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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LZAj4|~,m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WU4vb  
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, xYkgNXGs5  
@x>$_:]  
S5[RSAbf*t  
^zluO   
  class filler N=?kEX O  
  { Xe^=(| M  
public : A%2M]];%X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !6 fpMo  
} ; L|xen*O  
&.bR1wX  
:tS>D5dz(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: zZjLt1  
u g$\&rM>  
:$Di.|l@7  
,I:m*.q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i(cb&;Xx:A  
V;+$/>J`vB  
GyXs{*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5]n<%bP\  
!Pjg&19  
-D^y)  
CCvBE, u x  
二. 战前分析 2BU)qv-  
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。 Appz1q  
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 Dqcu$ V]  
+AC-f2  
v]Q_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (,9cCnvmYU  
  /* --------------------------------------------- */ r D!.N   
vector < int *> vp( 10 ); |>fS"u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `]I5WTt*X  
/* --------------------------------------------- */  3usA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z&J ow/  
/* --------------------------------------------- */ :W<,iqSCm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WHj4#v(  
  /* --------------------------------------------- */ C-b%PgA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $j2)_(<A%Q  
/* --------------------------------------------- */ .AI'L|FQ%c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [^BUhm3a  
N~<}\0  
<XcMc<h~  
JhXN8Bq33  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7D_kkhN  
1._1, _2是什么? 7a_n\]t465  
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。 d"`>&8*  
2._1 = 1是在做什么? K1{nxw!`  
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。 ' oeg [  
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。 zc~xWy+  
z ex.0OT;  
SIVLYi  
三. 动工 1,!\7@<CT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yl+)I  
K[yJu 4  
@X><lz  
34M.xB   
template < typename T > 7,VWvmWJex  
class assignment bh6wI%8H  
  { w^6N :]d  
T value; l*MUDT@M8\  
public : v?=VZ~`O(  
assignment( const T & v) : value(v) {} qvT+d l3#[  
template < typename T2 > }Fe{s;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _<}5[(qu  
} ; QN8Hz/}\  
5va&N<U  
gJ~*rWBK:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &UH z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s31_3?Vdf,  
Im1qWe  
L*oL KigT  
kAQZj3P]  
  class holder .-6s`C2 Y}  
  { ,$ret@.H  
public : $ttr_4=  
template < typename T > 2j BE+k"M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b'"%   
  { ;pK"N:|  
  return assignment < T > (t); c)YGwkY,,  
} w/D m  
} ; zk~rKQ,  
2l4i-;  
6Tmb@<I_  
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: ^`5Yxpz  
Z`KXXlJ^i  
  static holder _1; QHz76i!=>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p<['FRf"  
!+ hgKZ]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~7lvY+k)<  
而不用手动写一个函数对象。 <?}g[]i  
0|vWwZq  
3YF]o9  
~?+m=\  
四. 问题分析 m;1 exa  
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。 j!n> d  
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。 9@+X?Nhv5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >~InO^R`5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f TtMmz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p{PYUW"?^  
4 V*)0?oYE  
五. 问题1:一致性 Vs(Zs[  
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?| na; ^/_U@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :m)?+  
/Loe y   
struct holder NistW+{<  
  { OyZ>R~c'B  
  // dAt[i \S  
  template < typename T > _( Cp   
T &   operator ()( const T & r) const oIgj)AY<  
  { j"=jK^  
  return (T & )r; m,q<R1  
} bv];Gk*Z-  
} ; >p:fWQ6  
h"S/D[  
这样的话assignment也必须相应改动: .H.v c_/  
_9 O'  
template < typename Left, typename Right > py4_hj\v  
class assignment &N nMz9  
  { hY9u#3  
Left l; )ISTb  
Right r; 8RD)yRJ  
public : 4(ZV\}j1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >GRuS\B  
template < typename T2 > %c{)'X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K.zs;^  
} ; ,Ou)F;r  
EHjhe z  
同时,holder的operator=也需要改动: !!>G{  
bm?TMhC  
template < typename T > 1nmWL0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c:TP7"vG  
  { !IU*Ayg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DR=1';63  
} g H.^NO5\'  
rP_)*)  
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。 |XZf:}q5:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u9(AT>HxT  
$ 7!GA9Bn  
return l(rhs) = r; 5}ah%  
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。 Dh<e9s:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ks4 ,2f,2  
1jVcL)szU  
template < typename Tp > u>#'Y+7  
class constant_t N"y4#W(Z@  
  { MG>;|*$%  
  const Tp t; ,//=yW  
public : X=~QE}x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #n r1- sf|  
template < typename T > " Xc=<rX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Bw[VK7  
  { hI 0l2OE  
  return t; [j39A`t7 o  
} KG@hjO  
} ; 471}'3  
eH6cBX#P.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WkE;tC*  
下面就可以修改holder的operator=了 l:HuG!  
