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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?J>^X-z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oV*3Mec  
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 }^,g  
 @]A4{  
{&/q\UQ  
BqR8%F  
  class filler a/?gp>M9  
  { <uA|nYpp  
public : Z!#zr@'k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q i?   
} ; 7Npz {C{I  
iJq}tIk#2'  
#fa~^]EM]  
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: gP<l  
50CU|  
N?~K9jGx(  
;X\!*Loe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )2\6 Fy0S  
eX}uZR  
-PxA~((g5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4).q+{#k  
#MI}KmH  
o\2#o5#  
];IUiS1  
二. 战前分析 KSLyU1W  
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。 p#3P`I>ZrT  
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 lGs fs(  
%[RLc[pB  
pTcm2-J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wJ+"JQY.J+  
  /* --------------------------------------------- */ TVKuvKH8U  
vector < int *> vp( 10 ); 5 J 0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [ h%ci3  
/* --------------------------------------------- */ *!Xhy87%Z)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iX~V(~v  
/* --------------------------------------------- */ O"Ar3>   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0e3 aWn  
  /* --------------------------------------------- */ C#(4>'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V" I+E  
/* --------------------------------------------- */ QarA.Ne~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RM,r0Kv17Y  
zX(p\NU  
" >;},$  
L7 qim.J  
看了之后,我们可以思考一些问题: AWGeK-^  
1._1, _2是什么? pi+m`O   
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。 (]rtBeT  
2._1 = 1是在做什么? %<K`d  
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。 c^I_~OwaE  
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。 voCQ_~*)9  
DN!:Rm uc  
YwEXTy>0  
三. 动工 )x#^fN~ 7`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Zs)HzOP)9  
kyz_r6  
4K:p  
d&t |Y:,8  
template < typename T > AOhsat;O`  
class assignment _aq3G9C_  
  { _v<EFal  
T value; Pr/K5aJeg  
public : -cEjB%Neo  
assignment( const T & v) : value(v) {} )mJl-u[0+  
template < typename T2 > 4R@3jGXb8q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `2 Vc*R  
} ; %J7 ;b<}To  
H7*/  
H<g- Bhv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ql!$e&A|l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d:Wh0y}  
@ScH"I];uA  
b?qtTce  
<SOC  
  class holder Fb VtyQz  
  { {dhGSM7  
public : :Q"]W!kCs  
template < typename T > W8R@Pf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ !ka8) ~  
  { z`5d,M  
  return assignment < T > (t); nO2-fW:9]  
} o|(-0mWBQA  
} ; C%0|o/Wi  
(Z;-u+ }.  
Q]A;VNx  
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: O$LvHv!  
9psD"=/"  
  static holder _1; 6 O!&!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8E ^yHd4Y  
/c8F]fkZ=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zuwCN.  
而不用手动写一个函数对象。 ~~]L!P  
PL[7|_%  
1\TXb!OtL  
8ZE{GX.m2c  
四. 问题分析 T[;O K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2VA\{M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZFY t[:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .{*V^[.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9#xcp/O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mn)kd  
&U*=D8!0  
五. 问题1:一致性 SZea[~ &  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1|Us"GQ (n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZV$qv=X  
/9QI^6& SX  
struct holder $ohIdpZLH2  
  { e>=P'  
  // %70sS].@  
  template < typename T > &ScADmZP^d  
T &   operator ()( const T & r) const ;3-5U&Axt  
  { Re0ma%~LP  
  return (T & )r; @or&GcQ*  
} ;|5m;x/a  
} ; SoI"a^fY  
Kzfa4C  
这样的话assignment也必须相应改动: #%rXDGDS  
rp (nGiI  
template < typename Left, typename Right > c~K^ooS-  
class assignment 2xN1=ug  
  { BC=U6>`/  
Left l; p'fU}B1  
Right r; 06|+ _  
public : `B}( Ln  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]'3e#Cqeh  
template < typename T2 > E9!u|&$S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y+hC !-  
} ; $WI=a-;_e  
nb9qVuAGU  
同时,holder的operator=也需要改动: ^w/_hY!4/  
lU`]yL  
template < typename T >  K!VIY|U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _=Ed>2M)no  
  { yZE"t[q#O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z_.Eale^  
} :,X,!0pWRp  
&9g4/c-?$  
