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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?~F. /  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t(?<#KUB-  
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, ixw(c&gL  
$TG?4  
.JAcPyK^  
F2>%KuM  
  class filler d6.}.*7Whc  
  { 9 5 H?{  
public : ,Y!zORv<7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @ajM^L!O  
} ; 9]$`)wZ  
Y}.Ystem  
/iC_!nu  
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: WE.Tuo5L  
$qm~c[x%  
c8ZCs?   
8H $#+^lW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JTUNb'#RZ  
>q(6,Mmb  
xm^95}80yh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :ba/W&-d  
eXzXd*$S  
pm]fQ uq  
@"8R3BN  
二. 战前分析 ;<-7*}Dj  
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。 y/R+$h(%  
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 0.DQO;  
K]"Kf{bx  
0HbJKix!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <abKiXA"  
  /* --------------------------------------------- */ a [C&e,)}  
vector < int *> vp( 10 ); "!q?P" @C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bK=c@GXS  
/* --------------------------------------------- */ Y';>O`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !_^g8^>2(  
/* --------------------------------------------- */ Y4To@TrN#\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IZ~.{UQ  
  /* --------------------------------------------- */ qrDcL>Hrn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T[2}p=<%  
/* --------------------------------------------- */ 3j*'HST  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4e9E' "8%  
b UvK  
l)8sw=  
zM59UQU;  
看了之后,我们可以思考一些问题: abWl ut  
1._1, _2是什么? Sdc*rpH"(  
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。 (I=6Nnt'  
2._1 = 1是在做什么? `-O= >U5nH  
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。 2R`u[  
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。 detLjlE  
&O tAAE  
og-]tEWA1  
三. 动工 -1 W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yXF|Sqv  
&r@H(}$1\  
!Z s,-=^D  
SE!L :  
template < typename T > e1P7 .n}  
class assignment -,GEv%6c  
  { E1W:hGI  
T value; SDc" 4g`  
public : t!jwY/T  
assignment( const T & v) : value(v) {} V2<i/6~  
template < typename T2 > >&hX&,hG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0<&M?^  
} ; w3bIb$12  
u^=@DO'  
YMu)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a8JN19}D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }W}G X(?P  
UC|JAZL  
hTTfJDF  
Hsl{rN  
  class holder RgGA$HN/  
  { p >aw  
public : 'v`_Ii|-  
template < typename T > 7) 0q--B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2U%qCfh6|  
  { }n95< {  
  return assignment < T > (t); S=O$JP79  
} Wz{%"o  
} ; XS|mKuMc C  
v3^t/[e~:  
H[BYE  
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: "Ot{^ _e  
MPvWCPB  
  static holder _1; /{we;Ut=g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z| L2oc e  
-f.R#J$2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .Cr1,Po  
而不用手动写一个函数对象。 &<h?''nCy  
DV,DB\P$  
Jvj=I82  
{^wdJZ~QLK  
四. 问题分析 rfTe  
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。 RbAt3k;y  
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。 J wFned#T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o?dR\cxj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N D* ]gM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BD'NuI  
hbnS~sva  
五. 问题1:一致性 !KDr`CV&  
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?| +H}e)1^ I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @dV9Dpu  
T6=-hA^A  
struct holder ;eh/_hPM  
  { ]xrD<  
  // " $=qGHA~  
  template < typename T > SG`)PW?  
