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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^2{6W6=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cd=|P?B i  
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, 0pG + yec  
)=`DEbT  
b)M- q{  
Q1ayd$W@<  
  class filler TU58  
  { 6 VuyKt  
public : ;yyR_N S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /8nUecr  
} ; 4:^MSgra  
'Bxj(LaV-  
ZJc{P5a1J  
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: JtsXMZz  
e|5@7~Vi  
Yl lZ5<}  
+rA#]#hN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  "\T-r2  
{ Ie~MW  
Bha("kG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g5"I{ol5T~  
6xwjKh:9  
w 4CcdpR  
l6 }+,v@#  
二. 战前分析 p Zlt4  
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。 NZ&ZK@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 J~4mp\4b  
WVhQ?2@}  
kB=B?V~#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5c(g7N  
  /* --------------------------------------------- */ (aC=,5N  
vector < int *> vp( 10 ); F?"Gln~;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &-p~UZy  
/* --------------------------------------------- */ at{p4Sl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rXT?w]4  
/* --------------------------------------------- */  S.B?l_d^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); upk+L^  
  /* --------------------------------------------- */ 8~t8^eBg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S[yrGX8lu  
/* --------------------------------------------- */ 0Z]HH+Z;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r&B0 -7r  
O(2c_!d  
A+foc5B  
wIR"!C>LE  
看了之后,我们可以思考一些问题: [tJn! cMs  
1._1, _2是什么? C4d'z(<  
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。 #NGtba  
2._1 = 1是在做什么? ` - P1Y  
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。 :_:)S  
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。 NqD Hrx  
3**t'iWQ  
]s^+/8d=  
三. 动工 ~E y+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1n}#54  
3.hFYA w  
XNfl  
r-xP 6  
template < typename T > 3{t[>O;  
class assignment k'N``.  
  { @RszPH1B  
T value; ,ayJgAD  
public : gp{C89gP  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^2 H-_  
template < typename T2 > d0ht*b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _->+Hjj ^  
} ; }2e s"  
ezY^T  
]Q0bL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qc?W;Q+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4ytdcb   
\xl$z *zI  
tJ6Q7 J;n  
#}@8(>T  
  class holder ^,^MW  
  { DUl+Jqn4B  
public : "M-';;  
template < typename T > XMkRYI1~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +^esL9RG:  
  { NyRa.hgZ;  
  return assignment < T > (t); S2E z}*plp  
} UjoA$A!Od;  
} ; tA< UkPT  
 ^,ISz-4  
<bo)p6S&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y G8C<g6E7  
KN657 |f  
  static holder _1; %Gyn.9\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [?9 `x-Q  
%bF157X5An  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cm%I/4  
而不用手动写一个函数对象。 ys`oHS f  
0(f+a_2^Q  
0k16f3uI   
Lp(`m=;O  
四. 问题分析 V,Nu!$)J  
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。 82EvlmD  
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。 Y7p@NG&1q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %!nN<%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _z BfNz9D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RnRUJNlaG  
|,oLZC Na  
五. 问题1:一致性 ~BuBma_   
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?| X-<,zRM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "p;tj74O9  
1?|"33\03R  
struct holder 612,J  
  { g&F$hm  
  // =gR/ t@Ld  
  template < typename T > inO;Uwlv  
T &   operator ()( const T & r) const `4xQ#K.-  
  { p~8O6h@J  
  return (T & )r; tl!dRV92  
} @M<qz\ [  
} ; /"k[T  
!\1)?&y9j  
这样的话assignment也必须相应改动: [[<TW}  
8+gp"!E  
template < typename Left, typename Right > nyR<pnuC'  
class assignment f9>pMfi:@  
  { zw+wq+2"  
Left l; #\Y`?  