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。 k4FxdX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `L/kwVl  
o}C|N)'  
return l(rhs) = r; DG}} S 5  
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。 Xt %;]1n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e "5S ;  
\BOZhXfl'  
template < typename Tp > '8R5?9"  
class constant_t ^Qt4}V=  
  { AL74q[>  
  const Tp t; .H {  
public : EbZRU65J}O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sp3?I2 o  
template < typename T > q{gt2OWqX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z=J%-Hq>  
  { })rJU/  
  return t; i/N4uq}'A<  
} [4KW64%l  
} ; ![YLY&}s  
tt2`N3Eu\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?4GI19j  
下面就可以修改holder的operator=了 "E =\Vz  
lS&$86Jo(  
template < typename T > &^KmfT5C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n>T1KC%  
  { 2iYf)MC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gs wp:82e2  
} ~( 54-9&  
;3wj(o0  
同时也要修改assignment的operator()  P#m/b<  
qPY OO  
template < typename T2 > f<bc8Lp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &rj3UF@hb  
现在代码看起来就很一致了。 E$"( :%'v  
l=G=J(G  
六. 问题2:链式操作 !_P;4E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?9 hw]Q6r}  
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。 1:%HE*r  
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。 /R7qR#  
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。 GP6-5Y"8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }JyWy_Y  
+Bk" khH  
template < typename T > |d\ rCq >  
struct result_1 O) NEt  
  { VDq4n;p1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k$1ya7-@  
} ; d5mhk[p7\J  
chv0\k"'  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z".mEF-b  
*vqlY[2Ax  
template < typename T > `oQ)qa_  
struct   ref V~ph1Boz2  
  { }GX[N\$N  
typedef T & reference; SA@MJ>Z  
} ; 02OL-bv}HS  
template < typename T > __<u!;f  
struct   ref < T &> 4X,fb`  
  { `\LhEnIwu  
typedef T & reference; <;}jf*A  
} ; a'=C/ s+  
^{\gD23  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7DaMuh~<  
tr3Rn :0]  
template < typename T > A??(}F L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QB p`r#{I{  
  { PF5;2  
  return l(t) = r(t); pJ kaP  
}  Gh;Ju[6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C;7?TZ&xw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o;bK 7D  
3~ITvH,`s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]4f;%pE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <j"}EEb^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k{_ Op/k}V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ue8Cpn^M  
最后的布局是: z*?-*6W  
                Add z<2!|  
              /   \ t}r`~AEa!  
            Divide   5 &E|2-)  
            /   \ d3Dw[4  
          _1     3 gx+bKGB`  
似乎一切都解决了?不。 F)P"UQ!\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _cra_(b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {.c(Sw}Eo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: M, qX  
pm$ZKM  
template < typename Right > >'IFr9&3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +c&n7  
Right & rt) const @pq#?  
  { ($a ?zJr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :EOx>Pf_9)  
} Q|40 8EM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X"QIH|qx-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0uX"KL]Elf  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 R  Fgy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ZI"L\q=|0#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UUb n7&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C'8v\C9Ag  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c`:hEQs  
m# #( uSh  
template < class Action > 0ox 8_l  
class picker : public Action ~x<nz/^  
  { s|iph~W!L  
public : m8KJ~02l#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !]c]:ed\C  
  // all the operator overloaded huh-S ,M  
} ; 1,cd[^`.  
Gok8:,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ,Qvclu8r  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: rGb7p`J  
~AbnksR  
template < typename Right >  biwV7<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mmk]Doy?#  
  { D(3\m)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _isqk~ ul  
} 8#%Sq=/+M  
Nxk3uF^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4o,%}bo&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 HQi57QB  
>7@kwj-f)  
template < typename T >   struct picker_maker =+um:*a.  
