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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *F!1xyg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pC #LQ  
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, D$@2H>.-  
u:mndTpB6x  
(L yKo  
(4Nj3x o  
  class filler q;UGiB^(A  
  { AyPtbrO  
public : $/|vbe,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jw`05rw:  
} ; BMdZd5!p&  
OzwJ 52  
[ D.%v~j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pWq+`|l$  
*,IK4F6>:  
QZIzddwp  
)(_NFpM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E AZX  
o8|qT)O@U  
Z4rk$K'=1w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,aa 4Kh  
cpALs1j:  
>^GV #z  
U|VL+9#hd  
二. 战前分析 j--byk6PB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'nBP%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d4*SfzB  
w52p y7  
O ;[Mi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &pjj  
  /* --------------------------------------------- */ C#^y{q  
vector < int *> vp( 10 ); Em^~OM3U$q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (CY D]n  
/* --------------------------------------------- */ t$wbwP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <U1T_fiBoc  
/* --------------------------------------------- */ vSC1n8 /  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +L`}(yLJ)9  
  /* --------------------------------------------- */ 3T0~k--  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'Grii,  
/* --------------------------------------------- */ J-<_e??  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C\~}ySQc.e  
n6+h;+8;]  
Wbei{3~$Y"  
8V 4e\q  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2l+L96  
1._1, _2是什么? iC/*d  
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。 lwrh4<~\,*  
2._1 = 1是在做什么? ybw\^t  
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。 )E*f30  
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。 Fa[^D~$l*  
!'p<Kh[i  
|Z{#DOT  
三. 动工 Mms|jF oQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \)rMC]  
;Vs2 e  
ZY]$MZf5yo  
OKlR`Vaty  
template < typename T > \<*F#3U1  
class assignment " nCK%w=  
  { $rmxwxz&W:  
T value; GdI,&| /  
public : UMe?nAC  
assignment( const T & v) : value(v) {} G3io!XM)D  
template < typename T2 > q+9->D(6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wbAwmOiZ  
} ; i.uyfV&F  
cZ|*Zpk  
4KtD  k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DxNob-F r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i0K 2#}=^  
-Pp{aF e  
hmGlGc,lf  
\-pwA j?  
  class holder #p>&|I  
  { kC%H E  
public : t!Cz;ajNi  
template < typename T > eN.6l2-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ja:4EU$Lu  
  { jmwN1Se>  
  return assignment < T > (t); jq%<Z,rh  
} Gg9s.]W  
} ; qsW&kW~  
<b,WxR`  
U1y!R<qlp  
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: )VkVZf | S  
Q4-d|  
  static holder _1; >IrQhSF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .O1w-,=  
m_oUl(pk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \O"H#gt  
而不用手动写一个函数对象。 e8("G[P >  
#1E4 R}B  
j!i* &  
}.)R#hG?  
四. 问题分析 O U7OX]h  
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。 z0 /+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。 jFdgFK c)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .:}<4;Qz94  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KPO w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NzyEsZ]$  
 VQH48{X  
五. 问题1:一致性 =@M9S  
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?| hbJy<e1W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]^>Inh!  
51|s2+GG  
struct holder gPB=Z!  
  { mz.,j(Ks-  
  // I2CI9,0  
  template < typename T > 4bGvkxZo`$  
T &   operator ()( const T & r) const eC"e v5v  
  { {C8IYBm  
  return (T & )r; pnL[FMc  
} 4OAR ["f  
} ; +.rOqkxJ  
]|K6Z>V  
这样的话assignment也必须相应改动: q^ &r<i  
c|k(_#\B  
template < typename Left, typename Right > m9D Tz$S.  