Right r; P,)D0i  
public : d@{12 hq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l]wLQqoO  
template < typename T2 > ,qp8Rg|3j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D- C]0Jf3  
} ; juF=ZW%i  
\ Xh C  
同时,holder的operator=也需要改动: LFi* O&  
+3zQ"lLD^  
template < typename T > A+dx7anUz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S WTZ6(!oW  
  { j~ds)dW%`&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YfT D  
} z;9D[ME#1  
qfCZ [D  
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。 hwe6@T.#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _MIheCvV  
hV,T889'  
return l(rhs) = r; Q~wS2f`)  
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。 "y7\F9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yZp/P%y  
e&i`/m5  
template < typename Tp > ;Qt/(/  
class constant_t <aaT,J8%[  
  { T`]%$$1s  
  const Tp t; ' #=n>  
public : 7DK}c]js  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <Bn0wr8)\  
template < typename T > aiz ws[C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y{dX[^[  
  { A*+gWn,4Y_  
  return t; kGnT4R*E  
} J^#g?RHN>m  
} ; zq$L[ X  
j ]%XY+e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }L|B@fW  
下面就可以修改holder的operator=了 OYWHiXE6]  
7O|`\&RY R  
template < typename T > > JA-G@3i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X)RgXl{  
  { #=)>,6Z w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .UX4p =  
} n ei0LAD  
R%2.N!8v  
同时也要修改assignment的operator() oKz! Xu%Hl  
E6xdPjoWy  
template < typename T2 > DEkv,e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 32aI0CT  
现在代码看起来就很一致了。 "v0bdaQH3  
abS~'r14  
六. 问题2:链式操作 =#Jx~d[C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5"b1: w@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 KCZ<#ca^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sxuP"4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 V,& OO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C`qV+pV  
/ s Apj  
template < typename T > HWFTI /]  
struct result_1 ps`j>vX*  
  { `w4'DB-R)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4|cRYZj5  
} ; jFKp~`/#  
YE*|KL^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m-~3c]pA  
ct,;V/Dx  
template < typename T > gWjr|m<  
struct   ref x _-V{ k  
  { Fo ;J3<U)  
typedef T & reference; BaP'y8dVN  
} ; GJS(  
template < typename T > F3o"ETle  
struct   ref < T &> "G*$#  
  { yXEI%2~)  
typedef T & reference; }#&[[}@th  
} ; >e-0A  
}z9v*C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZO<\rX (  
eAP 8!  
template < typename T > dOaCdnd~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z'5&N5hx  
  { $7Z-Nn38  
  return l(t) = r(t); >hG*=4oh  
} < 0~1   
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。 (igB'S5wf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d>MDC . j  
e_!Z-#\J%  
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 =\)zb'\=d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >6WZSw/Hq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "dOQ)<;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &KI|qtQ;  
最后的布局是: SE i\H$ !  
                Add c 8Q2H  
              /   \ 0/!0W%f[}  
            Divide   5 jyyig%  
            /   \ k5Q1.;fW76  
          _1     3 7cB{Iq0+  
似乎一切都解决了?不。 HFyQ$pbBU  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {<}Hut:a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 b *0uxvLu  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: br k*;  
LLzxCMc9*  
template < typename Right > e$Yvy>I'tS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const grkA2%N  
Right & rt) const F9las#\J  
  { .YB/7-%M[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L>7@!/ 9L  
} k*,+ag*j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NN+;I^NqW&  
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。 ^liW*F"UY  
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。 cud9oJ-=;  
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。 pAA)?/&oKV  
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。 :.a184ax  
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? .EjR<UU  
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: vE#8&Zq  
L5|g \Y`  
template < class Action > cmCD}Skk  
class picker : public Action 6<5:m:KE  
  { 8s[1-l  
public : G7-k ,P^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /yY}.S  
  // all the operator overloaded 8)"lCIf  
} ; Tj<B;f!u  
}ksp(.}G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 SwO$UqYU=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0fUsERr1*  
K@Q%NK,  
template < typename Right > D8Mq '$-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C#)T$wl[E  
  { +IjBeQ?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q^05n$ tI  
} vMJ(Ll7/  
OpIeo+^X*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6zNWDUf  
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。 `/!FZh<  
7#9%,6Yi  
template < typename T >   struct picker_maker utC^wA5U~  
  { [>3dhj[;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,Sy& ?t}`  
} ; L?&&4%%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S}]B|Q  
  { 7kT X  
typedef picker < T > result; R2 J A(Hn  
} ; ocUBSK|K)  
),j6tq[  
下面总的结构就有了: KQw>6)  
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。 MOp "kA  
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。 e:.?T\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )<_qTd0`  
至此链式操作完美实现。 Bm%|WQK  
Iij$ce`nx  
r{S DJa  
七. 问题3 nvNF~)mu  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 T*8K.yw2  
Acd@BL*  
template < typename T1, typename T2 > fM*?i"j;Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #qD[dC$[t  
  { a69e^;,>q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :h3n[%  
} eL}X().  
