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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S$f6a'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZcuA6#3B  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, TF2>4 p  
iv phlw  
b}T6v  
iX'rU@C  
  class filler Ngb(F84H?  
  { < RCLI|  
public : AtR?J"3E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K:' q>D@  
} ; )CX4kPj  
X7,PEA  
,!V]jP)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \4"S7.% |  
X1 ZgSs+i  
-XRn~=5   
7_2kDDW0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); sC[yI Up  
#W.vX?-'0  
tBTTCwNT%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }F+zs*S  
xEuN   
I@Xn3oN  
q1E:l!2al  
二. 战前分析 JQ :Ri  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gyS+9)gY  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >NB?& |  
rF\ "w0J_  
E~<`/s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 47r_y\U h  
  /* --------------------------------------------- */ 3~e8bcb  
vector < int *> vp( 10 ); "P)*FT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l!#m&'16"  
/* --------------------------------------------- */ [ofqGwpDG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Tz2-Bp]h  
/* --------------------------------------------- */ DO7W}WU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i&8FBV-  
  /* --------------------------------------------- */ azjEq$<M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vzF5xp.  
/* --------------------------------------------- */ smG>sEp2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); CE15pNss  
10#oG{ 9  
^\B :R,  
50dGBF  
看了之后,我们可以思考一些问题: %!ebO*8q  
1._1, _2是什么? K^r)CCO  
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。 VL[)[~^  
2._1 = 1是在做什么? KRJLxNr  
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。 )} DUMq7  
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。 ylKmj]A  
!L5jj#0  
-/ ]W+[  
三. 动工 PX|=(:(k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J8y0d1SG  
&h*S y  
2cu#lMq  
y]%w)4PS  
template < typename T > Ld^GV   
class assignment QZ `tNq :/  
  { .k TG[)F0b  
T value; s<x1>Q7X~  
public : +7Kyyu)y@  
assignment( const T & v) : value(v) {} p2PY@d}}.  
template < typename T2 > 6)pH |d.FR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bbxLBD'  
} ; (I@bkMp  
Oo?,fw  
2/,0iwj-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?}Z1(it0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lq.Te,Y%w  
\yrisp#`  
4YZS"K'E  
93[DAs  
  class holder z}SND9-"  
  { =O|c-k,f@  
public : 9*6]&:fm  
template < typename T > }U@m*dEG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VC5_v62&.  
  { 8#R?]Uwq  
  return assignment < T > (t); eUS   
} dQezd-y*  
} ; ^ 4%Zvl  
%}2@rLP  
0;,IKXK6X  
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: QbhW!9(,  
nZR!*$} A  
  static holder _1; Z?MoJ{.!?R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Hr$wa~  
P`U<7xF~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 59(U`X  
而不用手动写一个函数对象。 4([.xT  
9^P2I)aD  
}aB#z<B6  
nW\(IkX\  
四. 问题分析 cIXwiC8t  
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。 t?;T3k[RM  
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。 \(I6_a_{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c*\<,n_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E04l|   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hwnx<f '  
b M;`s5d  
五. 问题1:一致性 jW*1E *"  
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?| 3l!NG=R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4yMW^:@  
ETv9k g  
struct holder wh 0<Uv  
  { yI:# |w|  
  // ~Y5l+EF#  
  template < typename T > %XhfXd'  
T &   operator ()( const T & r) const cu#e38M&eE  
  { mkvvNm3  
  return (T & )r; x_@i(oQ:_  
} "u}9@}*  
} ; eN0P9.eqM  
q5 &Ci`  
这样的话assignment也必须相应改动: WoL9V"]  
'TN)Lb*  
template < typename Left, typename Right > |oKu=/[K  
class assignment L3y5a?G  
  { \Z)1 ?fq  
Left l; #S QXTR  
Right r; lpQP"%q  
public : O]u",J5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ph30'"[Z}  
template < typename T2 > 4dhqLVgL{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lhn8^hOJ/  
} ; y<r}"TAf-  
jy$@a%FD  
同时,holder的operator=也需要改动: #*IVlchA"B  
,^T]UHRO  
template < typename T > Q/_#k/R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~P1_BD(  
  { pD`/_-=^h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G^h_ YjR`*  
} k M*T$JqN  
a4GWuozl  
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。 ?_4^le[;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f>iuHR*EXB  
c;!g  
return l(rhs) = r; G\H q/4  
