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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda co{i~['u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cq}i)y  
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, hQaa"U7[  
4VHX4A}CgA  
b?k6-r$j  
iVA=D&eZ  
  class filler +<fT\Oq#  
  {  J9lG0  
public : VM w[M^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fwv.^k x  
} ; *|6*jU  
lF~!F<^9  
S0?e/VWy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /}nq?Vf  
]fJ9.Js  
-=)+)9~G  
Q; BD|95nl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C;oO=R3r  
e(vnnv?R{  
yZ,S$tSR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {VKP&{~O  
ksF4m_E>YB  
rAS2qt  
Vn?|\3KY  
二. 战前分析 69N8COLB  
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。 >Y;[+#H[  
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 ~z7Fz"o<  
B !Z~jT  
Pa"[&{:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -gpHg  
  /* --------------------------------------------- */ M\r=i>(cu  
vector < int *> vp( 10 ); i:7cdhz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `h<>_zpjY  
/* --------------------------------------------- */ 3]67U}`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w$ jq2?l  
/* --------------------------------------------- */ X)S4vqf}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Kc+TcC  
  /* --------------------------------------------- */ :a_MT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yD Avl+  
/* --------------------------------------------- */ 6NGQU%Hd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C@ "l"  
)Tw A?kj  
yXBWu=w3`O  
RSIhZYA  
看了之后,我们可以思考一些问题: tD6ukK1x  
1._1, _2是什么? $"fO/8Ex  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j){0>O.V  
2._1 = 1是在做什么? PKYm{wO-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U%KsD 4B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fDwqu.K  
|v:fP;zc  
4Q~++PKBe  
三. 动工 a@m  64l)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :+%Yul  
XF?"G<2  
Y.E]U!i*  
 4q\gFFV4  
template < typename T > 7A{,)Y/w ^  
class assignment p)s *Cw  
  { DS0:^TLI  
T value; Qk].^'\  
public : dl+:u}9M$  
assignment( const T & v) : value(v) {} ogG:Ai)90  
template < typename T2 > B0,C!??5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x{1S!A^  
} ; )V9wU1.  
A4Tjfc,rx9  
+4V"&S|&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5wb R}`8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9HZR%s[J  
iy [W:<c7j  
AP0z~e  
3mT6HGSKR  
  class holder (~]0)J  
  { DxxY<OkN  
public : >!% +)  
template < typename T > h:4F?'W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'nfdOX.d  
  { 6dKJt  
  return assignment < T > (t); hf5+$^RZ  
} Dj'+,{7,u  
} ; y hNy  
5wa!pR\c  
IV|})[n*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: c:`CL<xzU  
gS.,V!#t  
  static holder _1; ? ;$f"Wl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 73kI%nNB  
rl:D>t(:.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eI=:z/pd  
而不用手动写一个函数对象。 hGj`IAW  
z;PF% F  
T;{"lp.  
G>S3?jGk  
四. 问题分析 nOq`Cwh9  
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。 PbY=?>0z  
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。 \Z$MH`_nu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NkYC(;g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2 t:CK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AQgm]ex<  
@K}Bll.E  
五. 问题1:一致性 '%KaAi$  
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?| 9&'HhJm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {hBnEj^@  
sQ8kLS_q8  
struct holder W|V9:A  
  { Io]KlR@!T  
  // qw}. QwPT  
  template < typename T > `0Xs!f  
T &   operator ()( const T & r) const =4LyE6  
  { [*^ rH:  
  return (T & )r; ]3CWb>!_  
} YI+o:fGC5  
} ; J6g:.jsK!  
