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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4GfLS.Ip  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #-Rz`Y<&  
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, ]p*) PpIl  
:fYwFD( 9  
_Ry.Wth  
6uXW`/lvX  
  class filler pzax~Vp  
  { tZYI{ m{  
public : 0V#t ;`Q3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )[)]@e  
} ; Yz,!#ob$  
5p|@)  
5>@uEebkv]  
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: } E#+7a  
 b:QFD|  
%1@<),  
3uw7 J5x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SN{*:\>,  
oGVSy`ku  
cO RMR!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u0Erz0*G4  
<ut DZ#k  
L_|uB  
7L+X\oaB  
二. 战前分析 h3lDDyu  
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。 Qkib;\2  
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 WhZaq  
?Bzi#Z  
tv OAN|+F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G; [A Q:Iy  
  /* --------------------------------------------- */ UBi4itGD  
vector < int *> vp( 10 ); $vLV< y07  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,/:a77  
/* --------------------------------------------- */ &7T H V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P082.:q"  
/* --------------------------------------------- */ 2E2}|: ||&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MH.,s@  
  /* --------------------------------------------- */ bX H^Bm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0#[f2X62B  
/* --------------------------------------------- */ @,4%8E5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Uo}&-$B  
i+[3o@  
'= <`@  
(`]*Y(/2G  
看了之后,我们可以思考一些问题: i5KwYoN  
1._1, _2是什么? V0Z7o\-J  
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。 DjzUH{6O  
2._1 = 1是在做什么? )6Q0f  
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。 ?GNF=#=M  
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。 "x;k'{S  
n+qVT4o  
& fSc{/  
三. 动工 E)O|16f|>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tt ]V$V  
0['"m^l0S  
U('<iw,Yy  
eAsX?iaH  
template < typename T > R-Q1YHUQM  
class assignment )SX6)__  
  { 6rQpK&Jx  
T value; v$m[#&O^V?  
public : &@HNz6KO  
assignment( const T & v) : value(v) {} ix9HSa{d  
template < typename T2 > +%Y c4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mp,e9Nd;  
} ; 7_40_kwJi  
f4k5R  
;(Xe@OtW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `MsYgd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >I& jurU#  
@qPyrgy  
Nr24[e G>d  
sk ?'^6Xh  
  class holder QG|GXp_q`  
  { P$3=i`X!nw  
public : VL7S7pb_  
template < typename T > w2d]96*kQe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XU_,Z/Yw_  
  { }11`98>B6:  
  return assignment < T > (t); %i&/$0.8  
} ^+as\  
} ; tw/#ENo  
r)p2'+}pV  
.ts0LDk0f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R6Zj=l[  
h ??C4z  
  static holder _1; A!{.|x[S44  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &'(a$ S>v  
Q+d.%qhc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?7uK P}1|  
而不用手动写一个函数对象。 Aw4?y[{H  
1/2V.:bg  
,|.8nk"  
H=&/Q  
四. 问题分析 WBr:|F+~s  
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。 hDljY!P>p  
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。 ySQ-!fQnP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fJWxJSdi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sLG>>d3R1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VyWYfPK  
1BMB?I  
五. 问题1:一致性 Or+*q91j  
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?| 2;4]PRD6w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <!~1{`n%9J  
@VC .>  
struct holder %{7_E*I@n  
  { F gWkcV6B  
  // VU! l50   
  template < typename T > a|QE *s.  
