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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {qJ1ko)$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bJ {'<J  
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, ?X<eV1a   
Zt{[ *~  
L48_96  
1 bU,$4  
  class filler e\zm7_+i{  
  { $ >eCqC3  
public :  {Gk1vcq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KBc1{adDx@  
} ; ^A&1^B  
q{LF>Wi  
G}raA%  
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: Z0", !6nS  
R.1.)P[  
,<P vovg_  
4p;`C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :J&oX <nF^  
Ka V8[|Gn,  
#f]SK[nR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \V~eVf;~  
Moza".fiN  
"`e{/7I  
2-EIE4ds  
二. 战前分析 `l[c_%Bm  
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。 D'Df JwA  
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^*K:#<Q!  
3,qr-g|;jM  
;$wVu|&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !?h;wR  
  /* --------------------------------------------- */ >SHhAEF  
vector < int *> vp( 10 ); ul>3B4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?1 4{J]H4  
/* --------------------------------------------- */ K Z91-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n 0L^e  
/* --------------------------------------------- */ c-6?2\]j@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =X:Y,?  
  /* --------------------------------------------- */ E*K;H8}s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )F]]m#`  
/* --------------------------------------------- */ zHRplm+ i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xfe+n$~ c  
jm/`iXnMf  
`1fY)d^ZS  
>0TxUc_va  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0 /U{p,r6`  
1._1, _2是什么? Kis"L(C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yWo; a  
2._1 = 1是在做什么? I1M%J@Cz  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 VjZ|$k  
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。 `b7t4d*  
S_UIO.K  
. 3T3E X|G  
三. 动工 -x`@6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pu$Tk |  
Dp-z[]})1  
]Q)OL  
#.)0xfGW)n  
template < typename T > TKmf+ZT*r  
class assignment -k e's  
  { 'zuIBOH`j3  
T value; 1\2no{Vh  
public : >U27];}y  
assignment( const T & v) : value(v) {} fJ!R6D  
template < typename T2 > fuf"Ae  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )zdQ1&@  
} ; Bn&ze.F  
n9ej7oj  
Z,Dl` w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M!D3}JRm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hT+_(>hT  
VTY 5]|;  
.Vvx,>>D  
S3 Xl  
  class holder o`z]|G1''  
  { ?J~_R1Z  
public : ^o&. fQ*  
template < typename T > Z o(rTCZX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z5*'{t)  
  { u <v7;dF|s  
  return assignment < T > (t); M&9+6e'-F  
} 60?%<oJ oH  
} ; tW}'g:s  
\xw5JGm  
q(W3i^778  
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: FP4P|kl/9'  
#BH*Z(  
  static holder _1; `1IgzKL9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R`E~ZWC4V  
$c(nF01  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -;WGS o  
而不用手动写一个函数对象。 B>P{A7Q  
}y gD3:vN7  
tJ$_lk ~6q  
PtiOz :zV  
四. 问题分析 U26}gT)  
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。 5vnrA'BhBU  
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。 @*KZ}i@._  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5 #E`=C%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &`2)V;t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8$Y9ORs4  
A#YrWW  
五. 问题1:一致性 hf&9uHN%7m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| f x+/C8GK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 88wa7i*  
ri-b=|h2j  
struct holder J)p l|I  
  { q9s=~d7  
  // r$s Qf&=  
  template < typename T > ;vjOUn[E  
T &   operator ()( const T & r) const V1B5w_^>h'  
  { p9{mS7R9T  
  return (T & )r; >(t6.=  
} qF;|bF  
} ; 9V*qQS5<p  
/hyN;.hpOO  
这样的话assignment也必须相应改动: *VxgARIL  
i?^L/b`H  
template < typename Left, typename Right > =U?dbSf1*  
class assignment z*% q@]ym  
  { smo~7;  
Left l; B \2 SH%\  
Right r; onxLyx|A  
public : oe-\ozJ0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L) T (<  
template < typename T2 > Qh\60f>0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9InVQCf2J  
} ; 4^|3TntO  
svH !1 b  
同时,holder的operator=也需要改动: q^<?]8  
II{&{S'HU  
template < typename T > .U]-j\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \LexR.Di  
  { 9CD_ os\h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c'yxWZEv  
} C1 *v,i  
r3UUlR/Do  
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。 ln dx"prW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^^D0^k!R  
>tW#/\x{  
return l(rhs) = r; sLxc(d'A  
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。 &0JI!bR(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A^<jy=F&  
|aq"#Ml)  
template < typename Tp > JDT`C2-Q  
class constant_t HLG"a3tt  
  { 61'XgkacDS  
  const Tp t; r mg}N  
public : 7J<5f)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QhJiB%M  
template < typename T > 8 v%o,"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &^Q/,H~S  
  { c\AfaK^KF  
  return t; ;u)I\3`*!  
