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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %}`zq8Q;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $FJf8u`  
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, 9 SBVp 6'  
3D2\#6yo  
aN^x]0P!0  
GW;\ 3@o  
  class filler $XZC8L#  
  { $sfDtnRy  
public : *vqr+jr9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0t^Tm0RzH  
} ; eBN!!Y:7  
P {0iEA|k  
wf,B/[,d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T F[8r[93  
A0A]#=S  
=N~*`5|rk  
nS` :)#;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'v~%rhq3  
xG7/[ jG  
5Z<y||=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M hwuh`v%  
z,f  
wk@S+Q  
23iMG]J&  
二. 战前分析 q+J;^u"E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zm{U.Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .@kjC4m  
0rA&Q0  
zHg1K,t:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "NM SLqO  
  /* --------------------------------------------- */ gK#G8V-,  
vector < int *> vp( 10 ); "C~Zl&3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <J o\RUx  
/* --------------------------------------------- */ ],l}J'.8<V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |z 8Wh  
/* --------------------------------------------- */ 4?c4GT9(6S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oNFvRb2Rd  
  /* --------------------------------------------- */ )J>-;EYb8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NGs@z^&V  
/* --------------------------------------------- */ J+:gIszsWT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [vNaX%o  
g~v>{F+u  
+#LD@)G  
ZDl6 F`  
看了之后,我们可以思考一些问题: SKdh!*G  
1._1, _2是什么? n]< >$  
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。 ?]/"AWUX  
2._1 = 1是在做什么? IPa)+ ZQ  
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。 mNDd>4%H_  
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。 WW[Gne  
[IRWm N-  
k@=w? m  
三. 动工 =hq+9 R8=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `;v5o4.`  
D6NgdE7b  
lG/h[  
"b `R_gG9  
template < typename T > ELgq#z  
class assignment ,5Nf9z!hk(  
  { zv>7;En3  
T value; v$]eCj'  
public : FI=]K8  
assignment( const T & v) : value(v) {} (;T g1$  
template < typename T2 > o"M h wh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^E}};CsT  
} ; LmjzH@3  
;cfmMt!QWJ  
aS)Gj?Odf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NB#-W4NA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment syB.Z-Cpd  
2)^gd  
Dqg~g|(Q<  
p`mNy o'  
  class holder i8+[-mh  
  { tO8<N'TD  
public : /5&' U!:+  
template < typename T > SMIr@*R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u0?,CQPL  
  { t(Sjo8, b  
  return assignment < T > (t); =1e>$E#  
} Y-y<gW  
} ; 9yWQ}h  
>j}.~$6dj_  
m6iQB\ \  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =ec"G2$?"  
|x/00XhS  
  static holder _1; uh 3yiDj@a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |4?O4QN  
m0[JiwPI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M9dOLM.  
而不用手动写一个函数对象。 *c{X\!YBh  
# *)X+*  
:}{,u6\  
@q<F_'7is  
四. 问题分析 m |%ly  
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。 l/:23\  
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。 Ow f:Kife  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $5v:z   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rc()Eo50  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IuN:*P  
0.kQqy~5  
五. 问题1:一致性 i-E/#zni  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r?:xD(}Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PZE{- TM?W  
ZT1IN6;8W  
struct holder , I^:xw_  
  { #a|.cm>6  
  // '~;vp  
  template < typename T > S :%SarhBD  
T &   operator ()( const T & r) const *fg|HH+i  
  { BE LxaV,  
  return (T & )r; SM1[)jZ-  
} r]lPXj(`  
} ; Yj#4{2A  
|a{~Imz{  
这样的话assignment也必须相应改动: gkRbb   
J%SuiT$L&Y  
template < typename Left, typename Right > qEy]Rc%  
class assignment ;rjd?r  
  { ]^c]*O[8  
Left l; 'pQ\BH  
Right r; wD|I^y;  
public : =lG/A[66  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R\^XF8n6/  
template < typename T2 > ml\2%07  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,,o5hD0V9  
} ; MbJ|6g99  
,bnrVa(I  
同时,holder的operator=也需要改动: Uh=@8v  
.!Qo+(  
template < typename T > D5gDVulsh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w</qUOx  
  { ,p7W4;?4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N&K`bmtD  
} w$%1j+%&  
<WCTJ!Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 vpL3XYs`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H(,D5y`k1  
s?pd&_kOv3  