T &   operator ()( const T & r) const #eLN1q&Z  
  { O PiaG!3<  
  return (T & )r; ,s? dAy5  
} Ff)@L-Y\K  
} ; P;c0L;/  
8[HZ@@  
这样的话assignment也必须相应改动: NL-_#N$  
_BwKY#09Zp  
template < typename Left, typename Right > ,Hh*3rR^  
class assignment 4W-"|Z_x  
  { -fPT}v  
Left l; e YDUon  
Right r; 2Oi'E  
public : % $.vOFP9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $_bZA;EMQ  
template < typename T2 > $rTu6(i1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >Bx8IO1_\d  
} ; 5Hy3\_ +  
H;wR  
同时,holder的operator=也需要改动: >{F!ntEj  
eP?~- #  
template < typename T > %`oHemSy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0BDoBR  
  { V4\56 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xp=Zd\5W$  
} - 3]|[  
2_N/wR#=&  
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。 w&C1=v -h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J7m`]!*t  
?\M)WDO  
return l(rhs) = r; mR,O0O}&  
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。 SS0_P jKz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U/5$%0)  
K=o:V&  
template < typename Tp > QQq/5r4O`q  
class constant_t .5z&CJDiIi  
  { req-Q |  
  const Tp t; (GNEYf|  
public : \-d '9b?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7@@<5&mN  
template < typename T > LU G9 #.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p2^)2v  
  { j%u8=  
  return t; ZR6&AiL(Bj  
} 22'vm~2E  
} ; b?>VPuyBb  
S[sr 'ZW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {s9<ej~<R  
下面就可以修改holder的operator=了 \H[Yyp4  
d QDLI  
template < typename T > qzHU)Ns(_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FSe5k5  
  { L,W:,i/C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7P c(<Ui+  
} {yU0D*#6  
cTy'JT7  
同时也要修改assignment的operator() J7Sx!PQ  
u9,=po=+7f  
template < typename T2 > aC}p^Nkr"k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 18rp; l{  
现在代码看起来就很一致了。 -`g J  
2;h+;G  
六. 问题2:链式操作 1Df, a#,y"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %2,/jhHL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :-U53}Iy  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 FF jRf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p$XnOh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qqh^E_O  
k1m'Ka-  
template < typename T > >-eS&rma  
struct result_1 D>S8$]^Dm  
  { #:Xa'D+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z]7tjRvq)  
} ; ] .`_, IO  
{H'X)n$  
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: 5DUi4 Cbgy  
qNy-o\;XN  
template < typename T > `}Eh[EOHJ  
struct   ref lj Y  
  { Z"]xdOre  
typedef T & reference; $q^O%(  
} ; sN=KRqe  
template < typename T > 5Vm Eyb  
struct   ref < T &> 4NJVW+:2  
  { ePi Z  
typedef T & reference; _=6vW^ s  
} ; 8a?IC|~Pz  
i"< ZVw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pm~,Ky&Hl  
`{Hb2 }L5  
template < typename T > C!hXEtK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d;<.;Od$`  
  { <347 C{q  
  return l(t) = r(t); aI 7Xq3  
} k 5t{  
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。 x!>d 6lgej  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pA*i!.E/b  
o;E (Kj  
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 =m7CJc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uRFNfX(*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k~& o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *XHj)DC;  
最后的布局是: 50COL66:7  
                Add M*v^N]>"G  
              /   \ y _6r/z^  
            Divide   5 BL7>dZOa  
            /   \ 'r6cVBb}  
          _1     3 xS-w\vbLV  
似乎一切都解决了?不。 b#e]1Q  
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。 @PKAz&0  
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。 \6U 2-m'  
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: v [dAywW  
_@7(g(pY 3  
template < typename Right > { qjUI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >=bt   
Right & rt) const X,&`WPA:S  