} [ v*ju!  
} ; 1yu4emye4  
[`7ThHX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mc\"yC ^s  
下面就可以修改holder的operator=了 B^^#D0<  
}-=|^  
template < typename T > Uz]|N6`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YNi.SXH  
  { vy I!]p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )\$|X}uny&  
} 97!;.f-  
+52{-a,>  
同时也要修改assignment的operator() g3y+&Y_  
oNF6<A(@$  
template < typename T2 > pFjK}J OF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *J`O"a  
现在代码看起来就很一致了。 g`QEu 5v  
)+9Uoe~6  
六. 问题2:链式操作 ]~siaiN[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l,5+@i`5i  
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。 t"oeQ*d%  
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。 I-l_TpM)  
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。 &{t,'[ u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M9%$lCl   
5:_}zu|!u  
template < typename T > e+fN6v5pU  
struct result_1 NK H@+,+V  
  { ?4T-@~~*`=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ysY*k`5  
} ; /N.U/MPL_  
IJcsmNWm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \qJXF|z<K  
d8P^lv*rQW  
template < typename T > |P?*5xPB  
struct   ref `r 3  
  { jAlv`uB|G"  
typedef T & reference; %d9uTm;  
} ; >i?oC^QM  
template < typename T > (TT}6j  
struct   ref < T &> .HABNPNg(  
  { :gFx{*xN/9  
typedef T & reference; uW %#  
} ; [ub e6  
KF:78C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \YrUe1  
,r_Gf5c  
template < typename T > bW(0Ng  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4;2uW#dG"  
  { FGBbO\< /  
  return l(t) = r(t); Yrq~5)%  
} >Cq<@$I2EB  
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。 mj7#&r,1l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5*u+q2\F  
PXNuL&   
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 c'\dFb9a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gL/9/b4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `C'H.g\>2Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #&e-|81H  
最后的布局是: Q S;f\'1bb  
                Add >uEzw4w  
              /   \ &s>Jb?_5Mx  
            Divide   5 tw)mepwB  
            /   \ W: z;|FF  
          _1     3 Q\sK"~@3  
似乎一切都解决了?不。 ]JQULE)  
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。 m+z& Q  
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。 =~LJ3sIX  
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: %JTpI`  
t\O16O7S  
template < typename Right > !^G\9"4A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lNO;O}8  
Right & rt) const C~exi[3  
  { rEz^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AbW6x  
} +R75v)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gf\oC> 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。 +R:(_:7  
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。 1s;S aq+  
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。 &=mtc%mL  
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。 6j|{`Zd)G  
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? j3ls3H&  
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: 0jWVp- y  
4E}Yt$|  
template < class Action > -m#)B~)  
class picker : public Action SUK?z!f <i  
  { lPAQ3t!,  
public : SSzIih@u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qn2&nD%zi  
  // all the operator overloaded buHJB*?9  
} ; Q22 GIr  
7F~X,Dk_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9} .z;prz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: es0hm2HT3  
sV*H`N')S  
template < typename Right > wVtwx0|1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )0k53-h&  
  { }c:M^Ff  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :.`2^  
} )fAUum  
j![\& z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ql~J8G9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %J-GKpo/S  
>y+B  
template < typename T >   struct picker_maker `\ol,B_l  
  { i,VMd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O^rDHFj,  
} ; b| (: [nB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |JsZJ9W+J  
  { _,*r_D61S  
typedef picker < T > result; KqP#6^ _  
} ; )=(kBWM  
M869MDo  
下面总的结构就有了: *qpSXmOz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 M)(DZ}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z4bNV?OH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  LFV%&y|L  
至此链式操作完美实现。  05^h"  
/BL4<T f  
tX~w{|k  
七. 问题3 cm+P]8o%{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &#i"=\d  
-$g#I  
template < typename T1, typename T2 > r: :b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@yp+8  
  { PQE =D0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DVeE1Q  
} 2B`JGFcdcB  
#lO Mm9  
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: `EQL" =)  
!bP@n  
template < typename T1, typename T2 > {K!)Ss  
struct result_2 TkF[x%o  
  { bW:!5"_{H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )LCHy^'  
} ; MWh6]gGs  
W} ofAkF  
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? -tU'yKhn  
这个差事就留给了holder自己。 ?&uu[y  
    =i3n42M#  
!ubD/KE  
template < int Order > lmhLM. 2  
class holder; 2 ? 4!K.  
