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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L T.u<ThR}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p;P"mp\'  
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, ,'KS:`m!  
?c$z?QTMJ  
k /hD2tBLu  
de&*#O5  
  class filler L7}dvdtZ0  
  { f <,E  
public : 'DDlX3W-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tgf#I*(^]  
} ;  dkr[B' n  
FM80F_G^z  
)$.::[pNA  
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: .d4L@{V  
9;L5#/E  
fs:%L  
- s}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,/XeG`vk  
s\CZ os&  
A$H;2T5N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q^|ZoJS  
I 19 /  
S1!X;PP/  
z;#DX15Rj  
二. 战前分析 g ss 3e&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L355uaj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 IO*}N"  
^iHwv*ss  
t,f)!D$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;F/yS2p  
  /* --------------------------------------------- */ 5}pn5iI  
vector < int *> vp( 10 ); ]I+"";oQGB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }u>F}mUa  
/* --------------------------------------------- */ lVw77bZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n B5:X  
/* --------------------------------------------- */ b%TS37`^[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); doERBg`Jh  
  /* --------------------------------------------- */ MHm=X8eg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x$6` k  
/* --------------------------------------------- */ d,c8ks(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U)PNY  
aLWNqe&1  
>`3wEJ"<  
|\ZsoA  
看了之后,我们可以思考一些问题: %/K'VE6pb  
1._1, _2是什么? fW'@+<b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /|)VO?*D  
2._1 = 1是在做什么? ]z%X%wL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5Dhpcgq<<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {D6E@a  
kwcH$w<I  
h0=Q.Yz6  
三. 动工 (F<VcB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~"Kf+eFi  
BkH- d z  
&7}\mnhB  
G<5i %@  
template < typename T > |9 Gng`)  
class assignment &V$qIvN$  
  { Zgw;AY.R>  
T value; ':mw(`  
public : T~238C{vh  
assignment( const T & v) : value(v) {} o9j*Yz  
template < typename T2 >  /z0X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RSK~<Y@]q{  
} ; o:p6[SGd  
hJkSk;^  
J0 [^hH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "5 /i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iq25|{1$  
&V.\Svm8]  
THQd`Lj  
({R-JkW: ;  
  class holder l[MP|m#  
  { $s*nh>@7  
public : $,/;QP}  
template < typename T > QM"\;l??  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d~G, *  
  {  c"pI+Q  
  return assignment < T > (t); s!vvAD;\  
} go6XUe  
} ; {pV\]E\]  
SRUg2)d  
zK Y 9 'y  
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: f>*D@TrU  
xla64Qld  
  static holder _1; y4V~fg;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ke+3J\;>  
(9"w{pnlLc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q{fgsc8v\  
而不用手动写一个函数对象。 0TDc Q  
:c*_W /  
_F2 R x@Y  
U)f;*{U  
四. 问题分析 xg|\\i  
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。 Y<x;-8)*  
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。 #><P28m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^:Mal[IR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JQo"<<[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bv NXA*0  
V!|:rwG2  
五. 问题1:一致性 k\ 2.\Lwb  
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^a&@?(+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;fdROI  
!LG 5q/}&  
struct holder l/wdu(  
  { IbC8DDTD  
  // ,y>%m;jL  
  template < typename T > ;Sc}e/WJj  
T &   operator ()( const T & r) const @hb K  
  { DX*eN"z[  
  return (T & )r; L"_l(<g  
} oy;g;dtq  
} ; rt _k }  
cE|Z=}4I7  
这样的话assignment也必须相应改动: c2tf7fkH  
b3zxiq x  
template < typename Left, typename Right > s`Y8 &e.Yr  
class assignment -msfiO  
  { \8KAK3i'  
Left l; + YjK#  
Right r; rryC^Vma  
public : *ommU(r8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2b[R^O}   
template < typename T2 > qwERy{]Sp;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :4&q2-  
} ; \\Z{[{OZ  
&e-MOM2&  
同时,holder的operator=也需要改动: #Yqj27&  
<r8sZrY  
template < typename T > 5>S<9A|Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aw3 oG?3I  
  { ,>AA2@6zMT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RTL A*  
} >" z$p@7  
:vsF4  
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。 bg =<)s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PQ#zF&gL9t  
vi4lmkyh^  
return l(rhs) = r; -;i vBR  
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。 MYmH?A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LdPA`oI3j  
5Nt40)E}sN  
template < typename Tp > BDO]-y  
class constant_t \qo}}I>e  
  { 0+iaO"%  
  const Tp t; iB1+4wa  
public : [s} n v]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Uyuvmt>  
template < typename T > .?Pghqq.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e2}5< 7  
  { 4GL-3e  
