator ()( const T & r) const .n[;H;  
  { #{_iNra9  
  return (T & )r; )iX2r{  
} ci 4K Nv;  
} ; n f.H0i;  
jQBL 8<  
这样的话assignment也必须相应改动: \uPyvA =  
S5o,\wT  
template < typename Left, typename Right > ?}RPn f  
class assignment 5(5:5q.A/D  
  { )E|{.K  
Left l; rMWJ  
Right r; xO[V>Ud  
public : &&% oazR=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mF:Pplf<  
template < typename T2 > mUj_V#v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j)ME%17  
} ; %@9c'6  
71n3d~!O>  
同时,holder的operator=也需要改动: `=V p 0tPI  
'B:8tv  
template < typename T > _?> x{![  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 40%fOu,u`  
  { dBw7l}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fUMjLA|*I<  
} n:|a;/{I]9  
v%rmfIU  
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。 1etT."  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A+|bJ>q  
J}NMF#w/;  
return l(rhs) = r; \o*w#e[M  
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。 $Qz<:?D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U&i#cF   
b(oe^jeGz  
template < typename Tp > C$p012D1  
class constant_t ebn3r:IU-  
  { $K.DLqDt  
  const Tp t; + -uQ] ^n  
public : 0W0GSDx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %~I&T". iC  
template < typename T > ",l6-<s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (gnN </%  
  { Iprt ZqiL  
  return t; R#3zGWr~  
} L3w.<h  
} ; idB1%?<  
E mg=,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j!@T@ 8J  
下面就可以修改holder的operator=了 veuX />!  
j,Mbl"P  
template < typename T > ^vxx]Hji  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MJh.)kd$  
  { ep~+]7\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B `.aQ  
} tA^+RO4  
2 431v@  
同时也要修改assignment的operator() Ypl;jkHP  
>yr;Y4y7K  
template < typename T2 > e]nP7TIU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7m  ou  
现在代码看起来就很一致了。 *xJ]e.  
)u+O~Y95&i  
六. 问题2:链式操作 - . o,bg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bfpeK>T  
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。 i6P}MtC1  
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。 ZBR^$?nj  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A1F$//a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c0Bqm  
^mjU3q{;  
template < typename T > SHs [te[  
struct result_1 \#JXch  
  { VQ,5&-9Y3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y# I8gzv  
} ; +pq) 7  
kkfBVmuW  
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: W4$aX5ow$  
oexTz[  
template < typename T > Op8Gj  `  
struct   ref za}Kd^KeB  
  { P5h*RV>oS  
typedef T & reference; (&NLLrsio  
} ; 0C.5Qx   
template < typename T > :-#7j} R&  
struct   ref < T &> R<_VWPlj  
  { [TQYu:e  
typedef T & reference; [T4{K &  
} ; %,1TAmJfHa  
8\9W:D@"x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wh8;:<|  
lAA&#-#YG  
template < typename T > 9mp`LT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p#Po?  
  { -fV\JJ  
  return l(t) = r(t); S"@6,  
} Ym"^Ds}  
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。 $[b}r#P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fd #QCs  
~:k r;n2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AcEz$wy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _.R]K$U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 88<d<)7t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `n-/~7  
最后的布局是: d&L  
                Add ^`M%g2x  
              /   \ #g@4c3um|  
            Divide   5 6iXV  
            /   \ _-H,S)kI`  
          _1     3 nC !NZ  
似乎一切都解决了?不。 (w2lVL&   
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。 <+r~?X_  
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。 ^i8biOSZu  
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: rQNm2h  
zt9A-% \R  
template < typename Right > )(yaX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Drf Au  
Right & rt) const A-.Wd7^~*  
  { ">_|!B&wb^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^fsC]9NS  
} G;#xcld  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nj00g>:>  
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。 wj0_X;L  
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。 6 <`e]PT  
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。 6C"zBJcGc  
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"RPCd_  
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? >ySO.S  
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: ^V9|uHOJoq  
Wl=yxJu_(  
template < class Action > 5+Tx01 )  
class picker : public Action uVhzJu.  