return l(rhs) = r; 7f,!xh$  
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。 AttS?TZr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]UFbG40Zo  
QxS=W2iN  
template < typename Tp >  V9cKl[  
class constant_t GiGXV @dq  
  { 3qNLosm#M  
  const Tp t; K]s*rPT/,  
public : *Z:'jV<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O[RivHCY  
template < typename T > WPbG3FrL!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N,F$^ q6  
  { 9#iv|X  
  return t; n)xLEx,  
} p81Vt   
} ; 8{ooLdpX7  
6(as.U>K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?Ja&LNI9S  
下面就可以修改holder的operator=了 E Zh.*u@^r  
#BLmT-cl  
template < typename T > `+?g96   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G}8Zkz@+  
  { ~P;KO40K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &w7Ev21  
} *Tyr  
 66 @#V  
同时也要修改assignment的operator() I`-N]sf^  
 @& fAR2  
template < typename T2 > _Cnl|'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ap)[;_9BD  
现在代码看起来就很一致了。 f9FEH7S68  
Fh0cOp(  
六. 问题2:链式操作 U\~9YX8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4_&+]S  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 k?7V#QW(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 o{r<=X ysM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `j)S7KN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L$rMfe S  
]R?{9H|jwE  
template < typename T > glo Y@k~  
struct result_1 bjCO@t  
  { >A_:q yGk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1 |T{RY5  
} ; jPc"qER!  
14Y<-OO: k  
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: o +KDK{MD  
3 jR I@  
template < typename T > Z\. n6  
struct   ref K}e:zR;;^  
  { (u:^4,Z  
typedef T & reference; vj,OX~|  
} ; RJhafUJ zH  
template < typename T > m(DJ6CSa  
struct   ref < T &>  TG^?J`  
  { 2uZ4$_  
typedef T & reference; rK@XC +`S  
} ; nkTpUbS'f?  
XV %DhR=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2>+(OL4l  
`G0GWh)`x  
template < typename T > egXbe)ld  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [Zxv&$SQ  
  { 'L$}!H1y  
  return l(t) = r(t); c0aXOG^  
} ;eY.4/*R  
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。 {i#z <ttu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wb{0UkApJ  
hb ="J349  
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 =`pH2SJT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z&KrG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JG/Pc1aK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >K;DBy*  
最后的布局是: sFbN)Cx  
                Add BL[N  
              /   \ CFTw=b@  
            Divide   5 =8V 9E  
            /   \ \@!"7._=  
          _1     3 hH(w O\s  
似乎一切都解决了?不。 @ Cd#\D|  
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。 HE|XDcYO  
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。 KBOp}MEz  
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: !*G%vOa  
N(Sc!rX  
template < typename Right > +oevNM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const slTE.  
Right & rt) const q/#p ol  
  { 4^(aG7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YG_|L[/#  
} vN9R. R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NpLZ ,|H  
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。 W\Df:P {<  
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。 v|Y ut~  
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。 cw"Ou%  
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。 ?>/9ae^Bw  
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? U[EZ, 7n8  
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: \k 6'[ln  
).3riR  
template < class Action > e|}B;<  
class picker : public Action ^).  
  { + l hJ8&  
public : $W]}m"l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \,S4-~(:!  
  // all the operator overloaded 8I[=iU7]l  
} ; Marx=cNj  
Ggk#>O G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Nsn~mY%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FrC)2wX  
&u2H^ j  
template < typename Right > v`@M IOv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oy-y Q YX  
  { ,@kLH"a0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); > JC"YB  
} l;d4Le  
C#LTF-$])  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > />n!2'!  
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。 `a `>Mtl  
yV*jc`1  
template < typename T >   struct picker_maker |Iknk,  
  { kvG.?^ v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .*edaDi  
} ; 7M)<Sv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E#R1  
  { hg2Ywzfm-  
typedef picker < T > result; [}HS[($  
} ; ik#ti=.  
