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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e][U ;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v~ZdMQvwt  
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, _hAp@? M  
OPBnU@=R  
}LDDm/$^}  
DDc?G Y:  
  class filler ,t5Ku)eNm  
  { 8WZM}3x$f{  
public : 7DKbuUK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W84JB3p  
} ; y&-j NOKLM  
EmVE<kY .  
z~L(kf4  
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: VCNg`6!x  
L!c7$M5xJ  
~WehG<p v[  
cZZ-K?_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ISa2|v;M  
6*GY%~JbD  
[$;6LFs }  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pDCQ?VW  
_CciU.1k&,  
536H*HdN  
(Pbdwzao  
二. 战前分析 w2YfFtgD,  
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。 +P6q wh\v  
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 yWsN G;>  
@iS(P u  
~*- eL.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E Rqr0>x  
  /* --------------------------------------------- */ e%U0^! 8  
vector < int *> vp( 10 ); vtv|H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5yuj}/PZ  
/* --------------------------------------------- */ xWU0Ev)4U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D7olu29  
/* --------------------------------------------- */ &^{HD }/{b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GFYAg  
  /* --------------------------------------------- */ k3}|^/bHJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L#M9!  
/* --------------------------------------------- */ 0}PW<lU-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i~MCY.F  
w(eAmN:zR  
iLws;3UX;x  
co|jUDu>W  
看了之后,我们可以思考一些问题: @vCPX=c  
1._1, _2是什么? 4=%Uv^M  
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[5;7x  
2._1 = 1是在做什么? q+>{@tP9  
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。 m5v9:5{  
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。 Zq}w}v  
6 GO7[?U<  
m`}! dBi  
三. 动工 .Xc, Gq{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9H_2Y%_  
8&IsZPq%l  
(I IPrW;>  
%r=uS.+hrF  
template < typename T > | Z0?  
class assignment m$ NBGw  
  { P|!GXkS  
T value; `kpX}cKK}  
public : `M6!V  
assignment( const T & v) : value(v) {} E*:!G  
template < typename T2 > 1j`-lD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M$B9?N6  
} ; _*>bf G  
+\fr3@Yc  
E5~HH($b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t>)iC)^u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C\ZL*,%}  
Vl%AN;o  
0~iC#lHO  
rr>QG<i;G  
  class holder iKnH6} `?U  
  { r`qMif'  
public : w4Qqo(  
template < typename T > [2pp)wq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GvF8S MO[x  
  { '_lyoVP  
  return assignment < T > (t); L'BDS*  
} puF'w:I (  
} ; 9z$]hl  
>XcbNZV  
"o 2p|2c  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: GpMKOjVm|  
o]t6u .L  
  static holder _1; HgvgO\`]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gbsRf&4h  
OL4I}^*,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! @{rk p  
而不用手动写一个函数对象。 "w9LQ=mW  
W=c7>s0>  
Nwr.mtvh  
:3^b>(W.  
四. 问题分析 11glFe  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %<lfe<;^t  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (%}T\~`1z#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0#pjfc `:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kTb.I;S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W$B&asO  
*;"N kCf  
五. 问题1:一致性 bY|%ois4  
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?| #+N\u*-S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bE#=\kf|  
1t_$pDF}  
struct holder hb9e6Cc  
  { guz{DBlK  
  // )xX(Et6+`  
  template < typename T > "nPmQ  
T &   operator ()( const T & r) const %C\Q{_AS  
  { QZB2yK3]h  
  return (T & )r; 9 yH95uaDF  
} #~3x^ 4Y  
} ; M lgE-Lm  
M>D 3NY[,  
这样的话assignment也必须相应改动: IT! a)d  
w$n\`rQ  
template < typename Left, typename Right > sOg@9-_Uh  
class assignment S(9Xbw)T  
  { A%> Ir`I  
Left l; e4p:Zb:  
Right r; h#'(i<5v  
public : L+LxS|S+M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vc.A <(  
template < typename T2 > Sj]k5(&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pJrc\`D  
} ; z~Ph=1O>p  
X0 O0Y>"  
同时,holder的operator=也需要改动: X|K"p(N  
%y)5:]  
template < typename T > et(/`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -}`ES]  
  { rUEoz|e4a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^"7tfo8  
} TU&6\]yF_  
S8*VjG?T\  
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。 ("0@_05OH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dya]^L}fL  
T=35?   