87eH~&<1  
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: Rr[Wka9[  
pQC|_T#u  
template < typename T1, typename T2 > $% gz, {  
struct result_2 H~>8q~o]  
  { Z'}%Mkm`i}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DxpJP,wY3  
} ; ;#0$iE  
T.-tV[2  
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? Ld/6{w4ir  
这个差事就留给了holder自己。 X')l04P@%  
    UK*v\TMv  
>lzXyT6x8  
template < int Order > ?.lo[X<,*  
class holder; T0)bnjm  
template <> \+l_H4\`K  
class holder < 1 > 2efdJ&eIV  
  { oGl<i  
public : Q7<VuXy  
template < typename T > >kmgYWG  
  struct result_1 RO%M9LISI  
  { ~kSO YvK$'  
  typedef T & result; v&WK9F\  
} ; lQvgq  
template < typename T1, typename T2 > B'`25u_e<  
  struct result_2 U,61 3G  
  { y;<suGl  
  typedef T1 & result; s8P3H|0.-  
} ; ?TK`sGy  
template < typename T > UL>2gl4s/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 84WcaH  
  { =l${p*ABQ  
  return (T & )r; %N`_g' r!  
} Md~._@`|K  
template < typename T1, typename T2 > B$x@I\(M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /`DKX }  
  { *n7=m=%)  
  return (T1 & )r1; K9p<PLy+  
} gH\>", [  
} ; y,ub*-:  
-;&I S  
template <> o|c6=77043  
class holder < 2 > }Bsh!3D<.  
  { jX(${j<  
public : YZSQOLN{  
template < typename T > o9]32l  
  struct result_1 e.%I#rNI  
  { ~9yK MUf  
  typedef T & result; QJrXn6`  
} ; Dc$q0|N=z  
template < typename T1, typename T2 > [)GRP  
  struct result_2 ~_N,zw{x  
  { <g;,or#$  
  typedef T2 & result; U1E@pDH  
} ; Kl%[fjI)  
template < typename T > xE^G*<mj:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T#E$sZ  
  { ytjZ7J['{  
  return (T & )r; i$@xb_  
} {k-_+#W"  
template < typename T1, typename T2 > Tj_K5uccU}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /HhA2 (g%  
  { z uW4gJ  
  return (T2 & )r2; ipp`99  
} V6HZvuXV!  
} ; ly0L)L]\  
sCzpNJ"8  
etiUt~W  
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> >。 hZL!%sL7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rg k1.0U0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b+J|yM<`  
r,0D I  
return l(i, j) = r(i, j); ?hc=w2Ci  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nAl \9#M  
A^X\  
  return ( int & )i; hp(MKfhH  
  return ( int & )j; wbKJ:eWgt  
最后执行i = j; eaDZ^Z Er  
可见,参数被正确的选择了。 % H"  
jLI1Ed  
h'=)dFw7  
zNrn|(Y%Y  
y'odn ;  
八. 中期总结 (:`4*xK  
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: *~U.36  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qp6'n&^&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _rIo @v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H+Bon=$cE!  