H'+3<t>  
下面总的结构就有了: !dq$qUl/  
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。 *ze,X~8-  
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。 V|G*9^Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KM"BHaSkF  
至此链式操作完美实现。 $zM \Jd  
8<Pi}RH  
~b @"ir+g4  
七. 问题3 Z((e-T#,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5"y)<VLJX  
A4g,)  
template < typename T1, typename T2 > K~4bT=   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + }$(j#h  
  { 0V?7'Em  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U1`pY:P  
} MOPHu O{^  
 ~)F_FS  
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: osc A\r  
fZoQQ[s  
template < typename T1, typename T2 > :k-@w5(  
struct result_2 +p[O|[z  
  { m>|7&l_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k[)/,1  
} ; AZf69z  
BiDyr  
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? |ZC'a!  
这个差事就留给了holder自己。 T% GR{mp  
    <Sr:pm  
B}nT>Ub  
template < int Order > &dPUd ~&EL  
class holder; Yxy!&hPLv:  
template <> 9oIfSr,y  
class holder < 1 > m%'T90mi  
  { :|8!w  
public : Apj[z2nr  
template < typename T > [nG[ x|;|  
  struct result_1 Vju/+  
  { e,Z[Nox  
  typedef T & result; zJ$U5r/u  
} ; <,Pl31g^  
template < typename T1, typename T2 > l[i1,4  
  struct result_2 _DAqL@5n  
  { Nv|0Z'M  
  typedef T1 & result; J\>/ J%  
} ; nBLb1T  
template < typename T > =dwy 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "&{.g1i9  
  { R#i`H(N  
  return (T & )r; 2a;[2':  
} W7;RQ  
template < typename T1, typename T2 > Al]*iw{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O\gVB!x  
  { &-w.rF@  
  return (T1 & )r1; !x\\# 9  
} .s?^y+e_  
} ; x0%yz+i{:  
<Ql2+ev6  
template <> +z0s)HU>j  
class holder < 2 > qu^~K.I"  
  { a_]l?t  
public : =Ot_P7'5gv  
template < typename T > Gx4{ 9  
  struct result_1 )TyP{X>  
  { ;U$Rd,T4S  
  typedef T & result; +~* e B  
} ; I0><IaFy  
template < typename T1, typename T2 > ef!f4u\  
  struct result_2 =GW[UnO  
  { m=Gb<)Y  
  typedef T2 & result; ;Wa&Dg/5`  
} ; 7G7"Zule*j  
template < typename T > p$ETAvD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j/F('r~L  
  { kem(U{m  
  return (T & )r; +md"X@k5*  
} <:&{c-f/  
template < typename T1, typename T2 > FUZuS!sJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }$sTnea  
  { Ck>]+rl  
  return (T2 & )r2; #3{{[i(;i  
} 4#.Q|vyl]"  
} ; mg>wv[ 7  
P!IXcPKW53  
2aX{r/Lc  
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> >。 G{O{ p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ic4hO>p&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4@Z!?QzW  
E$ &bl  
return l(i, j) = r(i, j); +WKN&@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KfPgj  
/{/mwS"W  
  return ( int & )i; !N_eZPU.v  
  return ( int & )j; US"UkY-\  
最后执行i = j; BjfTt:kY  
可见,参数被正确的选择了。 |7Ab_  
9]lyV  
A_e5Vb ,u.  