return l(rhs) = r; 9w'3d @  
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。 sfNXIEr^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AVVL]9b_2  
A"x1MjuqLM  
template < typename Tp > Vo}3E]  
class constant_t q$z#+2u  
  { #gq4%;  
  const Tp t; RBIf6oxdE  
public : #u~s,F$De  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g <^Y^~+E  
template < typename T >  Q];gC{I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MzT#1~  
  { \?c0XD  
  return t; ^8$CpAK]M  
} ]y3V ^W#  
} ; RmxgCe(2a  
pW7vY)hj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K&0op 4&  
下面就可以修改holder的operator=了 [R CUP.  
Gc>bli<-  
template < typename T > ez=$]cln  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [?x9NQ{  
  { WLW'.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s|Ls  
} @iK=1\-2  
0h-holUf}~  
同时也要修改assignment的operator() biG=4?Xl  
F+,X%$A#?  
template < typename T2 > JW9^C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,X(P/x{B  
现在代码看起来就很一致了。 ((^jyQ  
!|_b}/  
六. 问题2:链式操作 *cx mQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9+"D8J7  
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。 Q W#]i  
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。 r`XIn#o  
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。 \s?OvqI:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V2sWcV?  
A!Zjcp|  
template < typename T > y ,isK  
struct result_1 `l@[8H%aw  
  { "r @RDw   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r/1:!Vu(  
} ; NLFs)6\  
GdG1e%y]z  
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: $fhrGe  
8v@6 &ras@  
template < typename T > B3K!>lz  
struct   ref S>}jsP:V  
  { 26JP<&%L  
typedef T & reference; 3xef>Xv=  
} ; *k==2figz  
template < typename T > Jfa=#`    
struct   ref < T &> JL $6Fw;  
  { fpf1^ TZ  
typedef T & reference; LSb3w/3M  
} ; {PgB~|W  
R5 47  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r_p9YS@I  
r9z_8#cR  
template < typename T > 6~zR(HzV{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,\!4 A  
  { 7IW:,=Zk8+  
  return l(t) = r(t); ;'l Hw]}O*  
} pxjN\q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5x?eu n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (UDF^  
QEL^0c8~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )~xL_yW_X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IF~i*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :0IxnK(r&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _'<V<OjVM!  
最后的布局是: g0Qg]F5D~  
                Add - {<`Z  
              /   \ !O F#4N  
            Divide   5 \DBoe :0~  
            /   \ '&#`?\CXX  
          _1     3 /tRzb8`  
似乎一切都解决了?不。 ##d\|r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ='u'/g$'&  
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。 ha  
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: Je_Hj9#M\d  
!3U1HS-i62  
template < typename Right > fl _k5Q'&p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hnZI{2XzBE  
Right & rt) const c'OJodpa  
  { vR`-iRQ?_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sxf|gDC  
} !e@G[%k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rubqk4  
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。 a OR}  
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。 I8HUH* |)n  
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。 cw.Uy(ks|$  
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。 ?GqFtNz  
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? uA=6 HpDB  
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: oc' #sE  
2+" =i/8  
template < class Action > .O @bX)  
class picker : public Action {%D!~,4Ht  
  { 7Z5,(dH>  
public : Ht+ng  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qY\zZ  
  // all the operator overloaded (y|{^@  
} ; @z"Zj 3ti  
8yz A W&q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9(lIz{  
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: 1Uz'= a  
SdC505m0*  
template < typename Right > @3wI(l[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %(;jx  
  { l2GMVAca  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EA7]o.Nm*{  
} fC xN!  
/b6Y~YbgU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > //@_`.  