\OK"r-IO  
这样的话assignment也必须相应改动: DcmRvi)&6  
)X 'ln  
template < typename Left, typename Right > K# BZ Jcb  
class assignment QR h %S{  
  { !_+ok$"d  
Left l; &6\f;T4  
Right r; E\*M4n\!  
public : @_Es|(4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} & eWnS~hJ  
template < typename T2 > ;BW9SqlN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xv 0y?#`z  
} ; P7 R}oO_n:  
0 1:(QJ  
同时,holder的operator=也需要改动: <& iLMb:%  
F3&:KZ!V&m  
template < typename T > &?3P5dy_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y>I9o)KR  
  { 0"DS>:Ntk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |!*abc\`(`  
} mjJ/rx{kbw  
xOdL ct  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -\V;Gw8mD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Zxn>]Z_  
lfyij[6q+  
return l(rhs) = r; x(y=.4Yf+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 TZw['o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lCJ/@)  
A4f;ftB  
template < typename Tp > #s|,o Im  
class constant_t lcuqzX{7  
  { u~\ NL{  
  const Tp t; DXx),?s>  
public : nv%0EAa#}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LqoH]AcN  
template < typename T > nVGWJ3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sm at6p[  
  { A5%cgr% 6  
  return t; eNFZD1mS  
} qHC/)M#L  
} ; !&5B&w{u~!  
Jb]22]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *KDwl<^A  
下面就可以修改holder的operator=了 ]vq=~x  
'2v$xOh!y  
template < typename T > (V# *}eGy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #An_RU6h  
  { wo_iCjmK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0t.v  
} >3)AO04=;  
!sav~dB)  
同时也要修改assignment的operator() oL*ZfF3  
G33'Cgo:,  
template < typename T2 > !E_RD,_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gbN@EJ  
现在代码看起来就很一致了。 s-),Pv|  
);L+)UV  
六. 问题2:链式操作 !l~3K(&4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i 2n66d  
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。 `bcCj~j  
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。 c$~J7e6$  
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。 x}H%NzR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zmh5x{US1  
<x\I*%(  
template < typename T > K]yUPx  
struct result_1 KhPDkD-  
  { KAm$^N5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x*0mmlCb  
} ; BnIZ+fg=  
+V/mV7FK  
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: }BLT2]y0  
'kk B>g7B  
template < typename T > jjJ l\Vn  
struct   ref SAGECK[Ix  
  { sr`)l&t?  
typedef T & reference; Tg/r V5@ka  
} ; VMV~K7%0  
template < typename T > T``~YoIdz  
struct   ref < T &> ^li(q]g1!  
  { DK }1T  
typedef T & reference; =\)qUs\z  
} ; MI*@^{G  
cK6IyJx-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1iIag}?p  
Q)l~?Fx  
template < typename T > 6Z68n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d> L*2 g  
  { 2[yfo8H  
  return l(t) = r(t); H&=3rkX  
} ?\Lf=[  
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'TkYa^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 + u'y!@VV  
oSB0P  
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 #;Z+ X)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _:.'\d(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (S k+nD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _-bEnF+/0  
最后的布局是: jGKasI`  
                Add $ Y_v X 2  
              /   \ ulxy 4] h  
            Divide   5 *OMW" NZ;  
            /   \ L$s ;tJ   
          _1     3 h|Udw3N1L  
似乎一切都解决了?不。 &Un^ _M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Pqb])-M9p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h6C:`0o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Kgu#M i~  
!nyUAZ9 :  
template < typename Right > iXFN|ml  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p/.[ cH  
Right & rt) const AcxC$uh  
  { ro*$OLc/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O7GJg;>?  
} Hp?uYih0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8i'EO6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DJ<F8-sb2r  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0FEn& \2<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hNGD `"U  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;mLbgiqQ J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +5IC-=ZB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _!C'oG6s?  