  return t; FxkxV GZ"  
} 6>hW.aq}  
} ; HRG2sv T4t  
CY4ntd4M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $YPU(y  
下面就可以修改holder的operator=了 HQ7  
/}ADV2sF  
template < typename T > A_ftf 7,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -(Z%?]+  
  { T1([P!g*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /Cl=;^)  
} Gy3t   
d~>d\K%v  
同时也要修改assignment的operator() ,WA[HwY-  
H[u[3  
template < typename T2 > WlF}R\N!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z0v|%&IK  
现在代码看起来就很一致了。 l)d(N7HME  
Wifr%&t{J  
六. 问题2:链式操作 \nKpJ9!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QrX 5Kwq  
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。 )M: pg%  
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。 s^QXCmb$8  
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。 k7R}]hq]""  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n6 VX0R  
in[yrqFb7t  
template < typename T > :mI[fQ  
struct result_1 vz *'1ugaA  
  { "A>/m"c]*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %"C%pA  
} ; ;r1.Uz(  
]i@WZ(  
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: kzb%=EI  
.Jvy0B} B  
template < typename T > [3~mil3rO  
struct   ref c[6=&  
  { Rr!oT?6J?  
typedef T & reference; Pi!3wy  
} ; DEFh&n  
template < typename T > zg[.Pws:E  
struct   ref < T &> 1%^d <%,]  
  { kvoEnwBe_  
typedef T & reference; T l%n|pc  
} ; SR<*yO  
4_i6q u(4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1k:s~m?!  
>(9"D8  
template < typename T > N+V_[qr#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EYaX@|)  
  { L*'3f~@Q  
  return l(t) = r(t); 8YLS/dN0 w  
} /5s,< 0Kz  
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。 7XDze(O5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JKMcdD?'  
`SN?4;N0  
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 yJMHm8OB7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l(fStpP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hj*Fn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J=OWXL!<a  
最后的布局是: yClbM5,  
                Add ;'fn{j6C  
              /   \ 'a6:3*  
            Divide   5 $1ZF kw  
            /   \ *qN (_  
          _1     3 '-?t^@  
似乎一切都解决了?不。 q@6Je(H  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 wfJ[" q   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z"*$ .  
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: WokQ X"  
giNyD4uO  
template < typename Right > i4p2]Nr t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *9?T?S|^$F  
Right & rt) const (F.vVldBy  
  { ja Ot"iU.B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2{gd4Kt6.  
} d$O)k+j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [-pB}1Dxb  
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。 3L5o8?[  
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。 }aJK^>^>A  
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。 xdV $dDCT  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !arTR.b\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f[;l7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M)T{6 w  
\~{b;$N}  
template < class Action > Hrd z1:#6,  
class picker : public Action aN}l&4d  
  { xn`<g|"#  
public : 1$^=M[v  
picker( const Action & act) : Action(act) {} puPYM"  
  // all the operator overloaded gvi]#|  
} ; `& (Fy  
,VTX7vaH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j}dev pO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 320g!r  
G1`H H&  
template < typename Right > I$#)k^Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UN"U#Si)  
  { IY=CTFQ8lm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~l@-gAyw  
} jh*aD=y  
{+.ai8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R2%>y5dD  
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。  &9*MO  
% w0Vf$  
template < typename T >   struct picker_maker ^1 P@BRh  
  { q&y9(ZvI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SA'c}gP  
} ; oO 8opS7F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .^} vDA  
  { %!_%%p,f  
typedef picker < T > result; "k%B;!We)  
} ; _);;@T  
n;5;D  
下面总的结构就有了: 3"pl="[*  
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。 TiF2c#Q*y  
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。 ;&9A Yh.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |##rs  
至此链式操作完美实现。 _?IP}}jA:  
?7:?OX  
8pQ:B/3=  
七. 问题3 #!n"),3  
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。 +mqz)-x  
^^{gn3xJ  
template < typename T1, typename T2 > xr<.r4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  K#LG7faj  
  { RlH~<|XK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nLfITr|5  
} ]rs7%$ZW  
FKN!*}3  
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: ;%V%6:5  
yN Bb(!u  
template < typename T1, typename T2 > D]h~ \  
struct result_2 = Nd &My  
  { 6}>:sr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -1>$3-ur~  
} ; 8UANB]@Y}  
9j6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? wB0zFlP  
这个差事就留给了holder自己。 @A-^~LoP.  