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。 <y'B !d#  
rMxst  
template < typename T >   struct picker_maker yd "|HHx  
  { %_u*5,w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rg)\o(J  
} ; a1ZGMQq!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M_MiY|%V/K  
  { $>'}6?C.  
typedef picker < T > result; !Y=s_)X  
} ; 9UOx~Ty  
1j o.d  
下面总的结构就有了: Oz^+;P1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w$A*|^w1  
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。 TC U |k ,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z%ljEI"<C  
至此链式操作完美实现。 kr8NKZ/  
(~-q}_G;Q  
hw_7N)}  
七. 问题3 ./kmI#gaV  
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。 >IfJ.g"  
t(lTXG  
template < typename T1, typename T2 > YV-2es+Bd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d|on y  
  { :*t v`:;p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WP32t@  
} `@ qSDW!b  
)ty *_@N0  
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: +<:p`%  
gb@Rx  
template < typename T1, typename T2 > |F<U;xV$p  
struct result_2 }n=Tw92g  
  { .)|jBC8|}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y8.0R-:ZAN  
} ; la)f\Nk  
[lS'GszA  
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? aEXV^5;,pJ  
这个差事就留给了holder自己。 wX#\\Jgi  
    ] 5P{*  
'BAe>r_Pn  
template < int Order > po=*%Zs*T  
class holder; tl;?/  
template <> rZGbU&ZM8  
class holder < 1 > cWFvYF  
  { ( 4ow0}1  
public : G2a fHL<  
template < typename T > !SJmu}OB]  
  struct result_1 cJ]`/YJ  
  {  t8GJ;  
  typedef T & result; HLYM(Pz  
} ; =Z#tZ{"  
template < typename T1, typename T2 > A6iyJFm D  
  struct result_2 i=o>Bl@f  
  { HxZ4t  
  typedef T1 & result; \_x)E]D  
} ; 5 1 x^gX|  
template < typename T > 2:pq|eiF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DLS-WL  
  { pe,c  
  return (T & )r; dmlh;Z  
} L8bq3Q'p  
template < typename T1, typename T2 > "%f>/k;!h.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <@*mFq0,  
  { 9-Ib+/R0  
  return (T1 & )r1; lS?f?n^  
} ip>dHj z  
} ; )QBsyN<x6  
*tRJ=  
template <> "45BOw&72G  
class holder < 2 > Tj:+:B(HB  
  { DT9i<kl  
public : C 2oll-kN  
template < typename T > ^D.B^BR  
  struct result_1 &`>*3m(  
  { KL5rF,DME  
  typedef T & result; ~PlwPvWo  
} ; 5I&^n0h|&  
template < typename T1, typename T2 > ,nHz~Xi1t  
  struct result_2 +nJ}+|@K  
  { G)<k5U4  
  typedef T2 & result; ew`R=<mZ,7  
} ; "A/kL@-C  
template < typename T > , R^Pk6m>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const saRB~[6I  
  { H>DJ-lG(  
  return (T & )r; N_gjOE`x5  
} (Nik( Oyj"  
template < typename T1, typename T2 > 40g&zU-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l}O`cC  
  { yaX,s 4p  
  return (T2 & )r2; /$9/,5|EA  
} n]j(tP  
} ; #=O0-si ]P  
B;K{Vo:C  
!)\`U/.W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 zG @!(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G&uj}rj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PTePSj1N  
*=2jteG=3.  
return l(i, j) = r(i, j); ZV Gw@3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X&p-Ge1>z  
b-O4IDIT  
  return ( int & )i; LXXxwIBS  
  return ( int & )j; p19Zxh  
最后执行i = j; uWfse19  
可见,参数被正确的选择了。 U| N`X54  
"(C }Dn#  
e<C5}#wt  
/FYa{.Vlr  
qp{NRNkQ  
八. 中期总结 ;3?M?E/$s  
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: R K'( {1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r{<u\>6X>P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #%{\59/w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3Q;^X(Ml*  
huq6rA/i  
L>L4%?  
