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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *#9VC)Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g;u<[>'I  
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, s_S<gR  
NqQM! B]  
^8o_Iz)r,  
2N8rM}?90  
  class filler g:G%Ei~sF  
  { gaLEhf^  
public : cq'}2pob  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [ HC8-N^.}  
} ; 6Tm Rc  
\;3B?8wbIl  
 ;'2`M  
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: w>`h3;,2  
H<rnJ  
FgFJ0fo  
&=+cov(3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M<SbVP|V "  
el2*\(XT  
k"Z"$V2i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QN{}R;s  
rX|y/0)F  
Q1O_CC}  
2uJNc!&  
二. 战前分析 iylBK!ou  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kT Z?+hx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @2GhN&=  
NB!'u) lFD  
|.Y@^z;P3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I,CAFq  
  /* --------------------------------------------- */ AF9[2AH=Y  
vector < int *> vp( 10 ); Mp^OL7p^^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  #{)r*"%  
/* --------------------------------------------- */ pJ 2:` f<;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0Y38 T)k  
/* --------------------------------------------- */ B9m>H=8a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1_33;gP  
  /* --------------------------------------------- */ #Lhj0M;a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LK   
/* --------------------------------------------- */ ei+9G,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Tc'{i#%9j  
#f|NM7  
'XZI{q2i  
A-Q{*{^#  
看了之后,我们可以思考一些问题: .pB8=_e:  
1._1, _2是什么? Tdk2436=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0gwm gc/#  
2._1 = 1是在做什么? ?d>P+).  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "2#-xOCO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n!l./>N  
\GbHS*\+  
tpNtoqg_$  
三. 动工 1Rb XM n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !yV,|)y5F  
Th& Wq  
-$L],q_S^  
(_i vN  
template < typename T > _v~D {H&}  
class assignment 7T|J[W O  
  { q5'yD;[hE  
T value; `lu"yF  
public : +s/N@]5nW  
assignment( const T & v) : value(v) {} AihL>a%  
template < typename T2 > qmue!Fv#g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]@ Sc}  
} ; "&~?Hzm  
5Sm5jRr  
Tjeo*n^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |;U}'|6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #^4>U&?  
MW",r;l<aM  
#2lvfR|  
:EQme0OW  
  class holder dm/\uE'l  
  { Hl3XqR  
public : j J`Zz  
template < typename T > .5KC'?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xM'S ;Sg  
  { \:q e3Q  
  return assignment < T > (t); JXSqtk=  
} )v!lPpe8  
} ; zV_-rf  
QNa}M{5>h  
Ip7FD9 ^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;}>g1&q  
{!{7zM%u0C  
  static holder _1; f,`}hFD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bWQORjnd8  
eMm~7\ R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U$/Hp#~X  
而不用手动写一个函数对象。 +2au ;^N  
Hh/ -^G  
AHMV@o`V  
V M\Z<}C  
四. 问题分析 LL$,<q%(P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 PgG |7='  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c~L6fvS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )QSt7g|OF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s68_o[[E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i9EMi_%  
\xO2WD  
五. 问题1:一致性 NW4 s'roP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WKrZTPD'm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <v7KE*#  
.e _D3Xp<  
struct holder L(1,W<kYg  
  { Rvz.ym:F  
  // gh #w%g1g  
  template < typename T > 7 NB"oU^h%  
T &   operator ()( const T & r) const P15 *VPy  
  { WtdkA Sj  
  return (T & )r; 18/@:u{  
} +&N&D"9A  
} ; =<'iLQb1  
w)m0Z4*  
这样的话assignment也必须相应改动: (Y.$wMB  
;`of'9|  
template < typename Left, typename Right > eRx[&-c  
class assignment J,=E5T}U^  
  { 7SY->-H8  
Left l; 2-E71-J  
Right r; >3 .ep},  
public : (z1%lZ}(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ot+~|Dl  
template < typename T2 > 4^NHf|UJH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wCTR-pL^  
} ; "g:&Ge*X  
muX4Y1M_  
同时,holder的operator=也需要改动: <[5${)  
\HQb#f,  
template < typename T > *,[=}v1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const re7\nZ<\|  
  { =]xk-MY"|R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VUv.Tx]Z[  
} K9M.+d4  
.@3u3i64'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !BikF4Y1L&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?.A/E?Oc  
'MQGR@*  
return l(rhs) = r; }~C ZqIP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IC-xCzR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y{?jr$js<  
FuiW\=^  
template < typename Tp > }7 z+  
class constant_t ftqW3VW  
  { R:R@sU  
  const Tp t; s]%!  