  { 0,bt^a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \G]K,TG  
} bKTqX[=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]Kof sU_{  
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。 p1C_`f N,  
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。 ybC-f'0  
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。 ,#=eu85 '  
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。 SCqu,  
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? n<=y"*  
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: x,}ez  
w' .'Yu6  
template < class Action > 2m|Eoc&M_  
class picker : public Action hjw4Xzju  
  { YcPKM@xo  
public : \m@] G3=]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /FoUo   
  // all the operator overloaded y|$vtD%c  
} ; suzFcLxo  
=CWc`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 bN]\K/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: tWcizj;?wK  
^ sS>Mts  
template < typename Right > w{RNv%hJ$=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r4;^c}  
  { "0!~g/X`rK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dBsRm{aS  
} v`@5enr  
?.]o_L_K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /j`i/Ha1  
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。 Og_2k ~  
M?QQr~a  
template < typename T >   struct picker_maker 6s> sj7  
  { ~W2:NQ>i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9yO{JgKA  
} ; tq2-.]Y@U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `\Uc4lRS  
  { Iq^~  
typedef picker < T > result; #8P#^v]H  
} ; 1'(_>S5CG  
.`:oP&9r  
下面总的结构就有了: ' m  
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。 ZD$-V 3e`  
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。 j0ci~6&b3_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3WQRN_  
至此链式操作完美实现。 AN|jFSQ'  
4he v ;  
Z&AHM &,yj  
七. 问题3 r)) $XM  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6-)7:9y  
=x|##7  
template < typename T1, typename T2 > LsuAOB 8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !l sy&6  
  { nF|#@O`1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vo:52tCk}m  
} O|A~dj `  
_ C7abw-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: n's2/9x  
x@{G(W:W  
template < typename T1, typename T2 > .6lY*LI  
struct result_2 Y&ct+w]%  
  { MAm1w'ol"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oO!1  
} ; (mD-FR@#  
j1'xp`jgv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z*??YUT\M  
这个差事就留给了holder自己。 X ,V= od>  
    {hW +^  
~9`^72  
template < int Order > r6gt9u:  
class holder; ):|G k Sm  
template <> TFiuz; *|  
class holder < 1 > u|_I Twk  
  { SX1Fyy6 w  
public : T! &[  
template < typename T > D=5t=4^H(  
  struct result_1 7Va#{Y;Zy  
  { 3B!&ow<rt  
  typedef T & result; N}.Q%&6:  
} ; sRo<4U0M;l  
template < typename T1, typename T2 > C,sD?PcSi+  
  struct result_2 2n-Tpay0  
  { ,H#qgnp  
  typedef T1 & result; *:fw6mnJ#  
} ; oo$WD6eCR  
template < typename T > Nqo#sBS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N \CEocU  
  { 1j${,>4tQ  
  return (T & )r; O+{pF.P#V  
} o{S}e!Vb  
template < typename T1, typename T2 > j. ks UJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ims=-1,  
  { &vJ(P!2f<  
  return (T1 & )r1; fl5UY$a2-  
} YW4b m  
} ; _{2Fx[m%  
D@sx`H(  
template <> `JY>v io  
class holder < 2 > bJG!)3cx  
  { b]tA2~e  
public : n]6}yJJo  
template < typename T > @4 Os?_gJ\  
  struct result_1 -N-4l  
  { Oo3qiw  
  typedef T & result; V1CSXY\2  
} ; M<M# < kD  
template < typename T1, typename T2 > A .jp<>  
  struct result_2 5tgILxSK  
  { (DEL xE  
  typedef T2 & result; Pi"tQyw39$  
} ; \@ WsF$  
template < typename T > NbQMWU~7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rH2tC=%  
  { C>k;MvqO  
  return (T & )r; tLoD"/z  
} +hyWo]nW0  
template < typename T1, typename T2 > yp^[]Mz=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .JD4gF2N  
  { mER8> <  
  return (T2 & )r2; {'=Nb 5F  
} pdcwq~4~%  
} ; CL<KBmW7  