Zlf) dDn  
template < class Action > LFV',1+  
class picker : public Action %<Te&6NU'  
  { QX&1BKqWn  
public : coFQu ; i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \,G7nT  
  // all the operator overloaded #Yr/GNN  
} ; 29GcNiE`T  
k4Ub+F  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H`X>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: TWAt)Q"J  
^Q""N<  
template < typename Right > BA cnFO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nPo YjQi  
  { TBp$S=_**  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S2/c2  
} )|f!}( p  
5S:#I5Wa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a?%X9 +1A  
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。 eS9/- Y  
HErTFY+vC  
template < typename T >   struct picker_maker 2bU 3*m^M  
  { %^}3:0G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uNV (r"  
} ; O [GG<Um  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PNgj 8J4  
  { ZiodJ"r  
typedef picker < T > result; X<J NwjM%  
} ; @%@uZqQ4  
jI0gQ [  
下面总的结构就有了: +avu&2B  
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。 rwr>43S5<3  
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。 _O ~DJ"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'VCF{0{H~  
至此链式操作完美实现。 s)W^P4<  
T:S+P t~  
 g!5`R`7  
七. 问题3 2'W3:   
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。 |RX u O  
lCg'K(|"  
template < typename T1, typename T2 > e"P>b? OY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :a(er'A  
  { ^yiRrcOo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [_ESR/&N  
} u$d T^c  
"1_eZ`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XJTY91~R  
) 2C`;\/:  
template < typename T1, typename T2 > /,A:HM>B  
struct result_2 %gDMz7$~  
  { ($&i\e31N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BKe~ y  
} ; &^^zm9{  
*?%DdVrO@  
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? #WlIH7J8Tc  
这个差事就留给了holder自己。 B'B,,Mz  
    FS30RP3 `/  
%g}ri8  
template < int Order > PvX>+y5  
class holder; sF}T9 Ue  
template <> _M= \s>;G  
class holder < 1 > dX-Xzg  
  { 82Dw,Cn  
public : %JmSCjt`G  
template < typename T > z/aZD\[_  
  struct result_1 !_)*L+7f_  
  { n#,|C`2r  
  typedef T & result; hl?G_%a  
} ; U7(84k\j  
template < typename T1, typename T2 > C]K|;VQ  
  struct result_2 z/(^E8F  
  { jHq.W95+P  
  typedef T1 & result; B uV@w-|  
} ; @13vn x  
template < typename T > ;QQLYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .~qu,q7k~  
  { Zoh[tO   
  return (T & )r; k2o98bK&;  
} Q.Tn"rE|  
template < typename T1, typename T2 > I|]~f[xI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'v iF8?_  
  { {b~l [  
  return (T1 & )r1; 4JSf t t  
} tWy0% -  
} ; 4% )I[-sH  
)J#7:s]eo  
template <> 0L1NZY^!  
class holder < 2 > <m:8%]%M6  
  { zts%oIgV  
public : HM ;9%rtO  
template < typename T >  Svj%O(  
  struct result_1 @DG$  
  { $Kn{x!,"(  
  typedef T & result; Q[J%  
} ; tb#. Y  
template < typename T1, typename T2 > 5SKj% %B2,  
  struct result_2 :clMO|  
  { xG i,\K\:  
  typedef T2 & result; CL oc  
} ; +x$GwX  
template < typename T > ~p^&` FA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "HSAwe`5jU  
  { A46z2  
  return (T & )r; daS l.:1  
} 6jT+kq)  
template < typename T1, typename T2 > aj;OG^(!2_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F @ lJk|*_  
  { gSS2)Sd}  
  return (T2 & )r2; 'B0= "7  
} 5>M6lwS  
} ; v?Q&06PMRc  
~Qjf-|  
7:'7EqM  
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> >。 V'y,{YpP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $6Z@0H@X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9M{z@H/  
S?n,O+q  
return l(i, j) = r(i, j); jt5en;AA[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dHjJLs_  
|c,,*^  
  return ( int & )i; D0NSzCHx  
  return ( int & )j; w3oh8NRs_  
最后执行i = j; :s|" ZR  
可见,参数被正确的选择了。 k4Ed7T-  
I[u%k ir  
#5*|/LD  
@*kQZRGK7  
M-Gl".*f  
八. 中期总结 KneCMFy  
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: ha_&U@w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #_)<~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QEo i9@3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n@IpO i$Q  
_)AX/%^%  
##Jg>HL'  
;#a^M*e  
zyb>PEd.  