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。 i&tsYnP2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @h-T:$  
4KIWb~0Y  
template < typename Tp > k'13f,o}  
class constant_t _'iDF  
  { 2bQ/0?.).-  
  const Tp t; 2ChWe}f  
public : =3+L#P=i9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a+(j ?_FyI  
template < typename T > 4 eh=f!(+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R$0U<(/  
  { ?z.Isvn  
  return t; g{ (@uzqG  
} Xz1c6mX|o  
} ; jPwef##~7  
c>MY$-PD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gA +:CgQ  
下面就可以修改holder的operator=了 jb@\i@-  
<c%n?QK{  
template < typename T > E`E'<"{Yd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pcpxe&S  
  { "Gh#`T0#a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q_lu`F|  
} A~y VYC6l  
D0%FELG05  
同时也要修改assignment的operator() n&7@@@cA  
O)<r>vqe}  
template < typename T2 > [t}):}~F|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nZW4}~0j  
现在代码看起来就很一致了。 O]_={%   
Q x.jCy@  
六. 问题2:链式操作 g\J)= ,ju,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kgc.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。 NKh,z& _5-  
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。 Ar~{= X  
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。 RK3.-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .HDebi  
_h~p:=  
template < typename T > /,t| !)\]  
struct result_1 N l|^o{#  
  { onh?/3l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XPVV+.  
} ; T g\hx>  
Zjt9vS)  
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: 3GINv3_  
5=.7\#D  
template < typename T > clC~2:  
struct   ref gpsrw>nw  
  { gm}C\q9  
typedef T & reference; a(g$ d2H  
} ; B~BUW WMfp  
template < typename T > mR6E]TuM  
struct   ref < T &> \hu':@}  
  { ;]"n?uo  
typedef T & reference; d^_itC;-,  
} ; L&rO  6  
xz="|HD);  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (T4k~T`3  
[I_BCf  
template < typename T > ?Ip$;s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XuA0.b%  
  { ]~ >@%v&  
  return l(t) = r(t); vN' VDvVM  
} bQ i<0|S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ./2Z?,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XZ!cW=bqS  
&boj$ k!g[  
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 r$Yh)rpt:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YcEtgpz@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z`;&bg\8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,q/tyGj  
最后的布局是: 77*v-8c  
                Add ]gjr+GV  
              /   \ o8iig5bp  
            Divide   5 Ixyvn#ux )  
            /   \ <e$5~Spc  
          _1     3 VM=hQYe  
似乎一切都解决了?不。 c&0;wgieg  
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。 7j4ej|Fjo  
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。 ~r{\WZ.  
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: +.XZK3  
N:"M&E UM  
template < typename Right > 1y_fQ+\2A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H^]Nmd8Q)  
Right & rt) const cH+h=E=  
  { o",f(v&u%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \Ac}R'  
} yBJ/>SAcG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `%KpTh  
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。 \9[NH/.Z{  
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。 -G(3Y2  
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。 s ZlJ/_g  
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。 @>qx:jx(-S  
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% }V-"  
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: OL,/-;z6  
#rSasucr  
template < class Action > .rt8]%  
class picker : public Action u=_bM2;~Z  
  { ,6S_&<{  
public : >X-ed  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {mCKTyN+  
  // all the operator overloaded )x_W&*oZ  
} ; zgEr,nF  
J dk3) \  
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。 <M5{.`o  
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: 0A #9C09  
XhHel|!g:  
template < typename Right > xI.Orpw  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zN?$Sxttx  
  { E|F!S(.:,M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^g}gT-l%  
} doxdRYKL  
.(P@Bl]XJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }mtC6G41Q  
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。 Ak %no3:9  
twYB=68  
template < typename T >   struct picker_maker *_2O*{V  
  { i/C -{+}U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :Ul'(@  
} ; []6ShcqJ[v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z$I[kR%I{  
  { `g4Ekp'Rp[  
typedef picker < T > result; O]$*EiO\  
} ; h;4y=UU  
Q%X:5G?  