  { a*4"j2j v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w)x`zVwO  
} ; QF^_4Yn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qk}(E#.>F\  
  { 'qD5  
typedef picker < T > result; ogN/zIU+VA  
} ; cd8ZZ 8L  
Qd~M;L O"i  
下面总的结构就有了: e">$[IhXtV  
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。 ;zy[xg.7  
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。 ejq2]^O4c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J?/.|Y]e  
至此链式操作完美实现。 O6rrv,+_L  
u<8 f ;C_  
{"<6'2T3  
七. 问题3 ml7nt 0{  
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。 yX:A?U  
9G8n'jWyY  
template < typename T1, typename T2 > cY/!z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W}+f}/&l  
  { .<`W2*1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )c9]}:W&  
} 5 `:+NwXS2  
F 8*e  
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: Eyw)f>  
i!zh9,i>M  
template < typename T1, typename T2 > ZLA&<]Ad"$  
struct result_2 6;/>asf  
  { ciKkazx.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; + -e8MvP  
} ; }gw `,i  
1$,t:/'-4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gI^);J rTE  
这个差事就留给了holder自己。 M1._{Jw5  
    1VW;[ ocQ  
AF{k^^|H  
template < int Order > K`.wj8zGY  
class holder; }qUNXE@  
template <> 6 bL+q`3>  
class holder < 1 > 7?6?`no~JJ  
  { )k5lA=(Yr+  
public : /a7tg+:  
template < typename T > e2#"o{+@  
  struct result_1 jF}zv  
  { LS:3Dtq  
  typedef T & result; t3 AZS0  
} ; VdpkE0  
template < typename T1, typename T2 > GD1=Fb"&)  
  struct result_2 ]a% *$TF  
  { lD09(|`  
  typedef T1 & result; D .3Q0a6  
} ; C]aa^_Ldd-  
template < typename T > yHW=,V.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I\R5Cb<p  
  { zUn> )#ZC  
  return (T & )r; eqbxf#H!  
} W(*:8}m,p  
template < typename T1, typename T2 > {8M=[4_`l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7e&R6j  
  { Oq{&hH/'}  
  return (T1 & )r1; 9IL#\:d1  
} pL$UI3VCP  
} ; 7> -y,?&  
m:TS .@p  
template <> bhXH<=  
class holder < 2 > U*8;ZXi  
  { &J|3uY,'j  
public : 3j.Ft*SV  
template < typename T > 9GS<d.#Nvc  
  struct result_1 Cna@3)_  
  { dN>XZv  
  typedef T & result; W38My j!  
} ; 0pYz8OB  
template < typename T1, typename T2 > D={|&:`L e  
  struct result_2 bo&!oY#  
  { owe362q  
  typedef T2 & result; k/nOz*  
} ; {! RW*B  
template < typename T > s-r$%9o5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ah)OyO6  
  { *iF>}yhe  
  return (T & )r; W|=?-  
} 7Z>u|L($m  
template < typename T1, typename T2 > GCrh4rxgg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |0(Z)s,  
  { b:7;zOtF  
  return (T2 & )r2; @f0~a  
} LBtVK, ?  
} ; c1wM"  
aKaqi}IT  
".| 9h  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >]"5K<-1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Dr/+h:^\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gcr,?rE<  
zQ xZR}'  
return l(i, j) = r(i, j); AO;`k]0e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JGZ,5RTq4-  
x Mtl<Na   
  return ( int & )i; ?n/:1LN,  
  return ( int & )j; h 88iZK  
最后执行i = j; f(DGC2R <  
可见,参数被正确的选择了。 A <iF37.  
e =& abu  
ld94ek  
7"=  
,oDZ:";  
八. 中期总结 g'Ft5fQ"o/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )8&Q.? T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C 0*k@kGy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,KkENp_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [8Ub#<]]  
=KNg "|  
OM]p"Jd  
{AIP\  
133lIX+(k  
{i^ ?XdM  
九. 简化 y VQ qz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `a:@[0r0U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y,WcHE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x{~-YzWho  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qYIBP?`g  
  +-*/&|^等 F$ Us! NN  
2. 返回引用。 c R$2`:e  
  =,各种复合赋值等 BmUEo$w  
3. 返回固定类型。 4cJ^L <  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9`.b   
4. 原样返回。 8nES=<rz  
  operator, fJOU1%  
5. 返回解引用的类型。 u 8U>R=M  
  operator*(单目) P%pB]d.qpi  
6. 返回地址。 H` Q_gy5Z(  
  operator&(单目) +Qu~UK\   
7. 下表访问返回类型。 -N5r[*>  
  operator[] S=[K/Kf-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7r"!&P* ,  
  operator<<和operator>> 9|jIrS%/~  
_w+sx5  
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。 rf;R"Uc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VjYfnvE  
30FYq?  