Ji9o0YR  
*K$a;2WjzG  
^ [HUtq  
; I-6H5  
{Hl(t$3V`  
九. 简化 ojf6@p_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @Q2E1Uu%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *v K~t|z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^$O(oE(D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e4Y+u8gT  
  +-*/&|^等 ri59LYy=  
2. 返回引用。 '*rS, y  
  =,各种复合赋值等 .U|'KCM9m  
3. 返回固定类型。 XfVdYmii  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R0*P,~L;|  
4. 原样返回。 NdLe|L?c  
  operator, cRr3!<EZ  
5. 返回解引用的类型。 M *3G  
  operator*(单目) b' M"To@  
6. 返回地址。 zzI,iEG  
  operator&(单目) 9ETdO,L)f  
7. 下表访问返回类型。 2D"my]FnF  
  operator[] 'h6G"=+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 KP0(w(q  
  operator<<和operator>> :'ZR!w  
M\CzV$\y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3T]cDVQ_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y1sK sdV  
n5A|Zjk;  
template < typename Left > Vfy@?x= &  
struct value_return gE@Pb  
  { >@bU8}rT  
template < typename T > _(' @'r  
  struct result_1 ]6`K  
  { PZV>A!7C8n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _^b\#Jz4U3  
} ; I$+=Fb'N0  
]Bf1p  
template < typename T1, typename T2 > k&t.(r\  
  struct result_2 C/N;4  
  { Y&=DjKoVh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ATc!c +  
} ; jmq^98jB  
} ; }\8-&VoY#X  
b1IAp>*2l  
By7lSbj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~s'}_5;VY  
(_}q>3  
下面我们来剥离functor中的operator() !+@70|gFF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?F[_5ls|]  
<`vXyPA6  
return l(t) op r(t) X!z-J>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ET9tn1  
return op l(t) #M w70@6  
return op l(t1, t2) m2(}$z3e  
return l(t) op k^K76mB  
return l(t1, t2) op S#p_Y^A  
return l(t)[r(t)] #| g h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x@oxIXN  
ol_\ "  
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: V!]|u ^4I  
单目: return f(l(t), r(t)); W!XBuk-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .0U[n t6  
双目: return f(l(t)); 5X];?(VTsb  
return f(l(t1, t2)); >+i+_^]  
下面就是f的实现,以operator/为例  Lhg  
"\;n t5L  
struct meta_divide *< fJgc"3  
  { kP('X/  
template < typename T1, typename T2 > "-Ny f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .e3@fq  
  { l> H'PP~  
  return t1 / t2; k-^^Ao*@  
} [=cbzmX[  
} ; X[<#B5  
};9/J3]m  
这个工作可以让宏来做: \A\?7#9\  
9 {SzE /[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kl1Q:  
template < typename T1, typename T2 > \ SufM ~9Ll  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _M7|:*  
以后可以直接用 /\Xe '&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |)jR|8MAE  
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 .sj/Lw}  
(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。。。) RlvvO  
#!TlalV  
e9:pS WA-n  
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 -3d`e2^&}  
?@MY+r_G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P $ h) Y  
class unary_op : public Rettype Fpn'0&~-fi  
  { ?AxB0d9z  
    Left l; ]1GyEr:  
public : W!9~bBF',  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dW5r]D[Cx  
dn=srbJ   
template < typename T > 0%\fm W j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /s(PFN8#Y  
      { ~tW<]l7  
      return FuncType::execute(l(t)); v=dN$B5y3  
    } q]!FFi{w;  
K'"s9b8  
    template < typename T1, typename T2 > dR,a0+!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Y6Ezh.  