下面总的结构就有了: :uU]rBMo  
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。 Tv*1q.MB  
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。 A9fjMnw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P0`>{!r6@  
至此链式操作完美实现。 OTNZ!U/)j  
N>cp>&jV  
[i<$ZP  
七. 问题3 [pRVZV  
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。 ;QvvU[eb  
OxmlzQ"vM  
template < typename T1, typename T2 > [`Qp;_K?t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pZ@W6}  
  { A^= Hu,"e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )"i>R ~*  
} :) Fp B"  
@=MZ6q  
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: 'EH  
D@lAT#vA  
template < typename T1, typename T2 > a\[fC=]r:  
struct result_2 =A6u=  
  { +lDGr/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >r4Y\"/j  
} ; SCI-jf3WN  
"ojDf3@{  
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? J7 *G/F  
这个差事就留给了holder自己。 $S)e"Po~5  
    2Xj-A\Oh~  
]~g|SqPA@  
template < int Order > ,< )/45  
class holder; u%gm+NneK  
template <> $V{- @=  
class holder < 1 > 8^f[-^%  
  { [r~rIb%Zj  
public : iK6<^,]'  
template < typename T > HS5Ug'\446  
  struct result_1 /O(;~1B  
  { qS/71Kv'  
  typedef T & result; Z+"E*  
} ; ^&G O4u  
template < typename T1, typename T2 > tWX+\ |  
  struct result_2 Bc9|rlV,  
  { [(e`b  
  typedef T1 & result;  h?pGw1Q  
} ; U}vtVvx  
template < typename T > RAx]Sp Q-S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EJ &ZZg  
  { (m =u;L"o  
  return (T & )r; :R|2z`b!  
} Dk{nOvZu<  
template < typename T1, typename T2 > i7w}`vs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const abk:_  
  { @l6 dJ  
  return (T1 & )r1; ZsK'</7  
} J<P/w%i2  
} ; Om?:X!l"  
)dN,b( w9  
template <> 1 FIiX  
class holder < 2 > aid)q&AcQ  
  { &MGgO\|6  
public : D<L{Z[  
template < typename T > @SVEhk#  
  struct result_1 2Z1(J% 7  
  { V{aIhH>P  
  typedef T & result; 8'_ ]gfF  
} ; b!tZbX#  
template < typename T1, typename T2 > u #QSa$P  
  struct result_2 : w`i  
  { eEds-&_  
  typedef T2 & result; M+&eh*:z:  
} ; &)'kX  
template < typename T > ;>hPHx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Q/O[6  
  { +z/73s0~  
  return (T & )r; w\Eve:  
} _f2iz4  
template < typename T1, typename T2 > g8@i_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &7y1KwfXn  
  { R8Ei:f}  
  return (T2 & )r2; E ^>7jf09,  
} 7^}Z%c  
} ; k/rkJ|i+p  
-8J@r2\  
p.7p,CyB  
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> >。 !~DkA7i55  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j:<T<8 .o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *} 4;1OVT  
'`VO@a  
return l(i, j) = r(i, j); Iz=E8R g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Jx[e{o)o  
=:}DD0o*  
  return ( int & )i; W${sD|d-  
  return ( int & )j; 4>eg@sN  
最后执行i = j; @?NLME  
可见,参数被正确的选择了。 BP><G^  
p+1B6j  
uPD_s[  
t#Yh!L6>  
gM]/Y6 *$b  
八. 中期总结 Zl/+HU~  
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: X7!A(q+h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E)SOcM)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G`K7P`m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z.f<6<gF  
lcLxqnv  
l@9:V hU(  
Eu_0n6J  
*J- jr8&  
,$*klod  
九. 简化 )CU(~s|s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5WX2rJ8z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M#IR=|P]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: x?$Y<=vT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XX;%:?n  
  +-*/&|^等 JIkmtZv  
2. 返回引用。 C!A_PQ2y  
  =,各种复合赋值等 Hh/#pGf2  
3. 返回固定类型。 X*;p;N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FiH!) 6T  