^<-SW]x  
template < typename T > Vo()J4L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xH uyfQLk  
  { <D}k@M Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ww,'n{_  
} Ns(F%zkm  
"H8N,eb2  
同时也要修改assignment的operator() J .d<5`7   
{rQ`#?J}^?  
template < typename T2 > ML-g"wv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wC~Uy%  
现在代码看起来就很一致了。 _45"Z}Zx  
C.O-iBVe#  
六. 问题2:链式操作 10(N|2'q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xo b##{P3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 PX] v"xf  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A:(uK>5{Kk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *v&RGY[>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 62) F  
v80 e]M!  
template < typename T > NT'Yh  
struct result_1 = 1C9lKm  
  { /<~IKVz\&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t*#T~3p  
} ; X@rAe37h+  
9L,T@#7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qM'5cxe  
KMa?2cJH#  
template < typename T > va\cE*,@ns  
struct   ref q_bB/   
  { E),T,   
typedef T & reference; =zdRoXBY[b  
} ; A7se#"w  
template < typename T > Rd/!CJ@g  
struct   ref < T &> lCXo+|$?s  
  {  OxRzKT  
typedef T & reference; 2\ n6XAQ*  
} ; FsjblB3?E  
&>SE9w/ ?o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ja2LXM  
.vg;K@{  
template < typename T > oVdmgmT.Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const udMq>s;  
  { ~p&sd)  
  return l(t) = r(t); uP.3(n[&  
} V.qB3 V$  
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。 %y'#@%kO:S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "Z <1Msz  
xQ4Q'9  
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 X(~NpLR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o/&Q^^Xj^~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G"]'`2.m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'a}pWkLB  
最后的布局是: U<$|ET'  
                Add mSs%gL]g  
              /   \ ^+88z>  
            Divide   5 +m_quQ/ys  
            /   \ $ |AxQQ%f  
          _1     3 h8Gp>b  
似乎一切都解决了?不。 pV_2JXM~@  
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。 *5^h>Vk/  
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。 :0/I2:  
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: *`[LsG]ZF  
~~&M&Fe  
template < typename Right > -O\`G<s%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c(:GsoO  
Right & rt) const d4/ZOj+%  
  { ebf0;1!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]`%cTdpLj  
} C 7v 8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 : 7'anj  
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。 }0:=)e  
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。 !^w+<p  
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。 xGjEEBL  
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。 [dL#0~CL$  
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? rLVS#M#&e>  
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: /J^yOR9  
O3S_P]{*ny  
template < class Action > I/c* ?  
class picker : public Action yA~W|q(/V  
  { (sY?"(~j?T  
public : &@y W< <  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g94NU X  
  // all the operator overloaded vb# d%1b5  
} ; h-V5&em"_  
I<DS07K  
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。 ws@;2?%A  
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: > #SQDVFf  
qvCl mZ  
template < typename Right > s {!F@^a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RDZl@ps8  
  { IYd)Vv3'j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fN@2 B  
} f5AK@]4G  
AkGCIn3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5E$)Ip  
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。 L0}"H .  
tR1 kn&w  
template < typename T >   struct picker_maker ~Os~pTo  
  { ip~PF5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?_IRO|  
} ; fn)c&|aCt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mjf U[2  
  { MbYAK-l.h  
typedef picker < T > result; H'GyWG|Wx  
} ; {/N4/gu  
tT'+3  
下面总的结构就有了: aB.`'d)V  
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。 $w{#o E  
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。 fDf:Jec`[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W,:*`  
至此链式操作完美实现。 q*8^938  
UW!!!  
lf&g *%?1  
七. 问题3 z6\Y& {  
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。 sa{X.}i%E  
kP3'BBd,  
template < typename T1, typename T2 > [/xw5rO%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7i`8 c =.  
