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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $bF.6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IxYuJpi  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, pJ6bX4QnDX  
WU Q2[)<  
kR%CSLOVy  
N12K*P[!  
  class filler 702&E(rx,  
  { NVS U)#  
public : )$P!7$C-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (jPN+yQ  
} ; `dMOBYV  
g`y >)N/  
}pu2/44=W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4Yt:PN2  
 F04`MY"  
&~6Z)}  
1e'-rm F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xh#ef=Bw  
JZD27[b  
-/~^S]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /cJ$` pN  
|5V#&e\ES  
+"?K00*(  
-F4CHpua  
二. 战前分析 O#H`/z  
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。 }{ pNasAU  
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 A*n'"+_  
r*>XkM& M  
y{? 6U>_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RB\>$D  
  /* --------------------------------------------- */ bG^E]a/D  
vector < int *> vp( 10 ); hnvn&{|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mz+>rc  
/* --------------------------------------------- */ xaoaZ3Ko  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x|U]x  
/* --------------------------------------------- */ ti`z:8n7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zu$f-_"  
  /* --------------------------------------------- */ /!eC;qp;[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NrgN{6u;  
/* --------------------------------------------- */ }qmZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?)",}X L6  
I:]s/r7  
Vd)iv\a  
cI?dvfU?  
看了之后,我们可以思考一些问题: S@Yb)">ZQ  
1._1, _2是什么? }dAb} 0XK.  
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。 Zul]ekv  
2._1 = 1是在做什么? 2OAh7'8<  
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。 "%A/bv\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。 VaZS_ qGe:  
zO9$fU  
M_T$\z;,  
三. 动工 "2'nLQ""q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d7It}7@9  
W2%(a0p  
VpWax]'  
A8e b{qv  
template < typename T > kzLj1Ix2  
class assignment bNevHKS  
  { r7C  m  
T value; yHCQY4/  
public : G+m|A*[>  
assignment( const T & v) : value(v) {} UB.FX  
template < typename T2 > h[C!cX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {h&*H[Z z  
} ; yIXM}i:  
fyYv}z  
. 2.$Rq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8$v17 3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P;MS%32  
9D(M>'Bh  
L;,Nh  
@2CYv>  
  class holder l"IBt:  
  { %Q1v8l.}  
public : ? 4qN>uW=  
template < typename T > qk~QcVg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [jD O8n/  
  { 1^}() H62}  
  return assignment < T > (t); }C2I9Cl  
} EK@yzJ%  
} ; KP _=#KD  
H#m)`=nZSZ  
7Q 0 M3m  
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: Q7"KgqpQ3  
.Z8 x!!Q*  
  static holder _1; udp&U+L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]v rpr%K  
3hO` GM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @]H&(bw  
而不用手动写一个函数对象。 fS1N(RZ 1  
y"cK@sOo  
9s73mu`Twg  
 R(k6S  
四. 问题分析 dvyE._/v  
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。 u\^<V)  
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。 I y8gQdI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K?-K<3]9f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 45/f}kvy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #mk#&i3"k  
hB P]^~(  
五. 问题1:一致性 ?F AsV&y  
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?| qAR~js`5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eU@yw1N  
VG&|fekF  
struct holder %dw-}1X  
  { q{yz]H,  
  // &r~~1BnpHm  
  template < typename T > $d,30hK  
T &   operator ()( const T & r) const B(Y{  
  { YwoytoXK  
  return (T & )r; XLqS{r~?  
} r5lp<md  
} ; DXSZ#^,S[W  
;NLL?6~  
这样的话assignment也必须相应改动: (z ;=3S  
<g>_#fz"K  
template < typename Left, typename Right > Y8m|f  
class assignment C([;JO 11[  
  { *3S,XMS{O  
Left l; $aE %W? \  
Right r; lk6mu  
public : D*vrQ9&# 8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p'KU!I }  
template < typename T2 > <%>Q$b5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9m!4U2N,s  
} ; Y&Pi`E9=  
``w,CP ?  