EcSu[b  
3xKgj5M  
八. 中期总结 ksJ 1:_  
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: Vg :''!4t2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P}>>$$b\Yi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ab:ah 7!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o}f$?{)|   
hy@b/Y![M  
M;NIcM  
0%Y}CDn_  
}f% Qk0^  
lDF7~N9J_  
九. 简化 B52dZb  
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。 d0f(Uk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L@_o*"&j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GXNkl?#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Sfp-ns32%A  
  +-*/&|^等 y+V>,W)r7  
2. 返回引用。 cM4{ e^  
  =,各种复合赋值等 #yU"n-eLR  
3. 返回固定类型。 %o0H#7'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YfMs~}h,  
4. 原样返回。 ue4 {h  
  operator, #?eMEws  
5. 返回解引用的类型。 dWe%6s;   
  operator*(单目) g!r) yzK  
6. 返回地址。 PnB2a'(^@?  
  operator&(单目) <OJqeUo+*\  
7. 下表访问返回类型。 _34%St!lg  
  operator[] @v!#_%J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {x[C\vZsi]  
  operator<<和operator>> 4x?I,cAN  
\:'6_K  
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。 I)0_0JXs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6D`.v@  
Y=O-^fL  
template < typename Left > 1CM 8P3  
struct value_return )q\6pO@  
  { KoWG:~>|  
template < typename T > #`l&HV   
  struct result_1 t]iKU@3  
  { Fpwhyls  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rY1jC\  
} ; @xso{$z?j  
eb6y-TwY  
template < typename T1, typename T2 > {ot6ssT=D  
  struct result_2 qV,x)y:V  
  { ,S@B[+VZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V?`|Ha}  
} ; zy8+~\a+Y&  
} ; SJ:Teab  
_J#oAE5]!  
o]&P0 b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q|IU+r:! 3  
(?lT @RY/  
下面我们来剥离functor中的operator() yJlRW!@&:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R yM2 9uD  
LfK/wSvWw  
return l(t) op r(t) "?W8 o[c+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !x||ObW\H  
return op l(t) )nK+`{;@!  
return op l(t1, t2) 1=!2|D:C)i  
return l(t) op !YlEXaS  
return l(t1, t2) op * kUb[  
return l(t)[r(t)] 5lM 3In@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d-W*`:Q  
TIaiJvo  
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: n!lE|if  
单目: return f(l(t), r(t)); [9Tnp]q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "T<7j.P?  
双目: return f(l(t)); f8UO`*O  
return f(l(t1, t2)); Ad>@8^  
下面就是f的实现,以operator/为例 :O?3lj)  
X &G]ci  
struct meta_divide P=9UK`n  
  { -~H "zu`  
template < typename T1, typename T2 > PpNG`_O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ycvgF6Me<  
  { +JXn   
  return t1 / t2; kK0zb{  
} oL!C(\ERh  
} ; 4Yt'I#*  
}?O>.W,/  
这个工作可以让宏来做: B2WPbox  
c`\qupnY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /N./l4D1K-  
template < typename T1, typename T2 > \ p6Ia)!xOGF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aqQ  U7  
以后可以直接用 SaRn>n\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +HD2]~{EkL  
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 vo~Qo;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。。。) w7\ \m9  
N%=,S?b  
>{Xyl):  
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 X2P8Zq=%a  
]IDhE{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <u?\%iJ"  
class unary_op : public Rettype 6\y?+H1  
  { 'I>geW?{QK  
    Left l; 1p<*11  
public : hxw6^EA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %xp 69  
-afNiNiY  
template < typename T > e{^lD.E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '?3(&  
      { BXytAz3  
      return FuncType::execute(l(t)); gXY]NWI  
    } 9pk-#/ag  
R[QBFL<  
    template < typename T1, typename T2 > )L_@l5l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /U6ry'  
      { I y5)SZ'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "wxyY^"  
    } uOh  
} ; LF+E5{=:R  
a?X@ D<.;  
xF 3Z>  
同样还可以申明一个binary_op $j4/ohwTDY  
&,\my-4c>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wzY{ii  
class binary_op : public Rettype 1>umf~%Wa  
  { [LV>z  
    Left l; Su+[Q6oC@  
Right r; 8LY^>.  
