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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e45)t}'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >Hu3Guik]  
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, -d9L  
rf^ u&f  
u9{SG^  
s)jNP\-  
  class filler `PZ\3SC'i  
  { 4/V;g%0uN;  
public : TNDp{!<|L;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q@"}v_r4  
} ; )<%CI#s#  
^-L nO%h?  
n&!q9CR`  
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: ~Ede5Vg!!2  
#@' B\!<@=  
JXjH}C  
^RE[5h6^q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L&KL]n  
P2&0bNY  
HVdB*QEH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xS(VgP&YGO  
Uw]o9 e0S  
}vU^g PH  
7~r_nP_  
二. 战前分析 <Mndr 8 H  
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。 ay =B<|!  
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 L#?mPF  
s",G w]8  
j115:f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Q,&7D Ah  
  /* --------------------------------------------- */ M6ZXq6J  
vector < int *> vp( 10 ); n {\d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0nvT}[\H*  
/* --------------------------------------------- */ !<HF764@`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1g,Ofr  
/* --------------------------------------------- */ B}P!WRNmln  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fRxn,HyV  
  /* --------------------------------------------- */ 7|"l/s9,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y3#8]Z_"}O  
/* --------------------------------------------- */ W9{i~.zo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :]4s;q:m  
IA Ws}xIly  
k& M~yb  
XI:+EeM?  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?VCp_Ji  
1._1, _2是什么? $> ;|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s1R#X~d  
2._1 = 1是在做什么? ]heVR&bQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xi=0 kO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vT MCZ+^g  
qo}yEl1  
PdEPDyFkh  
三. 动工 :fDzMD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: KMG}VG   
0}YadNb7  
i03=Af3  
mq}UUk@  
template < typename T > uP$i2Cy  
class assignment  c_,pd  
  { d04gmc&*  
T value; zJh!Q**  
public : $WE=u9m  
assignment( const T & v) : value(v) {} r oPC ^Q  
template < typename T2 > PT~F ^8,)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oB@)!'  
} ; cuI&Q?+c}  
A6+qS [  
X40JCQx{+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1;?w#/&t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }8ESp3~e_  
dKP| TRd  
4uH} SG[  
?9 W2ax-4  
  class holder eoFG$X/PO  
  { dNCd-ep  
public : z:N?T0b(  
template < typename T > aO}p"-'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p.<d+S<  
  { :?}> Q  
  return assignment < T > (t); `9k\~D=D~  
} 3''Uxlo\  
} ; A/&u /?*C  
I*f@M}  
8Ht=B,7T  
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: J*zQ8\f=}  
uhv_'Q  
  static holder _1; Z"KrirZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 cmYzS6f,7  
VD $PoP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gv&Hu$ ca  
而不用手动写一个函数对象。 )Jw$&%/{1  
Y9 Bk$$#\  
xT( pB-R  
 z).&0K  
四. 问题分析 fh66Gn,  
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。 4#t=%}  
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。 Gm> =s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I~E&::,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |Om9(xT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z_#HJ}R=  
X{[$4\di{  
五. 问题1:一致性 /1m+iM^V  
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?| E(z|LS*3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 k py)kS  
|Bv,*7i&  
struct holder EP90E^v^  
  { Nx+5rp  
  // /Z~$`!J  
  template < typename T > EMxMJ=  
T &   operator ()( const T & r) const #)i+'L8  
  { ' QjJ^3A  
  return (T & )r; XWX]/j2jA  
} DwK$c^2q{.  