public : K':pU1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xAz4ZXj=q  
template < typename T > Jo(}#_y?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I64:-P[\  
  { #:zPpMAl  
  return t; D&m"~wI  
} >(ww6vk2  
} ; +}0*_VW  
Tc(v\|F,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r= | |sZs  
下面就可以修改holder的operator=了 rtF6Lg  
<r`Jn49  
template < typename T > >~>[}d;glw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jTgh+j]AP  
  { ; <@O^_+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X$&Sw3c  
} *B<I><'G  
KJC9^BAr  
同时也要修改assignment的operator() _po 4(U&  
L"IHyUW  
template < typename T2 > a4.: i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I^Jp )k*z  
现在代码看起来就很一致了。 '^(v8lCu  
3M*[a~  
六. 问题2:链式操作 cH-Zj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y]Tn#4 ,/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 c@B%`6kF  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 RcM0VbR"EU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vm^# aoDB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "K!BJQ  
. mrRv8>$  
template < typename T > "wC5hj]  
struct result_1 f4I9H0d;!  
  { HbSx}bM_9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H 7F~+ Q-}  
} ; 3}1+"? s  
>qvD3 9w  
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: jeFl+K'1  
]b| @<E7Y  
template < typename T > <d`UifqD  
struct   ref ~2}ICU5  
  { [:S F(*}  
typedef T & reference; oP75|p  
} ; jt r=8OiL  
template < typename T > h1o+7  
struct   ref < T &> "FIx^  
  {  Ph{+uI  
typedef T & reference; I_*>EA  
} ; J5IJy3d  
u.Yb#?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X*"O'XCA  
bd*(]S9d  
template < typename T > O~OWRJ@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A3pQ?d[  
  { DkKD~  
  return l(t) = r(t);  /?xn  
} \^LR5S&  
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。 !`=?<Fl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "a{f? .X.  
becQ5w/~  
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 Cjk AQ(9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ppP?1Il`kb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "TJ^Z!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IfCqezd  
最后的布局是: o:\a  
                Add O^% ace1  
              /   \ /k"P4\P`+Q  
            Divide   5 ;_&L^)~P$  
            /   \ yuX 0Y{:I  
          _1     3 DP]|}8~L  
似乎一切都解决了?不。 n7uD(cL  
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。 g(H3arb&  
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。 vJUB;hD  
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: }TL"v|ny6;  
Sxu v}y\  
template < typename Right > S]g)^f'a65  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const li P{Mu/LO  
Right & rt) const e,UgTxZ  
  { ^D[;JV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k>hZ  
} iUBni&B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U.(_n  
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。 r1atyK  
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。 1dsxqN(:  
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。 ^ s4|  
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。 j=S"KVp9NF  
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? wJkkc9Rh'(  
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: 2]ljm] \l  
+]vl8, 4@  
template < class Action > iW~f  
class picker : public Action vy?YA-  
  { e5KF~0`  
public : # t Ki6u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,_zt? o\  
  // all the operator overloaded Mv =;+?z!  
} ; \s'6)_  
9 `&D  
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。 +JG"eh&J"H  
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: {'kL]qLg  
pBkPn+@  
template < typename Right > =^vUb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @7'gr>_E  
  { _4Pi>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hefqzu  
} {!h[@f4  
>,vuC4v-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )wd~639U  
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。 1j,Y  
92Iv'(1ba  
template < typename T >   struct picker_maker S5TT  
  { WpZ^R;eK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MJ08@xGa  
} ; $@;[K \  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]S ,GHPEN  
  { xW~@V)OH  
typedef picker < T > result; yr'`~[oSCy  
} ; K%Bi8d  
\gpKQt0  
下面总的结构就有了: HfPeR8I%i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (eP)>G]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k$!&3Rh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ll#PCgIm  
至此链式操作完美实现。 Q7C'O @  
8P .! q  
pr2d}~q4{  
七. 问题3 k`-L5#`  
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。 <1y%ch;  
[8"nRlXH  
template < typename T1, typename T2 > B 5?(gb"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]OVjq ?  