T &   operator ()( const T & r) const /o~qC<7  
  { *BLe3dok(  
  return (T & )r; 3vdu;W=Sz  
} ({%oi h  
} ; Fm<jg}>MAd  
IvTzPPP  
这样的话assignment也必须相应改动: ;8*XOC;[  
h `\$sT!Z  
template < typename Left, typename Right > U~:N^Sc  
class assignment U!&_mD# c  
  { UzgA26;  
Left l; [ WV@w  
Right r; +M'aWlPg,  
public : rQ~\~g[tP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1BQ0M{&  
template < typename T2 > fvcW'T}r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +@emX$cFV  
} ; ME$2P!o  
q=6Cc9FN  
同时,holder的operator=也需要改动: yo\N[h7  
khU6*`lQ  
template < typename T > 7/H^<%;y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fJN*s  
  { 1, "I=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~+O`9&  
} K8HIuQ!=  
#l*a~^dhqC  
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。 o84UFhm   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $#%U\mI z  
[%@2o<  
return l(rhs) = r; 4q>7OB:e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (O\U /daB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \  Md 3  
Deg!<[Nw  
template < typename Tp > aUH\Ee^M:R  
class constant_t YD&|1h  
  { _u&>&,:q  
  const Tp t; /g_9m  
public : %#~((m1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X E|B)Q(  
template < typename T > Zg V~W#t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S6v!GQ  
  { U|gpCy  
  return t; {<qF}i:V  
} %35L=d[  
} ; '_:(oAi,C  
JD6aiI!Su  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C5P$ &s\  
下面就可以修改holder的operator=了 w8O" =},  
g;pR^D'M5C  
template < typename T > jY7=mAd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +R-h ,$\=7  
  { wfgqgPo!v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ntb:en!X  
} pb!V|#u"  
aaDP9FW9e  
同时也要修改assignment的operator() )Im3'0l>  
,7GWB:Sk  
template < typename T2 > gtiEhCF2W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^ eQFg>  
现在代码看起来就很一致了。 ]' Y|N l  
/;?M?o"H  
六. 问题2:链式操作 Xka<I3UD5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U@G"`RYl  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a1Hz3y~S/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 HcRa`Sfc]/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LL&ud_Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qO-9 x0v#  
/<);=&[  
template < typename T > QK)){ cK  
struct result_1 y$X(S\W  
  { (n,u|}8Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vY6oV jM  
} ; XZ`:wmc|  
3jjMY  
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: #05jC6  
lVz9k  
template < typename T > )qL&%xz  
struct   ref  qve ./  
  { "(v%1tGk  
typedef T & reference; NzQ9Z1Mxy  
} ;  MJ`N,E[  
template < typename T > #B8*gFZB  
struct   ref < T &> v2Bzx/F:  
  { dBSbu=^$)  
typedef T & reference; (hIF]>,kl  
} ; jjRUL.  
+ WVIZZ8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _A98  
!Uh2}ic  
template < typename T > F.tfgW(A@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mpgO s  
  { xg<Hxn,<M  
  return l(t) = r(t); 41G5!=i  
} 5G(3vRX|1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +k.%PO0np  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7tNc=,x}  
rq sdE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )KE [!ofD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |?d#eQ9a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j%L&jH 6@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fmfTSN(Q~`  
最后的布局是: K=dR%c(  
                Add `0ZZ/] !L  
              /   \ K*q[(,9  
            Divide   5 u7fK1 ^O  
            /   \ S${Zzt"  
          _1     3 1|{bDlmt  
似乎一切都解决了?不。 "5C`,4s  
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。 ?-MP_9!JK  
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。 *4S-z&,.c  
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: qnM|w~G  
-`+<{NHv\  
template < typename Right > BecP T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *>NX%by)  
Right & rt) const PRkS Q4  
  { b&#DnZcf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %ft &Q  
} eg/<[ A:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MP^ d}FL  
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。 %c|UmKKi  
