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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !R{em48D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HD00J]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, iS05YW  
A2_Ls;]  
EXHR(t}e  
C'<'7g4  
  class filler _3&/(B%H  
  { :uvc\|:s  
public : <Kp+&(l,l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J|?[.h7tO  
} ; j],& z^O$  
8MQ bLj'H  
FV8\ +ep  
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: ,;3:pr  
BhkAQEsWTQ  
Iaa|qJ4  
Wa, 7P2r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BHclUwj  
RAOKZ~`  
lko3]A3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^0eO\wc?O  
.+uVgSN  
j4vB`Gr]  
S)Mby  
二. 战前分析 Ij,Yuo  
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。 *h])mqhB  
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 ?o>6S EGW  
k(9s+0qe  
24O d] f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J[o${^  
  /* --------------------------------------------- */ `axQd%:AC  
vector < int *> vp( 10 ); `D"1 gD}{A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "i(U  
/* --------------------------------------------- */ w(#:PsMo<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GZ,j?@  
/* --------------------------------------------- */ )u Qvt-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ec1Fg0Fa  
  /* --------------------------------------------- */ 8E-Ip>{>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c}'Xoc  
/* --------------------------------------------- */ &m4f1ZO*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l]>!`'sJL  
-s33m]a;  
<>?^4NC<M  
L:^Y@[f  
看了之后,我们可以思考一些问题: m&ZJqsZIL  
1._1, _2是什么? R/rcXX7%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9Q=>MOB-  
2._1 = 1是在做什么? ^T+<!k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O2$!'!hz  
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。 j}"]s/= 6  
/LSq%~UF  
vg5E/+4gp%  
三. 动工 :nt}7Dn'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *:(1K%g  
M$#+W?m&  
01-p `H+  
Qk|( EFQ9  
template < typename T > d{?)q  
class assignment e5FCqNip'  
  { #%qqL  
T value; ^?#@[4?"  
public : ]y$)%J^T  
assignment( const T & v) : value(v) {} <%he  o  
template < typename T2 > rT o%=0P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1X Q87~  
} ; YBR)s\*  
gca|?tt  
s!bHS_\e|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RLv&,$$0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #T Z!#,q  
7%W!k zp>  
zkH<aLRB  
EWSr@}2j .  
  class holder ws#hhW3qK  
  { l DgzM3  
public : h)"'YzCt  
template < typename T > FyQOa)5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9]"\"ka3>  
  { bx1G CD  
  return assignment < T > (t); pVdhj^n  
} kWI]fZ_n  
} ; Qh/lT$g  
)x y9X0  
?exALv'B  
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: cPx66Dh&  
K,Lr +  
  static holder _1; oC5gME"2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >qr=l,Hi  
F>p%2II/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hU |LFjc  
而不用手动写一个函数对象。 }o~Tw?z-|  
)kFme=;  
_.u~)Q`6  
\?aOExG I  
四. 问题分析 hg(KNvl  
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。 c>M_?::)0  
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。 4mki&\lw`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >6n@\n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R9S7_u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $[WN[J  
Ufyxw5u5F  
五. 问题1:一致性 y[TaM9<  
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?| lv*Wnn@k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4KN0i  
A;K{&x  
struct holder s9^"wN YQ  
  { xKRfl1  
  // ZKVp[A  
  template < typename T > [I#Q  
T &   operator ()( const T & r) const b=6ZdN1  
  { f J,8g/f8  
  return (T & )r; 8f5%xY$  
} 5;r({ J  
} ; A{xSbbDk  
y}s 0J K  
这样的话assignment也必须相应改动: 4yJ01s  
N9~'P-V  
template < typename Left, typename Right > _Eet2;9  
class assignment C`=`Ce~|d  
  { 3/]f4D{MMY  
Left l; -K{\S2  
Right r; #$9U=^Z[  
public : 2nOe^X!*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9 &?tQ"@x  
template < typename T2 > KyVe0>{_u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &@Ji+  
} ; 6'3Ey'drH  
6EW"8RG`  
同时,holder的operator=也需要改动: 4c493QOd  
r-Xjy*T  
template < typename T > R$~JhcX*l'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \H}@-*z+)  
  { #CBo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #RsIxpc  