  { :`25@<*u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -W2 !_  
} L]cZPfI6  
ZdfIe~Oni  
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: lIz"mk  
s-[_%  
template < typename T1, typename T2 > xDm^f^}>  
struct result_2 =JY9K0S~  
  { J"# o #~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &jr'vS[b  
} ; F|9 W7  
Qn_*(CSp  
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? *s} dtJ  
这个差事就留给了holder自己。 "9aiin  
    mJp)nF8r~  
<GT&q <4w  
template < int Order > -:&qNY:Vp  
class holder; (bY#!16C:  
template <> 7EO/T,{a  
class holder < 1 > s%GhjWZS  
  { YLk/16r  
public : $ba3dqbCW  
template < typename T > +Ccj @#M;  
  struct result_1 6"b =aPTi  
  { @#xh)"}  
  typedef T & result; A46Xei:Ow  
} ; {dTtYL$'"  
template < typename T1, typename T2 > @|sDb?J  
  struct result_2 A70x+mjy^T  
  { =y.?=`"  
  typedef T1 & result; |p}qK Fdi  
} ; ^^1rjh1I  
template < typename T > Q E1DTU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const # **vIwX-Q  
  { 3!ZndW SHV  
  return (T & )r; A@^Y2:pY  
} }j;*7x8(  
template < typename T1, typename T2 > *DcJ).  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :_X9x{  
  { (< gk<e*  
  return (T1 & )r1; gZ8n[zxf6  
} hi^@969  
} ; ~RgO9p(dY  
UsP1bh4  
template <>  E|P  
class holder < 2 > O0[.*xG  
  { 5srj|'ja  
public :  #-r,;  
template < typename T >  74i  
  struct result_1 9)}Nx>K  
  { vau0Jn%=ck  
  typedef T & result; z)*7LI  
} ; >VIb|YA  
template < typename T1, typename T2 > JI##l:,7r  
  struct result_2 R-5EztmLae  
  { /Sy:/BQ  
  typedef T2 & result; ,e<(8@BBL  
} ; (r78AZ  
template < typename T > qRC-+k:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oP vk ^H  
  { '@t}8J  
  return (T & )r; 2B Dz \  
} 0Rgo#`7l  
template < typename T1, typename T2 > ='"DUQH|*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b}s)3=X@q  
  { g?-HAk6  
  return (T2 & )r2; XqX6UEVR4  
} >,;, 6|S  
} ; |:Q`9;  
jG~zpZh  
D_VAtz  
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> >。 RHe'L36W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bruM#T@}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &ZmWR  
]w*w@:Zk  
return l(i, j) = r(i, j); t{A/Lq9AM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lM/)<I\8  
Ni bOtIZ  
  return ( int & )i; , z8<[Q-#  
  return ( int & )j; vK@t=d  
最后执行i = j; L!2BE[~  
可见,参数被正确的选择了。 +OM`c7M:  
-SO`wL NV  
]m&cVy&  
k?[|8H~2C  
"eRf3Q7w:  
八. 中期总结 *|97 g*G(  
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: fjGY p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z;fi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /8](M5X]f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5BWO7F0v"  
v uP.V#  
\l$gcFXb  
x.J% c[Q8  
k(As^'>  
VkKq<`t<  
九. 简化 LNm{}VJ%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UTT7a"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q4Z9;^S  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e;_ cC7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C B&$tDi  
  +-*/&|^等 '(N -jk  
2. 返回引用。 ^ hoz<Ns  
  =,各种复合赋值等 AC'$~4  
3. 返回固定类型。 9j6# #@{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^dc~hD  