GSck^o2{  
九. 简化 ^i>Tm9vM  
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。 (Q~ p"Ch  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <49Gsm&0  
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: ?86q8E3;&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A"Q6GM2;Io  
  +-*/&|^等 %dA6vHI,  
2. 返回引用。 aYc*v5Q N3  
  =,各种复合赋值等 RJ+i~;-  
3. 返回固定类型。 @,btQ_'X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oNW5/W2e;  
4. 原样返回。 vhe[:`=a  
  operator, ?J[m)Uo/ K  
5. 返回解引用的类型。 1yHlBeEC  
  operator*(单目) Q7uhz5oZ  
6. 返回地址。 l0hcNEj{W  
  operator&(单目) ,ru2C_LQ  
7. 下表访问返回类型。 7{0;<@  
  operator[] y>4r<Y ZQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Vu6$84>-,  
  operator<<和operator>> @K{1O|V  
J0xV\O !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。 3-^z<*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Vqr#%. N  
2/[J<c\G  
template < typename Left > ,|:TML  
struct value_return l-?B1gd,l  
  { zvJQ@i"Z  
template < typename T > `cu W^/c  
  struct result_1 -B+Pl*  
  { b8Bf,&:ys  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; njhDrwN  
} ; [diUO1p  
6} b1*xQ  
template < typename T1, typename T2 > \OR=+\].9  
  struct result_2 ,0j7qn@tm  
  { _c[Bjip  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \PHbJN:BI  
} ; OAlV7cfD  
} ; : T` Ni  
G)<NzZo  
Q&Q$;s3|Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TU-aL  
. #+N?D<  
下面我们来剥离functor中的operator() yH YqJ|t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j.}@9  
|_fmbG  
return l(t) op r(t) hrT!S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hh%f mc  
return op l(t) k 5~#_D>  
return op l(t1, t2) i -kj6N5  
return l(t) op ^a,Oi%  
return l(t1, t2) op NOzAk%s3I  
return l(t)[r(t)] ,tZJSfHB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kfb*|  
VR5CRNBJ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B4uJT~,7>  
单目: return f(l(t), r(t)); A@:h\<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ->H4!FS  
双目: return f(l(t)); /RWQ+Zf-Y]  
return f(l(t1, t2)); ;_bZH%o.  
下面就是f的实现,以operator/为例 O{P@fv%~(o  
3c%dErch  
struct meta_divide `lI(SS]w  
  { =I(F(AE  
template < typename T1, typename T2 > yUUg8xbpxF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |IN{8  
  { IF>dsAAI<  
  return t1 / t2; *F4"mr|\  
} oSAO0h>0N  
} ; @ OSSqH  
wWh)yfPh8H  
这个工作可以让宏来做: htgtgW9 ^P  
&>jSuvVT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M&93TQU-  
template < typename T1, typename T2 > \ D]P_tJI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7,^.h<@K  
以后可以直接用 O6 :GE'S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lMn1e6~K  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h vC gd^M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KR49Y>s<  
9Q*T'+V  
DK6^\k][V  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xAZ-_}'tW  
 _klT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1o Z!Up0  
class unary_op : public Rettype #0:N$'SZ  
  { gG?sLgL:  
    Left l; " A4.2  
public : Tgf\f%,h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jPDk~|  
g`n5-D@3  
template < typename T > cN?}s0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _NwB7@ e  
      { mFGiysM  
      return FuncType::execute(l(t)); NKyKsu  
    } n7>L&?N#y#  
1xf Pe#  
    template < typename T1, typename T2 > mdNIC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  K}OY!|  
      { &"R`:`XF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >QA;02  
    } ]YF_c,Q  
} ; y\C_HCU H  
$sfDtnRy  
79yF {  
同样还可以申明一个binary_op '0jjoZ:  
eBN!!Y:7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ge[hAI2I  
class binary_op : public Rettype 9f|+LN##  
  { F<YXkG4 pO  
    Left l; ||}'  
Right r; ua8Burl7  
public : )%(V.?eW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q7{/ T0  
7_ G$&  
template < typename T > mne?r3d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lx H3a :gm  
      { |ctcY*+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zF7*T?3b"  
    } k^i\<@v  
qOD:+b  
    template < typename T1, typename T2 > !zW22M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lk>GEi|  
      { a49xf^{1"i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ],l}J'.8<V  
    } |z 8Wh  
} ; 4?c4GT9(6S  
oNFvRb2Rd  
a0/[L  
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 n#dvBK0M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {Y6;/".DM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nX>HRdC  
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。 u]$e@Vw.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fgW>~m.W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cq0#~20  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +\yQZ{4'@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6E))4 lW  
下面是修改过的unary_op 6qF9+r&e ?  