} ; B/mfm 7  
4H@7t,>  
这样的话assignment也必须相应改动: +VJyGbOcC  
_;/+8=  
template < typename Left, typename Right > (]VY==t~  
class assignment 7VdxQ T  
  { ] yWywa\  
Left l; D{q r N6g#  
Right r; Z N&9qw*  
public : ]l3Y=Cl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T-iQ!D~  
template < typename T2 > meXwmO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^; }Y ZBy  
} ; gKmF#Z"\  
W^c /l*>v  
同时,holder的operator=也需要改动: *.VNyay  
2S4SG\  
template < typename T > `Tk~?aY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *y` (^kyS  
  { 4Me3{!HJz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }AiF 7N0  
} 'geN  dx  
/ %F,  
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。 c+O:n:L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I]pz3!On4,  
|Ho} D~  
return l(rhs) = r; &' y}L'  
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。 B?e] Ht  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AM#s2.@  
*o!#5c  
template < typename Tp > p;D {?H/  
class constant_t OB^j b8  
  { MUCes3YJH  
  const Tp t; L$"pk{'  
public : b `}hw"f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~fzuz'"^  
template < typename T > /)dyAX(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4af^SZ )l  
  { o3NB3@uj<  
  return t; ^gY'^2bzxu  
} !kH 1|  
} ; 5yj6MaqJ  
(.wR!l# !  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q )8I(*  
下面就可以修改holder的operator=了 uu>R)iTQ%S  
xK5~9StP  
template < typename T > N-Bw&hEZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  ;<%th  
  { r]aI=w<(f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ivt ~ S  
} Gq%,'am f  
t8.3  
同时也要修改assignment的operator() X+N8r^&  
e)87 & 7  
template < typename T2 > o!c~"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u% =2g'+)_  
现在代码看起来就很一致了。 b?, =|H  
zH#urF6<  
六. 问题2:链式操作 GNHWbC6_m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IP)%y%ycw  
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。 e5'U[ bQm  
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。 Q|U [|U  
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。 'tjqfR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VtGZB3  
r$x;rL4  
template < typename T > r8[)Ccv  
struct result_1 /bo`@ !-#  
  { n?9FJOqi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H6/gRv@  
} ; +%K~HYN  
 [ A 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: K}'?#a(aX=  
{A)9ePgv!  
template < typename T > *u< ZQq  
struct   ref |.- Muv  
  { b"B:DDw00  
typedef T & reference; Nu'ox. V  
} ; HuQdQ*Q  
template < typename T > ^uPg71r:  
struct   ref < T &> \l`{u)V  
  { dQO 5  
typedef T & reference; >5D;uTy u  
} ; P?zaut  
%joU}G;"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,ne3uPRu7~  
9n"MNedqH  
template < typename T > 5 Yww,s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fVdu9 l  
  { v2="j  
  return l(t) = r(t); 'rA(+-.M;  
} Sl@Ucc31  
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。 )lq+Gv[%F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C;.,+(G  
}<*KM)%  
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 G^eXJusOv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 81w"*G5AM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &:1q3 gDm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7:<A_OLi  
最后的布局是: !(Y,2{  
                Add ? PpS4Rd  
              /   \ 1+YqdDqQ  
            Divide   5 Cl{Ar8d}  
            /   \ aPQxpK?  
          _1     3 l,zhBnD  
似乎一切都解决了?不。 A~ _2"  
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(0X_& &?z  
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。 7!\zo mx  
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: B-PX/Q  
d[XMQX  
template < typename Right > Lj3Pp$h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ./L)BLC i  
Right & rt) const \-f/\P/ w  
  { g4952u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j-.Y!$a%6  
} l5\V4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gga}mqMv=  
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。 /bPs0>5  
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。 _uXb>V*8  
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。 JbQY{z!  
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。 mCG&=Fx  
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? OA(.&5]  
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: x":o*(rSQ  
YPf?  
