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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fvn`$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P` Hxj> {  
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, r>4HF"Nm  
4RCD<7  
f8yE>qJP  
p|!5G&O,  
  class filler [IT*>;b+?  
  { @v^;,cu'8  
public : F !DDlYUz.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tHAr9  
} ; Vmq:As^a  
&[u%ZL  
hTZ&  
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: {cmY`to  
Bx9R!u5D  
_L }k.  
4D+S\S0bk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 72uARF  
oasp/Y.p  
2d),*Cvf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qh*"B  
NWnUXR  
%d-|C.  
9e5XS\  
二. 战前分析 Kvx~2ZMx6  
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。 n~ w.\939@  
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 M_ *KA  
yW3!V-iA  
Y:f"Zx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CK[w0VCT  
  /* --------------------------------------------- */ u={A4A#  
vector < int *> vp( 10 ); (*qMs)~]B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XT2:XWI8  
/* --------------------------------------------- */ TS2zzYE6Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ckDWY<@v  
/* --------------------------------------------- */ |E]`rfr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vs=8x\W  
  /* --------------------------------------------- */ K=Q<G:+&V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c+dmA(JC  
/* --------------------------------------------- */ d WKjVf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dk ^,iY(u  
Dx1f< A1  
{>EM=ZZfg  
q>X30g  
看了之后,我们可以思考一些问题: +K2p2Dw(k  
1._1, _2是什么? oItEGJ|  
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。 IA6,P>}N  
2._1 = 1是在做什么? M\m6|P  
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。 n]nb+_-97  
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。 G~. bi<(v  
Hl|EySno  
3'*}ZDC  
三. 动工 GkU]>8E'"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  b79z<D  
a ]b%v9  
1r:i'cW h  
Xi  8rD"v  
template < typename T > ]=ubl!0=:  
class assignment 5w9oMM {  
  { .&Ik(792Z&  
T value; =NNA7E7c  
public : -a+oQP]O  
assignment( const T & v) : value(v) {} (R{|*:KP  
template < typename T2 > qA;!Pql`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5f}GV0=n  
} ; <&CzM"\Em  
h\<;N*Xi  
ZHN}:W/p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e$Npo<u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vyhxS.[9  
9{- Sa  
.ng:Z7  
$`'%1;y@  
  class holder o0B3G  
  { [j;#w,Wb  
public : BpR#3CfW  
template < typename T > )4O* D92  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <#ZDA/G(  
  { #Zq[.9!q{  
  return assignment < T > (t); e b*w$|y6"  
} n38l!m(.  
} ; 6Gj69Lr  
0s2@z5bfX  
R=m9[TgBm  
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: &60#y4  
.>^iU}  
  static holder _1; cERmCe|/CG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tj< 0q<is  
p+.{"%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6>e YG <y{  
而不用手动写一个函数对象。 \!J9|  
] RLEyDB  
_[p@V_my  
O{&wqV5m"  
四. 问题分析 7a#zr_r  
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。 B,NHy C1i  
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。 !fT3mI6u\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TM*<hC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <&87aDYz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r$/.x6g//  
^BN?iXQhN  
五. 问题1:一致性 K[Ao_v2g  
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?| ptCAtEO72  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Y@"!\t}  
zKf.jpF^  
struct holder D  Kng.P  
  { )an,-EIX%  
  // V+dFL9  
  template < typename T > =7P(T`j  
T &   operator ()( const T & r) const # fkOm Y7X  
  { ~'3hK4  
  return (T & )r; !1{kG%B=  
} ZNjqH[  
} ; 8pE0ANbq  
MoP,a9p  
这样的话assignment也必须相应改动: j|c6BdROl  
M\w%c5  
template < typename Left, typename Right > R3!3TJ  
class assignment &-B&s.,kj  
  { P%^\<#Ya7  
Left l; (.J8Q  
Right r; m=e#1Hs   
public : z<Y >phc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >^V3Z{;  
template < typename T2 > +f]\>{o4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7nOn^f D  
} ; AOVoOd+6  
A_}%YHb  
同时,holder的operator=也需要改动: Jz Z9ua  
?:1)=I<A4  
template < typename T > ]Yd7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U.0bbr  
  { \[5mBuk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +/Vi"  
} [-*8 S1  
J6m(\o  
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。 )9mUE*[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %. -nZC  
Z+J;nl  
return l(rhs) = r; ?&>H^}gDZ  
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。 }y P98N5o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /{7we$+,p  
AYLCdCoK.  