'<!T'l:R:/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ui!MQk+D9  
class unary_op R\MFh!6sn  
  { gc[BP>tl\  
Left l; 2l.qINyz  
  IPa)+ ZQ  
public : ;%YAiW8{Xk  
6%\&m|S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C8bB OC(  
iAn]hVW  
template < typename T > %h^ f?.(:  
  struct result_1 6^#@y|.  
  { o'*7I|7a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g?1! /+  
} ; rsPo~nA  
}M|,Z'@*  
template < typename T1, typename T2 > L >HyBB  
  struct result_2 k%TjRf{p  
  { ^- H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hTS?+l  
} ; [39  
.% {4B,d$  
template < typename T1, typename T2 > 0w9[Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )oCb9K:km  
  { vNIQ1x5Za  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YCI- p p  
} +m]Kj3-z@  
56l1&hp8In  
template < typename T > <"HbX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <UE-9g5?G  
  { UtzM+7r@  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z%9_vpWc  
} ]R%+  
fKkH [  
} ; d'UCPg<Y  
;%V)lP"o  
E%np-is{1  
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 sF!nSr  
好啦,现在才真正完美了。 mWiX@#,  
现在在picker里面就可以这么添加了: t{g7 :A  
fKQq]&~ H  
template < typename Right > Q3P*&6wA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nt/#Qu2#br  
  { wu`P=-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D\9-MXc1  
} E5`KUMZkq  
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。 _I A{I  
e)): U  
d7i 0'R  
W,-fnJk  
|4?O4QN  
十. bind M.h8Kr!.  
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。 w^N3Ma  
先来分析一下一段例子 s;!Tz)  
T$vDw|KSVP  
M_Z(+k{Gy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :}{,u6\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @q<F_'7is  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m |%ly  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #z&@f  
我们来写个简单的。 ZMn~QU_5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (sN;B)  
对于函数对象类的版本: 'rSP@  
x2@W,?oPm  
template < typename Func > i-E/#zni  
struct functor_trait rFl6xM;F  
  { 04}" n  
typedef typename Func::result_type result_type; )D>= \ Me  
} ; *wNO3tP't  
对于无参数函数的版本: Di>B:=  
d%w#a3(  
template < typename Ret > aA3KJa  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C'oNGOEd  
  { , 3p$Z  
typedef Ret result_type; o@j)clf  
} ; XPd@>2  
对于单参数函数的版本: r.#"he_6!.  
_+NM<o#A  
template < typename Ret, typename V1 > YfZ96C[a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f>kW\uC  
  { i?D KKjN$  
typedef Ret result_type; CF0i72ul5  
} ; l?J|Ip2W  
对于双参数函数的版本: R(dOQ. ;  
\ N;%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rQM$lJ[x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o{I]c#W  
  { b 9cY  
typedef Ret result_type; 6E0{(*  
} ; zilM+BZ8  
等等。。。 Qk h}=3u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4b<>gpQ  
o|O|e9m(  
template < typename Func > ,'c?^ $J|z  
struct func_return iciw 54;4  
  { %FSY}65  
template < typename T > lJ$j[Y  
  struct result_1 2uy<wJE >  
  { ocDAg<wo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]46#u=y~3  
} ; k< i#agq  
_DAj$$ Ru4  
template < typename T1, typename T2 > -FrNk>  
  struct result_2 3,[#%}1(S  
  { 2B`#c}PP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `%nj$-W:  
} ; hH])0C  
} ; &m8Z3+Ea  
D g~L"  
Z @d(0 z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B>Xfs ZS  
=}^J6+TVL  
template < typename Func, typename aPicker > 3X#)PX9b){  
class binder_1 3wf&,4`EX  
  { y L|'K}  
Func fn; 9fQFsI  
aPicker pk; 3sF^6<E  
public : 0oiz V;B5%  
1p }:K`#{  
template < typename T > 0kOl,%Ey  
  struct result_1 =>en<#[\:  
  { Yp(F}<f?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &/-^D/ot  
} ; )Z qY`by!  