4. 原样返回。 !w+A3Z>V  
  operator, Pi^5LI6JW  
5. 返回解引用的类型。 ^#:F8D  
  operator*(单目) SY: gr  
6. 返回地址。 X0IXj%\N  
  operator&(单目) ?<7o\Xk#{  
7. 下表访问返回类型。 KB3zQJY  
  operator[] 0H<&*U_V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qQz f&"  
  operator<<和operator>> +aa( YGL  
{Vg8pt  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gtizgUS7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MGoYL \  
YbX3_N&  
template < typename Left > ]6#7TT  
struct value_return )}{V#,xz@  
  { l,(Mm,3  
template < typename T > `/+%mKlC|[  
  struct result_1 2`|1 !x  
  { }\p>h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ">?ocJ\9  
} ; ?z "fp$  
Ws_R S%  
template < typename T1, typename T2 >  @%8Xa7+  
  struct result_2 o'9K8q\1  
  { aN\ps g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yW3X<  
} ; X[F<sxw  
} ; / /ty] j  
#+X|,0p  
2 d%j6D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IIn0w2:i  
1O<Gg<<,e  
下面我们来剥离functor中的operator() 5)%bnLxn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UD 0v ia  
WGxe3(d  
return l(t) op r(t) A(!nT=0o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {|{}]B  
return op l(t) y(I_ 6+B^  
return op l(t1, t2) ;THb6Jz/+  
return l(t) op M!KHBr  
return l(t1, t2) op 8UA bTqB-  
return l(t)[r(t)] ulcm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X<6Ro es2  
co <ATx  
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: ]6PX4oK_t  
单目: return f(l(t), r(t)); A (:7q4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UIpW#t  
双目: return f(l(t)); %D::$,;<<  
return f(l(t1, t2)); ^iWcuh_n  
下面就是f的实现,以operator/为例 }8+rrzMUB  
kPh;SCr{  
struct meta_divide R`7v3{  
  { CA0SH{PdW&  
template < typename T1, typename T2 > J2c.J/o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /U|>  
  { vY+{zGF  
  return t1 / t2; _.Ey_K_1  
} =U:9A=uEvS  
} ; vrS)VJg`  
AixQR[Ul*c  
这个工作可以让宏来做: ,34|_  
iG:9uDY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]Bp db'  
template < typename T1, typename T2 > \ QQQ3U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I|RMxx y;  
以后可以直接用 XxN=vL&m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y} '8`.  
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 ?A!Lh,  
(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。。。) Xp(e/QB  
;(]O*{F7k  
m\3r<*q6  
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"q]jeaM  
Rnl 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^LA.Y)4C2%  
class unary_op : public Rettype 2>Uy`B|f  
  { FQV]/  
    Left l; L&C<-BA/  
public : nG0Uv%?{pj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c&A;0**K,  
/EJwO3MW  
template < typename T > (IAc*V~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0SoU\/kUi  
      { 5<%]6cx}  
      return FuncType::execute(l(t)); -jBk  
    } fS( )F*J  
KNR_upO8  
    template < typename T1, typename T2 > .zm'E<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RVlAWw(  
      { |FF"vRi8a7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l7rGz2:?  
    } ~2R3MF.C  
} ; %]>LnbM>4  
oiG@_YtR  
~:65e 8K  
同样还可以申明一个binary_op ? J;*  
%s]l^RZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SC'F,!  