} sZ\i(eIU  
^^W`Lh%9  
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。 dW] Ej"W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "'LOaf$X  
tFb|y+  
return l(rhs) = r; 2l;ge>D J  
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。 LS?` {E   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0:nt#n~_  
u!156X?[eU  
template < typename Tp > &AkzSgP  
class constant_t  Wl}G[>P  
  { `pn-fk  
  const Tp t; ixUiXP  
public : `K ~>!d_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mAtG&my)  
template < typename T > }1E_G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]Y/pSwnV  
  { crF9,p  
  return t; Lt ZWs0l0  
} 7i%P&oB  
} ; Nc^b8& 2J  
wZ#~+ }T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _'o^@v:  
下面就可以修改holder的operator=了 v: !7n  
rSzXa4m(  
template < typename T > c'VtRE# z~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p5D3J[?N  
  { yM\tbT/l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Amq8q  
} KH CdO  
2T{-J!k  
同时也要修改assignment的operator() wN%DM)*k  
Z2Y583D  
template < typename T2 > wLg:YM"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c"_H%x<[  
现在代码看起来就很一致了。 +RKE|*y  
o Q!g!xz  
六. 问题2:链式操作 uc{Qhw!;:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7kew/8-  
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。 4 Q>jP3  
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。 pu m9x)y1  
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。 }G0.Lq+a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )l81R  
2+hfbFu,1  
template < typename T > Xj&~N;Ysb  
struct result_1  ;#Bh_f  
  { B[k+#YYY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AF{7<v>/P  
} ; DdA}A>47  
0 Ci"tA3"  
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: T[2f6[#[_  
B3k],k  
template < typename T > q2"'W|I  
struct   ref `'{%szmD  
  { ,1.([%z+r  
typedef T & reference; L@x8hUG"  
} ; js$a^6  
template < typename T > "$wPq@  
struct   ref < T &> u{dN>}{  
  { Y+5A2Z)f[  
typedef T & reference; pOe`*2[  
} ; Eo3Aak o  
`cTsS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A0 w `o  
Z[A|SyZp  
template < typename T > M#gGD-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `E1_S  
  { gpTF^.(  
  return l(t) = r(t); %2FCpre;  
} I}CA-8  
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。 DcvmeGl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ():?FJ M  
5In8VE !P  
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 GzE3B';g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %l$&_xV-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (YWc%f4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4m~stDlN  
最后的布局是: 2wim P8  
                Add kl<B*:RqH  
              /   \ x;b+gIz*  
            Divide   5 f4;8?  
            /   \ 7)5$1  
          _1     3 5@r Zm4U  
似乎一切都解决了?不。 fbbl92p  
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。 EG:WE^4  
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。 hF%~iqd  
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:  B*~Bm.  
!-}*jm p<  
template < typename Right > UK9MWC5g9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o[+|n[aT)3  
Right & rt) const 9;WOqBD  
  { :FgRe,D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,0u0 '  
} x@R A1&c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CjukD%>sde  
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。 oL/^[TXjH  
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。 .mU.eLM  
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。 NGeeD?2~  
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。 rH_:7#.E  
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? uEO2,1+  
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: 8t 35j   
GP k Cgb(  
template < class Action > h[)aRo  
class picker : public Action Oh85*3  
  { ? F), 4Q  
public : vpw&"?T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "+ JwS  
  // all the operator overloaded 5x'y{S<  
} ; 9%k.GE  
v\tbf  
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。 =id $  
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: 3B|-xq;]I  
"ddH7:(k<  
template < typename Right > ^%/5-0?xE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~oR&0et  
  { 'ah0IYe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U[ungvU1U  
} ?cxK~Y\  
1X}Tp\e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 93eqFCF.  