template < class Action > R<(xWH  
class picker : public Action 1<5Ug8q  
  { u05Yy&(f  
public : 5t"FNL <(M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _(I6o  
  // all the operator overloaded C+[)^ 2M{  
} ; 4d-(:  
|"I)1[7  
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。 :7mHPe }(  
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: 4e#$ -V   
 bI8uw|c  
template < typename Right > akU2ToP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a @d 15CN  
  { RjVmHhX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XmwAYf  
} 7(N+'8  
B4wRwrVI>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nw0#gDI|  
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。 (xRcG+3];  
@NqwJ.%g  
template < typename T >   struct picker_maker x +pf@?w  
  { O#^H.B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l $"hhI8  
} ; Z0m`%(MJa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Zd-6_,r  
  { V 3cKbk7~  
typedef picker < T > result; \ "$$c  
} ; %0N HU`j  
L/V^#$  
下面总的结构就有了: jWv'`c  
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。 c$%*p (zY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 W>)0=8#\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \ '4~@  
至此链式操作完美实现。 p2{7+m  
.  yg#  
W%-XN   
七. 问题3 Qop,~yK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 v/.'st2%  
.'gm2  
template < typename T1, typename T2 > '2H?c<Y3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /uj^w&l#  
  { J-5>+E,nZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <ak[`]  
} "J1A9|  
b j`\;_oo  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E,}{iqAb  
At4\D+J{Vs  
template < typename T1, typename T2 > KBmOi  
struct result_2 >8>!wi9U  
  { >|E]??v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ApXf<MAy  
} ; Pwl*5/l  
, ~O>8VbF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i}sAF/  
这个差事就留给了holder自己。 fRQ,Z  
    0\P5=hD)K  
>.d/@3 '  
template < int Order > o$sD9xx  
class holder; %o0b~R  
template <> si]VM_w6  
class holder < 1 > Fo.Y6/}  
  { %8FfP5#  
public : (Xh <F  
template < typename T > AafS6]y  
  struct result_1 $^ee~v;m4  
  { tDX& ~1s  
  typedef T & result; pj$JA  
} ; dFy$w=  
template < typename T1, typename T2 > s5nw<V9$]  
  struct result_2 -3{Q`@F  
  { )!2@v@SQ  
  typedef T1 & result; kGYpJg9=  
} ; 0Z1ksfLU  
template < typename T > [a2]_]E%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hG?y)g\A  
  { ]#)(D-i  
  return (T & )r; |Vx [  
} +'<P W+U$  
template < typename T1, typename T2 > .gx^L=O:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V]F D'XAl  
  { $[>{s9E  
  return (T1 & )r1; &<V U}c^!  
} qzUiBwUi@  
} ; y2jv84 M  
'Qy6m'esW  
template <> J\L'HIs  
class holder < 2 > nqj(V  
  { u}@N Qeg  
public : &Hb%Q! ^Kb  
template < typename T > lYG`)#T  
  struct result_1 I2[Z0G@&=  
  { 3 7BSJ   
  typedef T & result; .q9Sg8G  
} ; 8R MM97@1Q  
template < typename T1, typename T2 > r%U6,7d=)  
  struct result_2 |[?Otv  
  { o[ZjXLJzV  
  typedef T2 & result; |?T=4~b  
} ; ywwA,9~  
template < typename T > a !VWWUTm?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |a{; <a  
  { q\EYsN</;  
  return (T & )r; J@5iD  
} 6$urrSQ`N0  
template < typename T1, typename T2 > 1 /M^7Vb.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \zBi-GI7  
  { &-=~8  
  return (T2 & )r2; g *Js4  
} oco,sxT  
} ; w6vbYPCN  
:r q~5hK  
1-y8Hy_a2  
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> >。 d A)T>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y#F.{ i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KQf WpHwfj  
<XLae'R  
return l(i, j) = r(i, j); |vs5N2_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ae>+Fcv  
o +$v0vg%T  
  return ( int & )i; #/YS  
  return ( int & )j; apL$`{>US  
最后执行i = j; |Hf|N$  
可见,参数被正确的选择了。 z*},N$2=  
h@ lz  
BM!ZdoKrKt  
Ow;thNN  
u9"kF  
八. 中期总结 W8& )UtWQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fu!T4{2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m,HE4`g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9`f@"%h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {"]!zL  
irlFB#..  
XM\\Imw  
sa.H,<;  
0qN`-0Yk  
_mm(W=KiL  
九. 简化 yY8zTWji_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Qz@_"wm[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q/|.=:~FO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &{j!!LL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?M:>2wl  
  +-*/&|^等 m7k }k)  
2. 返回引用。 dXTD8 )&  
  =,各种复合赋值等 )c11_1;  
3. 返回固定类型。 daSe0:daJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %Y~"Stmx  
4. 原样返回。 7T/BzXr,B  
  operator, f#ZM 2!^!  