class binary_op : public Rettype |!0R"lv'u  
  { z8#c!h<@;  
    Left l; $6~ \xe=  
Right r; 5H+S=  
public :  R~jV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .Yl*kG6r  
a59l"b  
template < typename T > lX)RG*FlTC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c)N&}hFYC  
      { k'_p*H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,n')3r   
    } FZ!KZ!p  
#MZ0Sd8]&  
    template < typename T1, typename T2 > v> vU]6l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rp#9T?i``[  
      { Ivw+U-Mz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $gYy3y  
    } mY+.(N7m  
} ; 1' #%U A  
ELF,T (  
&"V%n  
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 &FQ]`g3_@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NNWbbU3wjh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rUunf'w`e1  
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。 qXHr"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $(2c0S{1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s+"[S%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0:W*_w0Ge  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 91oIxW  
下面是修改过的unary_op F",S}cK*MH  
<h_lc}o/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;pU#3e+P8  
class unary_op L{>XT  
  { ]rEFWA  
Left l; gE,i Cx  
  )N{Qpbh  
public : <{C oM  
48.2_H<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oR.KtS$uh  
d2w;d&2S  
template < typename T > AJRfl%3  
  struct result_1  (-\ ,t  
  { NT~L=x sY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W\{gBjfE  
} ; O,Xf.O1c  
t I9$m[  
template < typename T1, typename T2 > 5S PGv}if  
  struct result_2 wW4/]soM  
  { 4m%RD&ZN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H79|%@F"  
} ; =1o_:VOG  
)t G`a ;  
template < typename T1, typename T2 > &`7tX.iMlh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (h0i2>K  
  { 8aw'Q?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <De29'},y  
} xACAtJ'gc  
~+VIELU<%  
template < typename T > (r cH\   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &~ g||rq  
  { l?_Iu_Qp  
  return OpClass::execute(lt(t)); saOXbt(&  
} u1y c  
XVi?- /2  
} ; %YhZ#>WT  
`0+zF-  
P,Fs7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %g3@m5&  
好啦,现在才真正完美了。 3@e#E4+ff  
现在在picker里面就可以这么添加了: !+T9NqDv[  
wi]|"\  
template < typename Right > kV7c\|N9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &3VR)Bxn  
  { o.5w>l!9K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sL;qC\S  
} "Vp+e%cqG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {z?e<  
'xAfcP[^  
-yt[0  
ukV1_QeN [  
1F'j .1  
十. bind dBY,&=T4p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l -~H Y*  
先来分析一下一段例子 y\Z7]LHCqw  
#RK?3?wcr  
g7k|Ho-W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (3C6'Wt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3O<:eS~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `[V]xP%V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  +Io^U  
我们来写个简单的。 ))}w;w   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1btQ[a6j  
对于函数对象类的版本: I%(`2 rD8G  
QK -_~9V  
template < typename Func > B8z3W9  
struct functor_trait ,u|vpN  
  { U/E M(y  
typedef typename Func::result_type result_type; S?nXpYr  
} ; Le"$ksu>  
对于无参数函数的版本: nG&= $7x^  
;5 cg<~t  
template < typename Ret > RE`XyS0Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <!^wGN$f  
  { IbQ3*  
typedef Ret result_type; [E_6n$w  
} ; <#w0=W?  
对于单参数函数的版本: O3#4B!J$E  
[ aj F  
template < typename Ret, typename V1 > I&|%Fn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K2<Q9 ,vt  
  { BY"<90kBL  
typedef Ret result_type; >6 [{\uPK  
} ; F*hOa|7/  
对于双参数函数的版本: O-6848iCX  
\I; lgz2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 92+LY]jS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?:OL8&0  
  { TFWV(<  
typedef Ret result_type; XRVE8v+  
} ; /02|b}{  
等等。。。 SnVIV%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #(-V^ T  
u|ia  
template < typename Func > xlF$PpRNM  
struct func_return t_c;4iE  
  { Qjh5m5e  
template < typename T > B e"D0=<  
  struct result_1 @#Jc!p7)  
  { r-'(_t~FT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iq.*2aff+  
} ; D1t@Y.vl  
&!#,p{}ccU  
template < typename T1, typename T2 > roYoxF;\  
  struct result_2 )~;=0O |X  
  { Ua]shSjyI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =@;uDu:Q  
} ; ]N}80*Rl  
} ; g@hg u   
Az[Yvu'<  
P31}O2 Nh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MrEyN8X  
 Ko9"mHNB  
template < typename Func, typename aPicker > ~{'.9  
class binder_1 4F EOV,n  
  { cf?*6q?n  
Func fn; ;1^_ .3  
aPicker pk; eZR{M\Q  
public : wQJY,|.  