template < typename Tp >  l6uU S  
class constant_t K-f\nr  
  { VN[i;4o:|  
  const Tp t; ukH?O)0O  
public : ; rJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9X[}ik0  
template < typename T > y+ ZCuX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q=|0lZ$`V_  
  { R404\XGL  
  return t; ;th]/ G  
} 9b}AZ]$  
} ; A[.5Bi  
zMI0W&P M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O&c~7tM%  
下面就可以修改holder的operator=了 c(y~,hN&p  
<78LB/:  
template < typename T > c?1 :='MC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xw%'R-  
  { %hqhi@q#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NA`EG,2  
} xK8R![x  
S3(2.c~  
同时也要修改assignment的operator() >|e>=  
9v2(cpZ  
template < typename T2 > [Y^1}E*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <fLk\ =  
现在代码看起来就很一致了。 I$7TnMug  
6qgII~F'  
六. 问题2:链式操作 D;l)&"|r?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LN?b6s75U  
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。 EjYCOb-  
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。 M+N7JpR  
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。 koizk&)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W%k0_Y/5  
P=jbr"5Q:  
template < typename T > rLm:qu(F1  
struct result_1 dGb]`*E  
  { c*"TmDY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s3LR6Z7;i  
} ; J&IFn/JK$  
G3G"SJ np  
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: }813.U  
 8/|~E  
template < typename T > oQvG3(.  
struct   ref  xedbr  
  { /N>bEr4w  
typedef T & reference; bof{R{3q  
} ; cP~?Iz8nD  
template < typename T > s: .5S  
struct   ref < T &> Y_) aoRjB  
  { zFtwAa=r  
typedef T & reference; X[cSmkp7  
} ; gl4|D  
Q3vWwP;t~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %joIe w]V3  
Yjr6/&ML  
template < typename T > QzQTE-SQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NNQro)Lpe  
  { F;IG@ &  
  return l(t) = r(t); t7%!~s=,M  
} f'\NGL  
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。 62Ab4!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gr/o!NC  
Bkn- OG  
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 S>]Jc$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cXJtNW@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "DFj4XKXY9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &!3=eVg  
最后的布局是: 3d{v5. C#X  
                Add Y.Er!(pz  
              /   \ jnK8 [och  
            Divide   5 kd9GHN;7  
            /   \ Ge|& H]W  
          _1     3 1{ -W?n  
似乎一切都解决了?不。 _cZ`7 ]Z  
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。 s'V8PN+-  
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。 :95wHmk  
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: %rQ5 <U  
{)t6DH#  
template < typename Right > *6)u5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %^l77 :O  
Right & rt) const m4@y58n=  
  { d8b'Gjwtw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R0y@#}JH  
} 0 mWfR8h0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ] =jnt  
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。 3:rH1vG.m  
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。 j/bebR}X  
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。 eo4<RDe<  
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。 Qr;es,f  
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? "Yn <]Pa_  
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: 62}bs/%  
&Z+a (  
template < class Action > )>ed6A1  
class picker : public Action [|2uu."$  
  { @NXGVmY1}  
public : $J #}3;a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'nNw  
  // all the operator overloaded : 5@cj j  