class assignment xwwL  
  { =E(ed,gH8  
Left l; 6p&uifY}tR  
Right r; |-cXb.M[  
public : Oi@|4mo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f|/ ,eP$  
template < typename T2 > k f|J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s bR*[2  
} ; LZ&I<ID`-  
v:w^$]4  
同时,holder的operator=也需要改动: N K@6U_/W  
) jM-5}"  
template < typename T > (4C)] RHQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n\BV*AH  
  { WyM2h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $S2 /*  
} ^Q+z^zlC  
\F+".X#jh  
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。 ;K4uu<e \  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -r~9'aEs  
497l2}0  
return l(rhs) = r; ' eWG v  
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。 ~,8#\]xR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m*i,|{UZ  
w`M`F<_\:  
template < typename Tp > cbzS7q<)  
class constant_t 1 >2 /1>  
  { >f1fvv6  
  const Tp t; Znh;#%n|  
public : M[-/&;`f@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }6{00er  
template < typename T > ~xws5n}F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^\\9B-MvY  
  { /_8nZVu  
  return t; *o(bB!q"c  
} INCD5dihJ  
} ; YzEOfHL,  
VOg'_#I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *7L1SjZw  
下面就可以修改holder的operator=了 ,&* BhUC  
(VHPcoL  
template < typename T > 4((p?jb C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A\E ))b9+  
  { OKu~Nb*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )g]A 'A=  
} qn}VW0!  
h^14/L=|  
同时也要修改assignment的operator() ^\yz`b(A0  
I58$N+#  
template < typename T2 > /{I-gjovy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iorQ/(  
现在代码看起来就很一致了。 E7B?G3|z3  
z|(<Co8#.  
六. 问题2:链式操作 A#i[Us|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tk:G6Bkid  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <w?k<%( 4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @s,kx.S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A2P.5EN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p^ OHLT  
3m$Qd#|  
template < typename T > taO(\FOm  
struct result_1 lJx5scN [  
  { yDRi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,*m|Lt%;R  
} ; )?6%d  
7$IR^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8 ~Pdr]5  
q; C6ID`  
template < typename T > Y'+K U/H  
struct   ref j|XL$Q  
  { }-9 c1&m  
typedef T & reference; O+[s4]  
} ; ~K(mt0T )  
template < typename T > 3`NSSS  
struct   ref < T &> z"FxKN~Z  
  { Z4gn7 'V  
typedef T & reference; g{kjd2  
} ; K\mFb  
LIyb+rH#yg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $IdU  
f<'D?d)L^  
template < typename T > ,TYFPulYcp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^U,Dx  
  { D^f;X.Qm  
  return l(t) = r(t); ]A1'+!1$  
} &78lep  
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。 \}YAQ'T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s;sr(34  
gebL6oc%  
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 \pP1k.~UnC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E #!.;AQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w")m]LV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2~V"[26t  
最后的布局是: ocpM6b.fK  
                Add b8Hz l!zO  
              /   \ P=s3&NDD  
            Divide   5 AWA J*6Z  
            /   \ )XoMOz  
          _1     3 ^}J,;Zhu5  
似乎一切都解决了?不。 :X}Ie P  
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。 ~w.y9)",  
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。 JcfGe4  
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: 7c6- o"A  
7=&+0@R#/d  
template < typename Right > TJZ arNc$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RRl`;w?  