    p 7YfOUo k  
5 1\N+  
template < int Order > ]("5O V5  
class holder; Q6r!=yOEY  
template <> OGjeE4  
class holder < 1 > Q;3 v ]h_  
  { 4GY:N6qe '  
public : UQ ~7,D`=#  
template < typename T > 0qV"R7TW  
  struct result_1 o.Jq1$)~y  
  { 6a=Y_fma  
  typedef T & result; xzRs;AXOp  
} ; 2EdKxw3$]  
template < typename T1, typename T2 > ` iiZ  
  struct result_2 t#p*{S 3u  
  { eZr}xo@9  
  typedef T1 & result; l*yh(3~}  
} ; V(Dn!Nz  
template < typename T > >;;tX3(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #n[1%8l,  
  { Yp_R+a^  
  return (T & )r; ppBIl6  
} P 3CzX48^  
template < typename T1, typename T2 > m#(tBfH[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (M5{y` Kk  
  { !Hk$  t  
  return (T1 & )r1; LcA~a<_  
} }#rdMh  
} ; 4G%!t`? q  
~<%/)d0  
template <> -C7IUat<  
class holder < 2 > t!g9,xG<X  
  { Px>Gc:!>  
public : nn"Wn2ciS  
template < typename T > 6#JdQ[IP6  
  struct result_1 wM^_pah#Y5  
  { X2MQa:yksP  
  typedef T & result; ? 8d7/KZO  
} ; nA\9UD<G.  
template < typename T1, typename T2 > 4l2xhx  
  struct result_2 es` A<  
  { n tfwR#j  
  typedef T2 & result; Tu'/XUs;k  
} ; XQ{G)  
template < typename T > UI*^$7z1 +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Ugyjjlz  
  { 4RH'GnLa  
  return (T & )r; eDm~B (G$  
} Z(8'ki  
template < typename T1, typename T2 >  ^vPt Ppt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _PPW9US{  
  { >tq,F"2amC  
  return (T2 & )r2; 9P3jx)K  
} .3B3Z&vr  
} ; ? Q`Sx  
M=n_;3,o  
Zm:Wig ,a  
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> >。 _Gf.1Bsf@S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pLFJ"3IJB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n: ~y]  
C6XTId=y#_  
return l(i, j) = r(i, j); sI u{_b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vu%:0p` K  
Uf`lGGM  
  return ( int & )i; *|f&a  
  return ( int & )j; wXc"Car)  
最后执行i = j; ERW>G {+  
可见,参数被正确的选择了。 93Yo }6>  
2 o`a^'Iw  
5!55v  
\;?=h  
H(^O{JC]y!  