5. 返回解引用的类型。 T<*)Cdid  
  operator*(单目) 94B%_  
6. 返回地址。 i:YX_+n  
  operator&(单目) yEWm.;&3=  
7. 下表访问返回类型。 }#7l-@{<  
  operator[] ]Za[]E8MD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3jZGO9ttnS  
  operator<<和operator>> {~9zuNi  
cX9o'e:C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Tx} Nr^   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JMB#KzvN[  
XZ%[;[  
template < typename Left > icb)JZ1K  
struct value_return >az~0PeEL  
  { =][ )|n  
template < typename T > RI*n]HNgy+  
  struct result_1 5 tKgm/  
  { mh8fJ6j29N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L-(bw3Yr>  
} ; gY7sf1\wX  
EK# 11@0%  
template < typename T1, typename T2 > /phMrL=  
  struct result_2 !; >s.]  
  { "mQp#d/'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Pm%xX~H  
} ; :6Z2@9.}w  
} ; l 73% y  
H~yHSm 3  
?pZ"7kkD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1Le8W)J  
gnH {_  
下面我们来剥离functor中的operator() ,ciX *F"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?t%{2a<X  
G_1r&[N3  
return l(t) op r(t) {^1O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {m*lt3$k  
return op l(t) bD{tsxm[9  
return op l(t1, t2) q0 }u%Yz  
return l(t) op =@d#@  
return l(t1, t2) op CcUF)$kz  
return l(t)[r(t)] ;i[JCNiS\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2-@)'6"n  
Z5xQ -T`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: DinZ Z  
单目: return f(l(t), r(t)); "SN*hzs"]`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <r,5F:  
双目: return f(l(t)); +.~K=.O)  
return f(l(t1, t2)); 6CFnE7TQf  
下面就是f的实现,以operator/为例 nFJW\B&(`  
2,:{ 5]Q$  
struct meta_divide BI%^7\HZ  
  { A8tJ&O rwY  
template < typename T1, typename T2 > e.vt"eRB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Fj`k3~tUw  
  { n{N0S^h  
  return t1 / t2; E2M<I;:EA  
} QqQhQGV  
} ; CzG[S\{+  
~R[ k^i.Y  
这个工作可以让宏来做: Stw g[K0<  
R[zN?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ueJ^Q,-t  
template < typename T1, typename T2 > \ Ug+ K:YUq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cD]H~D}M  
以后可以直接用 DY#195H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q;#AlquY@  
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 ;SE*En  
(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。。。) qh.F}9o  
'o)Y!VYnJF  
 el2Wk@*  
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 &?y@`',a0{  
Ub\^3f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7C'@g)@^/  
class unary_op : public Rettype __eB 7]#E  
  { wb9(aS4  
    Left l; dDA8IW![S  
public : Pd+*syOM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ oav-R&  
z00X ?F  
template < typename T > ~IYR&GEaUG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {XIpH r  
      { *` mxv0w~(  
      return FuncType::execute(l(t)); q6pHL  
    } rmggP(  
2pmj*Y3"8  
    template < typename T1, typename T2 > K&&T:'=/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ibQbk  
      { {X<g93  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j5DCc,s  
    } C7F\Y1Wj  
} ; Pl=)eq YY  
1Du5Z9AM  
"Bwz Fh  
同样还可以申明一个binary_op 4!Radl3`  
c3GBY@m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Njvk  
class binary_op : public Rettype YCE *Dm  
  { C&Qt*V#,  
    Left l; i#4+l$q  
Right r; f/c&Ya(D~  
public : C$0u-Nx8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bM"?^\a&Q  
@?e~l:g})g  
template < typename T > L+G0/G}O\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $gnrd~v4e  
      { }j2;B 8j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QOK,-  
    } E} ]=<8V  
V'#R1x"3  
    template < typename T1, typename T2 > U]}FA2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const va_u4  
      { 0^tY|(b3/M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  I!?Xq  
    } OvQzMXU^I  
} ; I4%kYp]  
9[JUJ,#X'0  
;o'r@4^&$R  
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 ]VQd *~ -  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,\iXZ5"R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E9mu:T  
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。 h2x9LPLBxT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m5 sW68  
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。。。  ?;v\wx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?o.d FKUe  
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) N$e mS  
下面是修改过的unary_op 7omHorU+  
),vDn}>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d)V8FX,t  
class unary_op uWKmINjv'  
  { ;<m*ASM.3  
Left l; i$%Bo/Y   
  lCUYE"o  
public :  !AJkd.  
f6K.F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vGlVr.)  