b _u&%  
S3J6P2P  
,LMme}FFeb  
九. 简化 & 9?vQq|%  
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。 C8t+-p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =riP~%_ML)  
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: !tb RqW6v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lo(Ht=d  
  +-*/&|^等 Fza)dJ 7  
2. 返回引用。 @Td[rHl  
  =,各种复合赋值等 }6S4yepl  
3. 返回固定类型。 >`NM?KP s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ? {&#l2  
4. 原样返回。 m+u>%Ys`  
  operator, )5&m:R9  
5. 返回解引用的类型。 vEgJmHv;  
  operator*(单目) FSBCk  
6. 返回地址。 J-QQ!qa0  
  operator&(单目) e6_.ID'3  
7. 下表访问返回类型。 2;&13%@!  
  operator[] ! \gRXP}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UwM}!K7)G  
  operator<<和operator>> q%y_<Fw#E  
sZbzY^P  
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。 O%)9t FT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MkYem6  
+<q^[<pS  
template < typename Left > 21WqLgT3 4  
struct value_return NrU -%!Aw  
  { NV91{o(-7  
template < typename T > b1& {%.3[  
  struct result_1 KYl^{F  
  { P"]+6sm&es  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EjF}yuq[  
} ; CVUJ(D&Q  
,U tw!]  
template < typename T1, typename T2 > SP*5 W)6  
  struct result_2 ,AD| u_pP  
  { M\<!m^~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u+R?N% EKP  
} ; 'qP^MdoE%~  
} ;  HOD2/  
/Z% ?;  
k}O|4*.BT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9D| FqU |  
R utW{wh  
下面我们来剥离functor中的operator() 5\'%zZ,l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +Va?wAnr  
,-1$Vh@wM  
return l(t) op r(t) GS$k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w|Mj8Lc+  
return op l(t) e7?W VV,  
return op l(t1, t2) A,og9<+j-  
return l(t) op "p; DQ-V  
return l(t1, t2) op .{;!bw  
return l(t)[r(t)] <s2l*mc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =;a4 Dp  
V*m)h  
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: ,C&>mv xA  
单目: return f(l(t), r(t)); N1Z8I:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |{jAMC0#  
双目: return f(l(t)); I[`2MKh  
return f(l(t1, t2)); EUn"x'   
下面就是f的实现,以operator/为例 IL=v[)en4  
Gzfb|9 ,q  
struct meta_divide R] [M_ r  
  { hHg g H4T  
template < typename T1, typename T2 > &59#$LyH`%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6^aYW#O<Ua  
  { *~cs8<.!1  
  return t1 / t2; e>>G4g  
} ICTtubjV"  
} ;  bSR<d  
[s34N+vU  
这个工作可以让宏来做: 0B4(t6o  
=c.q]/M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "^= [*i  
template < typename T1, typename T2 > \ ?|8Tgs@+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PVU"oz&T  
以后可以直接用 B0 I?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (XwLKkw0n  
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 uy9B8&Sr  
(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。。。) IX*S:7S[  
~fF }  
\O8f~zA{G  
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 c+wRx  
GufP[|7b-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R>U<8z"i  
class unary_op : public Rettype sKuTG93sr@  
  { )ra66E  
    Left l; ,1[??Y  
public : 3.0c/v5Go  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GA_`C"mx  
lp}WBd+  
template < typename T > ^'fKey`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -h@0 1  
      { :|M/+XPu  
      return FuncType::execute(l(t)); <ut DZ#k  
    } L_|uB  
7L+X\oaB  
    template < typename T1, typename T2 > BXo|CITso  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Y<tH,*  
      { f>5RAg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $ tNhwF  
    } JZ% F  
} ; $vLV< y07  
,/:a77  
&7T H V  
同样还可以申明一个binary_op fBgKX ?Y  
2E2}|: ||&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rH9}nL  
class binary_op : public Rettype <s >/< kW:  
  { [/Z'OV"tU  
    Left l; kxW>Da<6  
Right r; !"J#,e|  
public : uK:-g,;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eM+;x\jo?  