template <> :~SyL!  
class holder < 1 > J9 I:Q<;  
  { :Iz8aQ  
public :  WfRXP^a  
template < typename T > 3iU=c&P  
  struct result_1 U%/+B]6jP  
  { -ze J#B)C  
  typedef T & result; R^e'}+Z  
} ; K.yb ^dg5  
template < typename T1, typename T2 > 23jwAsSo  
  struct result_2 IvNT6]6 P  
  { iJ|uvPCE  
  typedef T1 & result; K|s, ru  
} ; Y\hBd$lQ~  
template < typename T > 6E}qL8'5x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .ccp  
  { VG~Vs@c(  
  return (T & )r; :MDKC /mC  
} @KUWxFak  
template < typename T1, typename T2 > =WJ NWt>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `QY)!$mUIF  
  { ;GD]dW#  
  return (T1 & )r1; 8JUwf  
} m) D|l1AtF  
} ; |+"(L#wk  
t3^&; &[  
template <> U`s{Jm  
class holder < 2 > 3=;<$+I6  
  { R/a*LSe@&  
public : 7o}J%z  
template < typename T > JjS?  
  struct result_1 cl/_JQ&  
  { q" 5(H5  
  typedef T & result; #)VF3T@#'  
} ; a-J.B.A$Z/  
template < typename T1, typename T2 > Yz93'HDB  
  struct result_2 -D~%|).'  
  { |vzl. ^"-  
  typedef T2 & result; AT|3:]3E  
} ; v(%*b,^  
template < typename T > -H-~;EzU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r,2g^ K)6  
  { Uoix  
  return (T & )r; f`66h M[  
} z([</D?  
template < typename T1, typename T2 > mXs; b 2r^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M rb)  
  { <QGXy=  
  return (T2 & )r2; _h1mF<\ X^  
} S$X Sei_q  
} ; _GPl gp:  
kg\ >k2h  
|! "eWTJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6D_D';o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o3}3p]S\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }SCM I4\  
Fv`,3aNB  
return l(i, j) = r(i, j); "5$B>S(Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UJ6v(:z <  
jZr q{Z<  
  return ( int & )i; ~WV"SaA)*U  
  return ( int & )j; ]')RMg zM*  
最后执行i = j; IV)j1  
可见,参数被正确的选择了。 18:%~>.!  