  { /E{tNd^S  
public : 4Ozcs'}  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  q^6#.}  
  // all the operator overloaded A7XA?>~+|  
} ; -G?IXgG  
1ljcbD)T;  
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。 =_3rc\0  
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: ?-o_]!*v0/  
lb*;Z7fx<'  
template < typename Right > @].!}tz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E@)'Z6r1  
  { -$#2?/uqC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *wX[zO+o  
} )K::WqR%w)  
0t"Iq71/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [euR<i*I#  
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。 }M"])B I  
b KIL@AI  
template < typename T >   struct picker_maker l_9ZzN  
  { Hi$N"16A5z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wL]#]DiE  
} ; .X)Wb{7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  huyfo1(  
  { 8KkN "4'  
typedef picker < T > result; z?VjlA(X  
} ; jLO$[c`;  
pV\> ?  
下面总的结构就有了: *}Gys/\!S  
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。 XhWo~zh"  
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。 Pf?&ys6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z!fbc#L6  
至此链式操作完美实现。 r| \""  
O}2/w2n  
m!^$_d\%~  
七. 问题3 31#jLWY'0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8cMX=P  
<4@8T7  
template < typename T1, typename T2 > ei=u$S.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3,*A VcQA  
  { HFF rS%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FzCXA=m  
} 2>9..c  
VQ2'a/s  
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: ![vy{U.:`  
` l'QAIo  
template < typename T1, typename T2 > %1{O  
struct result_2 +7 j/.R  
  { E[zq<&P@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fk1d iB  
} ; =`N 0  
=,qY\@fq  
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? k,<7)-  
这个差事就留给了holder自己。 $83Qd  
    []yIz1P=j  
/|h+,]< >  
template < int Order > >f-RzQ k  
class holder; )#hR}|  
template <> ]]}iSw'  
class holder < 1 > 'dzbeTJ D5  
  { X>o*eN  
public : `qCL&(`%  
template < typename T > [(TmAEON  
  struct result_1 (sH4 T>  
  { g1y@z8Z{  
  typedef T & result; OS>%pgv  
} ; Ic&YiATj  
template < typename T1, typename T2 > I*a .!/$)  
  struct result_2 L >hLYIW  
  { [ws;|n h  
  typedef T1 & result; xH,e$t#@@~  
} ; 8 K)GH:a  
template < typename T > Kg /,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a?Y>hvI  
  { yw7bIcs|#b  
  return (T & )r; WHLTJ]OB  
} +R{~%ZTK  
template < typename T1, typename T2 > /%t`0pi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]z=dRq  
  { qAlX#]  
  return (T1 & )r1; zc,X5R1  
} 6-5{7E}/b  
} ; ={6vShG)m  
?LvU7  
template <> Klu0m~X@  
class holder < 2 > j9/iBK\Y  
  { qzZ;{>_f  
public : !g|[A7<|  
template < typename T > }~0}B[Rf  
  struct result_1 [IHG9Xg  
  { i_`Po%   
  typedef T & result; c2s73i z  
} ; *lheF>^  
template < typename T1, typename T2 > K>\v<!%a  
  struct result_2 W~l.feW$i  
  { ds{)p<LpT  
  typedef T2 & result; GFnwj<V+{  
} ; lD# yXLaC\  
template < typename T > ye}86{l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lX 50JJwk  
  { !SLfAFcS  
  return (T & )r; 3lS1WA   
} lm+s5}*%o  
template < typename T1, typename T2 > ChNT; G<6$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9 "M-nH*<  
  { 7kMO);pO  
  return (T2 & )r2; <0Gk:NB,  
} O[|X=ZwR:l  
} ; #??[;xjs!  