} ; %>uGzQ61  
j\nnx8`7  
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。 RGGP6SDc  
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: &50Kn[  
)S$!36Ni[  
template < typename Right > E0c5c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }TRr*] P<%  
  { (~TP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `5`Pv'`  
} [&rW+/  
0>-l {4srs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l%"eQ   
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。 `}F=Zjy  
0+O)~>v  
template < typename T >   struct picker_maker J-fU,*Bk  
  { c7IgndVAV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jow^~   
} ; '?Q [.{<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &_&])V)<\S  
  { `X]-blHo  
typedef picker < T > result; F'Fc)9qFa<  
} ; {"e/3  
~?aq=T  
下面总的结构就有了: +*g[hRw[  
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。 "HVwm>qEi  
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。 K+H?,I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @6i^wC  
至此链式操作完美实现。 "8Pxf=   
(@M=W.M#  
@l&5 |Cia  
七. 问题3 g 4d 5G=y  
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。 gsc*![N  
f+s'.z%  
template < typename T1, typename T2 > <HG~#oBRq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `S<uh9/  
  { 9XS+W w7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )TM![^d  
} I~"-  
8&ZUkDGkJ  
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: *NDLGdQqz  
,D3q8?j  
template < typename T1, typename T2 > )TyL3Z\>(  
struct result_2 +U+c] Xgt  
  { [fR<#1Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jzEimKDE's  
} ; jRB:o?S  
cY#TH|M  
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? Dw[w%uz  
这个差事就留给了holder自己。 GWA_,/jS%  
    7"*- >mg  
ffm19B=  
template < int Order > ?ArQ{9c  
class holder; yYdXAenQ  
template <> gNLjk4H,S[  
class holder < 1 > f*5=,$0  
  { 9S6vU7W  
public : o,Ha-z]f  
template < typename T > |EU}&k2  
  struct result_1 x 6,S#p  
  { ,{8~TVO  
  typedef T & result; 2E2J=Do  
} ; *i%!j/QDAP  
template < typename T1, typename T2 > pBL{DgX  
  struct result_2 _7$j>xX  
  { "-<u.$fE  
  typedef T1 & result; '` [nt25N  
} ; VWfrcSZg6M  
template < typename T > Ju+@ROZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %Si3t2W/  
  { x:l`e:`y9  
  return (T & )r; gdCU1D\  
} S8"X7\d{  
template < typename T1, typename T2 > !0Q(x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V!},a@>p  
  { 1uXtBk6  
  return (T1 & )r1; _/E>38G]  
} 'a"<uk3DT  
} ; D;d;:WT5  
k9R1E/;  
template <> O=mGL  
class holder < 2 > &|{K*pNa  
  { 2EK\QWo  
public : @KS:d\l}U  
template < typename T > o@pM??&x  
  struct result_1 &S|laq H  
  { *Z/B\nb  
  typedef T & result; W8":lpp  
} ; zNXk dw  
template < typename T1, typename T2 > gWWy!H  
  struct result_2 },f7I^s|  
  { R [uo:.  
  typedef T2 & result; s}?98?tYB  
} ; i:[B#|%  
template < typename T > Ak}l6{ ..  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ORHC bw9  
  { s{iYf :  
  return (T & )r; `>#X,Lw$g  
} /5J! s="  
template < typename T1, typename T2 > 6Jj)[ R\5=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,bH  
  { KR522YW  
  return (T2 & )r2; ?tSY=DK\n  
} T Z>z5YTv  
} ; Qu;AU/Q<([  
0cS.|\ZTA  
1MV^~I8Dd  
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> >。 I}8F3_b,#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U 9 k}y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iu1iO;q  
a\MU5%}\  
return l(i, j) = r(i, j); 'Klz`)F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fvv6<E  
4a646jg)  
  return ( int & )i; '$U"RP^(  
  return ( int & )j; tr'95'5W.  