八. 中期总结 rpgr5>  
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: 5dV Sir  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 brkR,(#L3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1`tE Hu.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LvJ')HG  
D<rO:Er?*a  
VWlOMqL995  
U8Pnt|0M  
R;P>_ei(LK  
<"uT=]wZ=  
九. 简化 o@`& h} $  
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。 [mSK!Y@u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^KU:5Bn  
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: i>9/vwe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CjzfU*G  
  +-*/&|^等 o |7]8K=  
2. 返回引用。 }LH>0v_<Y  
  =,各种复合赋值等 web =AQ5I4  
3. 返回固定类型。 jb' hqz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <By R!Y  
4. 原样返回。 8t$a8 PE  
  operator, L%8>deE>;D  
5. 返回解引用的类型。 p_$03q>oQ  
  operator*(单目) X517PT8O  
6. 返回地址。 ^@ GE1  
  operator&(单目) e&C(IEZ/N;  
7. 下表访问返回类型。 w#Y<~W&  
  operator[] )$/Gh&1G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2&E1)^  
  operator<<和operator>> [?<"SJ,`  
/3*75  
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。 x@F"ZiYD@O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G 1{F_  
8k$iz@e  
template < typename Left > R|T_9/#)  
struct value_return M%wj6!5  
  { '|0Dt|$  
template < typename T > *M_.>".P  
  struct result_1 P-L<D!25  
  { #&G^%1!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IKM=Q. 7j  
} ; ui4H(A'}  
=:U63  
template < typename T1, typename T2 > jg?B][  
  struct result_2 C#X0Cn0ln  
  { A2z%zMlZc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B.&ly/d  
} ; NIDK:q dR  
} ; +[9~ta|j  
9n!<M)E  
. `lcxC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =6t)-53  
LSQ2pB2V  
下面我们来剥离functor中的operator() <lM]c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %-+lud  
/vFw5KUu  
return l(t) op r(t) _9E7;ew  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) US+PI`  
return op l(t) @3bQ2jn   
return op l(t1, t2) ?lzg )88I  
return l(t) op J<:qzwh  
return l(t1, t2) op *-bR~  
return l(t)[r(t)] [3s,U4a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rMqWXGl`(  
:N#gNtC)b  
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: ;JpU4W2/  
单目: return f(l(t), r(t)); wobTT1!|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9rX[z :  
双目: return f(l(t)); z3b8  
return f(l(t1, t2)); od |w)?16  
下面就是f的实现,以operator/为例 &yzC\XdA  
t#kR@t+6$\  
struct meta_divide t &u,Od  
  { GLA,,i'i9  
template < typename T1, typename T2 > `gy]|gS#b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -p`hevRr  
  { KcVCA    
  return t1 / t2; w,]cFT  
} ,,oiL  
} ; Vw=eC"  
=^4 vz=2  
这个工作可以让宏来做: )'M<q,@<(  
mFOuE5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <tAn2e!  
template < typename T1, typename T2 > \ _s!(9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; in-/  
以后可以直接用 qgw:Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5aw#!K=J'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w-[WJ:2.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NA[yT  
H$Fz{[[u  
IuTZ2~  
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 2EsKC)  
H"d.yZM0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zt!mx{l'  
class unary_op : public Rettype .@.,D% 7<  
  { ?<,9X06dP  
    Left l; z>NRvx0  
public : b&p*IyJR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?s(%3_h  
UNq!|  
template < typename T > |UM':Ec  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3*64)Ol7t]  
      { 0R<@*  
      return FuncType::execute(l(t)); G@h6>O  
    } ]i\D*,FfU  
t/HMJ  
    template < typename T1, typename T2 > Uf{cUY,j_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QvK/31*QG  
      { V{;Mh u`+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |~k=:sSz{  
    } [zIX&fPk$  
} ; \?h +  
qX`?4"4  
x;lIw)Ti  
同样还可以申明一个binary_op =)"60R7{  
.Nr}V.?57  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rE[*i q,#  
class binary_op : public Rettype p+#J;.  
  { O9oVx4=  
    Left l; +"Ek? )?  
Right r; Yt!UIl\<  
public : Jg3}U j2By  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ow]S 3[07  
B+eB=KL  
template < typename T > 3Z NYR'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ):jK sP ,  
      { GIsXv 2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e`'O!  