^ZBTd5t#  
e_S,N0  
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> >。 D7jbo[GgS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: usi3z9P>n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j:^gmZ;J  
{t]8#[lo  
return l(i, j) = r(i, j); N6*FlG-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S]&aDg1y}  
ClPE_Cfw~  
  return ( int & )i; `C^0YGO%  
  return ( int & )j; T*(mi{[T  
最后执行i = j; _0iV6Bj  
可见,参数被正确的选择了。 JM*!(\Y  
19Mu}.+;  
}/L#<n`Z  
e%=SgXl2t  
od&wfwk(  
八. 中期总结 %."w]fy>P  
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: D'UIxc8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 og4mLoLA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @qF:v]=_@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4 *. O%  
v*OT[l7  
+z~bH!$2  
h5v=h>c  
q5) K  
\23m*3"W  
九. 简化 n<A<Xj08T9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5'|W(yR}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6R#igLm  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8 9maN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (De>k8  
  +-*/&|^等 r( bA>L*mk  
2. 返回引用。 K}Q:L(SSr\  
  =,各种复合赋值等 c? Mbyay  
3. 返回固定类型。 Ia[<;":U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {m_y<  
4. 原样返回。 zS`KJVm  
  operator, @E"lN  
5. 返回解引用的类型。 rG%8ugap  
  operator*(单目) fY|[YPGO^  
6. 返回地址。 }>b@=5O  
  operator&(单目) =tGRy@QV'\  
7. 下表访问返回类型。 l,UOP[j  
  operator[] +$#h6V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l.BiE<&  
  operator<<和operator>> @z`eqG,']  
A~< cp)E  
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。 8zho\'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !L2!:_  
C;_00EQ=  
template < typename Left > R_ )PbFw  
struct value_return m\MI 6/  
  { $dsLU5]1o  
template < typename T >  I*n]8c  
  struct result_1 #w si><7   
  {  *qFl&*h}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6!([Hu#= *  
} ; 02-% B~oP  
@h/-P'Lc=7  
template < typename T1, typename T2 > S.pXo'}  
  struct result_2 #JN4K>_4  
  {  %Nx,ZD@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l9 &L$,=  
} ; Ny2bMj.o  
} ; C* 0Z F  
S#Tu/2<}  
 } #&L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q(v|@l|)yO  
(U\D7ItMG  
下面我们来剥离functor中的operator() d?V/V'T[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XD80]@\za  
T&}KUX~Q/  
return l(t) op r(t) a %?v/Ku  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?yu@eo  
return op l(t) qLl4t/p  
return op l(t1, t2) x6^FpNgQ  
return l(t) op lI@Z)~  
return l(t1, t2) op P ,rLyx   
return l(t)[r(t)] ac1(lD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U /xzl4m6  
.')^4\  
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: >ul&x!?@  
单目: return f(l(t), r(t)); Yu9VtC1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '2rSX[$ tf  
双目: return f(l(t)); <N3~X,ch  
return f(l(t1, t2)); 12Fnv/[n'K  
下面就是f的实现,以operator/为例 nP|ah~ q  
%ofq  
struct meta_divide muKu@nshL  
  { #Yy5@A}`o  
template < typename T1, typename T2 > 1f?Fuw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kV3LFPf>0  
  { ;Rm';IW$  
  return t1 / t2; n7zM;@{7  
} O"_QDl<ya  
} ; Z&h:3;  
R@`xS<`L/  
这个工作可以让宏来做: XjYMp3  
?zVcP=p@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &v9"lR=_k  
template < typename T1, typename T2 > \ Iv{iJoe;UH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9_Z_5w;h  
以后可以直接用 r]kks_!Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8 -w|~y';  
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 +?5Vuc%  
(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。。。) ?*<1B  
5r;)Ppo  
kHQn' r6  
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 B =DV!oUg  
`}8)P#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > er>{#8 P  
class unary_op : public Rettype Cq-99@&;  
  { [G[{?{  
    Left l; z,VXH ?.Zo  
public : 3@<m/%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3[~LmA  
JBISA _Y  
template < typename T > 6O@Lx ]t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Exat_ L'?  