4. 原样返回。 ,*#M%Pv1t  
  operator, ` OK }q  
5. 返回解引用的类型。 P,], N)  
  operator*(单目) *gKr1}M  
6. 返回地址。 {=Y&q~:8v  
  operator&(单目) t38T0Ao  
7. 下表访问返回类型。 MYm6C;o$  
  operator[] ;#Nci%<J\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |8rJqtf +&  
  operator<<和operator>> AY]nc# zz  
jV8><5C  
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。 YLr2j 7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: an$h~}/6:  
sRG3`>1  
template < typename Left > (\_d'Js(;  
struct value_return IT"jtV  
  { @5ybBh]   
template < typename T > [O'p&j@  
  struct result_1 Melc -[  
  { C <)&qx3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sn,z$-;h;  
} ; 8hY)r~!b'  
:zoX Xo  
template < typename T1, typename T2 >  -"H9W:  
  struct result_2 V19*~v=u  
  { K a jyQ"j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vC1 `m  
} ; j7zQ&ANF  
} ; :Vc9||k  
%qhaVM$]  
:gn!3P}p?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gB#t"s)  
(A_9;uL^_  
下面我们来剥离functor中的operator() 4!wfh)Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $hapSrS  
v>6r|{  
return l(t) op r(t) t1S\M%?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2 Qy&V/E ?  
return op l(t) .'M]cN~  
return op l(t1, t2) xb\lbS{ f  
return l(t) op ;nbvn  
return l(t1, t2) op v?rN;KY#pK  
return l(t)[r(t)] $= gv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZZUCwczI  
hO8B]4=&*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z q)A"'Y  
单目: return f(l(t), r(t)); Zx6BK=4G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1x]G/I*  
双目: return f(l(t)); H4U;~)i  
return f(l(t1, t2)); e5dwq  
下面就是f的实现,以operator/为例 OWU]gh@r  
G7u7x?E:B`  
struct meta_divide AyWCb  
  { H3JWf MlW  
template < typename T1, typename T2 > U}NNb GQj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hM-qC|!  
  { zT@vji%Y  
  return t1 / t2; *ZHk^d:  
} ry:tL0;;e#  
} ; / wEr>[8S  
~b e&T:7.  
这个工作可以让宏来做: 5}f$O  
`ainJs:B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )<+Z,6  
template < typename T1, typename T2 > \ F@[l&`7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rcAx3AK.  
以后可以直接用 1Z|q0-Dw0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !M\8k$#"n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .- uH ax0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kowBB0  
g\GuH?|   
0rooL<~fa  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z sv(/>  
'jqkDPn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iU5M_M$G  
class unary_op : public Rettype b@"#A8M  
  { >,7 -cm=.  
    Left l; WQK ~;GV-  
public : ZDMS:w.'T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;X*I,g.+H  
274F+X  
template < typename T > "KSzn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "K;f[&xO,o  
      { Bz!SZpW(M  
      return FuncType::execute(l(t)); c7Jfo x V  
    } t,Ss3  
0M-=3T  
    template < typename T1, typename T2 > 2Jm#3zFYz3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I82GZL  
      { LR%]4$ /M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QZw`+KR  
    } 9bwG3jn4?  
} ; b"k1N9  
x5jd2wS Dx  
k nTCX  
同样还可以申明一个binary_op &P'd&B1   
V q4g#PcG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }xJ ).D  
class binary_op : public Rettype \I"n~h^_  
  { 1L3 +KD~  
    Left l; Z}$wvd  
Right r; 2K wr=t  
public :  OXDEU.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pV[SY6/  
%1h%#/#[  
template < typename T > "!,)Pv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a!guZUg6  
      { M 5c$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rJtpTV@.  