(/<Nh7C1c  
template < typename T > 6QA`u*  
  struct result_1 ^%zhj3#  
  { sgi5dQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +kd1q  
} ; $.C-_L  
>U`G3(#7S  
template < typename T1, typename T2 > aL[6}U0(}  
  struct result_2 sM MtU@<x  
  { x5MS#c!7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UL}wGWaoG  
} ; deaB_cjdI  
e(/F:ZEh  
template < typename T1, typename T2 > !@ ]IJ"\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *GoTN  
  { ssLswb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8Yk*$RR9  
} U!-Nx9  
E\DA3lq  
template < typename T > :0B 7lDw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )aGSZ1`/  
  { tnnGM,"ol  
  return OpClass::execute(lt(t)); vTx>z\7q,  
} SWx: -<  
nl 'MWP  
} ; q 0F6MAXj  
xE@/8h  
9h6Oq(0b8  
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 h_#=f(.'j  
好啦,现在才真正完美了。 ;$&\ :-6A#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2kDY+AN;  
5z 0VMt  
template < typename Right > +={K -g7U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9\hI:rI  
  { "g5{NjimY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F<b'{qf"  
} ':;k<(<-  
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。 v =y 2  
Q*T 'tkp  
<skqq+  
;x\oY6:  
:Q"|%#P  
十. bind 2H4vK]]Nl  
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。 1b1Ab zN  
先来分析一下一段例子 "."(<c/3  
0)Ephsw  
!Nx1I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SC~k4&xy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HQ-+ +;Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~>(~2083*;  
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。 .+u b\  
我们来写个简单的。 V2}\]x'1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A`Dx]y  
对于函数对象类的版本: HQm_ K0$  
?MRY*[$  
template < typename Func > p}JOiiHa  
struct functor_trait Qh&Qsyo%  
  { x ']'ODs  
typedef typename Func::result_type result_type; %a~/q0o>  
} ; !-7n69:G  
对于无参数函数的版本: ?yS1|CF%&y  
;9k>; g3m  
template < typename Ret > lcZ.}   
struct functor_trait < Ret ( * )() > qMJJBl  
  { =p'+kS+  
typedef Ret result_type; sRD fA4/TF  
} ; VGQ~~U7}@  
对于单参数函数的版本: :Mu*E5  
QnVr)4"  
template < typename Ret, typename V1 > *[]E 5U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nf /*n  
  { Y'|,vG  
typedef Ret result_type; 'vBZh1`p  
} ; \nZB@u;S  
对于双参数函数的版本: %)r ~GCd  
C")genMH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]j*2PSJG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B}d&tH2^s  
  { d5m -f/  
typedef Ret result_type; _Ub `\ytx  
} ; Eu?z!  