template < typename Left > RNoS7[&  
struct value_return ]S,I}NP  
  { *v:+A E  
template < typename T > }?*:uf  
  struct result_1 L7n->8Qk  
  { |\?-k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g_>)Q  
} ; Ew4DumI  
RZ|s[b U  
template < typename T1, typename T2 > @z dmB~C  
  struct result_2 z2!NBOv  
  { 3KB)\nF#%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G7%Nwe~Y  
} ; 0g]ABzTn  
} ; lDp5aT;DsM  
?xK9  
Yl8tjq}iC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l:Ci'=  
TKoO\\  
下面我们来剥离functor中的operator() }M'\s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9jaYmY]~  
s26s:A3rh  
return l(t) op r(t) iv#9{T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /J{P8=x}_:  
return op l(t) n{Jvx>);  
return op l(t1, t2) M P0ww$(  
return l(t) op 6gakopZO  
return l(t1, t2) op hpWAQ#%oHm  
return l(t)[r(t)] ]N1$ioC#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aH"tSgi  
_3A$z A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: \jq1F9,  
单目: return f(l(t), r(t)); *i5&x/ds  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =*Wl;PI'  
双目: return f(l(t)); J5J3%6I  
return f(l(t1, t2)); e;rs!I !Yw  
下面就是f的实现,以operator/为例 =\X<UA}  
ODv)-J  
struct meta_divide 1Lj\"+.  
  { 1%EY!14G+  
template < typename T1, typename T2 > ?_<ZCH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,iSs2&$ m  
  { 'kW`62AX  
  return t1 / t2; 7 hnTHL  
} F;q I^{m2  
} ; .^JID~<?#  
> )#*}JI  
这个工作可以让宏来做: pk;bx2CP8  
ml?+JbLg0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rK=[&k  
template < typename T1, typename T2 > \ rX;(48Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X$JKEW;0BP  
以后可以直接用 2vj)3%:7#E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q.\+ XR_|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xu+wi>Y^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NTAPx=!1*  
_Seiwk &  
P7u5Ykc*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <PV @JJ"  
3%<ia$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BvX!n"QIb  
class unary_op : public Rettype gN mp'Lm  
  { B>?. Nr  
    Left l; Z8'uZ#=Yw  
public : m"U\;Mw?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S'3l<sY  
|:H[Y"$1;  
template < typename T > []LNNO],X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a |z{B b  
      {  KsUsj3J  
      return FuncType::execute(l(t)); 1Ll@ ocE  
    } GVEjB;  
P?TFX.p7  
    template < typename T1, typename T2 > Hk6Dwe[y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :kFWUs=  
      { ?FMHK\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KY|Q#i|pM  
    } O^:Rm=,$  
} ; d(To)ly.  
u1]5qtg"  
^vG*8,^S=8  
同样还可以申明一个binary_op 8swj'SjX  
2^ UFP+Yw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]^Q`CiKd  
class binary_op : public Rettype x5PQ9Bw,  
  { "F%cn@l  
    Left l; vRT1tOQ$  
Right r; e?Cbl'  
public : _Dk;U*2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zD)2af  
b,318R8+G  
template < typename T > n$b/@hp$z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m! p'nP  
      { |(S=G'AtU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CiPD+I  
    } c>DAR  
PJ #uYM  
    template < typename T1, typename T2 > 5jYRIvM[Q~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ah)7A|0rT  
      { WfO6Fvx%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t~@TUTbx  
    } .` ,YUr$.  