0+b1vhQ  
#C@FYO f*  
,5<Cd,`*  
.(2ik5A%9  
八. 中期总结 3"\lu?-E  
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: )dd@\n$6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  %D "I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a C)!T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8, >P  
)wh A<lC  
"kqPmeI  
hP&B t  
q'MZ R'<@  
;gr9/Vl  
九. 简化 II x#2r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 uY'HT|@:{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7. ;3e@s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: y"wShAR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -z(+//K:#  
  +-*/&|^等 )w%!{hn  
2. 返回引用。 R*r#E{!V;  
  =,各种复合赋值等 S|+o-[e8O  
3. 返回固定类型。 8}| (0mC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r]36z X v  
4. 原样返回。 jrh43 \$*  
  operator, v/=}B(TDF  
5. 返回解引用的类型。 Ooy7*W';  
  operator*(单目) jo@J}`\Zt  
6. 返回地址。 jW@Uo=I[  
  operator&(单目) }RqK84K  
7. 下表访问返回类型。 >[*qf9$  
  operator[] *c+ (-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 < c/5b]No  
  operator<<和operator>> *~i ])4  
!g2+w$YVa  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sD wqH.L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lHX72s|V  
b;UJ 88  
template < typename Left > cYt!n5w~W  
struct value_return pz>>)c`  
  { 4HA<P6L  
template < typename T > A3@6N(  
  struct result_1 cExS7~*  
  { *;*r 8[U}q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PwLZkr@4^  
} ; -3Vx76Y  
d6 5L!4  
template < typename T1, typename T2 > '!$Rw"K.  
  struct result_2 c!9nnTap  
  { V "h +L7T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @;RXLq/8  
} ; V~5jfcd  
} ; OI*Xt`  
4r}8lpF_(  
D,FkB"ZZE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BThrO d  
?5 7Sk+  
下面我们来剥离functor中的operator() %bfQ$a:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <UQbt N-B\  
C~iL3C b  
return l(t) op r(t) Dm<A ^u8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ySDH "|0  
return op l(t) 04=c-~&q  
return op l(t1, t2) ^ r,=vO  
return l(t) op {{p7 3 'u  
return l(t1, t2) op X}\:_/  
return l(t)[r(t)] b1?'gn~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S|`o]?nc>  
dlTt _.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )hfpwdQ  
单目: return f(l(t), r(t)); oM`0y@QCf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L/G6Fjg^  
双目: return f(l(t)); ~IN>3\j  
return f(l(t1, t2)); c\ lkD-\  
下面就是f的实现,以operator/为例 @J`"[%U  
Q$@I"V&G.  
struct meta_divide *bA.zmzM  
  { "1 M[5\Ax  
template < typename T1, typename T2 > V 6reqEh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R/z=p_6p7`  
  { 81Z) eO#  
  return t1 / t2; ^$hH1H+V  
} pcWPH.  
} ; v^ V itLC  
:G%61x&=Zc  
这个工作可以让宏来做: wDe& 1(T^  
z~ /` 1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f=K]XTw~  
template < typename T1, typename T2 > \ :&9s,l   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PxDh7{  
以后可以直接用 ]3.;PWa:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x+@rg];m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 N5b!.B x-w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) HCC#j9UN6  
@r/n F5  
oEZdd#*;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %M|hA#04vZ  
@i IRmQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dwfu.ZJa  
class unary_op : public Rettype P\rg" 3  
  { Y glmX"fLf  
    Left l; y/ ef>ZZ  
public : Gu\q%'I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !." D]i;  
;@Y;g(bw:  
template < typename T > QE`bSI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e h?zNu2=  
      { P?of<i2E  
      return FuncType::execute(l(t)); ExL0?FemWV  
    } L>4"(  
i6Emhji  
    template < typename T1, typename T2 > mSh[}%swj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lchPpm9  
      { m`^q <sj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A*547=M/(j  
    } 4)urU7[ &)  
} ; ={@6{-tl  
D7Q$R:6|  
[j/9neaye  
同样还可以申明一个binary_op N~zdWnSZ@G  
0{}8(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aE$[5 2  
class binary_op : public Rettype pYmk1!]/  
  { %S^8c  
    Left l; .;`AAH'k  
Right r; K} X&AJ5A  
public : =R$u[~Xl2X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @>Km_Ax  
-Cc^d!::  
template < typename T > ^Q?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CU2*z(]&  
      { _H7x9 y=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #( 146  
    } '$]97b7G  
>$/>#e~  
    template < typename T1, typename T2 > O)n~](sC\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]:k/Y$O2  
      { C 7ScS"~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 84zSK)=Y  
    } B !L{  
} ; rlSeu5X6  
 < !C)x  
['tY4$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 4*cEag   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w;:*P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }-2 2XYh  
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。 nBSYsp{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j@3Q;F0ba  
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。。。 ShP^A"Do  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ag;pN*z  
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) ~[nSXnPO  
下面是修改过的unary_op 3<f}nfB%r?  