等等。。。 H\S)a FY[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~(d {j}M>  
s7Agr!>f  
template < typename Func > sE"s!s/  
struct func_return O{LCHtN  
  { nQc#AFg  
template < typename T > +x"uP  
  struct result_1 G>V6{g2Q  
  { WBE>0L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F^O83[S  
} ; @z@%vr=vX  
~sk p}g]  
template < typename T1, typename T2 > v=N?(6T  
  struct result_2 GDxv2^4  
  { >aVgI<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Z/"P\qo  
} ; OldOc5D  
} ; "313eeIt%i  
GI%&.Vd  
I'uwJy_I\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z4] n<~o  
}g}Eh>U  
template < typename Func, typename aPicker > [C "\]LiX  
class binder_1 K!-OUm5A  
  { IP62|~Ap  
Func fn; ote,`h  
aPicker pk; I^ ?tF'E  
public : x)::^'74  
g@`i7qN  
template < typename T > x}] 56f  
  struct result_1 II\&)_S.4  
  { MYAt4cHc2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "%-Vrb=:Y  
} ; %=aKW[uq]  
{a7~P0$  
template < typename T1, typename T2 > bNea5u##  
  struct result_2 UnhVppnex  
  { GShxPH{_j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <S@jf4  
} ; cr1x CPJj  
@]=40Yj~w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^Bx[%  
Y2H-D{a27  
template < typename T > 3A7774n=P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OK [J h  
  { AJPvwu}D  
  return fn(pk(t)); .G0 N+)  
} /)P}[Q4  
template < typename T1, typename T2 > >L7s[vKn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .JhQxXj  
  { *3GV9'-P  
  return fn(pk(t1, t2)); }#XFa#  
} &gXh:.  
} ; TktH28tK  
2QfN.<[-  
9njwAKF?  
一目了然不是么? )BP*|URc  
最后实现bind @AsJnf$y  
#~u0R>=  
.fA*WQ!lb  
template < typename Func, typename aPicker > c`;\sW-_W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yK~=6^M  
  { }r:o8+4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }lJ;|kx$  
} pfA6?tP`  
C* 7/iRe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xP;r3u s  
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。 dUI5,3*  
mgs(n5V5  
十一. phoenix TJ|Jv8j<s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZL MH~cc  
nwRltK  
for_each(v.begin(), v.end(), :2 ;Jo^6Se  
( sp9gz~Kq  
do_ bz>X~   
[ }pc9uvmIJ  
  cout << _1 <<   " , " 6b|?@  
] x&}]8S)  
.while_( -- _1), /zn=AAYb  
cout << var( " \n " ) ~%TWF+  
) [}RoZB&I  
); U$rMZk  
H=t"qEp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2_o#Gx'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JTlk[ c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &4#Zi.]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ab0 Sx  
/r}L_wI  
7ubz7*  
template < typename Cond, typename Actor > #el27"QP0  
class do_while M>Q]{/V7T  
  { 3>,}N9P-v  
Cond cd; O 4 !$  
Actor act; ~5 ^Jv m  
public : {4"V)9o-1>  
template < typename T > K %^n.  
  struct result_1 <v"o+  
  { 3} A$+PX  
  typedef int result_type; Bq0 \T 0,  
} ; 8~=*\ @^  
xad`-vw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DwD$T%kF  
74s{b]jN'-  
template < typename T > KKeMi@N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2*Z2uV^  
  { voWH.[n^_  
  do VYyija:  
    { UHBXq;?&q  
  act(t); 8:cbr/F<  
  } 9I/b$$?D  
  while (cd(t)); u\R?(G&  
  return   0 ; Fu7:4+  
} DM.lQ0xk  
} ; f^c+M~\JKj  
]`^! ]Ql  
qT O6I5u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <,d550GSm  
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。 ^:nc'C gP  
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。 yTm \O UD  
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。 =KRM`_QShg  
下面就是产生这个functor的类: /-=fWtA  
ZsGvv]P  
"W<Y1$Y=Y  
template < typename Actor > 6W1GvM\e  
class do_while_actor $:ush"=f8^  
  { 3G} )$y3m  
Actor act; Z:4/lx7Bq  
public : nF3}wCe)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^@fD{]I  
`FHudSK  
template < typename Cond > fHt\KP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1HJ: ?]  
} ; a[{$4JpK  
(f/(q-7VWt  
w,{h9f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6Yai?*.Q  
最后,是那个do_ {gMe<y  
dwj?;  
N:j 7J  
class do_while_invoker jP@ @<dt  
  { EOPx 4+o  
public : G|i0n   
template < typename Actor > 4,RPidv%O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y;'<u\^M"  
  { m^X51,+<  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q_mphW:[  
} '/ Aq2  
} do_; R'BB-  
E@}F^0c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $4bc!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 InPE_  
最后来说说怎么处理break和continue Z |$#  
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。 \w9}O2lL  
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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