  { by {~gu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \rpu=*gt  
} $j:0*Z=>  
JwO+Dd  
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: m*'#`vIbb  
%63<Iz"  
template < typename T1, typename T2 > D526X0  
struct result_2 /<})+=>6f  
  { PtHT>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w4OVfTlN  
} ; csC3Wm{v  
.(sT?M`\J  
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? 6ul34\;  
这个差事就留给了holder自己。 pY2nv/  
     6} 9A0  
O:#to  
template < int Order > m,pDjf  
class holder; FOZqN K  
template <> ^}WeBU  
class holder < 1 > @g{=f55  
  { M4QMD;Ez  
public : C}Khh`8@5.  
template < typename T > &t4j px  
  struct result_1 mJT7e  
  { ua0k)4|  
  typedef T & result; Sh"} c2  
} ; M?_VYK  
template < typename T1, typename T2 > 03MB,  
  struct result_2 ZXco5,1  
  { k -SUp8}g  
  typedef T1 & result; Dr;@)  
} ; w}'E]y2.  
template < typename T > xQN](OKG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |h.he_B+7  
  { XpM#0hm  
  return (T & )r; Abj`0\  
} Bdq/Ohw|!  
template < typename T1, typename T2 > 7_JK2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )q#b^( v  
  { Gm*i='f!?  
  return (T1 & )r1; sI~{it#  
} 4b4nFRnH  
} ; U'@_fg  
d=xweU<  
template <> m86w{b$8  
class holder < 2 > 'j}%ec1  
  { zRB1V99k  
public : bJ9>,,D  
template < typename T > GwpJxiFgk  
  struct result_1 0.?|%;^ib  
  { 4Jw0m#UN1  
  typedef T & result; t.]oLG22r  
} ; qD%Jf4.0j  
template < typename T1, typename T2 > W1Ht8uYG3  
  struct result_2 Y2Tg>_:t   
  { *iYs,4  
  typedef T2 & result; &359tG0@P  
} ; nkv zv  
template < typename T > byd[pnI$H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |vzGFfRI  
  { iLFF "Hs  
  return (T & )r; 5^tL#  
} +lE 9*Gs_$  
template < typename T1, typename T2 > 65MR(+3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {+Eq{8m`  
  { NC0x!tJ#7  
  return (T2 & )r2; bGDV9su  
} x3)qK6,\  
} ; hMi[MB7~  
xHI>CNC,  
kRG-~'f%`  
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> >。 4j/8Otn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [Q)lJTs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Byon2|nf7  
m%m8002  
return l(i, j) = r(i, j); H]YPMG<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]{dg"J  
"Sl";.   
  return ( int & )i; V7 c7(G  
  return ( int & )j; z )k\p'0"  
最后执行i = j; i5|!M IY  
可见,参数被正确的选择了。 ?(hdV ?8)P  
yay{lP}b"  
RzNv|   
{V8 v  
~GMlnA]6  
八. 中期总结 !K_%@|:7%  
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: > `u} G1T\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MLaH("aen  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q S2#=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7+@:wX\  
^cd+W?  