同时,holder的operator=也需要改动: _m3PAD4  
s,K @t_J  
template < typename T > +wD--24!(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [g=yuVXNZZ  
  { }4cLU.L8O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $o/ ?R]h  
} J:#B,2F+^  
VG2TiR1  
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。 D?@330'P9C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KNIYar*3  
m[ay  
return l(rhs) = r; K`(STvtM  
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。 g@MTKqs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {n$9o  
eW\7X%I  
template < typename Tp > e_k1pox]l  
class constant_t fcnbPO0M  
  { a3R#Bg(  
  const Tp t; T>vHZZiO  
public : Nf-IDK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }(op;7  
template < typename T > g3LAi#m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N=tyaS(YJ  
  { uO,90g[C/R  
  return t; 3<m"z9$  
} HQ/PHUg2  
} ; W$?1" F.  
eoTOccb!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `o/tpuI  
下面就可以修改holder的operator=了 Kk9 JZ[nT'  
7S2Bm]fP  
template < typename T >  yZmQBh$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $w+g%y)  
  { UbY-)9==  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JY9Hqf  
} e#FaK^V  
j#-ZL-N  
同时也要修改assignment的operator() -a&wOn-W  
 <gf:QX!  
template < typename T2 > ?v8RY,Q30  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \&@Tq-o  
现在代码看起来就很一致了。 #^!oP$>1  
RX?Nv4-  
六. 问题2:链式操作 *|_u~v:)|5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9e=F  
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。 $qg5m,1?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Gp; [WY\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 il5WLi;{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3_^w/-7`B  
dE/Vl/:  
template < typename T > 5_G7XBvD/w  
struct result_1 kW6}57iV  
  { I4qzdD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \Qu~iB(Y  
} ; VI" ,E}  
=2J+}ac  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,0lRs   
P)>WIQSr  
template < typename T > "o;l8$)VL  
struct   ref X*$ 7g;  
  { 84)S0Y8w  
typedef T & reference; j(/"}d3osm  
} ; OaU} 9&  
template < typename T > t(p  
struct   ref < T &> dL6sb;7R  
  { *=^_K`y  
typedef T & reference; I[tU}ojP  
} ; +vDT^|2SF  
}-: d*YtK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: () b0Sh=  
=*8"ci $  
template < typename T > 1PLKcU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~z32%k  
  { >=C)\Yfu)  
  return l(t) = r(t); XRP/E_4  
} xhg{!w  
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。 d@,q6R}!MP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JXUO?9  
hl6al:Y  
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 2=F_<Jh|+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I?bL4u$\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %b@>riR(y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e!eWwC9u  
最后的布局是: rLh490@  
                Add ,_\h)R_  
              /   \ "pMXTRb  
            Divide   5 la|#SS95  
            /   \ u+8_et5T  
          _1     3 R;I}#b cJ  
似乎一切都解决了?不。 >tib21*  
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。 !l.Rv_o<O  
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。 sE>'~ +1_O  
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: z_A%>E4  
WYEvW<Hv  
template < typename Right > 3i35F.=X,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vk0O^o  
Right & rt) const cf0em!  
  { FCqs'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oo rH  
} r8^1JJ~\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7@+0E 2'  
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。 s_D7?o  
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。 g6 7*Bs  
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。 'Nfg%)-N  
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。 1D=My1B  
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? I0Wn?Qq=@  
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: Haq23K  
eUF PzioW  
template < class Action > 1REq.%/=  
class picker : public Action  2HQHC]  
  { _@?]!J[  
public : w:z_EV!&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r'xa' 6&  
  // all the operator overloaded -#rFCfPy^  
} ; &W.tjqmw  
1(On.Y=   
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。 ~)oC+H@{  
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: 6JK;]Ah  
=YLt?5|e  
template < typename Right > 4~Lw:o1a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sI*( MhU  
  { Z!LzyCVl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Szwa2IdI.  
} F!zZIaB]  
LjxTRtB_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *2;w;(-s  
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。 ]S;e#u{QE  
f)"O( c  
template < typename T >   struct picker_maker e[Q(OV5(R  
  { ^+,mxV'8!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #i)h0ML/e  
} ; :,GsbNKW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nM R _ ?g  
  { s2w .V O  
typedef picker < T > result; '|WMt g  
} ; )o9CFhFB  
/SN.M6~  
下面总的结构就有了: ^z0[{1  
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。 [gQ~B1O  
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。 xvpS%MS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Oe2Tmvl  
至此链式操作完美实现。 E.6^~'/  
U$0#j  
__3Cjo^6&  
七. 问题3 @["Vzg!I6"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y}#bCRy~.A  
D }b+#G(m[  
template < typename T1, typename T2 > eN}FBX#'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zZ;tSKL  
  { G=~T)e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i3(bg,  
} wond>m 3  
ce+\D'q[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iW)FjDTP  
vcV=9q8P1  
template < typename T1, typename T2 > Mc76)  
struct result_2 xwK<f6H!y  
  { Y*J`Wf(w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d/R:-{J)c  
} ; 9RR1$( f  
~^Vt)/}Q  
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? HnOp*FP  
这个差事就留给了holder自己。 <7^_M*F9  
    (sr_& 7A  
/l:3* u  
template < int Order > PPE:@!u<  
class holder; , JVD ;u  
template <> }\l5|Ft[!  