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。 8 =Lv7G%  
L/+J|_J)  
template < typename T >   struct picker_maker JF\viMfR  
  { 7%FZXsD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s5 'nWMo  
} ; -"tgEC\tD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PKs%-Uk  
  { %>U*A  
typedef picker < T > result; m8A_P:MQq  
} ; 1^>g>bn_"  
E"yf!*  
下面总的结构就有了: 6OW-Dif^AG  
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。 y$Noo)Z  
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。 BfLZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j7 3@Yi%  
至此链式操作完美实现。 0-~x[\>>  
1iW9?=a"  
=8 D4:Ds  
七. 问题3 ymCIk /\  
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。 k0uwG'(z9  
N9|.D.#MF  
template < typename T1, typename T2 > Oo .Qz   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ABDUp:  
  { pREY AZh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C7_T]e<  
} Ax*~[$$~%  
E,:pIw  
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: 9o'6es..@Z  
3 pH` ]m2  
template < typename T1, typename T2 > A:J{  
struct result_2 4N0nU  
  { <5}du9@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e>Y2q|S85  
} ; W+S; Do  
0l@+xS;  
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? [k}\{i>  
这个差事就留给了holder自己。 }]?G"f t K  
    )eMh,r  
.u?$h0u5  
template < int Order > Y/(-mcR  
class holder; 1 *CWHs  
template <> * v]UgPk  
class holder < 1 > K7VG\Ec  
  { Vgk,+l!4  
public : Z!eq/  
template < typename T > cN>i3}fq  
  struct result_1 =Q/>g6  
  { m3-J0D<  
  typedef T & result; 3:#rFb  
} ; r2'rf pQ  
template < typename T1, typename T2 > n"Vd"}sU.  
  struct result_2 9X` QlJ2|  
  { /CE d 14.  
  typedef T1 & result; x@}Fn:c!5  
} ; ,O!aRvzap  
template < typename T > EQ $9IaY.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I!O S&8:u  
  { ~=ys~em e  
  return (T & )r; Acv{XnB  
} 5^/[]*  
template < typename T1, typename T2 > mIo7 K5z{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {jf~?/<  
  { ptQ (7N  
  return (T1 & )r1; &2igX?60  
} ;)a9Y?  
} ; y*(j{0yd  
uJ\Nga<?  
template <> `%p6i| _Q  
class holder < 2 > Zx 1z hc  
  { sR .j~R  
public : .&xNJdsY  
template < typename T > aB'@8[]z  
  struct result_1 (=/;rJ`q  
  { LS;anNk@.}  
  typedef T & result; sdD[`#  
} ; \TlUC<urP  
template < typename T1, typename T2 > &Z!2xfQy>  
  struct result_2 s+- aHn  
  { #{,IY03  
  typedef T2 & result; V/e_:xECC  
} ; E%B Gf}h  
template < typename T > SqB|(~S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %/zZ~WIf  
  { xvl  
  return (T & )r; efR$s{n!  
} NM.B=<Aw*  
template < typename T1, typename T2 > qT @IY)e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f tDV3If  
  { k;7.qhe:  
  return (T2 & )r2; >IjLFM+U  
} <LN$[&f#  
} ; q04Dj-2<  
hM w`e  
o+TZUMm  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +r_[Tj|Er  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T@.D5[q0:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ppKCY4  
zK?[dO  
return l(i, j) = r(i, j); aM!#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V0i$"|F+ E  
RiG!TTa b  
  return ( int & )i; & jvG]>CS'  
  return ( int & )j; pSFWNWQ'B  
最后执行i = j; lJ#>Y5Qg  
可见,参数被正确的选择了。 \S@6@ UGv  
=)8fE*[s   
l.l~K%P'h  
/|AuI qW  
' qE  
八. 中期总结 0B/a$NC  
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: Xs@ ^D,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g<%-n,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &y\2:IyA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #" -^;Z  
:`1g{8.+  
eCD,[At/  
HC,@tfS  
f@L{*Upj+  
rK|&u v*b  
九. 简化 Ya 4$7|(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P^W47 SO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \l5:A]J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ] i2\2MTW8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (=V[tI+Ngt  
  +-*/&|^等 A8GlE  
2. 返回引用。 3>v0W@C  
  =,各种复合赋值等 b0 `9wn  
3. 返回固定类型。 %QLYNuG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Dj(7'jT  
4. 原样返回。 Pc== ]H(  
  operator, :j4 [_9\  
5. 返回解引用的类型。 @8yFM%  
  operator*(单目) *!@x<Hf<  
6. 返回地址。 tC-KW~&  
  operator&(单目) [HDO^6U  
7. 下表访问返回类型。 ! -@!u   
  operator[] Qe.kN dT+_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^?[<!VBI  
  operator<<和operator>> _\PoZ|G4y  
E,yK` mPp^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 VTfaZ/e.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L-{r*ccIW  
rF3]AW(  
template < typename Left > |/s2AzDD  
struct value_return [d>yo_iB  
  { ~')t1Ay s  
template < typename T > F6VIH(  
  struct result_1 Gi4dgMVei  
  { "e<. n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z}8L}:  
} ; :=v{inN  
-wMW@:M_  
template < typename T1, typename T2 > b)^ZiRW``  
  struct result_2 u?Mu*r?  