4K:p  
d&t |Y:,8  
_v<EFal  
^O4.$4t|  
九. 简化 "<NQ2Vr]5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9V("K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A{Pp`*l  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: P)ZGNtO9fG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K@`F*^A}V  
  +-*/&|^等 f0}+8JW5h  
2. 返回引用。 1+v)#Wj  
  =,各种复合赋值等 {dhGSM7  
3. 返回固定类型。 L<*wzl2Go  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *tO7A$LDT  
4. 原样返回。 KE6[u*\  
  operator, &.;tdT7  
5. 返回解引用的类型。 Q]A;VNx  
  operator*(单目) PO ]z'LD  
6. 返回地址。 h )fi9  
  operator&(单目) ^.M*pe  
7. 下表访问返回类型。 /c8F]fkZ=  
  operator[] gVl%:Ra%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D?;$:D"  
  operator<<和operator>> Jah~h44&  
*h$Z:p-g  
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。 aB+Ux< -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mq8jPjL  
NAlYfbp  
template < typename Left > j[v<xo  
struct value_return D*I%=);B_  
  { 2D,9$ 0k_]  
template < typename T > vn9_tL&  
  struct result_1 98x]x:mgI_  
  { *O+G}_}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |ffM6W1:  
} ; A90o X1l  
"(>P=  
template < typename T1, typename T2 > ,GA2K .:#  
  struct result_2 XL1v&'HLV  
  { E?m(&O j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~8o's`  
} ; jqh d<w  
} ; Nl"< $/  
F\ yxXOI  
"}Of f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CD;C z*c  
KW ]/u  
下面我们来剥离functor中的operator() BC=U6>`/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p'fU}B1  
DP6M4  
return l(t) op r(t) 8A~5@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %XM wjBM  
return op l(t) 9s8B>(L  
return op l(t1, t2) prV:Kq;O  
return l(t) op za `  
return l(t1, t2) op @2yi%_ ]h  
return l(t)[r(t)] sk.<|-(o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <O>1Y09C/  
_=Ed>2M)no  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NjIe2)}'  
单目: return f(l(t), r(t)); 8%nb1CA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -^`]tF`M  
双目: return f(l(t)); ]cdKd)  
return f(l(t1, t2)); n [H3b}  
下面就是f的实现,以operator/为例 hiZE8?0+~N  
eQbDs_  
struct meta_divide q90eB6G0g  
  { Mhc!v, D$  
template < typename T1, typename T2 > ~pWbD~aeg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {+_ pyL  
  { ^Qt4}V=  
  return t1 / t2; AL74q[>  
} .H {  
} ; `j{q$Y=AG  
F:"<4hiA"  
这个工作可以让宏来做: i/N4uq}'A<  
S\RjP*H*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tt2`N3Eu\  
template < typename T1, typename T2 > \ { K'QE0'x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xL,Lb}){%  
以后可以直接用 ^R',P(@oL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -]\cUQ0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O:cta/M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c%9wI*l  
o7' cC?u  
[HGGXgN  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .]}kOw:(#  
{1,]8!HBJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !VUxy  
class unary_op : public Rettype AQ:cim `  
  { E$"( :%'v  
    Left l; l=G=J(G  
public : UE33e(Q<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b0|q@!z>  
i>#[*.|P  
template < typename T > qfE>N?/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =LEKFXqM  
      { c |OIUc  
      return FuncType::execute(l(t)); -h+=^,  
    } O) NEt  
VDq4n;p1  
    template < typename T1, typename T2 > k$1ya7-@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H. UwM  
      { g"gh2#!D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T|dQY~n~  
    } +`4`OVE_#  
} ; ""Nu["|E  
U+gOojRy{  
@|kBc.(]  
同样还可以申明一个binary_op $Ay j4|_-  
\lwYDPY:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x-O9|%aRJ  
class binary_op : public Rettype :a3  +f5  
  { `\LhEnIwu  
    Left l; <;}jf*A  
Right r; +^1E0@b%  
public : 6yEYX'_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (%*CfR:>  
v3SH+Ej4  
template < typename T > # hvLv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D5x }V  
      { 0T-y]&uo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mGR}hsQpn  
    } }`M53>C,gQ  
gn"Y?IZ?  
    template < typename T1, typename T2 > 2(~Y ^_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )f(.{M  
      { wG6@. ;3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3";Rw9  
    } $@k[Xh  
} ; 8;2UP`8s?  
am;)@<8~Q  
YYfX@`\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S0?4}7`A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J-C3k`%O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \7M+0Ul1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -=_bXco}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P{2V@ <}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o|#Mq"od  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PR rf$& u  
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) 8`Wj 1 ,q  
下面是修改过的unary_op ZNb;2 4  
<-KHy`u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,'[&" Eg  
class unary_op :.5l9Ci4  
  { >'IFr9&3  
Left l; hm#S4/=#  
  #Hm*<s.  
public : @pq#?  