>7T'OC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Nkth>7*  
class unary_op J$w<$5UY  
  { \aUC(K~o\;  
Left l; CXx*_@}MU  
  o&)8o5  
public : 6@F9G 4<Z  
)e=D(qd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VSI9U3t3w  
Ma']?Rb`  
template < typename T > Hc$O{]sq  
  struct result_1 d_E/8R_$L  
  { i0kak`x0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;LPfXpR  
} ; &4x}ppX  
UapC"XYJ  
template < typename T1, typename T2 > g-</ua(j  
  struct result_2 DIfaVo/"  
  { ^]0Pfna+N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U175{N%3  
} ; c&?m>2^6  
/}fHt^2H  
template < typename T1, typename T2 > {{D)YldtA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *-=(Q`3  
  { mt+Oi70  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f<fXsSv(  
} l \!fj#  
r,1!?s^L  
template < typename T > }mYx_=+VX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )D5"ap]fX  
  { ):68%,  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~IfJwBn-i  
} TA`1U;c{n  
bz2ztH9 n  
} ; WwBOM~/`2  
;!mzyb*  
L:pYn_  
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 ]7F=u!/`<C  
好啦,现在才真正完美了。 Ng2@z<>.  
现在在picker里面就可以这么添加了: p;59?  
y^,1a[U.  
template < typename Right > 0y" $MC v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rJT^H5!o"  
  { Bs_s&a>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :bu/^mW[  
} V6&!9b  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Yz/md1T$  
+`7i 'ff  
U9:zVy  
^& tZ  
`iAF3:  
十. bind J6s`'gFns  
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。 Pw7]r<Q  
先来分析一下一段例子 J!v3i*j\  
hk(ZM#Bh  
+,T RfP Fb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @uqd.Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?wiC Q6*$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |+FubYf?$  
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。 HZzDVCU  
我们来写个简单的。 7a =gH2]&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: */)c?)"  
对于函数对象类的版本: o/$}  
* J7DY f  
template < typename Func > @;zl  
struct functor_trait /yDz/>ID\  
  { cz#rb*b  
typedef typename Func::result_type result_type; 5,Jp[bw{H{  
} ; c)TPM/>(p  
对于无参数函数的版本: *v jmy/3  
<ktrPlNuM  
template < typename Ret > %Q__!D[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {7"Q\  
  { n/;WxnnQ  
typedef Ret result_type; Cx(>RXVoJ,  
} ; W7R<%?  
对于单参数函数的版本: UN;H+gNnN  
ld|5TN1  
template < typename Ret, typename V1 > ^e2VE_8L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^EtMxF@D  
  { n71r_S*  
typedef Ret result_type; ?K$(817  
} ; =V, mtT  
对于双参数函数的版本: -j# 2}[J7  
_UMg[Um  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q 6:dy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Uu10)/.LC  
  { \+oQd=K@  
typedef Ret result_type; ]}<}lI9  
} ; ?(' wn<  
等等。。。 0rQMLx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BM%e0n7  
)#0O>F~  
template < typename Func > >Eyt17_H"n  
struct func_return ^b4 9  
  { )Ys x}vSZ  
template < typename T > vjbASFF0=  
  struct result_1 1E[J%Rh\ l  
  { .KB^3pOpx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n$MO4s8)  
} ; KB3Htw%W[+  
LiC*@W  
template < typename T1, typename T2 > R$h<<v)%  
  struct result_2 7X`g,b!  
  { m4[;(1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g+8OekzB5  
} ; 'Cb6Y#6  
} ; L4@K~8j7  
1jmjg~W  
 R~TTL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5N#aXG^9  
|%BOZT  
template < typename Func, typename aPicker > |0&IXOW"XF  
class binder_1 +RHS!0  
  { _>o:R$ %}  
Func fn; w1F cB$  
aPicker pk; 3<e=g)F  
public : Yj<a" Gr4[  
k90YV(  
template < typename T > iOf<$f  
  struct result_1 $H2u.U<ip  
  { SJlr53  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; : p1u(hflS  
} ; 7zl5yK N  
PF0_8,@U  
template < typename T1, typename T2 > v8wq,CYV  
  struct result_2 G~]Uk*M q  
  { B5,N7z34F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <X#C)-.  