  { HWOs@ !cL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [qMdOY%jx  
} ; } /3pC a  
} ; "m;]6B."  
fhx:EZ:~  
){6)?[G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )0MshgM  
})vr*[  
下面我们来剥离functor中的operator() E?U]w0g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X$Vz  
Go7hDmu  
return l(t) op r(t) 5?0gC&WfN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aZGDtzNG5h  
return op l(t) ,GP4I3D  
return op l(t1, t2) f<p4Pkv  
return l(t) op <>Ddxmw  
return l(t1, t2) op `h5eej&s(  
return l(t)[r(t)] L#q9_-(#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x`vs-Y:P  
: ";D.{||  
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: ! H=k7s  
单目: return f(l(t), r(t)); .|`=mx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >=:T ZU  
双目: return f(l(t)); C-^%g [#  
return f(l(t1, t2)); Z1&GtM  
下面就是f的实现,以operator/为例 [Fj+p4*N  
M 8j(1&(:  
struct meta_divide &ntP~!w  
  { | 8Egw-f  
template < typename T1, typename T2 > MYSc*G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RXS|-_$  
  { sxwW9_C  
  return t1 / t2; }Rxg E~ F  
} P`I G9  
} ; dN/ "1%9)  
l~!fQ$~  
这个工作可以让宏来做: C!k9JAa$Z  
yZ)aKwj%U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |abst&yp  
template < typename T1, typename T2 > \ U3+ _'"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <i\zfa'6  
以后可以直接用 'Mx K}9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7r[ %| :  
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<>^C2v  
(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。。。) Bd~cY/M  
'S4EKV]  
 |iUfM3  
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 n!eqzr{  
[aZ v?Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & Yf#O*  
class unary_op : public Rettype bZay/ Zkj  
  { skD k/-*R  
    Left l; v&b.Q:h*'  
public : VFmg"^k5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2*q: ^  
3 [)s;e  
template < typename T > _Z66[T+M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KD"&_PX  
      { OWXye4`*  
      return FuncType::execute(l(t)); % X ,B-h^  
    } QJIItx4hE  
y(3c{y@~X  
    template < typename T1, typename T2 > Ma=6kX]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h$7Fe +#I#  
      { q?-3^z%u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ncJFB,4  
    } feI[M;7u  
} ; <+-Yh_D  
l^UJes!  