Right & rt) const 4i<GqG  
  { xP27j_*m>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !HeQMz  
} SEE:v+3|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +k/=L9#e  
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。 u('`.dwkc  
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。 |C0!mU  
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。 SQ'%a-Mct  
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。 C]h_co2eI  
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? D<WGau2H  
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: 46B'Ec  
m8+ EMBl  
template < class Action > <Ynrw4[)t  
class picker : public Action 0sCWIGU W  
  { *nv ^s  
public : ^/xb-tuV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,F+,A].wG  
  // all the operator overloaded q%,y66pFr  
} ; 64^l/D(  
Zcg-i:@  
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。 CBz=-Xr  
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: k`s_31<  
<q&i"[^M  
template < typename Right > }%^3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1Ve~P"w  
  { j+>N&.zs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #F6M<V'  
} 4H{$zMq8  
sLSH`Xy?5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Vl'rO_?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。 Xo6zeLHO  
st>%U9  
template < typename T >   struct picker_maker +6n\5+5  
  { PWO5R]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FV/lBWiQQ  
} ; x&$8;2&.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1O1MB&5%  
  { Qtt3;5m  
typedef picker < T > result; kovJ9  
} ; qa4j>;  
\VypkbE+  
下面总的结构就有了: cE?p~fq<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 jLw|F-v-l<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zQ(`pld  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  sHOBT,B  
至此链式操作完美实现。 f=Oj01Ut*  
IBW-[lr7  
`1#Z9&bO  
七. 问题3 :W+%jn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 AE Abny q  
162Dj$  
template < typename T1, typename T2 > j!@, r^(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $8Z4jo  
  { =%B}8$.|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); E/gfX   
} <y#@v  G  
iT+t  
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: <)"2rxX&5  
48{B}j%oU  
template < typename T1, typename T2 > ViUx^e\  
struct result_2 u]]mbER*t#  
  { 4y $okn\}i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TxTxyYd  
} ; 7 4hRG~  
pi/&WMZ<  
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? uX6rCokr  
这个差事就留给了holder自己。 Ty*+?#`  
    Gq7\b({=  
IiY%y:!g  
template < int Order > t&IWKu#  
class holder; .g.g lQ_~=  
template <> '"h}l`  
class holder < 1 > Rk{vz|  
  { +Q"XwxL<6  
public :  TZdJq  
template < typename T > Eks<O  
  struct result_1 Zj0h0Vt  
  {  }s8xr>  
  typedef T & result; %~0]o@LW7  
} ; !lp7}[k<y  
template < typename T1, typename T2 > VS65SxHA  
  struct result_2 cVSns\QO  
  { %Siw>  
  typedef T1 & result; V3/OKI\o  
} ; \\Z?v,XsS  
template < typename T > yz)Nco]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fS%B/h=  
  { 8A 'SMJi  
  return (T & )r; LwH+X:?i  
} .m xc~  
template < typename T1, typename T2 > ft!D2M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I}awembw g  
  { eUD 5 V  
  return (T1 & )r1; Wq<H sJd/  
} Lv *USN  
} ; Z*.rv t  
Us3zvpy)o  
template <> f+2mX"Z[F  
class holder < 2 > 0"i QHi  
  { 0<nW nD,z  
public : |wuN`;gc"  
template < typename T > 6df`]s c  
  struct result_1 q'%!qa+  
  { (i-L:  
  typedef T & result; 7/dp_I}cO  
} ; Iz&<rL;s  
template < typename T1, typename T2 > i"n1E@  
  struct result_2 T;3B_ lu]  
  { Jjh=zxR>  
  typedef T2 & result; bs)Ro/7}  
} ; M+7jJ?n  
template < typename T > 1(jx.W3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Rb8 / WX  
  { @ZtvpL}e  
  return (T & )r; j{H IdP  
} _ + >V(,{G  
template < typename T1, typename T2 > 'N/u< `)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f5'vjWJ30  
  { Q>uJ:[x+  
  return (T2 & )r2; Q1x=@lXR  
} T!>sL=uf  
} ; 'fY29Xr^  
_"82W^Wi  
"}:SXAZ5`  
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> >。 {Vf].l:kn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LKst QP!I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A9LVS&52  
^C;ULUn3  
return l(i, j) = r(i, j); >&Vz/0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qrc ir-+  
l)Mi?B~N  
  return ( int & )i; ?qbq\t  
  return ( int & )j; !~Kg_*IT  
最后执行i = j; ~FnY'F<35  
可见,参数被正确的选择了。 ] m #*4  
{%6g6?=j  
|^gnT`+  
[f=Y*=u9,  
*4c5b'u  
八. 中期总结 c+:^0&l  
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: )%HIC@MM6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {6>$w/+~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {}BAQ9|q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LB^xdMXi  
fiLlOr%r  
`{Fz  
p+${_w>pl{  
fRp(&%8E  
~ F>'+9?Sn  
九. 简化 ~\ v"xV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )oZ2,]us!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n39EKH rm%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8I0G%hD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1tlqw  
  +-*/&|^等 l$m}aQ%h  
2. 返回引用。 LXf|n  
  =,各种复合赋值等 &5hs W1`  
3. 返回固定类型。 }U|Vpgd!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) imyfki $B  
4. 原样返回。 ^[Y/ +Q.J  
  operator, =tl~@~pqI  
5. 返回解引用的类型。 N\Ab0mDOV.  