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。 b0v:12q  
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。 =w$tvo/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /J3ZL[o?Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r X'*|]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /ASaB  
v>Lm;q(  
template < class Action > HDVW0QaMu  
class picker : public Action Z(u5$<up  
  { ~YP Jez  
public :  Es5f*P0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m/B6[  
  // all the operator overloaded D}3T|N  
} ; UlcH%pxTt1  
>&,[H:Z  
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。 ,](:<A)W&  
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: #3$\Iu  
izgp*M,  
template < typename Right > -d+aV1n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `F t]MR  
  { ~]HN9R^&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @L/o\pvc  
} @I`C#~  
vI1i, x#i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^EELaG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tZyo`[La  
0'5/K ,  
template < typename T >   struct picker_maker Rk6deI]  
  { ({s6eqMhDd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S4UM|`  
} ; '1?\/,em  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1'.7_EQ4T  
  { 2P#=a?~[  
typedef picker < T > result; #KxbM-1=  
} ; g.py+ ZFJ  
[XVEBA4GI  
下面总的结构就有了: wh6yPVVF/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Q=mI 9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _"@CGXu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `x8J  
至此链式操作完美实现。 'e)^m}:?D  
j/`94'Y  
k%s_0 @  
七. 问题3 a"N4~?US  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Y;4!i?el  
&;yH@@Z  
template < typename T1, typename T2 > r;BT,jiX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /X"/ha!=&D  
  { ]\-^>!F#K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o+w;PP)+=  
} Zxr!:t7  
!pTJ./  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5|3e&  
(*}yjUYLZ  
template < typename T1, typename T2 > Kt@M)#  
struct result_2 Snp|!e  
  { @ "a6fn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y3.$G1{#0w  
} ; X cr  =  
r{\1wt  
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? >r`b_K  
这个差事就留给了holder自己。 &|>S|  
    \B F*m"lz  
1"Z@Q`}  
template < int Order > 4iA Z+l5&  
class holder; 'c2W}$q  
template <> De7T s  
class holder < 1 > =4V&*go*\  
  { ZkL8e  
public : ]]7 mlQ  
template < typename T > O[tvR:Nh  
  struct result_1 Q!- 0xlx  
  { P-F)%T[  
  typedef T & result; W} WI; cI  
} ; Lbe\@S   
template < typename T1, typename T2 > .2d9?p3Y  
  struct result_2 :w}{$v}#D;  
  { T134ZXqqz  
  typedef T1 & result; ojYbR<jn9  
} ; Xq'cA9v=$J  
template < typename T > EA ]+vq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f}g\D#`]/  
  { R_M?dEtE>  
  return (T & )r; *I}`dC[  
} 'iLpE7  
template < typename T1, typename T2 > db'/`JeK b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4XVCHs(  
  { !.2<| 24  
  return (T1 & )r1; 8.F~k~srA  
} *6HTV0jv  
} ; COH<Tj  
m/#a0~dB  
template <> mF` B#  
class holder < 2 > UOQEk22  
  { c/c$D;T  
public : <: &*  
template < typename T > a]Lp?  
  struct result_1 NM ]bgpP  
  { zdXkR]  
  typedef T & result; $kR N h6  
} ; 8DP+W$  
template < typename T1, typename T2 > %$%& m1Y  
  struct result_2 {U&.D [{&  
  { vJAZ%aW  
  typedef T2 & result; LYlDc;<A  
} ; UK9@oCIB  
template < typename T > \fr-<5w79  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^C2\`jLMY  
  { gV&z2S~"  
  return (T & )r; +`?Y?L^ J  
} WJI[9@^I~  
template < typename T1, typename T2 > pr%nbl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \u6^Varw  
  { /}-CvSR  
  return (T2 & )r2; ^vG8#A}]  
} 6e&>rq6C  
} ; >0Q|nCx  
xf|mlHS+  
N !TW!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M Zmb`%BZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d)~Fmi;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Da"j E  
<n3!{w3<  
return l(i, j) = r(i, j); C6rg<tCH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^>"z@$|\:  
qzb<J=FAU  
  return ( int & )i; DTWD |M  
  return ( int & )j; K~ ;45Z2  
最后执行i = j; JxyB(  
可见,参数被正确的选择了。 %YOndIS:  
A*W) bZs.  