      { b/#<::D `  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ym -U{a  
    } -s0J8b  
} ; p!Tac%D+k  
e2nZwPH  
XWz~*@ci  
同样还可以申明一个binary_op F$:mGyl5_  
l96 AJB'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T{#=A$vu  
class binary_op : public Rettype xTcY&   
  { v )2yR~J  
    Left l; 4 #lLC-k  
Right r; f e^s`dsG  
public : 0U.Ld:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DEfhR?v  
RdpOj >fT  
template < typename T > QqeF   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lY |]  
      { kAx J#RG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F[v^43-^_  
    } fl_a@QdB#  
J04R,B  
    template < typename T1, typename T2 > >Bm>/%2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cIuCuh0I`  
      { qX[C%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A>:31C  
    } D2:ShyYAS  
} ; :c[T@[  
RC/& dB  
GsqO^SV  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 , d4i0;2}+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MAc/ T.[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `E>o:tff  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 xkaed  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! " M&zW&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <%`z:G3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D@iS#+22  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yN}<l%  
下面是修改过的unary_op Zk gj_  
MY&?*pV)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > + k   
class unary_op ,#.^2O9-^  
  { # kmI#W"^  
Left l; `zcpaE.@  
  (L<G=XC  
public : -r{]9v2j  
0@#d($'1?Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2|+4xqNJm  
CT{ X$N  
template < typename T > x C>>K6Nb  
  struct result_1 Lb2/ Te*  
  { LFQP ysC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n]wZ7z  
} ; Vao3 &#D8  
^F/H?V/PX  
template < typename T1, typename T2 > -.vNb!=  
  struct result_2 pkA(\0E8  
  { [#2z=Xg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &)Iue<&2  
} ; 9kU|?JE  
:Us NiR=l  
template < typename T1, typename T2 > XZPq4(,9}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \OF"hPq  
  { 7(5 wP(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mz .uK2l{  
} `"E<%$|ZQy  
g*:f#u5  
template < typename T > HBgt!D0MZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q?Mmkh)g  
  { .n| M5X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7ZpU -':  
} fTA%HsvU:  
j}DG +M  
} ; &#[6a&9#[A  
Aj2yAg  
+P 9h%/Yk  
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 +Tp>3Jh2  
好啦,现在才真正完美了。 \Ot,&Z k2  
现在在picker里面就可以这么添加了: >PiEu->P,  
[,p[%Dza  
template < typename Right > vC!}%sxVw_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C+c;UzbD  
  { .^* .-8q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z&0*\.6S~  
} 62%=%XD  
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。 IH '&W  
]W 6!Xw)[  
#a"gW,/K  
'>5W`lZ  
Ycve[31BDd  
十. bind &p#.m"Oon  
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。 '0>w_ge4  
先来分析一下一段例子 ;3WVrYe  
;?0k>  
&7t3D?K'qX  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  h48 jKL(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ey>V^Fj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kr|9??`0E  
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。 MHkTN  
我们来写个简单的。 x*uQBNf=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %B'*eBj~fw  
对于函数对象类的版本: op|/_I$  
%JC-%TRWK  
template < typename Func > @'{m-?*  
struct functor_trait p$ %D  
  { #Y;_W;#  
typedef typename Func::result_type result_type; U6@ j=|q  
} ; _+hf.[""  
对于无参数函数的版本: t1)Qa(#]  
+ \AiUY  
template < typename Ret > +WYXj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8Yq_6  
  { CPCjY|w7   
typedef Ret result_type; &k4)&LQJ  
} ; ]ozZW:  
对于单参数函数的版本: ~ g\GC  
y BwgLn  
template < typename Ret, typename V1 > `w J^   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %4~2  
  { syYe0~  
typedef Ret result_type; ({}JvSn1  
} ; D> |R.{  
对于双参数函数的版本: 3"Y |RSy  
tz&oe  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  X)^kJ`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2}P?N  
  { `}YCUm[SI  
typedef Ret result_type; 1 \_S1ZS  
} ; 11s*C #  
等等。。。 |Y6+Y{|\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rh:edQ #  
W9ZfD~(3-  
template < typename Func > 451TTqc  
struct func_return :eIu<_,}  
  { kCO`JAH#  
template < typename T > u"*@k^}(  