-z0{\=@#m  
template < typename T > ?a>7=)%AH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8}{o2r@  
      { d `kM0C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _qeuVi=A  
    } ij(4)=  
HQ3`:l  
    template < typename T1, typename T2 > @7s,| \  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &U~r}=  
      { !Gp3/<"Wy$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _`_IUuj$E  
    } 2rCY&8  
} ; }=hoATs  
ix9HSa{d  
Dsj|~J3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 " q^#39i?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S[ ~O')  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cN WcNMm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =/g$bZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BO4 K#H7  
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。。。 9J7J/]7f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "b>KUzuYT  
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) d%lHa??/ h  
下面是修改过的unary_op vzcBo%  
uR ;-eK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 48 CI8[T  
class unary_op 7p.h{F'A  
  { Ok>(>K<r  
Left l; P$3=i`X!nw  
  VL7S7pb_  
public : V 7l{hEo3?  
}11`98>B6:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %i&/$0.8  
^+as\  
template < typename T > tw/#ENo  
  struct result_1 r)p2'+}pV  
  { .ts0LDk0f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4`6c28K0?  
} ; N<06sRg#  
V(2,\+t  
template < typename T1, typename T2 > +^*5${g;@H  
  struct result_2 F@ $RV_M  
  { O<1vSav!K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~zxwg+:QO  
} ; ``$%L=_m  
M%&A.j[  
template < typename T1, typename T2 > n#>.\F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vK6ibl0  
  { qB F!b0lr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >7nV$.5S  
} 5e)6ua,  
2 {e dW+  
template < typename T > 7-d}pgVK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VyWYfPK  
  { ov`^o25f  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?+n&hHRg  
} qBy NHo7Tb  
A U)1vx(\w  
} ; GsIwY {d  
vm\wO._  
9q1HSJ1)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5wH54g j}  
好啦,现在才真正完美了。 TCHqe19?  
现在在picker里面就可以这么添加了: f v E+.{  
rFmKmV  
template < typename Right > /5Zp-Pq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y9C;T(oi;  
  { 1E5a(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _[OF"X2  
} U{uPt*GUd/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6?V<BgCC  
Y=vVxVI\  
7fju  
t7w-TJvP  
~u /aOd  
十. bind q=6Cc9FN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yo\N[h7  
先来分析一下一段例子 EBoGJ_l  
b , juF2  
M{?zvq?d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DX}B0B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TGU:(J'^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jR{-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Rx6l|'e  
我们来写个简单的。 TB7>s~)47E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gq'>6vOj  
对于函数对象类的版本: v B h;  
Go>wo/Sb  
template < typename Func > DR:8oo&E  
struct functor_trait fdlvn*H  
  { D \N \BD  
typedef typename Func::result_type result_type; Bo`Tl1K#  
} ; {=3J/)='  
对于无参数函数的版本: X'fuF2owd  
-S"5{N73  
template < typename Ret > X E|B)Q(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zg V~W#t  
  { 4k8*E5cx  
typedef Ret result_type; <9P4}`%)3  
} ; `|$'g^eCL  
对于单参数函数的版本: U1ZIuDg'E  
KH7VR^;mk  
template < typename Ret, typename V1 > j-7u>s-l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XJqTmj3   
  { Qg(Z{V  
typedef Ret result_type; (` 5FZgN  
} ; 1/B]TT  
对于双参数函数的版本: 'E4AV58.  
Ntb:en!X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %.mEBI=hs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W'a(oI  
  { V=pMq?Nr  
typedef Ret result_type; TG}d3ZU !  
} ; ^+ZgWS^%  
等等。。。 l DN"atSf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A)tP()+)  
w|IjQ1{  
template < typename Func > ! Tx&vtq  
struct func_return TZ[Zm  
  { +nZUL*Ut/  
template < typename T > x^G'rF"nT  
  struct result_1 5%*w<6<_z  
  { *?/tO, R?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BZK2$0  
} ; .XXW|{  
7R}9oK_I  
template < typename T1, typename T2 > uG!:Z6%p  
  struct result_2 /F.Wigv  
  { ,P{mk%=9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #05jC6  
} ; lVz9k  
} ; vw2`:]Q+  
{_?rh,9q  
S,)d(g3>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k1)%.pt%  
? B@&#E!/f  
template < typename Func, typename aPicker > 9mlIbEAb  
class binder_1 eG5Y+iL-V  
  { ='Q{R*u  
Func fn; n]Zk;%yL  
aPicker pk; }GumpT$Xw  
public : (hIF]>,kl  
FmEc`N9\v  
template < typename T > * z'8j  
  struct result_1 UiH!Dl}<  
  { cvnB!$eji  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #]CFA9 z  
} ; +Y}V3(w9X  
`ltN,?/  
template < typename T1, typename T2 > <Mx0\b!  