最后执行i = j; \NSwoP  
可见,参数被正确的选择了。 $L`7J$'^  
Z'fy9  
Em?skUnG,  
% -SP  
1R:h$* -z  
八. 中期总结 ahf$#UQLb  
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: U{_O=S u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WW_X:N~~e\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c,-< 4e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nh8h?&q|  
]v#T'<Nl  
6zI?K4o  
1ii.nt1 u  
UHg^F4>4  
Ri3m438  
九. 简化 Z?@07Y[|K  
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。 Q^ F-8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ilHj%h*z  
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: AKWw36lm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tN0>5'/  
  +-*/&|^等 );*GOLka  
2. 返回引用。 f2Slsl;  
  =,各种复合赋值等 npe*A  
3. 返回固定类型。 3 (<!pA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k+i=0 P0mf  
4. 原样返回。 eQeNlCG  
  operator, IaJ(T>" +  
5. 返回解引用的类型。 #z~oc^J^T  
  operator*(单目) j IW:O  
6. 返回地址。 qI"mW@G~H  
  operator&(单目) 7oWv'  
7. 下表访问返回类型。 jc?Hip'  
  operator[] {.2C>p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ML]?`qv '  
  operator<<和operator>> PNG'"7O  
K0v,d~+]  
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 >**M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r*$"]{m}  
&O[o;(}mFI  
template < typename Left > C&SYmYj^c  
struct value_return eu4x{NmQ  
  { Du{]r[[C  
template < typename T > *rbH|o8  
  struct result_1 #A/jGv^  
  { B}jZ~/D}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; oT_,k}LIX  
} ; [DE8s[i-  
+:t1PV;l  
template < typename T1, typename T2 > hb_Ia]b  
  struct result_2 RWoiV10  
  { x O)nS _I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7}#vANm  
} ; r`krv-,O$  
} ; {P]l{W@li  
I;`V*/s8"  
#"Zr#P{P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JrQN-e!  
x|Ei_hI-  
下面我们来剥离functor中的operator() =:2V4H(F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qle\c[UM5  
mI.*b(Irp  
return l(t) op r(t) AiyjrEa%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EmH{G  
return op l(t) $""[( d?0  
return op l(t1, t2) N7E[wOP  
return l(t) op Qh*|mW  
return l(t1, t2) op @#V{@@3$  
return l(t)[r(t)] YcGqT2oLP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A6sBObw;  
REt()$ 7~  
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: T#( s2  
单目: return f(l(t), r(t)); USbiI %   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |%tR#!&[:g  
双目: return f(l(t)); X23TS`  
return f(l(t1, t2)); '*T7tl  
下面就是f的实现,以operator/为例 s<5t}{x  
1jV^\ x0  
struct meta_divide 7Ua Ll  
  { uM\~*@   
template < typename T1, typename T2 > Sd)D-S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jeW0;Cz J~  
  { fer'2(G?W  
  return t1 / t2; ,:#prT[P"  
} K.cNx  
} ; <1@_MY o  
& IDF9B  
这个工作可以让宏来做: tf/ f-S  
ML R3 A s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sFGXW  
template < typename T1, typename T2 > \ 4Q]+tXes  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "_(o% \"7  
以后可以直接用 kL&^/([9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v/^2K,[0>  
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 y/PEm)=Tt  
(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。。。) n3)g{K^  
~U^0z|.  
# v v k7  
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 -_2= NA?t  
RuHJk\T+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h)YqC$A-s  
class unary_op : public Rettype q<7Nz] Td  
  { yx-{}Yj^  
    Left l; LAr6J  
public : YY.;J3C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2=#O4k.@  
`R; ct4-  
template < typename T > {g);HnmPN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ohjqdv@  
      { Z|~<B4#c  
      return FuncType::execute(l(t)); r3KV.##u,  
    } *mBEF"  
51rM6 BT  
    template < typename T1, typename T2 > NfN#q:w1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $GYy[-.`  
      { ]];7ozS)X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]{y ';MZ  
    } hTy#Q.=  
} ; =GLsoc-b  
uxR_(~8  
e0hT  
同样还可以申明一个binary_op mG2}JWA  
+)V6"XY-(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3w0m:~KS6V  
class binary_op : public Rettype G q:7d]c~T  
  { ` "9Y.KU  
    Left l; !E*-\}[  
Right r; (C. 1'<]  
public : #cApk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *{tJ3<t(1  
K|s+5>]W/[  
template < typename T > lxxK6;r~>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ak1f*HGl|  
      { )JZfC&,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #S1)n[  
    } fCTjTlh  
on(W^ocnD  
    template < typename T1, typename T2 > L ~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kp0>8rkF  
      { +}:c+Z<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~=c#Ff =Z  
    } 1&m08dZm5  
} ; MLp5Y\8*  
jOe %_R  
[,fMh $t  
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 "PlM{ZI\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2 {31"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QGsUG_/_P  
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。 CwT52+Jb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {UwJg  
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。。。 s~TYzfA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KRz\ct|  
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) inhb>zB  
下面是修改过的unary_op TX 12$p\  
.!Z.1:YR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pl 5+Oo  
class unary_op @@! R Iq!  