public : )d{fDwrx1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [<jU$93E  
Yq{R*HO  
template < typename T > 8RS@YO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @R`Ao9n9V  
      { 0])[\O`j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8}Q 2!,9Q  
    } bH%d*  
{.Brh"yC  
    template < typename T1, typename T2 > I:;umyRH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |>wGl  
      { XXXQAY-,C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o,/wE  
    } >^ E*7Bfp  
} ; x( (Rm_'  
| _nBiHjNn  
vLGnLpt  
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 +.-mqtM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q-/t?m0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zT>BC}~.b  
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。 P]2V~I/X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \4O_@d`A  
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。。。 )kYDN_W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bzECNi5^  
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) x]IJ;  
下面是修改过的unary_op Y<_;8%S  
OMBH[_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Q|]C{r  
class unary_op T`GiM%R;g  
  { bas1(/|S  
Left l; K{ntl-D&y  
  k:N/-P&+  
public : dfh 1^Go  
FbXur-et^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RNt9Qdr4y  
{HFx+<JG  
template < typename T > '1~;^rU  
  struct result_1 s&XL{FE  
  { o.s(=iG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U.Y7]#P:  
} ; `]a0z|2'!  
,Kt51vGi  
template < typename T1, typename T2 > Y8N+v+V/  
  struct result_2 FuG;$';H75  
  { N*)O_Ki  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NCgKWyRR  
} ; ,;f5OUl?[  
F^5\w-gLY  
template < typename T1, typename T2 > F3L+X5D.yu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LCuz_LTFq{  
  { #5iy^?N"w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [GcW*v  
} yq[@Cw  
DVDzYR**4  
template < typename T > Rr}m(e=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #7KR`H  
  { 7xfS%'=y"  
  return OpClass::execute(lt(t)); uQ7lC~  
} $V F$Ok>  
%pqB/  
} ; Qj$w7*U  
ls~9qkAyLx  
%/qwqo`Q  
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 @Gy.p5J8  
好啦,现在才真正完美了。 Wfy+9"-;s  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7k00lKA\w  
'8(UiB5d  
template < typename Right > c e; zn\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lQy-&d|=#^  
  { |kTq &^$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :6/$/`I0W  
} ^;tB,7:*V  
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。 lS#^v#uS  
JoZS p"R  
oxdX2"WwU  
B{p74 >  
zg$ag4%Qgg  
十. bind v["_t/_  
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。 !~V^GlY  
先来分析一下一段例子 h4+*ssnYV  
d24_,o\_  
?'tRu !~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lD-2 5~YV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Ai QNL}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \L`x![$~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。 \jmZ t*c  
我们来写个简单的。 96P&+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2+Oz$9`.  
对于函数对象类的版本: |o'r?"  
Zxozhmg  
template < typename Func > ZOpKi:\  
struct functor_trait $?dQ^]<,  
  { sZ;Gb^{Z  
typedef typename Func::result_type result_type; XVJH>Zw  
} ; IAmZ_2  
对于无参数函数的版本: B< HN$/  
Hsd76z#8  
template < typename Ret > :,g]Om^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sZEa8  
  { S _ UAz  
typedef Ret result_type; Eggu-i(rD  
} ; ;tF&r1  
对于单参数函数的版本: ?%Ww3cU+J  
ei{tW3 H$  
template < typename Ret, typename V1 > Xo&\~b#-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s`0IyQXVU  
  { zqBzataR:  
typedef Ret result_type; vU]n0)<KB  
} ; E31Yk D.A  
对于双参数函数的版本: E!BzE_|i  
;NrPMz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Px9 K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D$*o}*mb  
  { cc:$$_'L  
typedef Ret result_type; 08D:2 z1z  
} ; 4nQ5zwiV  
等等。。。 9qgs*]J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e+D]9wM8  
}`%ks  
template < typename Func > 9%"`9j~H>  
struct func_return ezCJq`b  
  { U_ j[<.aN)  
template < typename T > !pkIaCxs  
  struct result_1 3vjOfr`  
  { xUCq%r_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DdU w~n,  
} ; :Fu7T1  
{$i>\)  
template < typename T1, typename T2 > 6}!1a?X  