  operator*(单目) T[2<_nn=  
6. 返回地址。 hbs /S  
  operator&(单目) /`j2%8^N  
7. 下表访问返回类型。 o+Q2lO5  
  operator[] JI /iq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fP llN8n  
  operator<<和operator>> {8,_[?H  
NosOd*S  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kkXe=f%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =]1g*~%  
.p(r|5(b  
template < typename Left > f,ql8q(|J  
struct value_return (*\y  
  { @@=,bO  
template < typename T > h;~NA}>  
  struct result_1 -jVg {f!  
  { @2TfW]6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <eZrb6a'  
} ; )M8@|~~  
3;R`_#t+  
template < typename T1, typename T2 > ^cuH\&&7  
  struct result_2 qos/pm$&i  
  { j?VHR$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Sp]ov:]%f  
} ; ri4:w_/{,Y  
} ; m<!CF3g  
,I:[-|Q  
&"Fz)}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 845\u&  
*Zn,v-d  
下面我们来剥离functor中的operator() ^BP4l_rO9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >E WK cocM  
2~h Q   
return l(t) op r(t) .:tR*Kst`7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eQIS`T  
return op l(t) jRxzZt4  
return op l(t1, t2) epcvwM/A  
return l(t) op #*3 vE& p  
return l(t1, t2) op `R*!GHro  
return l(t)[r(t)] id]}10  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }{v0}-~@  
:^]Fp UY  
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: @== "$uRw  
单目: return f(l(t), r(t)); ~O 4@b/!4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~xc0Ky?8  
双目: return f(l(t)); N<QLvZh  
return f(l(t1, t2)); DXK\3vf Ot  
下面就是f的实现,以operator/为例 D c]J3r  
x(rl|o  
struct meta_divide _HkQv6fXpE  
  { mOb@w/f  
template < typename T1, typename T2 > u3HaWf3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Sf t,$  
  { (>dL  
  return t1 / t2; q\Z9.T+Qo  
} zhU^~4F  
} ; B*fBb.Z  
=E&1e;_xlE  
这个工作可以让宏来做: U)1hC^[!   
cN)noGkp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8,:lw3x1  
template < typename T1, typename T2 > \ j0S[JpoF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F^Mt}`O  
以后可以直接用 d)0 hAdh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @! jpJ}  
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 N Q }5'  
(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。。。) W;8}`k  
%3q7i`AZ  
YV6w}b:  
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 'A/ f>W  
!1P<A1K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V}Pv}j:;  
class unary_op : public Rettype u)l[*";S  
  { l{. XhB  
    Left l; 9A}nZ1Y  
public : ?)4c!3#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xic&m5j m  
Chtls;Ph[  
template < typename T > Tg v]30F)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >n>gX/S<C  
      { #F+b^WTR  
      return FuncType::execute(l(t)); OP DRV\  
    } z!^3%kJJ>  
`_M&zN  
    template < typename T1, typename T2 > ^2mCF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8FBXdk?A  
      { =7zvp,B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *w1R>  
    } _\AT_Zmy  
} ; \p!mX|  
1@Rl^ey  
6CzN[R}  
同样还可以申明一个binary_op Yd<q4VJR  
$p.0[A(N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1$uO%  
class binary_op : public Rettype pg4jPuCM  
  { ffh3okyW0  
    Left l; o&rNM5:  
Right r; ,in"8aT}~  
public : wTVd){q`.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /Y*6mQ:  
)>WSuf j  
template < typename T > 8MCSU'uQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9'h4QF+Y  
      { 1.q a//'RW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M!] g36h[  
    } hgF4PdO1e  
hkR Jqta)  
    template < typename T1, typename T2 > _6MNEoy?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [214b=  