class holder < 1 > IybMO5Mwn  
  { d@] 0 =Ax  
public : O-  r"G  
template < typename T > 4(B,aU>y  
  struct result_1 2psI\7UjA]  
  { m$[ \(Z(/  
  typedef T & result; Fnll&TF  
} ; |q5\1}@:  
template < typename T1, typename T2 > ??1V__w  
  struct result_2 aEX+M57k~  
  { ?CmW{9O  
  typedef T1 & result; _Vp9Y:mX2  
} ; LZ\}Kgi(!T  
template < typename T > qx`*]lX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,Sz*]X  
  {  /H!I90  
  return (T & )r; M-|4cd]6  
} 6S`eN\s  
template < typename T1, typename T2 > 9^Wj<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5F <zW-;  
  { M^g"U`  
  return (T1 & )r1; %&z9^}Vd[  
} ,ci tzh  
} ; JrCm >0g  
Fz>J7(Y.j  
template <> dc%+f  
class holder < 2 > Is?0q@  
  { 6ng . =  
public : 'SOp!h$  
template < typename T > ULQ*cW&;?  
  struct result_1 2} 509X(*  
  { jF-z?  
  typedef T & result; 5 QMu=/  
} ; dw Aju:-H  
template < typename T1, typename T2 > VCvuZU{<  
  struct result_2 4-cnkv\~  
  { =I7#Vtd^K<  
  typedef T2 & result; M;3uG/E\  
} ; O '$:wc#  
template < typename T > pD`7N<F 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YSv\T '3  
  { B6=8cf"i  
  return (T & )r; C=9|K`g5 R  
} ~}wPiu,  
template < typename T1, typename T2 > P9Rq'u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T7!a@  
  { mC J/gWDY  
  return (T2 & )r2; =_Qt&B)  
} n%Nf\z  
} ; a.c2ScXG  
(x?A#o>%  
\JN<"/  
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> >。 ,bJZs-P0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R.> /%o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "C}nS=]8m  
::adT=  
return l(i, j) = r(i, j); oOQnV(I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $Ce`(/  
d!w32Y,.  
  return ( int & )i; #i:p,5~")  
  return ( int & )j; 7{<t]wQq  
最后执行i = j; "&L<u0KHG  
可见,参数被正确的选择了。 yUEUIPL  
{b]WLBy  
d \0K 3=h  
_!w# {5~  
S>cT(q_&  
八. 中期总结 Rn-L:o@?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sV3/8W13  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^HC! my  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jC; XY!d6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^$rt|]  
V^?+|8_(  
183'1Z$KA  
p &XbXg-  
 "FG6R'  
VWbgusxJ  
九. 简化 ) `;?%N\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 M# S:'WN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LH<--#K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zjVb+Z\n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SznNvd <  
  +-*/&|^等 ^@L  
2. 返回引用。 y"2#bq  
  =,各种复合赋值等 9$#2+G!J  
3. 返回固定类型。 V3F2Z_VH2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p[g!LD  
4. 原样返回。 HM ^rk  
  operator, i-tX5Md|  
5. 返回解引用的类型。 xa!@$w=U&  
  operator*(单目) e2/[`k=7-  
6. 返回地址。 pMs%`j#T  
  operator&(单目) :/ "q NPJ  
7. 下表访问返回类型。 ,uDB ]  
  operator[] 64>Zr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 + Uj~zx@  
  operator<<和operator>> GAz;4pUZ  
G0a UZCw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @bD,^3U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^ "*r'  
sQTW?KA-Te  
template < typename Left > NhpGa@[D  
struct value_return n;2W=N?y  
  { &w LI:x5  
template < typename T > s_E iA _  
  struct result_1 {^$rmwN  
  { {?eD7xL:-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `q4\w[0+p  
} ; GT#iY*  
MF%9  
template < typename T1, typename T2 > :) mV-(+o  
  struct result_2 t'R&$;z@b  
  { U'Vz   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5k<HO_]  
} ; l|5ss{llR  
} ; INcJXlv  
U_oMR$/Z  
l_QpPo!a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |bB..b  
b\6w[52m  
下面我们来剥离functor中的operator() MUVp8! *@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <qv:7@  
M62V NYt  
return l(t) op r(t) . VWH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S@T> u,t'  
return op l(t) +gK7`:v4O*  
return op l(t1, t2) dHd{9ftyF  
return l(t) op B#sc!eLmU&  
return l(t1, t2) op qmJFXnf  
return l(t)[r(t)] %o*afd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >W 8!YOc  
u9k##a4.E  
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: 5?6 ATP:[  
单目: return f(l(t), r(t)); -u)06C*39  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =C5 [75z#+  
双目: return f(l(t)); h:j-Xd$H+  
return f(l(t1, t2)); 8 rnr>Ee@  
下面就是f的实现,以operator/为例 "f5u2=7 }  
VZw("a*TB  
struct meta_divide >;0z-;k6  
  { 4[rD|  
template < typename T1, typename T2 > 9u"im+=:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @Q TG  