} ; ^7`BP%6  
6lZ3tdyNo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vJLK,[  
ob!P ;]T  
template < typename T > A\*>TN>s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _kC-dEGf!y  
  { !K#qeY}  
  return fn(pk(t)); a)!o @  
} oe ~'o'  
template < typename T1, typename T2 > x[| }.Ew  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cQjv$$&6[  
  { nF}vw |r>x  
  return fn(pk(t1, t2)); qRu~$K  
} B4ZBq%Z_  
} ; s `e{}\  
8u"U1  
E[OJ+ ;c  
一目了然不是么? 1Te %F+7  
最后实现bind 9FF0%*tGo  
s$IDLs,WM  
"mo?* a$Sk  
template < typename Func, typename aPicker > 4a&RYx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V(}:=eK  
  { pG_;$8Hc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k``_EiV4t  
} pt?bWyKG  
R- X5K-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )',R[|<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'z8pzMmT  
)w em|:H  
十一. phoenix zE*li`@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =&6eM2>P  
C-xr"]#]  
for_each(v.begin(), v.end(), aNsBcov3O  
( W@>% {eE  
do_ &{5,:%PXw  
[ VCYwzB  
  cout << _1 <<   " , " , };& tR  
] #-rH1h3*q  
.while_( -- _1), 0^ _uV9r  
cout << var( " \n " ) XoK:N$\}t  
) $L `d&$Vh  
); %64 )(z  
I]|Pq  
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: e v}S+!|U  
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 PJ')R:e,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _1X!EH"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a9e>iU  
 l03B=$  
W<{h,j8  
template < typename Cond, typename Actor > e}voV0y\v:  
class do_while QP==?g3  
  { gE'sO T9v  
Cond cd; z9f-.72"X  
Actor act; W_293["lS  
public : BkAm/R  
template < typename T > AD> e?u  
  struct result_1 +bxYG D  
  { E, Z$pKL?  
  typedef int result_type; >dXGee>'M  
} ; -]Bq|qTH[(  
umBICC]CU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yZ7&b&2nLn  
1dY}\Sp  
template < typename T > PN%zIkbo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^S<Y>Nm]  
  { Y>z>11yEB0  
  do W.jGGt\<\  
    { @)+AaC#-  
  act(t); 7O2/z:$f  
  } Rr$-tYy6  
  while (cd(t)); Oxnp0 s  
  return   0 ; G&SB-  
} ;<Sd~M4f  
} ; >h1}~jW+  
cU (D{~  
L< S9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hW' )Sp  
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。 .<?GS{6 N  
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。 *"2+B&Y  
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。 @ y.?:7I  
下面就是产生这个functor的类: 234p9A@  
 N];NAMp  
ldcqe$7,  
template < typename Actor > &AMl:@p9  
class do_while_actor lBE= (A`  
  { w(Ovr`o?9t  
Actor act; GKqm&/M*=  
public : b6M[q_   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :VBV&l` [  
m@j?za9s  
template < typename Cond > F;EwQjTF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uc{Ihw  
} ; P[-E@0h)-t  
2"Q|+-Io  
w "F 9l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /<k/7TF`  
最后,是那个do_ wu6;.xTLl  
Paq4  
2qNt,;DQ  
class do_while_invoker @;4zrzQi7  
  { <}Vrl`?h  
public : octL"t8w  
template < typename Actor > 2s8a $3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bj^5yX;2  
  { ?81c 4w  
  return do_while_actor < Actor > (act); {?0lBfB"  
} =BeygT^  
} do_; {z|)Njhg  
pF>i-i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 59L\|OR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FxY}m  
最后来说说怎么处理break和continue S+6.ZZ9c  
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。 Q\vpqE! 9  
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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