      { bf\ Uq<&IJ  
      return FuncType::execute(l(t)); %,d+jBM  
    } TJ,?C$3  
D9n+eZ  
    template < typename T1, typename T2 > LD,T$"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #O'g*]j  
      { s2nZW pIy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F<)f&<5E-  
    } ![Vrbe P  
} ; gX* &RsF  
UZgrSX {  
;[|+tO_  
同样还可以申明一个binary_op -BsZw. 7P  
&(20*Vn,O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z,F1n/7  
class binary_op : public Rettype zK*i:(>B  
  { MOIVt) ZY  
    Left l; GVdJ&d\x  
Right r; \i)@"}  
public : Rr\fw'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b_@bS<wsF}  
4_4|2L3  
template < typename T > CY)[{r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "2I{T  
      { TI7)yxa=`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _cbXzSYq&  
    } %@;xbKj  
ulk yP  
    template < typename T1, typename T2 > B{1yMJA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g;y*F;0@  
      {  <XnxAA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QwI HEmdM  
    } -"xC\R  
} ; -}Rh+n`  
'gk^NAG2^E  
N&u(9Fxn  
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 /IC]}0kkp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K*"Fpx{M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e4 cWi  
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。 0#F<JsO|u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "04:1J`  
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。。。 dwm>! h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ` h1>rP  
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) =&vRT;6  
下面是修改过的unary_op @Lm(bW  
Uz7V2r%]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]T>YYz  
class unary_op .O9Pn,:  
  { JWQ.Efe  
Left l; A2B]E,JMp  
  +#g4Crb  
public : x ~@%+d  
xllmF)]*Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7L!q{%}  
)/t=g  
template < typename T > Uql7s:!,U  
  struct result_1 ?qtL*;  
  { BCr*GtR)W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5OC3:%g  
} ; SJ:Wr{ Or3  
0U:9&j P,  
template < typename T1, typename T2 > ~G~:R  
  struct result_2 0"`|f0}c  
  { <9?`zo$y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'S; l"  
} ; $60]RCu  
4&E &{<;  
template < typename T1, typename T2 > p,#**g:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e&=T`  
  { 5U/C 0{6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :D=y<n;S+  
} Eb\SK"8  
/f,*|  
template < typename T > qBWt(jY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HQ3kxOT  
  { *lp{,  
  return OpClass::execute(lt(t)); PvS\  
} qg8T}y>  
{+|Em(M  
} ; ww~gmz  
&0euNHH;sL  
i>@"&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @!Q\| <  
好啦,现在才真正完美了。 ZN(@M@}  
现在在picker里面就可以这么添加了: I~7eu&QZ  
B_|jDH#RyJ  
template < typename Right > x^6sjfAW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \jByJCN  
  { dn= g!=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 62J -)~_  
} BO-=X 78f@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /;r k-I  
J(x42Q}*S  
7Ust7%  
Q 1e hW  
Kj*:G!r0.:  
十. bind %%k`+nK~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 k&\ 6SK/  
先来分析一下一段例子 lnRbvulH  
/'>#1J|TlK  
'~kAsn*/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dK?vg@|'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4krK CD>|G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YW)& IA2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ZG)%vB2c  
我们来写个简单的。 /s^O M`5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1$ ~W~O  
对于函数对象类的版本: C<\O;-nHH  
0%<x>O  
template < typename Func > %$I@7Es>  
struct functor_trait {afR?3GK  
  { Qxh 1I?h  
typedef typename Func::result_type result_type; =lqGt.x  
} ; bZ*J]1y(.  
对于无参数函数的版本: L;k9}HWpP  
0 6S-3bis  
template < typename Ret > N6_<[`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A!j6JY.w  
  { I^fKZ^]8P  
typedef Ret result_type; QBfsdu<@^  
} ; 'Ijjk`d&c  
对于单参数函数的版本: !&OybjQ  
Z'L}x6  
template < typename Ret, typename V1 > Y;WHjW(K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O(oGRK<xM  
  { ~Fd<d[b?  
typedef Ret result_type; eZ~ZWb,%  
} ; rZv5>aEI  
对于双参数函数的版本: cA{zyq26  
L|[ 0&u!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gdf*x<T1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %rZJ#p[e)=  
  { l~V^  
typedef Ret result_type; F2$Z4%x#  
} ; bC@9 */i  
等等。。。 L z'05j3!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -I#1xJU  
Q+UqLass  
template < typename Func > lnoK.Vk9,  
struct func_return Ju"*>66  
  { J_^Ml)@iy  
template < typename T > e$+?l~  
  struct result_1 O0i[GCtP5  
  { gLef6q{}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { f@k2^  
} ; s'/ g:aJ  
}+8w  
template < typename T1, typename T2 > OJ:iQ  
  struct result_2 P9aGDma  
  { Pe_iA_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A<zSh }eh6  
} ; =c,m)\u/8  
} ; kK[m=rTx1$  
8UyYN$7V  
0oFRcU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x !o>zT\  
F(i@Gm=J]  
template < typename Func, typename aPicker > Htf|VpzMb  
class binder_1 L-lDvc?5c  
  { P]4C/UDS-~  
Func fn; BtN@P23>k.  
aPicker pk; /M;A)z  
public : MR@*09zP(?  