,XBV}y  
Dbkuh!R  
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> >。  n_xa)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <De3mZb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cciAMQhA  
@3expC  
return l(i, j) = r(i, j); 5.C[)`_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :>er^\  
\0^rJ1*  
  return ( int & )i; t7*H8  
  return ( int & )j; upEPv .h  
最后执行i = j; uz#eO|z@o  
可见,参数被正确的选择了。 ;*37ta  
q_T?G e  
{Y@-*pL]  
hI>rtaY_  
B;D:9K  
八. 中期总结 3>@qQ_8%~  
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: _?(hWC"0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }Nd`;d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q 2SSJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ` HE:D2b  
b0z{"  
eB/hyC1  
W_f"Gk  
"6*Kgf2G  
qqom$H<  
九. 简化 utm+\/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .^N#|hp^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l~Wk07r3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GHgEbiY:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y9co?!J 5M  
  +-*/&|^等 K^cWj_a"  
2. 返回引用。 EfrkB"  
  =,各种复合赋值等 Pguyf2/w  
3. 返回固定类型。 ixJ20A7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +v[$lh+  
4. 原样返回。 Oz9Mqcx  
  operator, lA Ck$E  
5. 返回解引用的类型。 x}8T[  
  operator*(单目) sKG~<8M}  
6. 返回地址。 i37a}.;  
  operator&(单目) ]stLC; nI  
7. 下表访问返回类型。 g`5`KU|  
  operator[] B,m$ur#$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }2!5#/^~  
  operator<<和operator>> W1vAK  
A2O_pbQti  
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。 "TH-A6v1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O"s`-OM;n  
^* /v,+01f  
template < typename Left > 3W0E6H"  
struct value_return k.%W8C<Pa  
  { 1KIq$lG{ E  
template < typename T > o YI=p3l  
  struct result_1 zs]/Y2  
  { LG@c)H74  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L};;o+5uJD  
} ; ,w/mk$v  
n XeK,C  
template < typename T1, typename T2 > 5N3!!FFE  
  struct result_2 HfeflGme*  
  { ]R0A{+]n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; luz%FY:  
} ; [|;Zxb:  
} ; ':R3._tw\  
k\thEEVP0*  
8$jT#\_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `@.s!L(V  
Sp$x%p0  
下面我们来剥离functor中的operator() ; R|#ae@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~ :b:_ 5"  
gc8PA_bFz  
return l(t) op r(t) QVRokI`BF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7pI \`*7b  
return op l(t) vyx\N{  
return op l(t1, t2) Lv5 ==w}  
return l(t) op 0qd;'r<  
return l(t1, t2) op $I6eHjYT  
return l(t)[r(t)] io33+/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GqD!W8+  
Lvj5<4h;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .gkPG'm[  
单目: return f(l(t), r(t)); AoOG[to7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SnF[mN'  
双目: return f(l(t)); _Il9s#NA%  
return f(l(t1, t2)); *I1W+W`G  
下面就是f的实现,以operator/为例 e %v4,8  
UV8r&O  
struct meta_divide Dx# @D#  
  { 2=,Sz1`t  
template < typename T1, typename T2 > [oN> :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I7z]%Z  
  { W*DIW;8p  
  return t1 / t2; ,JBw$ C  
} Am?Hkh2  
} ; #IrP"j^  
lnC Wu@{  
这个工作可以让宏来做: |tJ%:`DGw  
#`L}.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &eS70hq  
template < typename T1, typename T2 > \ 6'*Uo:]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '>mb@m  
以后可以直接用 ].f,3it g&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;pyJ O_R[  
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 "oXAIfU#T  
(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。。。) XQY&4tK  
@] "9EW 0  
lgqL)^8A  
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 E!~2\qKT  
&b6@_C9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I \%Lb z  
class unary_op : public Rettype >h( rd1  
  { Tl7:}X<?  
    Left l; t7+Ic  
public : '=5_u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5 /jY=/0.a  
|QTqa~~B  
template < typename T > 8EEQV}4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IS4K$Ac.  