7?!Z+r  
同样还可以申明一个binary_op j*La ,iF  
k4F"UG-`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IgiF,{KE,  
class binary_op : public Rettype DR yESi  
  { 2~&hstd%  
    Left l; /q"d`!h)w  
Right r; sE%<"h\_0  
public : }L$Xb2^l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 60aKT:KLC_  
,8=`*  
template < typename T > yw* mA1v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &<w[4z\  
      { TcKvSdr'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `zzKD2y  
    } x*R8^BA]pR  
"h;;.Y8e  
    template < typename T1, typename T2 > ( ztim  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =2nn "YVP  
      { n,?IcDU~m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OSa}8rlr'  
    } ,bVS.A'o  
} ; xjK_zO*dLq  
^#BGA|j  
% L >#  
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 lsB9;I^+x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1] %W\RHxo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /K,|k EE'n  
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。 s !hI:$J.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cl t5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,jbGM&.C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wm$`ae   
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) 6@?aVM~  
下面是修改过的unary_op 5w,Z7I8  
G !1~i*P$u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ev+HWx~Y  
class unary_op fKT Dt%  
  { i+)}aA  
Left l; 9QH9gdiw  
  +dCDM1{_a  
public : xBL$]>  
:>P4L,Da]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Q^6ibE  
*,W!FxJ  
template < typename T > 5oU`[&=Ob  
  struct result_1 9|N" @0<B  
  { R81{<q'%X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5@+4  
} ; =&q-[JW  
FJ{,=@  
template < typename T1, typename T2 > n^iNo  
  struct result_2 Np|'7D  
  { >~5lYD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g|K6iY  
} ; 3!.H^v?  
x)ddRq l  
template < typename T1, typename T2 > '?"t<$b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $hjP}- oUX  
  { M&qh]v gC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =My}{n[  
} &Y54QE".  
0%xR<<gir  
template < typename T > 3XeXzPj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9;0V  /y  
  { )-+\M_JK5  
  return OpClass::execute(lt(t)); j3x^<a\gJ  
} <%d51~@={I  
gDQkn {T.%  
} ; .D8~)ZWN  
aO.\Qe+j  
w4e%-Ln  
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 bA@ /B'  
好啦,现在才真正完美了。 H96BqNoO  
现在在picker里面就可以这么添加了: RzA2*]%a  
K*R)V/B/l  
template < typename Right > `fBG~NDw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -}{%Q?rYj  
  { -{X<*P4p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ixIV=#  
} 0jxO |N2)  
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。 lx\qp`w  
0U82f1ei  
:+~KPn>w5  
_PXG AS  
tcBC!_vF  
十. bind xS6(K  
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。 =?/N5O(  
先来分析一下一段例子 ]y3pE}R  
#TMm#?lC  
9=t#5J#O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} , CJAzGBS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4. 1rJa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [YC=d1F5  
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。 9$7&URwSDI  
我们来写个简单的。 Ts|--,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lw*;tL<,  
对于函数对象类的版本: 9[cp7 Rcb  
fCgBH~w,9  
template < typename Func > eeuZUf+~]  
struct functor_trait [Q4_WKI0T  
  { Q)09]hP[Xj  
typedef typename Func::result_type result_type; j*uXB^ 4  
} ; )^4ko  
对于无参数函数的版本: 3gb|x?  
x|]\1sb"  
template < typename Ret > iM:yX=>a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \Sg<='/{L;  
  { q=|R89  
typedef Ret result_type; KK?Zm_  
} ; 9mam ~)_ |  
对于单参数函数的版本: r& vFikIz  
IQ ){(Y  
template < typename Ret, typename V1 > nD7|8,'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NF6X- ,c d  
  { bf& }8I$  
typedef Ret result_type; _p\629`  
} ; kmryu=  
对于双参数函数的版本: =EQJqj1T  
_|N}4a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3pvYi<<D'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !X^Hi=aV  
  { :6XguU  
typedef Ret result_type; /\na;GI$  
} ; M70c{s`w5  
等等。。。 l0I}&,+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _ `H.h6h  
K&*iw`  
template < typename Func > z9[[C^C  
struct func_return YRPm^kW  
  { 7 _`L$<-n  
template < typename T > Rj^7#,993  
  struct result_1 t)` p@]j  
  { :z]}ZZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?AEd(_a!q  