} ; PeE'#&w n  
oPWvZI(\&  
}B0V$  
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 \>I&UFfH)4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -4hX -  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sf*VkH  
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。 L"('gc!W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pV>/ "K  
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。。。 o'D6lkf0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y f+/Kj< a  
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) 9"<)DS  
下面是修改过的unary_op "=/XIM.  
# <&=ZLN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  -JUv'fk  
class unary_op C(?lp  
  { $9ON 3>  
Left l; S!g&&RDx  
  Vw)\#6FL  
public : ]vu' +F$  
T]E$H, p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gk] r:p<O  
}b,a*4pN  
template < typename T > ]CHMkuP[k  
  struct result_1 #Q|$&b  
  { !5=3Y4bg1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  i4Fw+Z  
} ; ,Xb:f/lB  
uYO?Rb&}  
template < typename T1, typename T2 > N 8mK^{  
  struct result_2 /nC"'d(#  
  { I98wMV8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QR^pu.k@  
} ; y8,es$  
kuUH 2:L  
template < typename T1, typename T2 > VY![VnHsB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^{Mx?]z  
  { @];Xbbw+c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y @K9Hl  
} 0e/~H^,SQ  
Uvz9x"0[u  
template < typename T > H[6d@m- Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B;rq{ac!P]  
  { (1TYJ. Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^&Qaf:M  
} {O!fV<Vx 9  
Cf%)W:Q9  
} ; L(X:=) !K0  
s!UC{)g,  
dn5T7a~   
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 (r7~ccy4  
好啦,现在才真正完美了。 cLB"<mG  
现在在picker里面就可以这么添加了: $x`U)pv  
XvdK;  
template < typename Right > g=Qj9Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '9RHwKu&s  
  { K,^b=_]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H)(Jjk-O  
} %Cm4a49FNi  
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。 L- =^GNh  
'3<YZWS  
i44KTC"sB  
,cj34W`FWq  
{qh`8  
十. bind LfK <%(:  
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。 e4?}#6RF  
先来分析一下一段例子 z{AfR2L  
6:h!gY  
KL -8Aj~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f#5mX&j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sg9ZYWcL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s[Njk@y,  
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。 J)o~FC]b*  
我们来写个简单的。 uRUysLIw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q OdvzVy<  
对于函数对象类的版本: KXR  
hS<x+|'l  
template < typename Func > 9-L.?LG  
struct functor_trait h{>8W0W*  
  { !m^WtF  
typedef typename Func::result_type result_type; 6Lz&"C,`  
} ; Le_?x  
对于无参数函数的版本: n1!u aUC  
^yBx.GrQc  
template < typename Ret > D4 e)v%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LeO5BmwHR  
  { }.e*=/"MB  
typedef Ret result_type; T\2cAW5  
} ; @dO~0dF  
对于单参数函数的版本: Na [bCt  
HgG"9WBe%  
template < typename Ret, typename V1 > sd#a_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t1Cyyb  
  { m#8mU,7  
typedef Ret result_type; Ak|j J  
} ; 3B;B#0g50  
对于双参数函数的版本: |s s_<  
QvqX3FU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v`no dI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 79S=n,O  
  { ]Ub?Wo7F?  
typedef Ret result_type; qzV:N8+,`  
} ; r)h+pga5^E  
等等。。。 zJtYy4jI)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -LQ%)'J ZN  
N )&3(A@  
template < typename Func > wn|Sdp  
struct func_return , gz:2UY#  
  { =Ermh7,  
template < typename T > x+^iEj`gk  
  struct result_1 /SP^fB*y  
  { B;_M52-B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .K:>`~<)  
} ; T;.#=h  
+vZ-o{}.jO  
template < typename T1, typename T2 > -_A0<A.  