6e7{Iy  
)7_"wD` z  
GR\5WypoJ  
八. 中期总结 fS^!ZPe1  
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: zt^48~ry  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~|<m,)!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .*elggM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2h?uNW(0Q  
mrX^2SR  
WxF:~{  
0OGCilOb*  
#-h\.#s  
c'*a{CV4P  
九. 简化 T?4G'84nN  
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。 8i?l02  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .7n\d55a  
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: *Vho?P6y\Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wh&8pH:  
  +-*/&|^等 &w=3^  
2. 返回引用。 xLx]_R()  
  =,各种复合赋值等 ([xo9FP;  
3. 返回固定类型。 p ;|jI1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) < y*x]}  
4. 原样返回。 m*mm\wN5  
  operator, |ae97 5  
5. 返回解引用的类型。 EM\'GW  
  operator*(单目) Q,80Hor#J  
6. 返回地址。 IgC}&  
  operator&(单目) ^{8Gt @  
7. 下表访问返回类型。 ZY:[ekm%4Z  
  operator[] (ND4Q[*6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j;+?HbL  
  operator<<和operator>> Y"KE7>Jf  
umdG(osR  
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。 fHZTXvxoL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n`4K4y%Dy}  
w |l1'   
template < typename Left > KM`eIw>8  
struct value_return }2ZsHM^]%  
  { Oh4AsOj@  
template < typename T > `c'W-O/  
  struct result_1 Yq/.-4 y  
  { hTwA%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'g9"Qv?0{`  
} ; [V}S <Xp  
]D,MiDph  
template < typename T1, typename T2 > 5aa<qtUjH  
  struct result_2 !Kv@\4  
  { A19;1#$=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A4ISNM7R[  
} ; J/3_C6UZ  
} ; 'TA UE{{  
Z y_V9j[n  
M?;y\vS?.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +&["HoKg}&  
b=/curl&  
下面我们来剥离functor中的operator() H)(:8~c,p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .$#rV?7  
,k G>?4  
return l(t) op r(t) mg, j:,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n#iwb0-  
return op l(t) 1 `KN]Nt  
return op l(t1, t2) D0BI5q  
return l(t) op 5y?-fT]X  
return l(t1, t2) op l9M0cZ,  
return l(t)[r(t)] rm} R>4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <EST?.@~+  
|`;54_f  
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: It75R}B   
单目: return f(l(t), r(t)); !\ g+8>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KWWa&[ev)  
双目: return f(l(t)); ox ;  
return f(l(t1, t2)); 3 zn W=  
下面就是f的实现,以operator/为例 E#F/88(  
)Jv[xY~  
struct meta_divide kkK kf'  
  { t>H`X~SR?  
template < typename T1, typename T2 > -@ZiS^l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mRZ :ie  
  { ]f1{n  
  return t1 / t2; YX*Qd$chZ  
} hxS 6:5Uc  
} ; R-P-i0 ~  
K+6e?5t  
这个工作可以让宏来做: qL94SW;  
)TmHhNo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ldn8  
template < typename T1, typename T2 > \ CXCpqcC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Dnc<sd;  
以后可以直接用 xGI, Lk+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?@n/v F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,$eK-w  
(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。。。) <`0h|m'U  
i9=&;_z  
$O^v]>h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ./$cMaDJ  
&  =/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C XHy.&Vt  
class unary_op : public Rettype HQ{JwW!m  
  { Y\0}R,]a-  
    Left l; +NFzSal  
public : z ;u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S'HnBn /  
ko^\ HSXl  
template < typename T > eW>3XD4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XerbUkZ  
      { 95<EN (oUD  
      return FuncType::execute(l(t)); %2V-~.Ro6  
    } Rml2"9"`  
;Q+xK h%  
    template < typename T1, typename T2 > " ZX3sfkh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L_w+y  
      { jM:Y' l]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |!F5.%PY  
    } =f(cH152T  
} ; ,<:!NF9  
3R&lqxhg  
( 9]_ HW[  
同样还可以申明一个binary_op &5 L<i3BX  
cv/_ r#vN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b}Zd)2G  
class binary_op : public Rettype Wpc|`e<  
  { _{|D  
    Left l; xW[ -n  
Right r; |7#[ (%D!  