      { v4##(~Tu  
      return FuncType::execute(l(t)); n_&)VF#n(  
    } %s :  
A-Pwi.$  
    template < typename T1, typename T2 > 2 Yd~v|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rJQ|Oi&1i  
      { K/d &c]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^W[`##,{Od  
    } 4-rI4A<  
} ; L{,7(C=  
x&/Syb  
$,zM99  
同样还可以申明一个binary_op ;xtb2c8HT  
L?C~ qS2g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @=#s~ 3  
class binary_op : public Rettype Z*aU2Kr`;  
  { ` "":   
    Left l; St&HE:  
Right r; .:!x*v  
public : -XIvj'u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AbI*/ |sY  
4x?u5L 9o  
template < typename T > 9.#R?YP$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >8;%F<o2  
      { d4h(F,K7V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )[X!/KR90  
    } )bU")  
fvMhq:Bu  
    template < typename T1, typename T2 >  KP-z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /D]r "-  
      { :9q^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5N+(Gv[`"  
    } oqHm:u ^2  
} ; M &EJFpc*  
HF[%/Tu  
"57G@NC{n  
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 n >PM_W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -?`l<y(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U9sub6w6  
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。 '?GZ"C2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @5VZ   
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。。。 6@ ^`-N;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pYUkd!K"  
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 S,v>*AF  
8B+^vF   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _H<OfAO  
class unary_op IMrOPwjc  
  { [y;ZbfMP|o  
Left l; @@mW+16  
  vUx$[/<  
public : yzb&   
WREGRy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MJpTr5Vs  
,,wx197XeD  
template < typename T > c;}n=7,>:L  
  struct result_1 `|?$; )  
  { @7 HBXP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! -nm7Q  
} ; :Zo2@8@7  
5MU@g*gj,C  
template < typename T1, typename T2 > *<QL[qyV  
  struct result_2 9sU,.T  
  { &n kGdHX/a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '6J$X-  
} ; Eakjsk  
H4A+Dg,  
template < typename T1, typename T2 > 3zF7V:XH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S9+gVR8]C  
  { Dq 4}VkY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J&1N8Wk)  
} xi=uXxl  
2]f.mq_PD  
template < typename T > 2+cicBD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lS*.?4zX  
  { @5GP;3T  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vzm7xl [  
} %t.IxMY  
6.=1k  
} ; vGp@YABM  
5j5t?G;d,  
=DwH*U /YR  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o;C)!  
好啦,现在才真正完美了。 y N%Pe:R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4zbV' ]  
io_64K+K  
template < typename Right > b?L43t,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const IQY#EyTb  
  { }gaKO 5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a :AcCd)  
} -ouL4  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ggjb86v\  
|.nWy"L  
o7B+f  
OZ9j3Q;a$  
k5CIU}H"  
十. bind tvCTC ey  
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。 8#-}3~l[  
先来分析一下一段例子 `P*j~ZLlXN  
/^ 7 9|$E  
XaSl6CH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >pHvBFa3G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3e1"5~?'<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )+R3C%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 KJZY.7  
我们来写个简单的。 _fw'c*j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lR^Qm|  
对于函数对象类的版本: 6 VDF@V$E  
13 p0w  
template < typename Func > ]2 N';(R  
struct functor_trait K 2v)"|T)  
  { Mt0|`=64  
typedef typename Func::result_type result_type; v>l?d27R  
} ; \?}.+v  
对于无参数函数的版本: mt7:`-  
CcE TS}Q0C  
template < typename Ret > Pfy;/}u^c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <!$Cvx\U  
  { y+h=x4t  
typedef Ret result_type; CKgyv%T5m:  
} ; e#{L ~3  
对于单参数函数的版本: 0C_Qp%Z  
V^5 t~)#46  
template < typename Ret, typename V1 > d^>se'ya  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /m:}rD  
  { VQ`O;n6/`  
typedef Ret result_type;  $nWmoe)  
} ; vi|ASA{V  
对于双参数函数的版本: U {v_0\ES  
Gu=bPQOj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,oe4*b}O=.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L}nc'smvM  
  { '(*D3ysU  
typedef Ret result_type; >48Y-w  
} ; ><^@1z.J  
等等。。。 n_hD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vkLG<Y  
p%'((!a2  
template < typename Func > #kEdf0  
struct func_return PX'%)5:q;i  
  { X_2I4Jz]6  
template < typename T > ['<rfK  
  struct result_1 7#QH4$@1P  
  { D1 z3E;:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6!N&,I  
} ; A}# Mrb  
:=@[FXD4  
template < typename T1, typename T2 > FT6cOMu  
  struct result_2 LA5rr}<K  
  { }_x oT9HUr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8%B @[YDe  
} ; zwS'AN'A  
} ; hz|$3*q  
dl4.jLY  
L2%P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DTY=k  
oY: "nE  
template < typename Func, typename aPicker > ;MD{p1w  
class binder_1 3 -FNd~%  
  { `)fGw7J {  
Func fn; 8*ysuL#  
aPicker pk; xPv&(XZR  
public : nq;)!Wry  
U_?RN)>j  
template < typename T > w,7 GC5j\  
  struct result_1 V{r@D!}  
  { A{vG@Pwc:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %;S5_K,  
} ; gg9W7%t/  
}sZ]SE  
template < typename T1, typename T2 > -XBNtM_ "  
  struct result_2 l=yO]a\QZ  
  { ADDpm-]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -rfO"D>  
} ; 2},}R'aR  
s_N!6$tS   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0=iJT4IEJ  
 W~4|Z=f  
template < typename T > sQvEUqy9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LO229`ARr|  
  { FoLw S%+yO  
  return fn(pk(t)); Sn]A0J_  
} W0|?R6|  
template < typename T1, typename T2 > T+fU +GLD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~zx-'sc?  