  struct result_2 nMfR< %r  
  { }6<5mq)%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [u37 Hy_Gi  
} ; 41s\^'^&  
} ; v Y0ESc{  
8DY:a['-d  
Cl-P6NlR".  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RqP_^tB  
?6{g7S%  
template < typename Func, typename aPicker > s=F[.X9lp  
class binder_1 )0ydSz`B  
  { u@`a~  
Func fn; !H[01  
aPicker pk; 1q3"qY H  
public : H(P]Z~et  
,UNk]vd  
template < typename T > R=&-nC5e  
  struct result_1 8iOHav4  
  { u' Q82l&Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gx',K1T  
} ; TI/RJF b  
dJQK|/  
template < typename T1, typename T2 > ViMl{3  
  struct result_2 aq8./^  
  { UnP<`z#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (GC5r#AnS  
} ; V$O6m|q  
UcOP 0_/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +,AzxP _y  
xkiiQs)  
template < typename T > :vzIc3~c:`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i*m ;kWu,  
  {  ;<B  
  return fn(pk(t)); s%`l>#H  
} VHMQY*lk  
template < typename T1, typename T2 > 0Xw>_#Y/xS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1[u{y{9 q  
  { C.ji]P#  
  return fn(pk(t1, t2)); wWfj#IB;R  
} |N"K83_pr  
} ; czpu^BT;;T  
p9u*l  
qHdUnW  
一目了然不是么? qlYi:uygY  
最后实现bind 5QuRwu_  
zGyRzxFN  
D"$Y, d  
template < typename Func, typename aPicker > l!Xj UnRF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +$nNYD  
  { {d;z3AB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); saP%T~  
} N\B&|;-V  
dVj2x-R)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .R"VLE|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;*j K!  
'@hUmrl  
十一. phoenix `x#S. b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [BJzZ>cY  
_.V5-iN  
for_each(v.begin(), v.end(), YX-j|m|  
( @0 P4pt;(  
do_ )1M2}11uS  
[ 8P- ay<6  
  cout << _1 <<   " , " @W/k}<07  
] 0 3v&k  
.while_( -- _1), df@NV Ld  
cout << var( " \n " ) eT3!"+p-F  
) [>54?4{|.  
); 3 mAizq3  
0>td[f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XWS]4MB+vm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |TM n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R@jMFh;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SF+L-R<e  
nCWoco.xy  
gFHBIN;u  
template < typename Cond, typename Actor > ='b)6R  
class do_while z{ V;bi;  
  { 1_q!E~)  
Cond cd; Q;y5E`G  
Actor act; C 4C /  
public : ,m?V3xvq  
template < typename T > 8CUtY9.  
  struct result_1 Oj_]`  
  { bS~Y_]B  
  typedef int result_type; 8} :$=n4&  
} ; &(Fm@ksh\  
*6AV^^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 99ZWB  
>xS({1A}  
template < typename T > P}5bSQ( a3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c:.5@eq^  
  { 3c6e$/  
  do Xzg >/w 8J  
    { Lr:n  
  act(t); Cfmd*,  
  }  W;7$Dq:  
  while (cd(t)); 5Z; 5?\g  
  return   0 ; -F`GZ  
} $zCCeRP  
} ; W7uX  
zX*5yNd  
: H;S"D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'a+^= c  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &nr{-][  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5)XUT`;'){  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4y3c=L No  
下面就是产生这个functor的类: )e3w-es~4  
<lIm==U<-  
uoE+:,P  
template < typename Actor > N9G xJ6  
class do_while_actor *w*K&$g  
  { , v} )  
Actor act; GNv{ Ij<  
public : %8u9:Cl):  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9:@Xz5  
{f`Y\_r$@  
template < typename Cond > *Oy* \cX2[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0;><@{'  
} ; Za!KM  
`mteU"{bx  
+ho=0 >  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mo N/?VA  
最后,是那个do_ D1-/#QN$1  
TPBQfp%HU  
J i@q7qkC  
class do_while_invoker d'MZ%.#  
  { QObVJg,GD  
public : 02[m{a-  
template < typename Actor > "1Hn?4nz5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lG0CCOdQ  
  { PZ6R+n8  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q`8-|(ngw  
} 98u@X:3  
} do_; $Xt""mlQ  
6T4DuF   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JjI1^FRd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )tJaw#Mih  
最后来说说怎么处理break和continue Z+U -+eG  
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。 p:n l4O/  
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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