    } }8GCOY  
R>BI;IcX  
    template < typename T1, typename T2 > =El.uBz{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E}mnGe  
      { 15#v|/wI'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wqyx{W`~w  
    } `4}zB#3  
} ; %Y:'5\^lC  
>Be PE(k  
<^|8\<J  
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 [oKc<o7)~"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *-T3'beg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uu1-` !%  
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。 ~UB@IV6O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gCz^JM  
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。。。 ~HI|t2C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {>fvyF  
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) IfeG"ua|  
下面是修改过的unary_op  .VuZ=  
}3j/%oN.(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]IXKoJUf  
class unary_op PDvqA{  
  { 8b !&TP~m1  
Left l; !0 `44Gbq  
  'CjcOI s  
public : ='T<jV`evu  
bw9a@X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;$&&tEh)  
ik_Ll|  
template < typename T > 724E(?>J  
  struct result_1 Vd4x!Vk  
  { ;" '` P[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sb>;k(;`:  
} ; ~EW (2B{u  
GfD!Z3  
template < typename T1, typename T2 > pY!@w0.  
  struct result_2 0^*4LM|z  
  { &!2 4l=!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ae{% * \J  
} ; pq#Hca[  
> YKvwbCf8  
template < typename T1, typename T2 > f I`6]?W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ui@Q&%b  
  { }N:0%Gk[;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .T L0cfTo  
} bqFGDmu6'  
66fvS}x  
template < typename T > s[nXr   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3%|LMX]M5_  
  { jl{>>TW{x  
  return OpClass::execute(lt(t)); k+'Rh'>  
} YDyOhv  
|s+[489g'6  
} ; 8k2prv^  
`]_#_  
VT?J TW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tmDI2Z%7  
好啦,现在才真正完美了。 NjMbQ M4  
现在在picker里面就可以这么添加了: } =?kf3k  
qm4 Ejc<  
template < typename Right > ;yqJEj_m(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ce.'STm=  
  { `XB(d@%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qi;@A-cq  
} Pan^@B=Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 he8y  
Ms=x~o'  
/P<RYA~  
%L=ro qz  
_' Xt  
十. bind R4 ;^R  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]BP"$rs  
先来分析一下一段例子 y;keOI!  
$T8Ni!#/C  
<oS2a/Nd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #b4`Wcrj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .wtb7U;7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \kF}E3~+#  
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。 eA$9)K1GO  
我们来写个简单的。 J~V`"uo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e57}.pF^  
对于函数对象类的版本: IfF<8~~E  
3:&!Q*i;  
template < typename Func > -8HIsRh  
struct functor_trait l"*qj#FD  
  { b&"=W9(V  
typedef typename Func::result_type result_type; BLgmF E2  
} ; Y 6K<e:Y  
对于无参数函数的版本: cAM1\3HWT"  
'M=(5p  
template < typename Ret > w[I%Id;E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?=dyU(  
  { &Y\Vh}  
typedef Ret result_type; k`62&"T  
} ; ;gc Q9L  
对于单参数函数的版本: ib/B!?/  
'vgw>\X(  
template < typename Ret, typename V1 > ?y>xC|kt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8E H# IiP  
  { sycN  
typedef Ret result_type; u3R0_8 _.w  
} ; "pa5+N&2-  
对于双参数函数的版本: +M$2:[xRT  
TW(rK&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W @Y$!V<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YC - -&66  
  { 4xk'R[v  
typedef Ret result_type; _&FcHwRy  
} ; C8}ujC  
等等。。。 =O?<WJoK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >M<rr!|  
Q1mz~r  
template < typename Func > d!{,[8&  
struct func_return 0t*JP  
  { bLUn>ch  
template < typename T > pFX Do4eH  
  struct result_1 9w[7X"#n  
  { A7>0Pn%D3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pa N )t  
} ; 1Cki}$k@  
]sE~gro  
template < typename T1, typename T2 > M\ vj&T{k  
  struct result_2 X3tpW`alo  
  { x$QOOE]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?;i O  
} ; TFb9gOTJ  
} ; 51;V#@CsQ  
X@:pys 8@  