  { A]>0lB  
Left l; $YW z~^f  
  yyZjMnuD  
public : Z &PwNr/  
8IVKS>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5[I 9/4,  
H p1cVs  
template < typename T > T$'Ja'9Kj  
  struct result_1 R (hq Ba/V  
  { M>'-P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; } #$Y^ +UN  
} ; (D))?jnC  
(I\aGGW  
template < typename T1, typename T2 > :yO)g]KF  
  struct result_2 QPGssQR6  
  { HeR-;L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6g<JPc  
} ; <Q%o}m4Kt  
lM?P8#3  
template < typename T1, typename T2 > Vg2s~ce{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f)*}L?  
  { m-;u]X=a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rYc?y  
} B_:K.]DK`  
cDLS)  
template < typename T > & 8e~<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `33+OW  
  { ,Kdvt@vle  
  return OpClass::execute(lt(t)); R` /n sou  
} 3"q%-M|+Q  
-B@jQg@ >  
} ; ncu> @K$n  
Y5(`/  
\alRBHqE  
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 "IB)=Hc  
好啦,现在才真正完美了。 jp2l}C  
现在在picker里面就可以这么添加了:   }/M ~  
o.sa ?*  
template < typename Right > 3}XUYF;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #E*jX-JT  
  { d<!bE(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RN!oflb  
} rMLCt Gi  
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。 =TyN"0@  
377$c;4 F  
lOYwYMi  
dpTap<Noby  
I'J=I{p*  
十. bind 9;q@;)'5  
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。 {T=I~#LjMI  
先来分析一下一段例子 7CNEP2}:R  
]%G[<zD,1  
(}bP`[@rX!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]`+>{Sx 1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a*=\-;HaZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nuXaZRH  
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。 [f^~Z'TIN/  
我们来写个简单的。 b) .@ xS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )|\72Z~eq  
对于函数对象类的版本: Lv#DIQ8y  
44wY5nYNt  
template < typename Func > p`XI(NI  
struct functor_trait =q>eoXp  
  { CJ KFNa  
typedef typename Func::result_type result_type; KXYq|w  
} ; 1G$kO90  
对于无参数函数的版本: UB?a-jGZ K  
.wYx_  
template < typename Ret > #2Mz.=#G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nwW `Q>+#U  
  { d0IHl!X  
typedef Ret result_type; -s4qm)\  
} ; zn@tLLX  
对于单参数函数的版本: F5&4x"c  
Ma wio5  
template < typename Ret, typename V1 > R '"J{oR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |jc87(x <  
  { 7 ?/ Fr(\  
typedef Ret result_type; vhdT"7`U  
} ; %vn rLt$  
对于双参数函数的版本: fE7[Sk  
GT2;o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /zPN9 db  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > f`H}Y!W(  
  { !P#lTyz  
typedef Ret result_type; tUL(1:-C  
} ; pSay^9ZI  
等等。。。 ^yjc"r%B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &!Y^DR/  
~99Ta]U  
template < typename Func > c tTbvXP  
struct func_return )|'? uN7  
  { CP/`ON  
template < typename T > ef Ra|7!HK  
  struct result_1 h dPK eqg7  
  { O*!+D-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "5ah{,  
} ; e-\J!E'1F  
,,b_x@y*  
template < typename T1, typename T2 > 980[]&(  
  struct result_2 $UO7AHk  
  { - C8 h$P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x~A""*B~  
} ; WWH T;ST  
} ; prhFA3 rW.  