    } o4P>t2'  
Qv1<)&Ft<  
    template < typename T1, typename T2 > zpgRK4p,I"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T]oVNy  
      { l\t g.O~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M,w5F5  
    } A9Kt^HR  
} ; o*_arzhA  
OJ?U."Lxm$  
Jo'~oZ$  
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 jEMnre3/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6v?tZ&, G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uxx(WS  
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。 ^i[bo3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5J~@jPU  
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。。。 tf IUH'Ez>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jI/#NCKE  
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) xcE2hK/+  
下面是修改过的unary_op yU|=)p5  
WU\Bs2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bt=z6*C>A  
class unary_op Lo*vt42{4  
  { ec h1{v\B|  
Left l; v`&>m '  
  \ lW*.<  
public : c8h71Cr  
Y>2oU`ly,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dnzZ\t>U  
sjy/[.4-  
template < typename T > f]NaQ!. 7  
  struct result_1 v8U&{pD,  
  { Owz>g4l r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +8}8b_bgH  
} ; {W'{A  
~Dbu;cqR@  
template < typename T1, typename T2 > f?lnBvT|b  
  struct result_2 h'B0rVQia>  
  { /u~L3Cp(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; efK WR  
} ; th|'t}bWV  
)O,+'w?  
template < typename T1, typename T2 > QfV:&b`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iw^"?:'%  
  { 04c`7[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vhrURY.  
} N)EJP ~0  
^f] 9^U{  
template < typename T > PNpH)'C|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y z],["*Q  
  { ]]hsLOM]  
  return OpClass::execute(lt(t)); _N"c,P0  
} "y-/ 9C  
wKE}BO >  
} ; a?X #G/)  
V!f' O@p[  
MtG~ O;?8  
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 \ccCrDz  
好啦,现在才真正完美了。 }g"K\x:Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: E9Hyd #A  
b?:SCUI  
template < typename Right > LIh71Vg/cc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gmCB4MO  
  { "|GX%> /  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g7r0U6Y  
} ^}4ysw  
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。 i%otvDn1  
Lu[xoQ~I  
`7Dj}vVu  
i&Me7=~  
$ItPUYi";  
十. bind `cqZ;(^  
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。 (*G'~gSX  
先来分析一下一段例子 h5ZxxtGU  
98!H$6k  
nE"0?VNW$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J Sms \  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e:(~=9}Li  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QW>(LGG=  
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。 }J] P`v  
我们来写个简单的。 nEh^{6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fVxRK\a\\  
对于函数对象类的版本: fqZ+CzH  
$F~hL?"?  
template < typename Func > _R;+}1G/  
struct functor_trait B=hJ*;:p  
  { MKr:a]-'f~  
typedef typename Func::result_type result_type; ~f[91m!+  
} ; 5h>t4 [~  
对于无参数函数的版本: {-,^3PI\  
OuU]A[r  
template < typename Ret > Xj;5i Vq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m NApFwZ  
  { {#%;HqP  
typedef Ret result_type; Q)Zk UmW  
} ; {y7,n  
对于单参数函数的版本: fa;GM7<e)  
ZUUfn~ORc  
template < typename Ret, typename V1 > !d=Q@oy5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g bwg3$!9  
  { Yq%D/dU8  
typedef Ret result_type; s`"ALn8m  
} ; ! jb{q bq  
对于双参数函数的版本: T#w *5Qf  
9{5 c}bX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {>=#7e-]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1w|V'e?kb  
  { /yj-^u\R  
typedef Ret result_type; [EV}P&U  
} ; 1">]w2je:  
等等。。。  \ l8$1p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y&_1U/}h  
Y4dTv<=K@i  
template < typename Func > JPTVZ  
struct func_return 8yc?9&/ |  
  { Rd.[8#7VE  
template < typename T > QZ54Osdl  
  struct result_1 mLn =SU{#  
  { J#y?^Qm$)<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /A) v $Bv=  
} ; n"{oj7E0a  
e/h7x\Z  
template < typename T1, typename T2 > `g iCytv  
  struct result_2 0\y@etb:mf  
  { D?_#6i;DJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U"v}br -kb  