 OBCRZ   
template < typename T > 4M&6q(389  
  struct result_1 M"eiKX  
  { ytXXZ`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ` qqUuFMM  
} ; C=6Vd  
[p+6HF  
template < typename T1, typename T2 > e!67Na0X(  
  struct result_2 9 L{JU  
  { NyTv~8A`)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Cda8)jl(  
} ; n3t0Qc  
csV.AN'obq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?>V4pgGCE  
Jm|eZDp  
template < typename T > p}j$p'D.RI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n)(E 0h  
  { 0# D4;v  
  return fn(pk(t)); "+2Hde1  
} OE(Z)|LF  
template < typename T1, typename T2 > D<zgs2Ex  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3sf+ uoV  
  { >900O4  
  return fn(pk(t1, t2)); IGj%)_W  
} P%v7(bqL4+  
} ; e{~s\G8g  
ZlHN-!OZp  
=8?gx$r2  
一目了然不是么? FL+^r6DQ  
最后实现bind .FS`Fh;  
:66xrw  
_ FcfNF  
template < typename Func, typename aPicker > {"dU?/d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E.$1CGd+  
  { &>I4-D[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 777N0,o(  
} <j93   
uX-]z3+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U[1Ir92:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d`U{-?N>  
 xA DjQ%B  
十一. phoenix .R/`Y)4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |@]`" k  
}%B^Vl%ZZ  
for_each(v.begin(), v.end(), 8m0GxgS  
( F)mlCGv:R  
do_ X0Q};,  
[ _ 13M  
  cout << _1 <<   " , " URbu=U  
] DS,"^K  
.while_( -- _1), }5Yd:%u5  
cout << var( " \n " ) jFBLElE  
) )E<<  
); 1>$ fLbmkI  
6>! ;g'k  
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: ho#]i$b}f2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor MXWCYi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^ 1rw\Zp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: , 4Vr,?"EO  
6vrMR& #a  
"pb,|U  
template < typename Cond, typename Actor > IG?044Y  
class do_while `Z*k M VN  
  {  hfpSxL  
Cond cd; %a;N)1/  
Actor act; :zk69P3  
public : __\Tv>Y  
template < typename T > V 45\.V  
  struct result_1 A+Nf]([  
  { U$j*{`$4  
  typedef int result_type; hm=E~wv'L  
} ; ;6g&_6  
<QGf9{m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O mkl|l9  
wV- kB4^4  
template < typename T > u%FG% j?C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &h.E B  
  { ^NB @wuf7  
  do "wi=aV9j  
    { Iy\{)+}aS  
  act(t); pCOr{I\  
  } <S'5`-&  
  while (cd(t)); |cwGc\ES  
  return   0 ; X p4x:N  
} tL68 u[  
} ; U$R+&@;  
'./j<2|;U  
`a}!t=~#w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lg_X|yhL  
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。 tgn_\-+  
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>(Ox%  
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。 |A".Mo_5  
下面就是产生这个functor的类: IP'gN-#i  
Wpo:'?!(M^  
0;,4.hsh  
template < typename Actor > ZOGH.`  
class do_while_actor [m7^Euury  
  { 8<}f:9/  
Actor act; |7Z7_YWs  
public : PYDf|S7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'ojI_%9<  
KD9Y  
template < typename Cond > ~C6Qp`VF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]K'iCYY  
} ; "f|\":\  
~GJJ{Bm_  
\M>}-j`v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3-4' x2   
最后,是那个do_ o:u *E  
:Hdn&a i  
2x-67_BHY=  
class do_while_invoker Wu]D pe  
  { b&s"/Y89  
public : Vt-D8J\A 0  
template < typename Actor > #Jt9U1WbF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "' g*_  
  { e*w2u<HP  
  return do_while_actor < Actor > (act); au'Zjj/Ai5  
} ?9#}p  
} do_; 1*aw~nY0  
 FVOR~z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c?;~ Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }ie\-V  
最后来说说怎么处理break和continue k 9 Xi|Yj  
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。 ml$"C  
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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