8_mdh+  
^MDBJ0 I.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ) Q]kUG#`  
;./Tv84I^  
template < typename Func, typename aPicker > nBZqhtr  
class binder_1 _9""3O  
  { '<$(*  
Func fn; N2xgyKy~  
aPicker pk; 7@|(z:uw  
public : 6^}GXfJAc  
e,|"9OK  
template < typename T > ^cBA8 1  
  struct result_1 x w]Zo<F  
  { w,9$*=k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X62z>mM  
} ; + ECV|mkk  
.K;*uq:0  
template < typename T1, typename T2 > \d%&_rp  
  struct result_2 ` _[\j]  
  { $Ob]JAf}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y#3m|b45n  
} ; I?Eh 0fI  
5|wQeosXxI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hjaI&?w  
,Ix7Yg[  
template < typename T > jpT!di  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~\Fde^1  
  { &I<R|a  
  return fn(pk(t)); 2mVH*\D  
} i#iY;R8  
template < typename T1, typename T2 > )6^b\`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h$4V5V  
  { x(}@se  
  return fn(pk(t1, t2)); E+UOuf*(  
} 3zMmpeq  
} ; 6D _4o&N  
<o^mQq&  
OA&NWAm4  
一目了然不是么? ^ 4c2}>f  
最后实现bind ;@ %~eIlu  
>0T0K`o  
}0}J  
template < typename Func, typename aPicker > : :e=6i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V]`V3cy1+3  
  { !V7VM_}@Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yEzp+Ky  
} Ed.~9*m  
-L</,>p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cD-\fRBGK  
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。 Vy&F{T;$  
eW0:&*.vMj  
十一. phoenix 2m/1:5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &=K-~!?  
_QkU,[E  
for_each(v.begin(), v.end(), rL&585  
( c|hKo[r)  
do_ wF$8#=  
[ #^%Rk'W  
  cout << _1 <<   " , " /,$6`V  
] ,K8PumM_  
.while_( -- _1), Bn}@wO  
cout << var( " \n " ) qyQPR  
) s[8<@I*u  
); >x (^g~i  
]e7D""  
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: ([`-*Hy  
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 'R,1Jmx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m9.QGX\]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w9H%u0V?  
r]kLe2r:B  
bmzs!fg_~R  
template < typename Cond, typename Actor > OfbM]:}<3  
class do_while j;J4]]R;o  
  { T1\.~]-msb  
Cond cd; gj$gqO`B  
Actor act; //_v"dqP{)  
public : g>T'R Vb  
template < typename T > JG0TbM1(Bt  
  struct result_1 _lu.@IX-  
  { rM_8piD  
  typedef int result_type; *~:4&$  
} ; 7?Xfge%\  
mY |$=n5X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Cf@WjgR  
V: 2|l!l*  
template < typename T > y3))I\QT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U3 ED3) D  
  { ^#vWdOlt  
  do CdC&y}u  
    { . m@Sk`s  
  act(t); ,^`+mP  
  } y*2:(nI  
  while (cd(t)); _u]Wr%D@  
  return   0 ; %h2U(=/:  
} *^}(LoPZ  
} ; U43PHcv_  
-YJ7ne]  
C[|jJ9VE,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x_s9DkX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P8:k"i/6J  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3{]csZvW  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 g.iiT/b  
下面就是产生这个functor的类: l" *zr ;#  
./rNq!*a  
_ ?xORzO  
template < typename Actor > ROW8YTYb  
class do_while_actor |9@?8\   
  { 3tA6r  
Actor act; ~%bz2Pd%  
public : .?@$Rd2@W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >E^sZmY[f-  
d+\o>x|Y!Y  
template < typename Cond > ![0\m2~iv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )8!""n~  
} ; MOJKz!%  
oDrfzm|[Y  
=j#uH`jgW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 es6!p 7p?  
最后,是那个do_ T9}G:6  
f)Z$ ,&  
B#OnooJI  
class do_while_invoker -2{NI.-Xd  
  { N! }p  
public : |~Z.l  
template < typename Actor > Rr{mD#+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %-/[.DYt  
  { 1~zzQ:jAZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); f(6`5/C  
} X3-pj<JLY  
} do_; LPc)-t|p"  
bC{}&a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V|13%aE_v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =8?y$WE  
最后来说说怎么处理break和continue iVTC"v  
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。 %@k@tD6  
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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