  struct result_1 mBC?Pg  
  { %,G&By&,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )!:}R}q  
} ; #&A)%Qbg  
<lj;}@qQ<  
template < typename T1, typename T2 > ?n 9<PMo  
  struct result_2 _%` )cOr  
  { t<Iy `r7 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2`XG"[@  
} ; GS %ACk  
} ; Ps@a@d"83  
2nL [P#r  
}i7Gv K<[:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FOAy'76p  
p<w2e  
template < typename Func, typename aPicker > p_x@FA(  
class binder_1 %Y7\0q~Z  
  { \zA G#{  
Func fn; 66G$5  
aPicker pk; >}tm8|IHoo  
public : LZirw'  
" Zo<$p3]  
template < typename T > G1t{a:  
  struct result_1 1Y2]jz4  
  { 6  XZF8W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8ug\GlZc  
} ; <6_RWtU  
\>b :  
template < typename T1, typename T2 > 2 1b  
  struct result_2 r2WW}W  
  { 0}a="`p#<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VM 3~W  
} ; IkzY   
3oH.1M/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R!mFMw"  
X,)`< >=O  
template < typename T > bqmb|mD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EDMuQu/D8  
  { 0+\%os V  
  return fn(pk(t)); 6FYO5=R  
} i&%~:K*  
template < typename T1, typename T2 > 8zDLX,M-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `eD70h`XK  
  { *] H8X=[x  
  return fn(pk(t1, t2)); #le1 ^ <w7  
} _"b[U T}m  
} ; q%g!TFMg  
cPFs K*w  
7Nu.2qE  
一目了然不是么? it Byw1/  
最后实现bind |ia#Elavo  
p\A!"KC  
%rU8^'Gu  
template < typename Func, typename aPicker > xL-]gwq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >iZ"#1ZL2O  
  { d:j65yu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0Nvk|uI V[  
} Ol%KXq[  
eflmD$]SW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w"A.*8Iu  
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。 >s 5i  
,>YW7+kY  
十一. phoenix ^Z dDs8j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zl a^j,  
6cO3 6  
for_each(v.begin(), v.end(), M<nKk#!+h  
( 3} Xf  
do_ 5]-q.A5m  
[ zJ"`40V*;  
  cout << _1 <<   " , " |n*nByL/  
] Gx&o3^t  
.while_( -- _1), d[0 R#2y=  
cout << var( " \n " ) xtWwz}^8]  
) *Y:;fl +v  
); 3PLYC}Jq  
*VuiEBG  
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: yi29+T7j4S  
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 pXoD*o b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Em<B 9S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d~0k}|>  
[3@Pu.-I+M  
H.Q648A"PF  
template < typename Cond, typename Actor > efT@A}sV  
class do_while w \U?64  
  { (C3:_cM5  
Cond cd; yhuzjn  
Actor act; (9]8r2|.  
public : H Q_IQ+  
template < typename T > Ha)Vf+W  
  struct result_1 6E)emFkQ  
  { J,W<vrKOcN  
  typedef int result_type; iAl.(j  
} ; 0x Er`]]U  
j5Cf\*B4J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1_=I\zx(  
k#oe:u`<  
template < typename T > oAxRI+&|.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j*6>{_[  
  { @'~7O4WH  
  do +~7x+6E  
    { _;!$1lM[  
  act(t); ns&3Dh(IVP  
  } O{<uW-  
  while (cd(t)); jap5FG+2  
  return   0 ; ?!Wh ^su-  
} )Y](Mj!D  
} ; !>8/Xz~-  
r,r"?}Z  
CZzgPId%x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GzN /0:b  
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。 riu_^!"Z_  
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。 ^&z3zFTp  
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。 P-_2IZiz  
下面就是产生这个functor的类: W[G5+*i  
:#zVF[Y(2  
= j!nt8]8  
template < typename Actor > W%-`  
class do_while_actor j9r%OZw{  
  { mD_sf_2>  
Actor act; ] :.  
public : dsG:DS`q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0-~F%:x  
<ht^Ck  
template < typename Cond > $lAQcG&Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >h9T/J8  
} ; tE$oV  
nkO4~p  
AT -  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p;<aZ&@O  
最后,是那个do_ }08Sv=XM  
=KW~k7TaN  
(v0i]1ly[  
class do_while_invoker ,c&%/"i:w  
  { QR\2 %}9b  
public : m0,TH[HWGF  
template < typename Actor > El^V[s'3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p7p6~;P  
  { QD;:!$Du  
  return do_while_actor < Actor > (act); v@1f,d  
} e% #?B *  
} do_; c{{RP6o/j=  
AmX ~KK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e8U6D+jY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 THcX.%ToT  
最后来说说怎么处理break和continue 'p&q}IO  
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。 *EF`s~  
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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