} ; -;^;2#](g  
nSS>\$  
template < typename T1, typename T2 > P` #QGZ>  
  struct result_2 h;-a`@rO ;  
  { ;x-(kIiE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #?dUv#  
} ; z"lqrSJ:  
} ; |'tW=  
@5WgqB  
7|YN:7iA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Y.Vn P&H  
^(ScgoXva  
template < typename Func, typename aPicker > ;6ky5}z  
class binder_1 ({4]  
  {  9:5:`' b  
Func fn; " Ya9~6  
aPicker pk; I]h-\;96  
public : &rp!%]+xAM  
RPVT*`o  
template < typename T > P"1 S$oc  
  struct result_1 [8"ojhdV  
  { #Z\ O}<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D==Mb~  
} ; FXV`9uq}Z  
$J.T$0pFa  
template < typename T1, typename T2 > k@V#HC{t  
  struct result_2 ,_D" ?o  
  { w1r$='*I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'CXRG$D  
} ; %K(0W8&  
1j0-9Kg'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z>;$im   
H6 &7\Wbk  
template < typename T > lv]quloT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Ng0WS_0  
  { ahJ1n<  
  return fn(pk(t)); MxOD8TDF4  
} 2| B[tt1Z  
template < typename T1, typename T2 > >E:<E'L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eWvo,4  
  { MAqLIf<G  
  return fn(pk(t1, t2));  QV qK  
} QK; T~ _k  
} ; 0)|Q6*E>  
w%dL 8k  
09S6#;N&  
一目了然不是么? y,=du  
最后实现bind &3Z?UhH  
<*|?x86~  
#`;/KNp 9  
template < typename Func, typename aPicker > WZZ4]cC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1zftrX~v!X  
  { -Xz&}QA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5l DFp9  
} ]XeO0Y  
C5W>W4EM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b.F^vv"]]  
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。 Vw#{C>  
:!fG; )=  
十一. phoenix *1{S*`|cJy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K>2#UzW  
AW,OH SXh6  
for_each(v.begin(), v.end(), K-eY|n  
( "&~ 0T#  
do_ TZRcd~5$  
[ @ O>&5gB1u  
  cout << _1 <<   " , " I]nHbghcW  
] w,1Ii}d9  
.while_( -- _1), }P9Ap3?  
cout << var( " \n " ) s '?GH  
) .>pgU{C`!  
); uj|BQ`k  
8FkFM^\1L  
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: a%BeqSZh  
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 -n5 B)uw=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }-@4vl x$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ' GG=Ebt  
7@}$|u:JUF  
8K9$,Ii  
template < typename Cond, typename Actor > Ucdj4[/,h  
class do_while T]T;$  
  { }_ mT l@*  
Cond cd; E7zm{BX]  
Actor act; Bi3+)k>u7  
public : Pw0Ci  
template < typename T > ?=;qK{)37  
  struct result_1 aqU' T  
  { i/So6jW  
  typedef int result_type; &~e$:8 +  
} ; 27F~(!n  
Yw; D:Y(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5 BtX63  
_-~`03 `!  
template < typename T > S8, Z;y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sJ z@7.  
  { wJ<Oo@snm  
  do h*B|fy4K9U  
    { C0*@0~8$9  
  act(t); 8>WVodv  
  } cbYLU\!  
  while (cd(t)); 9#d+RT  
  return   0 ; VOTv?Vf  
} 7OCwG~_^  
} ; A'&n5)tb  
Mwp$  
4*.K'(S5fx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B[4pX +f  
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。 {<>K]P~wD  
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。 Va VN  
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。 in`aGFQO  
下面就是产生这个functor的类: &sXRN &Fp  
<#GB[kQa  
gb=/#G0R  
template < typename Actor > 6 15s5ZA  
class do_while_actor ] b9-k  
  { aVL=K  
Actor act; %M|,b!eF  
public : >>i@r@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?E%ELs_Dl  
R"MRnr_4K  
template < typename Cond > iJ' xh n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "1`Oh<={b  
} ; ph>7?3;t  
Cxod[$8  
K$K^=> I"o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )Or  .;  
最后,是那个do_ :'F}Dy  
38DT2<qC  
%1 vsN-O}8  
class do_while_invoker C;QAT  
  { jn >d*9u  
public : ^.k |SK`U  
template < typename Actor > BBG3OAyg_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Io4(f  
  { @yXfBML?]  
  return do_while_actor < Actor > (act); ofYlR|  
} p Dx-2:}  
} do_; e!Y0-=?nf#  
B+C);WQ,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8}X5o]Mv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uXDq~`S  
最后来说说怎么处理break和continue g,o?q:FL  
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。 3p2P= T  
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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