} ; /< CjBW:  
} ; ;{inhiySN  
cnOk  
V F'! OPN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :{tvAdMl7  
8_tMiIE-pS  
template < typename Func, typename aPicker > ngN_,x 7yc  
class binder_1 a4}2^K  
  { $|YIr7?R  
Func fn; [y T4n.f  
aPicker pk; ft[g1  
public : HYPFe|t/  
:*!u\lV\  
template < typename T > VBssn]w  
  struct result_1 ?s5zTT0U>$  
  { BKm$H! u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ga%]$4u  
} ; OI.2CF  
K,}"v ;||  
template < typename T1, typename T2 > 05MtQB   
  struct result_2 J7.bFW'  
  { #?i#q%q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G1~|$X@@  
} ; !DCJ2h%E[_  
Wx/!My u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O`dob&C  
dTaR 8i  
template < typename T > |b/J$.R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h ;5 -X7  
  { [JVI@1T  
  return fn(pk(t)); %~ecrQ;  
} fu=}E5ScK  
template < typename T1, typename T2 > 4ij`   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &U xN.vl  
  { NI(`o8fN  
  return fn(pk(t1, t2)); =,[46 ;q  
} "\BP+AF  
} ; %TG$5' )0  
s80_e  
vt mO  
一目了然不是么? B;;D(NH  
最后实现bind &J hN&Ur  
:/vB,JC  
d=qpTb;(  
template < typename Func, typename aPicker > OV8b~k4=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 31>k3IP&  
  { Uzb"$Ue4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;$&-c/]F#  
} BQS9q'u_  
45MK|4\Y_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a LmVOL{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v[a#>!;s  
EJWMr`zdn  
十一. phoenix _;B!6cRLps  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &{]%=stI  
Xp} vJl   
for_each(v.begin(), v.end(), - Ez|  
( )i_FU~ LRq  
do_ jm-0]ugY&`  
[ ($S{td;  
  cout << _1 <<   " , " <Z m ,q}  
] }uHc7gTBF7  
.while_( -- _1), a ^)Mx9  
cout << var( " \n " ) b(Z%#*e  
)  ~M'\9  
); G'Q7(c  
)%y~{j+M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .v" lY2:N  
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 MW`a>'0t?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7 $9fGo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "}OFwes  
rmMO-!s  
Yip9K[  
template < typename Cond, typename Actor > >|Jw,,uf  
class do_while 4|$D.`Wu  
  { D} .t  
Cond cd; 3-mw-;.  
Actor act; +1)C&:  
public : 9>i6oF]Oq  
template < typename T > L\Jl'r|  
  struct result_1 VNYLps@4H  
  { <Y#R]gf1  
  typedef int result_type; !GIsmqVY  
} ; HQ s)T  
pK8nzGQl7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} __ mtZ{  
!%u#J:z2  
template < typename T > 'd t}i<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5dgBSL$A}]  
  { JA{YdB;il  
  do ^TEODKS  
    { ]Qu12Wg}P  
  act(t); tl)}Be+Dt;  
  } /B!m|)h5~  
  while (cd(t)); } )e`0)  
  return   0 ; oba*w;  
} okcl-q  
} ; =wj~6:Bf  
WD\{Sdx:r  
0wkLM-lN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). llleo8  
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_a'a)`$6  
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。 ob00(?;H  
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。 NZTYT\7  
下面就是产生这个functor的类: 'u3+k.  
vv0zUvmT  
t3GK{X  
template < typename Actor > d_,tXV"z&  
class do_while_actor pMB=iS<E  
  { 7P`1)juA9  
Actor act; (Z$6J Nkz  
public : %8*d)AB:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `e9uSF:9C  
;:|KfXiC8  
template < typename Cond > |f:d72{Qr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q8h{-^"  
} ; w3w*"M  
gr?pvf!I  
"B}08C,?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O0{  
最后,是那个do_ 0l6iv[qu5w  
/K!,^Xn  
pHvE`s"Ea  
class do_while_invoker zrew:5*uZ  
  { .cF$f4>2  
public : 2`I;f/S d  
template < typename Actor > Uu X"AFy~\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s4$m<"~  
  { 4sj%:  
  return do_while_actor < Actor > (act); :(b3)K  
} 8e@JvAaa$  
} do_; "r V4[MVxt  
3b 3cNYP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E)hinH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z]S0AB.Z@  
最后来说说怎么处理break和continue E`4=C@NN+,  
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-9t s  
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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