*xm(K +j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *=UxX ] 0y  
Pp-\#WJ  
template < typename T > ie4keVlXc  
  struct result_1 9$[I~I#z  
  { )X*?M?~\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p0Cp\.  
} ; `CCuwe<v  
aRFLh  
template < typename T1, typename T2 >  !]]QbB  
  struct result_2 n#@/A  
  { Da_8Q(XFe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2uonT,W  
} ; 0ox 8_l  
;{1J{-EA  
template < typename T1, typename T2 > jtqH3xfy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jIY    
  { V=yRE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gp07I{0~m  
} v @zpF)|  
"E`;8SZa  
template < typename T > %ux%=@%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4dy2m!  
  { a^yBtb~,P  
  return OpClass::execute(lt(t)); lZT9 SDtS  
} h{zE;!+)D  
/Mk85C79  
} ; @**@W[EM  
G dZ_  
z@!zQ Vp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug m)G=4kK52-  
好啦,现在才真正完美了。 RQ?T~ASs  
现在在picker里面就可以这么添加了: /18Z4TA  
En&bwLu:s  
template < typename Right > f:$LVpXS-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T3po.Km\{  
  { :1%z;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YTBZklM  
} 'qD5  
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。 ogN/zIU+VA  
zqEMR>px  
P'o:Vhm_H  
5#jna9Xc  
HN'r ZAZ(  
十. bind =)Z!qjf1U  
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。 f1R&Q  
先来分析一下一段例子 rNzsc|a:  
1rhsmcE  
1d4 9z9F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @8zp(1.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $'$#Xn,hU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _4E . P  
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。 $lkd9r1   
我们来写个简单的。 iUuG}rqj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -$pS {q;  
对于函数对象类的版本: ]W,K}~!   
>z0~!!YZ  
template < typename Func > /<Nb/#8  
struct functor_trait m5K B#\  
  { a }6Fj&hj  
typedef typename Func::result_type result_type; KM$5ZbCF:  
} ; ?VM#Nf\  
对于无参数函数的版本: eF5?4??  
cv fh:~L  
template < typename Ret > 8+^?<FKa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F|._'i+B!  
  { n^QOGT.s6`  
typedef Ret result_type; $YDZtS&h  
} ; 6T%5vg_};'  
对于单参数函数的版本: ; n2|pC^  
Mwdh]I,#  
template < typename Ret, typename V1 > mT N6-V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uA;3R\6?  
  { /BWJ)6#H  
typedef Ret result_type; 33d86H% ;  
} ; 6T6 S9A*nT  
对于双参数函数的版本: L2ePWctq}  
a,Gd\.D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Uo{h. .7?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > < 4DWH  
  { Wpom{-  
typedef Ret result_type; xG<H${ k;  
} ; 9IL#\:d1  
等等。。。 RVN"lDGA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bhXH<=  
db"FC3/H  
template < typename Func > ok5 {c  
struct func_return %h U8ycI*h  
  { 8F0+\40  
template < typename T > ie$QKoE  
  struct result_1 bo&!oY#  
  { $Aww5G5e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5EIhCbA  
} ; `>RJ*_aKEI  
GCrh4rxgg  
template < typename T1, typename T2 > L@?Dmn'v  
  struct result_2 3+m#v8h1  
  { q`09   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )8oI  s  
} ; ".| 9h  
} ; >]"5K<-1  
~Dr/+h:^\  
gcr,?rE<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zQ xZR}'  
w5jH#ja  
template < typename Func, typename aPicker > ?mY )m +  
class binder_1 zdn e2  
  { MxxYMR  
Func fn; r&"}zyL  
aPicker pk; .hgc1  
public : wd*i~A3+?  