  struct result_2 LD#]"k  
  { {fk'g(E8([  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p?5`+Z  
} ; E+[K?W5  
} ; L# (o(4g2  
G9^!= v@  
X@ jml$;$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lwjg57  
u'P@3'P  
template < typename Func, typename aPicker > +FyG{1?<  
class binder_1 kM@8RAxA  
  { 8'/vW~f  
Func fn; K]Ed-Tz8QZ  
aPicker pk; YHg4WW$  
public : C#vU'RNpl  
3kQky  
template < typename T > q[**i[+%  
  struct result_1 XCQ =`3f  
  { LLV:E{`p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <C]s\ "o-`  
} ; J`V7FlM  
\$GlB+ iCx  
template < typename T1, typename T2 > N(&,+KJ)  
  struct result_2 }!5"EL(L80  
  { :'a |cjq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -*+7-9A I  
} ; ;v>2z!M  
bi[vs|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JZ80|-c  
*G2p;n=2  
template < typename T > lYD-U8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tig`4d-%  
  { O,XVA  
  return fn(pk(t)); ^%*%=LJm  
} JKXs/r;:  
template < typename T1, typename T2 > \JN?3}_J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EXoT$Wt{$  
  { 53@*GXzE  
  return fn(pk(t1, t2)); |*jnJWH4:  
} ~ b\bpu  
} ; ,Q2`N{f  
.kGg }  
<.+hV4,3  
一目了然不是么? lc#su$xR>  
最后实现bind pz#oRuujY  
CGny#Vh  
'I\bz;VT  
template < typename Func, typename aPicker > '+5*ajP<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d5UdRX]*  
  { 9xN4\y6F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fdzs Wm  
} G-9]z[\#  
l<! ?`V6}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A0 x*feK?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m".8-  
]Dd=q6  
十一. phoenix 7;0^r#:87#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ryr2  
/vBOf;L  
for_each(v.begin(), v.end(), wHAoO#`wn5  
( .G4(Ryh  
do_ WEOW6UV(  
[ 0,E*9y}  
  cout << _1 <<   " , " LoqS45-)  
] xW!2[.O5H  
.while_( -- _1), ,*wa#[  
cout << var( " \n " ) 3g^_Fq'  
) (Lp<T!"  
); ENr\+{{%  
-Wb/3 X  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: fu"#C}{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q% 2cx@c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &X }GJLC3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mx4 <F "9  
4&&((H  
edx-R-Dc-1  
template < typename Cond, typename Actor > `og 3P:y  
class do_while n&p i  
  { ,n-M!y  
Cond cd; Z9E[RD  
Actor act; ofC=S$wX  
public : )C|[j@MD  
template < typename T > u|BD=4*  
  struct result_1 XFUlV;ek  
  { 6f v{?0|  
  typedef int result_type; -M/DOTc  
} ; DW\';"  
~Uz,%zU#3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B>AmH%f/  
[D=ba=r0X  
template < typename T > j(AN] g:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " ;8H;U`  
  { ]p:s5Q  
  do J-P> ~ L"  
    { %scSp&X  
  act(t); 7y""#-}V[r  
  } N\1 EWi  
  while (cd(t)); 5 <X.1 T1  
  return   0 ; k2(B{x}L  
} ;G |5kvE>  
} ; ,qz$6oxh\  
...|S]a  
| :7O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :70[zo7n'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Bvk 8b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lyc ]E 9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 1MkQ$v7m  
下面就是产生这个functor的类: dUegHBw_`R  
>> yK_yg  
{ss^L  
template < typename Actor > G6]W'Kk  
class do_while_actor ,l+lokD-#  
  { $Y& 8@/L  
Actor act; OHTJQ5%zL  
public : >c %*:a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wK>a&`<  
(1Q G]1q  
template < typename Cond > VbLwhA2W}F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |h}/#qhR  
} ; _ `5?/\7  
*i3\`;^=  
hA 1_zKZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HG kL6o=  
最后,是那个do_ "V|&s/9  
mu`:@7+Yp  
.S4c<pMap  
class do_while_invoker c"F3[mrff  
  { TC[(mf:8  
public : K{DsGf ,  
template < typename Actor > $o}Ao@WkO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <Cv 6wC=  
  { p8gm=  
  return do_while_actor < Actor > (act); g }\ G@7Q  
} xb8S)zO]Q  
} do_; `_"F7Czn  
.l1uqCuB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "L ,)4v/J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 % \N52  
最后来说说怎么处理break和continue 8);G'7O  
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。 l5; SY  
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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