      { LF_am*F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tfq; KR  
    } AO^c=^  
} ; Z$ Mc{  
m*H6\on:  
HiDL:14  
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 ,2^zX]dgM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h%(0|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MNsgD3  
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。 tU(vt0~b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z)H9D(Za  
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。。。 )x&OdFX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aG/L'weR  
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) /*) =o+  
下面是修改过的unary_op >PK\bLEo  
rJ_fg$.<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wU bLw  
class unary_op gjhWoZV  
  { nXcOFU  
Left l; P :D6w){  
  PEHaH"|([=  
public : CGN:=D<  
vd!|k5t[d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rJ}k!}G  
!)TO2?,^  
template < typename T > }@S''AA\  
  struct result_1 ]R  s  
  { ^J$?[@qD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >\c"U1%E  
} ; # ~T K C|G  
Um\_G@  
template < typename T1, typename T2 > w0N8a%  
  struct result_2 dTW3mF4=  
  { S`?cs^?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $f]dL};  
} ; orzy &4  
b".e6zev  
template < typename T1, typename T2 > gzD NMM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >,. x'{  
  { #'jd.'>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =jN9PzLk  
} EzDQoN7Em  
t)/:VImY  
template < typename T > ~)&im.Q4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |ydOi&  
  { )dgo oq  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5U+a{oA  
} YjM_8@ <  
IrZ!.5%tV  
} ; J|A:C[7 2  
zU$S#4/C  
nY[]k p@  
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 o1(?j}:c|  
好啦,现在才真正完美了。 D-IXO @x  
现在在picker里面就可以这么添加了: %+,7=Wt-  
1-M\K^F  
template < typename Right > };=44E'7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U F ]g6u  
  { DhL]\ 4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,KMt9 <  
} _Co*"hl>2  
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。 BN?OvQ  
)9L:^i6  
0pSqk/  
2^}E!(<  
g)<t=+a  
十. bind ItZqLUJ m  
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。 .5',w"R  
先来分析一下一段例子 J1?)z+t9~  
AQ>8]`e`  
gsqpQq7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jORU+g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1Fado$# 7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nH#|]gVI  
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。 RN0@Q~oTI  
我们来写个简单的。 Hq{i-z+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZR~ *Yofy  
对于函数对象类的版本: bN6FhKg|  
!18M!8Xea  
template < typename Func > /mb?C/CI  
struct functor_trait ;'.[h*u~<  
  { a)+;<GZ~  
typedef typename Func::result_type result_type; 'nOc_b0  
} ; Ix;9D'^}  
对于无参数函数的版本: >i>%@  
Ut;, Z  
template < typename Ret > 8\+Q*7~@i  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  [>IAS>  
  { ):@XMECa  
typedef Ret result_type; $nB4Ie!WcR  
} ; 73kF=*m  
对于单参数函数的版本: Pd99vq/  
}{J5)\s9  
template < typename Ret, typename V1 > zFy0Sz F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KaJCfu yp  
  { #S57SD  
typedef Ret result_type; Oy :;v7  
} ; Y<'T;@  
对于双参数函数的版本: |U*wMYC  
XwKB+Yj0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &{): x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l2))StEm  
  { ,)u\G(N  
typedef Ret result_type; kKU,|> 3h  
} ; r Z0+mS'/G  
等等。。。 %!5[3b'h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  aKkG[q N  
1m*fkM#  
template < typename Func > #{]X<et  
struct func_return k_p4 f%9  
  { ('qu#.'  