  struct result_2 [}OgSP9i  
  { :_ROJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?+~cA^-3T  
} ; O}Hf62"  
fH\X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $= B8qZ+  
|Os6V<u"  
template < typename T > S${Zzt"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V8WFQdXc  
  { uI~s8{0T6  
  return fn(pk(t)); )[L^Dmd,  
} 20b<68h$:  
template < typename T1, typename T2 > Fk "Ee&H)(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4[yIOs  
  { :Zt2'vcGpf  
  return fn(pk(t1, t2)); &;E5[jO^D  
} >5hhd38  
} ; (@r `$5D.b  
iCj2"T4TN  
r@U3sO#N  
一目了然不是么? %c|UmKKi  
最后实现bind b0v:12q  
;{#^MD MB  
26I  
template < typename Func, typename aPicker > fpWg R4__  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oR .cSGh  
  { b| M3 `  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J-xS:Ha'l  
} yF13Of^l./  
:O-iykXyI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :kMHRm@{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |TsE-t*E}  
GOT1@.Y  
十一. phoenix )yG"^Ulu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &<y2q/U}  
fX~'Zk\u  
for_each(v.begin(), v.end(), aAE>)#f(  
( -d+aV1n  
do_ `F t]MR  
[ ~]HN9R^&  
  cout << _1 <<   " , " 5| B(\wqG  
] 5|QzU|gPn  
.while_( -- _1), ritBU:6  
cout << var( " \n " ) m2~&#c\  
) Wy .IcWK  
); &;i "P  
;G |i^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^n1%OzGK#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A#8q2n270*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TlZT1H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =(v^5  
#KxbM-1=  
n">u mM;Eh  
template < typename Cond, typename Actor > n DS}^Ba  
class do_while ^y!;xc$(Qs  
  { (*p , T  
Cond cd; ]rehW}  
Actor act; sRSz}]  
public : o*WY=  
template < typename T > dCyqvg6u  
  struct result_1 Ub1hHA*)  
  { 3_Cp%~Gi-_  
  typedef int result_type; !Ucjax~  
} ; b[9&l|y^  
/X"/ha!=&D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]\-^>!F#K  
^I8Esl8  
template < typename T > ncu`vYI.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :W#rhuzC  
  { +4;uF]T  
  do 5|3e&  
    { M_v?9L  
  act(t); j9Yb x#  
  } ^G&3sF}  
  while (cd(t)); ^d}gpin  
  return   0 ; }KUd7[s  
} GSclK|#t E  
} ; ,.iRnR  
z>sbr<doa  
@NhvnfZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K<?nq0-  
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。 o#) {1<0vg  
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。 x:-.+C%  
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。 Z4<L$i;/jN  
下面就是产生这个functor的类: A?_=K  
ZkL8e  
]]7 mlQ  
template < typename Actor > O[tvR:Nh  
class do_while_actor glDcUCF3  
  { v+p {|X-  
Actor act; 0a8/B>  
public : {3;AwhN0H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;g{qYj_  
!!@A8~H  
template < typename Cond > valtev0<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L,y6^J!  
} ; Z^ }mp@j>  
infl.  
)u))n#P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zp\8_U @  
最后,是那个do_ |,9JNm$  
#/PAA  
afjtn_IB  
class do_while_invoker !.2<| 24  
  { 8.F~k~srA  
public : F, U*yj  
template < typename Actor > @SCI"H%[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J>fQNW!{  
  { *8~86u GU  
  return do_while_actor < Actor > (act); (c0A.L)  
} %X#zj"  
} do_; zJe#m|Z  
f{SB1M   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @`\VBW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (&/2\0QV  
最后来说说怎么处理break和continue }VDqj}is  
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。 wFG3KzEq ~  
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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