8\])p sb9  
template < typename T1, typename T2 > &8R !`uh1  
  struct result_2 :,[=g$CT:  
  { g*%z{w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kg>ehn4S@  
} ; 6Qh@lro;y  
U,e'vS{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _dk/SWb)  
iB0#Z_  
template < typename T > 4k4 d%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~+OAAkJ9  
  { G>f2E49BXt  
  return fn(pk(t)); XjINRC8^4  
} _Cnl|'  
template < typename T1, typename T2 > b`yb{& ,?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Impp5`/B  
  { uW4wTAk;qh  
  return fn(pk(t1, t2)); A$ Tp0v`t  
} Z36C7 kw  
} ; 7 S 6@[-E  
&upM,Jsr*  
c4i%9E+Af  
一目了然不是么? s.qo/o\b  
最后实现bind W _JGJV.^f  
_ 0g\g~[  
q47:kB{d  
template < typename Func, typename aPicker > .XTR HL*:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }XcYIo#+t  
  { T_3JAH e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XMpa87\  
} 9hn+eU  
ExKjH*gn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8DLj?M>N  
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。 5%)<e-  
HmQ.'  
十一. phoenix qGVf! R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +p"}F PIK  
r=74 'g  
for_each(v.begin(), v.end(), (u:^4,Z  
( 'ugc=-0pd  
do_ 0tb%h[%,M  
[ +0Z,#b  
  cout << _1 <<   " , " t]14bf$*Q  
] YkuFt>U9,  
.while_( -- _1), l>){cI/D#  
cout << var( " \n " ) -'%>Fon  
) F)n^pT  
); g:rjt1w`D  
F :p9y_W  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =&~7Q"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9S_PZH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vOQ 3A%/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b<bj5m4fz>  
[Rxbb+,U  
p'f8?jt  
template < typename Cond, typename Actor > 7H!/et?S,  
class do_while o!@}&DE|*L  
  { h'm-]v  
Cond cd; ;vuqI5k  
Actor act; ,$A'Y  
public : {a9( Qi  
template < typename T > ' Ih f|;r  
  struct result_1 ='G-wX&k  
  { }huFv*<@'  
  typedef int result_type; UI%Z`.&  
} ; $s]vZ(H  
scQnL'\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '^!#*O  
+{h.nqdAE  
template < typename T > hH(w O\s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U]AJWC6  
  { .$"13"  
  do q"9 2][}  
    { h ]6: `5-  
  act(t); H~:EPFi.(  
  } N5d)&a 7?  
  while (cd(t)); gzd<D}2F~  
  return   0 ; QCAoL.v  
} aDZ,9}  
} ; @i <vlHpl  
Q5xQ5Le  
Ek6z[G` O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %5$)w;p.$'  
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。 U-U"RC>  
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。 /P%OXn$i/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5_7y1  
下面就是产生这个functor的类: Aw$+Ew[8 2  
~J:]cy)Q  
cw"Ou%  
template < typename Actor > 5RsO^2V:  
class do_while_actor N@#,YnPI  
  { Lm3~< vP1e  
Actor act; 4&kC8 [r  
public : ? FlQ\q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S7 !;Z@  
NH'Dz6K5  
template < typename Cond > 8AQ__&nT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wQ9?Z.-$  
} ; nq5qUErew  
U!i1~)s  
]_(J8v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uL{CUt  
最后,是那个do_ /*2)|2w  
IqAML|C  
K1$   
class do_while_invoker F}~qTF;H  
  { vzFo"  
public : 0,whTnH|  
template < typename Actor >  alH6~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =&I9d;7  
  { IOT-R!.5V  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]?%S0DO*  
} bRD-[)  
} do_; )uu(I5St  
+L|x^ B3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WZM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UR~s\m  
最后来说说怎么处理break和continue ub;:"ns}  
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。 HtV8=.^  
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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