public : q{ /3V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [p=*u,-  
)Af~B'OUd  
template < typename T > e${>#>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Mg]GeDJ{  
      { BYKoel  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zB? V_aT  
    } V i&*&"q  
7$rjlVe  
    template < typename T1, typename T2 > |X`/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +78CvjG  
      { !pJeA)W;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); * 9p |HX=  
    } ?<* -j4v  
} ; 9 fMau  
2!Bd2  
n$[f94d=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 DD44"w_9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s[gKc'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pf F=m'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ]x&u`$F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z5bo_Eq  
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。。。 "@9? QI}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cg616hyut  
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) 3 v")J*t  
下面是修改过的unary_op }$\M{# C~  
"z<azs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Od?qz1  
class unary_op u`(- -  
  { .Gcy> Av  
Left l; +`uY]Q ,O  
  ^;c16  
public : Uje|`<X  
X{kpSA~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KFZm`,+69  
6{qIU}!  
template < typename T > 0q rqg]  
  struct result_1 Y4IGDY*  
  { 5 |/9}^T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ip~$X 2  
} ; KgW:@X7wvM  
b~BIz95  
template < typename T1, typename T2 > Z@gnsPN^r  
  struct result_2 =:SN1#G3n  
  { \Ofw8=N-2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MV=9!{`  
} ; GjB]KA^  
?m c%.Bt  
template < typename T1, typename T2 > it2 a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rfw-^`&{  
  { wC-Rr^q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tDDy]==E  
} G4 G5PXi  
-{ u*qtp  
template < typename T > N S#TW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TPE:e)GO  
  { s s 3t  
  return OpClass::execute(lt(t)); Rte+(- iL  
} ~ 7)A"t  
 Yav2q3  
} ; dO7;}>F$n  
?r_l8  
K) Zlc0e  
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 #'4OYY.  
好啦,现在才真正完美了。 =:+0)t=ao  
现在在picker里面就可以这么添加了: joul<t-  
gh6d&ucQ^  
template < typename Right > !AJ]j|@VBd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Npn=cLC&  
  { $mGvJ*9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (5^ZlOk3  
} wY"o`o Z  
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。 @ d"wAZzD?  
AOrHU M[I  
7< 9L?F2  
&6Il(3-^  
[Vf}NF  
十. bind _7a'r</@  
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。 Q:6VYONN  
先来分析一下一段例子 ESb ]}c:  
O3V.^_k;  
l.nH?kK<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /XS&d%y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /(t sb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IF*&%pB  
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。 _y .]3JNm  
我们来写个简单的。 M2@^bB\J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _~aG|mAj  
对于函数对象类的版本: Tp<k<uKD  
bzi|s5!'<  
template < typename Func > pUl8{YGS  
struct functor_trait B pLEPuu30  
  { nU`Lhh8y  
typedef typename Func::result_type result_type; }%n5nLU`  
} ; f=J<*h  
对于无参数函数的版本: 2>em0{e  
W 4YE~  
template < typename Ret > GD-&_6a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /NF#+bx  
  { NN 0Q`r,8}  
typedef Ret result_type; r+<{S\ Q  
} ; si(;y](  
对于单参数函数的版本: uHNpfKnZ  
#ZiT-  
template < typename Ret, typename V1 > dPjhq(8 zU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <@bA?FY  
  { v[<Bjs\q5  
typedef Ret result_type; q;AT>" =)  
} ; P,bd'  
对于双参数函数的版本:  +f4W"t  
8n4V cu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cjULX+h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EP7AP4  
  { %IBL0NQT  
typedef Ret result_type; #l1Qe`  
} ; (fo Bp  
等等。。。 o07IcIo  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e,A)U5X  
YnV/M,U  
template < typename Func > gdj^df+2F  
struct func_return |)_-Bi;MW`  
  { :u%$0p>  
template < typename T > >CgO<\  
  struct result_1 \|Dei);k  
  { 2H?d+6Pt3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %c^ m\ E  
} ; yZ}d+7T}  
+~2rW8  
template < typename T1, typename T2 > ,yLw$-  