ZeK*MPxQ  
template < typename T > EF0{o_  
  struct result_1 n6WSTh  
  { HKP\`KBC j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GQ&9by=}  
} ; 3a#637%  
+8[h&  
template < typename T1, typename T2 > @{.rDz  
  struct result_2 yuswWc '  
  { TEB%y9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sCaw"{5qc  
} ; /exV6D r  
-]5dD VSO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} po"M$4`9  
133lIX+(k  
template < typename T > >;o^qi_$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $$ {ebt  
  { u4$d#0sA  
  return fn(pk(t)); Gyy:.]>&  
} KBzEEvx/$  
template < typename T1, typename T2 > Mim 9C]h(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WKBPqfC  
  { @Sub.z&T{  
  return fn(pk(t1, t2)); jb)z[!FbM  
} QfU 0*W?r  
} ; x:;8U i"&B  
{_3ZKD(\  
xQ1&j,R]  
一目了然不是么? lZ^XZjwoM  
最后实现bind {FQ dDIj#  
]ZO^@sH  
LLgN%!&  
template < typename Func, typename aPicker > ]lQhIf6)k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dSIMwu6u  
  { y+Q!4A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d7Q. 'cyQ  
} \C}tK,79  
.d8) *  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2c0eh-Gf  
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。 iv#9{T  
/J{P8=x}_:  
十一. phoenix uHz D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AP3SOT3I  
?_\Hv@t;  
for_each(v.begin(), v.end(), 76=uk!#3{  
( ixiRFBUcF~  
do_ 2)[81a  
[ w'M0Rd]  
  cout << _1 <<   " , " aH"tSgi  
] 0%F C;v0  
.while_( -- _1), ?\$77k  
cout << var( " \n " ) {!^HG+  
) }qV4]*+{  
); o>U%3-+T^J  
w^R5/#F_r  
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_`wLQ7e  
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 7jts;H=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 An]*J|nFIY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W'gCFX  
pPQ]#v  
'O\K Wj{  
template < typename Cond, typename Actor > 2Y  6/,W  
class do_while a^Zn }R r  
  { 4pA<s-  
Cond cd; #J2856bzS  
Actor act; j?w7X?1(  
public : CoJaVLl  
template < typename T > \,p)  
  struct result_1 +qsdA#2  
  { uT;Qo{G^  
  typedef int result_type; %*}JDx#@  
} ; T^A:pL1  
/"iYEr%_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )E6m}?H5  
wQ.ild  
template < typename T > ;HqK^[1\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f_raICO{R  
  { dhm ;  
  do ;=h^"et  
    { HLk}E*.mC  
  act(t); &rw|fF|]  
  } C:4h  
  while (cd(t)); Zls4@/\Q  
  return   0 ; [&FMVM`  
} mhlJzGr*q  
} ; +hXph  
aN;L5;m#>{  
ZV;#ZXch  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D"A`b{z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OkzfQ hC}  
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。 !xe<@$  
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。 C=PBF\RkKu  
下面就是产生这个functor的类: ;2dhue  
7!MW`L/`  
HCHC~FNd  
template < typename Actor > w:N\]=Vh  
class do_while_actor &,)9cV /  
  { !(SaE'  
Actor act; 2d$hgR#v  
public : B*D`KA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,C=Fgxw(  
-QZped;?*  
template < typename Cond > 4s"8e]q=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )QI]b4[  
} ; W&bh&KzCW  
&lGp /m:  
4qyL' \d[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R )?8A\<E  
最后,是那个do_ 6x[gg !;85  
JN3Oe5yB2@  
|n6nRE wW  
class do_while_invoker 2]> s@?[  
  { n$b/@hp$z  
public : bcj7.rh]'h  
template < typename Actor > 2!" N9Adt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E}1[&  
  { Mw+]*  
  return do_while_actor < Actor > (act); 39m#  
} ;'vY^I8-L  
} do_; B~~rLo:a  
<cepRjDn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RqcX_x(p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $f C=v  
最后来说说怎么处理break和continue Yq;S%.  
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。 .6.oqb  
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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