  { WJ@,f%=<~  
  return fn(pk(t1, t2)); 1<F/boF~  
} lF<(yF5  
} ; i || /=ai  
&uM?DQ`o8  
11u qs S2  
一目了然不是么? wU3Q  
最后实现bind Q. >"@c[  
J=sQ].EK  
4 _ 3\4  
template < typename Func, typename aPicker > n| %{R|s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) = FQH  
  { k"6^gup(U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R[z6 c )  
} LX8vVj8K  
cX2b:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g8C+j6uR0  
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。 0|cQx VJb  
vDemY"wz  
十一. phoenix I'!KWpYJT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I;7VX5X  
h*Ej}_  
for_each(v.begin(), v.end(), SWu=n1J.?H  
( 84k;d;  
do_ Y9C]-zEv  
[ ~7*HZ:.  
  cout << _1 <<   " , " nV<YwqK  
] 61]6N;kJ;  
.while_( -- _1), Wrlmo'31  
cout << var( " \n " ) 3wK)vW  
) i9\Pks#l%  
); w/R^Vwq  
2c}kiqi{  
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: _K8-O>I "  
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 3 . @W.GG8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A;kB"Tx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I|:*Dy,~  
<J- aq;p  
P iN3t]2  
template < typename Cond, typename Actor > #2}S83 k  
class do_while :ZUy(8%Wl  
  { /];F4AO5  
Cond cd; )2a!EEHz  
Actor act; &B) F_EI  
public : EV9m\'=j  
template < typename T > d{0>R{uac  
  struct result_1 >IRo]-,  
  { YpiSH(70`  
  typedef int result_type; pDu~84!])  
} ; /HLQ  
5K8\hoW{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Si;e_a  
zdY`c  
template < typename T > +q3W t|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ).-FuL4Y  
  { 0j3j/={|.1  
  do 7JujU.&{6  
    { /q]WV^H  
  act(t); $jm'uDvm  
  } ioZ2J"s  
  while (cd(t)); 1 @/+ c  
  return   0 ; bo]k9FC  
} X[VQ 1  
} ; 4kx#=MLt  
1j}o. 0\  
<Wl! Qog'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k(s3~S2h  
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。 xa K:@/  
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。 iJ~p X\FKO  
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。 GU=h2LSi]  
下面就是产生这个functor的类: 1aSuRa  
oI^iL\\2h  
thS#fO4]d  
template < typename Actor > p t<84CP  
class do_while_actor g|W~0A@D  
  { r8@:Ko= a  
Actor act; {D7!'Rq,  
public : E;%{hAD{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0O[q6!&]  
#u#s'W  
template < typename Cond > Nz2}Ma 2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZV&=B%J bs  
} ; %!WQ;(  
wLW!_D,/R  
J9{B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p_[k^@ $  
最后,是那个do_ a-hF/~84S:  
ym-212wl  
] Qj65]  
class do_while_invoker ~fr1O`8  
  { jLZ+HYyG9  
public : U,)+wZJ  
template < typename Actor > Dtn|$g,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B~z& "`  
  { eE1w<] Eg  
  return do_while_actor < Actor > (act); *#~3\{  
} BHa!jw_~o  
} do_; #U'n=@U@(  
+-5CM0*&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bE0cW'6r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a}MOhM6T  
最后来说说怎么处理break和continue >/Slk {  
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。 7qu hp\  
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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