  struct result_2 qX>Q+_^  
  { #WE]`zd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (*l2('e#@  
} ; EY>8O+  
} ; `{FwTZ=6{  
INMP"1  
+lO'wa7|3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 igDyp0t  
A~-#@Z  
template < typename Func, typename aPicker > EH`0  
class binder_1 UCqs}U8  
  { Gg0#H^s( (  
Func fn; J.M.L$  
aPicker pk; X`20f1c6q>  
public : |k-XBp  
YT2'!R 1  
template < typename T > 1"K*._K  
  struct result_1 rcbP$t vz  
  { 2f:Mm'XdB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oJaAM|7uv  
} ; V"d=.Hb>  
Pl~P-n  
template < typename T1, typename T2 > &+nRIv S_`  
  struct result_2 J l7z|QS  
  { H)JS0 G0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {sS_|sX  
} ; fU*C/ d3  
,9/5T:2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ex($  
6GOcI#C9C  
template < typename T > @Y' I,e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [wcA.g*F  
  { oP$kRfXS!<  
  return fn(pk(t)); Z}cIA87U  
} "xwM+AC  
template < typename T1, typename T2 > lg/sMF>z\f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q=Xg*PM,  
  { A1JzW)B  
  return fn(pk(t1, t2)); _dmL}t-  
} s j9D  
} ; Ob&W_D^=N  
y' tRANxQ  
$@87?Ab  
一目了然不是么? UxPGv;F  
最后实现bind -ID!pTvW  
B3L4F"  
}]h \/,  
template < typename Func, typename aPicker > *PB/iVH%6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m<fA|9 F#  
  { yU`: IMz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r<FQX3  
} 0o68rF5^s  
cgNt_8qC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~ v1W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `Wf5  
+J40wFI:y  
十一. phoenix )}|mDN&P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hcl"T1N*  
o`U|`4,  
for_each(v.begin(), v.end(), d/B*  
( BRtXf0~&p  
do_ *h,3}\  
[ Dsb(CoWw  
  cout << _1 <<   " , " @6%gIsj<H  
] 2YIF=YWO},  
.while_( -- _1), G)+Ff5e0L[  
cout << var( " \n " ) 6D*chvNA;  
) S:s 3EM  
); Z t`j\^4n  
91;HiILgT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?Leyz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?Y!U*& 7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U?6yke  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^uBwj }6  
(n=Aa;  
V [4n'LcE  
template < typename Cond, typename Actor > QeK{MF  
class do_while W8.j /K:  
  { 2 zl~>3S  
Cond cd; 1#!@["  
Actor act;  oWrE2U;  
public : ;vUxO<cKFq  
template < typename T > {h^c  
  struct result_1 9%TT> 2#  
  { f=oeF]=I"  
  typedef int result_type; =L16hDk o  
} ; xvO 3BU~2  
C@)pmSQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rys<-i(  
/d]~ly @uI  
template < typename T > 3jg'1^c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y1Z1=U*!  
  { GXEcpc08  
  do qp1\I$Y  
    { 4f jC  
  act(t); :tlE`BIp  
  } Z%;)@0~f  
  while (cd(t)); )BlJ|M  
  return   0 ; *zSxG[s  
} 3*2I$e!Jt  
} ; ^cb)f_90  
W2n*bNI  
[edH%S}\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r+TK5|ke  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c'~[!,[b<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |=,83,a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #jgqkMOd,j  
下面就是产生这个functor的类: _]Ey Ea  
B{=009.  
2mLUdx~c  
template < typename Actor > Ik-oI=>.  
class do_while_actor NJ>,'s  
  { Za9$Hh/X  
Actor act; :r^klJ(m  
public : @4&, #xo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p~FQcW'a~  
~ ;XYwQ"  
template < typename Cond > >Pyc[_j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a.CF9m5]c  
} ; D8EeZUqU  
O*ImLR)i+s  
bm^X!i5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3~:0?Zuq  
最后,是那个do_ t,1in4sN  
Q-jf8A]  
hLSTSD}  
class do_while_invoker G#'Q~N  
  { jF4csO=E  
public : (>mi!:  
template < typename Actor > ?^Pq/VtZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '6+Edu~Ho)  
  { j;G[%gi6{  
  return do_while_actor < Actor > (act); L2d:.&5  
} Y[h#hZ  
} do_; 99a \MH`^  
DQMPAj.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O%prD}x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NA=#> f+U%  
最后来说说怎么处理break和continue 7Zo&+  
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。 PE|PwqX  
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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