 UN[rW0*  
template < typename T > " jly[M}C  
  struct result_1 5$0@f`sj  
  { "P`V|g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F)g.CDQ!c  
} ; 4- z3+e  
fgYdKv8  
template < typename T1, typename T2 > '}4LHB;:  
  struct result_2 @V:4tG.<sw  
  { W&dYH 4O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c*$&MCh  
} ; -S\74hA  
Z?|\0GR+`5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rr>*_67-:  
;=>4 '$8  
template < typename T > 8?!=/Sc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oUXu;@l  
  { IT]D;  
  return fn(pk(t)); bS_fWD-  
} p6u"$)wt  
template < typename T1, typename T2 > 9{\e E]0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vQ"EI1=7Z  
  { %4?  
  return fn(pk(t1, t2)); `!Ei H<H}  
} I `:nb  
} ; [xq"[*Evv  
H/'tSb  
>7. $=y8b  
一目了然不是么? )MqF~[k<-  
最后实现bind B]~#+rMK  
nAv@^G2  
52K_kB5  
template < typename Func, typename aPicker > +[M5x[[$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;|&Ak_I2G  
  { YFgQ!\&59  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OnFx8r:q@%  
} AHX_I  
4HEp}Y"}V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vk:@rOpl  
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。 rCqcl  
M0g!"0?  
十一. phoenix Rdao  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \hv1"WaJ  
1c_qNI;:p  
for_each(v.begin(), v.end(), J&4LyIpQ  
( (%]&Pe]  
do_ QWG?^T fi  
[ W zYy<  
  cout << _1 <<   " , " ]etLobV  
] }3 NGMGu$  
.while_( -- _1), ]X/1u"  
cout << var( " \n " ) (NrH)+)J!a  
) Ld6j;ZJ';  
); uSp=,2)  
gK7j~.bb"  
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: C*Avu  
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 ~jMdM~}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e{@TR x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H~x,\|l#  
qYZ\< h^  
r168ft?c  
template < typename Cond, typename Actor > |Z}uN!Jm  
class do_while Jx[Z[RO2  
  { o mstJ9  
Cond cd; Ga0= G&/  
Actor act; #"% ]1={b  
public : \Ku6 gEy  
template < typename T > C=2"*>lTn  
  struct result_1 4Sv&iQ=vh  
  { ,p6X3zY  
  typedef int result_type; [X[d`@rXv  
} ; k r2V  
|u,2A1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7Fb |~In<Z  
tn};[r  
template < typename T > K| #%u2C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0kP, Zj<  
  { &qqS'G*  
  do Uv'.]#H<  
    { GW a_^  
  act(t); "QA <5P  
  } u (V4KUk  
  while (cd(t)); AA34JVm]  
  return   0 ; RbUBKMZ U  
} +` g&J  
} ; Z7?C^m  
7Wub@Mp  
6( TG/J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b489sa  
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。 QZ(se  
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。 (5S(CYls  
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。 1MV\Jm  
下面就是产生这个functor的类: ilL] pU-  
A`2l;MW  
~9#[\/;"  
template < typename Actor > X& EcQ  
class do_while_actor o(5Xj$Z  
  { JJlwzH  
Actor act; ^Z]1Z  
public : $'!r/jV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z'iXuI49  
WF#eqU*&  
template < typename Cond > ka3Jqy4[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sS#Lnj^`%  
} ; ;\yY*  
> E;`;b  
wlr/zquAE9  
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:HF~}  
最后,是那个do_ cd,)GF  
s\g"~2+  
CbTYt6DC  
class do_while_invoker 6u^M fOc  
  { VE{[52  
public : Et{4*+A  
template < typename Actor > jeM %XI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n |5+HE4@  
  { 4r5trquC  
  return do_while_actor < Actor > (act); !uoU 8Ki9  
} 3 " fBp  
} do_; }Jkz0JY~  
"C 7-^R#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m }I@:s2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '&4W@lvyz  
最后来说说怎么处理break和continue I\J ^@&JE  
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。 _IiTB  
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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