9n]z h-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eL JW  
_Ft4F`pM  
template < typename Func, typename aPicker > U 3aY =8B  
class binder_1 @\e2Q& O  
  { d&&^_0O  
Func fn; 4ZrX= e,  
aPicker pk; hC4##pAa  
public : rbS67--]  
(s4w0z  
template < typename T > %*>=L$A  
  struct result_1 !e*Q2H+  
  { 2>l4$G 0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dX-{75o5P  
} ; {1li3K&0s  
><}FyK4C  
template < typename T1, typename T2 > H{ p   
  struct result_2 ;| ##~Y.9  
  { /)ps_gM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hn{]Q@(I  
} ; >0~|iRySi  
r&@#,g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 75v 5/5zRn  
1Y6<i8  
template < typename T > )WF]v"t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <f %JZ4p*  
  { -"YQo  
  return fn(pk(t)); |'9%vtbM  
} "toyfZq@  
template < typename T1, typename T2 > Q#Q]xJH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N`1:U 4}  
  { 2>p K  
  return fn(pk(t1, t2)); 58\Rl  
} bq/ m?;  
} ; {P"$;_Y"<  
D+lzISp~e  
+ObP[F  
一目了然不是么? I:CnOpR>A  
最后实现bind mYJ%gdTpo  
srXGe`VL  
.Qm"iOyM  
template < typename Func, typename aPicker > 5+\[x`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qqA(Swe)T  
  {  }&BE*U8_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rCR?]1*Z  
} (Gr8JpV  
O]>9\!0{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4|YCBXWh  
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。 @GDe{GG+  
)8VrGg?  
十一. phoenix U??P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U\a.'K50F  
jq:FDyOAW  
for_each(v.begin(), v.end(), F$QN>wPpM  
( [* ,k  
do_ ,*$L_itL  
[ `WQz_}TqB  
  cout << _1 <<   " , " /yPFts_q  
] ,~u5SR  
.while_( -- _1), F$<>JEdX  
cout << var( " \n " ) Nd'+s>d0  
) XdE#l/#  
); M }=X/*T  
" 2A`M~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S+Z_Qf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor GEj/Z};;[b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ofWD{*j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H^z6.!$m  
mz$)80ly  
/\34o{  
template < typename Cond, typename Actor > <9z2:^  
class do_while (8qD'(@  
  { piKYO+;W'  
Cond cd; &oI;^|  
Actor act; L;N)l2m.\  
public : Q%)da)0:c  
template < typename T > -x)Oo`  
  struct result_1 AdBB#zd  
  { BwMi@r =  
  typedef int result_type; vVB8zS~l ,  
} ; {:BAh 5e|  
Y '7f"W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JAJo^}}{b  
r LQBaT7t#  
template < typename T > UJ0fYTeuI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q-gp;Fm  
  { u`?MV2jU2  
  do hG51jVYtw  
    { )7!q>^S{ B  
  act(t); aVkgE>  
  } ~Sy/q]4ys*  
  while (cd(t)); Lt`d {s  
  return   0 ; uc;1{[5`1q  
} \GhL{Awv&a  
} ; 0'8_:|5  
y"zgpqJ  
K;kaWV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +e VWTRG  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _~~:@fy  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wJ#fmQXKJ5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 WqQAt{W/<  
下面就是产生这个functor的类: &j=Fx F9o  
n7-|\p!xP6  
z H$^.1  
template < typename Actor > ) H=}bqn  
class do_while_actor 8T"C]  
  { ~nYp*t C'  
Actor act; BkywYCWZ )  
public : L&h@`NPO a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PNy)TqdRS  
,@I_b  
template < typename Cond > B-'oB>|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (=#[om( A  
} ; u\-WArntc  
$Ro]]NUz|  
|,!]]YO.V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tFlLKziU  
最后,是那个do_ u /PaXQ  
cHqT1EY  
>f)/z$ qn  
class do_while_invoker DD 8uG`<  
  { Cg{V"B:  
public : 9vIqGz-o  
template < typename Actor > WRa1VU&f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2XoFmV),F  
  { E|R^tETb  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8{DZew /  
} ;rwjqUDBz  
} do_; <X>lA  
Iw@ou  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n1 k2<BU4b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^G :}%4  
最后来说说怎么处理break和continue j}P xq  
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。 )v\zaz  
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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