template < typename T > p`@7hf|hm  
  struct result_1 iw!kV  
  { YQb43Sh`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |Co ?uv i  
} ; kW"6Gc&HUN  
$F|3VQ~  
template < typename T1, typename T2 > yQA6w%  
  struct result_2 C]ev"Am_)  
  { 3g!tk9InG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mM| 313  
} ; 7^}np^[HB  
} ; & 5!.!Z3  
/&g5f4[|p  
w)A@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3<ikMUq&  
{H FF|Dx  
template < typename Func, typename aPicker > E1(2wJ-3"  
class binder_1 xh$1Rwa  
  { C5Fk>[fS  
Func fn; YGRv``(  
aPicker pk; vs3px1Xe#  
public : 5l"/lGw  
xz1jRI$  
template < typename T > R5iv]8X4W  
  struct result_1 ''+6qH-.|]  
  { 2b|$z"97jj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Zn2Vx  
} ; RcQo1  
)<w`E{q  
template < typename T1, typename T2 > CRK%%;=>  
  struct result_2 `~zY!sK  
  { q9GSUkb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vo@[  
} ; ~*WSH&ip  
mTG v*=l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o)_;cCr)q  
*82f {t]  
template < typename T > 4a'GWzUtS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xHs8']*\  
  { Ne^md  
  return fn(pk(t)); %i!&Fr  
} f0S&_gt  
template < typename T1, typename T2 > r^<W$-#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {1H3VSYq  
  { i qCZIahf  
  return fn(pk(t1, t2)); q&.SB`  
} d|UK=B^x  
} ; _1D'9!+   
giU6f!%  
%<x2=#0  
一目了然不是么? Hu"?wZj  
最后实现bind KMsm2~P  
%xE9vN;  
DL&\iR  
template < typename Func, typename aPicker > *,w9#?2x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G813NoS o  
  { joa|5v'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^rd]qii"  
} lNtZd?=>  
'%&i#Eb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bAIo5lr  
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。 R:7j`gHJ|9  
!oTF2Q+C  
十一. phoenix ") Xy%C`J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V\nQHzjF<6  
:-x F=Y(;  
for_each(v.begin(), v.end(), &r \pQ};  
( p#:.,;  
do_ 0) }bJ,5/  
[ we6']iaV  
  cout << _1 <<   " , " P$MAURFm  
] IaDc hI  
.while_( -- _1), T7E9l  
cout << var( " \n " ) 4u;db_gX  
) 2+pLDIIT  
); Xrpzc~(  
p"Ki$.Y  
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%2r]:?^?  
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-:f)@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :( A5 ,$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '+tU8Pb  
,@2d <d]  
]kC/b^~+m  
template < typename Cond, typename Actor > N~H9|CX  
class do_while K9Dxb  
  { OA#AiQUR  
Cond cd; ?A7&SdJaO  
Actor act; U[5  
public : A!}Wpw%(/  
template < typename T > SJhcmx+  
  struct result_1 F5Tah{  
  { U#v??Sl  
  typedef int result_type; qv<[f=X9|  
} ; aagN-/mgm  
*RKYdwnb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {4"!~W  
V[>MKB(  
template < typename T > x6A*vP0nm)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fk%r?K6K  
  { <_&H<]t%rI  
  do kDuN3  
    { r=[T5,L(s  
  act(t); )+2GF0%  
  } wJA`e)>  
  while (cd(t)); Kx.I'_Qk  
  return   0 ; !K;\{/8  
} +rS}f N$L.  
} ; l0Wp%T  
[>xwwm  
GD?4/HkF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d *ch.((-  
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。 ]v7f9MC'\  
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。 w[Ee#Yaj.-  
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。 *"#62U6  
下面就是产生这个functor的类: gV]]?X&  
\O 9j+L"  
dM"Suw  
template < typename Actor > YX38*Ml+V  
class do_while_actor 4R-Y9:^t  
  { Wi_5.=  
Actor act; -d? 9Acd  
public : _gZ8UZ)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} co<-gy/mCR  
:lQl;Q -e  
template < typename Cond > tW;?4}JR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iD=VNf  
} ; CHp`4  
"HTp1  
|FS,Av  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]JB~LQz]k  
最后,是那个do_ @D_=M tF<  
1SoKnfz{6  
|UvM [A|+  
class do_while_invoker B,?Fjot#m  
  { dOPA0Ja  
public : "TB4w2?=  
template < typename Actor > 4Eh 2sI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o, e y.  
  { F;p>bw  
  return do_while_actor < Actor > (act); #@xSR:m  
} !l!^`c  
} do_; 1jU<]09.  
't".~H_V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JEq0{_7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a86m?)-c  
最后来说说怎么处理break和continue Ek\f x*Lz  
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。 .U|e#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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