  { Z`< +8e  
  return t1 / t2; _mFb+8C  
}  21w<8:Vg  
} ; I"Y?vj9]  
A}[Lk#|n  
这个工作可以让宏来做: /T*{Mo{B  
vC+mC4~/(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q7`zrCh  
template < typename T1, typename T2 > \ o$Hc5W([Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DHm$gk  
以后可以直接用 v)rN] b]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +h*&r ~T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 RC\TPG/8!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ib uA~\5  
:i?Z1x1`  
U3A>#EV  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sHh2>f@x$  
)e]:T4*vo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZhM-F0;`  
class unary_op : public Rettype 'VR5>r  
  { l.b  
    Left l; .r]n<  
public : .hZ =8y9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M`iJ6L  
qfN<w&P  
template < typename T > 0.&gm@A~c$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LOe!qt\&  
      { ,CwhpW\Y  
      return FuncType::execute(l(t)); ;2%3~L8?V  
    } [y>Q3UqN  
/rJvw   
    template < typename T1, typename T2 > 9.PY49|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "ve?7&G7U  
      { -7;RPHJs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~+^,o_hT  
    } /"Rh bE   
} ; l m-ubzJN  
c3oI\lU  
OJkPlDym  
同样还可以申明一个binary_op f~W.i]  
(}] 74Lc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } vcr71u  
class binary_op : public Rettype ZOS{F_2.  
  { 5p"*n kF  
    Left l; 0nhsjN}v  
Right r; ki}Uw#  
public : G|Q}.v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F-_RL-hbN%  
Rp.@  
template < typename T > Ia>qVM0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^JY R^X>_  
      { _FAwW<S4B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T /[)U  
    } B(b[Dbb  
F KL}6W:  
    template < typename T1, typename T2 > "D@m/l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .[K{;^>  
      { 9HP)@66  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Oi l>bv8  
    } l  4~'CLi  
} ; MY1 tYO  
u'?t'I  
9chiu%20  
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 AS4m227  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a$;+-Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) { SK8Mdn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *7!}[ v_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u%ih7v!r\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <&W3\/xx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oJXZ}>>iT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) tDIzn`$ z  
下面是修改过的unary_op B-M|}T  
hhYo9jTHW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |a^ydwb  
class unary_op \k;raQR4t*  
  { 2LD4f[a;  
Left l; ) e;F@o3  
  j-yD;N  
public : MZL~IX  
-pkeEuwv{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <-FZ-asem  
kC LeHH|K  
template < typename T > j|+B|   
  struct result_1 r("7 X2f  
  { G-,PsXSwe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {L<t6A  
} ; #1m!,tC  
?]5wX2G^|J  
template < typename T1, typename T2 > /0@}7+&  
  struct result_2 q+ )KY  
  { ,QG,tf?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z/Mp=273  
} ; \6C"bQ  
[vV-0Lx"  
template < typename T1, typename T2 > Ep0Aogp29  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N}Q,  
  { C-4I e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sU+~#K$ b  
} s,` n=#  
+{Q\B}3cj1  
template < typename T > i<%(Z[9Lk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u45e>F=  
  { V|b?H6Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); \a|gzC1G  
} 2.; OHQTE  
.l#Pmd!  
} ; r2U2pAy#  
?:H9xJ_^  
qD`')=  
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 @6t3Us~/  
好啦,现在才真正完美了。 Zsf<)Vx  
现在在picker里面就可以这么添加了: /B}]{bcp$  
Fb-NG.Z#  
template < typename Right > LM*9b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A.z~wu%(  
  { [~jh Ov^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tK8\Ib J  
} E}" &? oY  
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。 %M'"%Yn@(y  
X}p4yR7'  
BAzqdG  
&;%+Hduc  
~ZvZ k  
十. bind ` qt4~rD  
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。 y/kCzDT,  
先来分析一下一段例子 kMwt&6wS  
=]7 \--  
L6Ynid.k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pCpj#+|_)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aIqNNR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R@"N{ [9  
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。 ]~a!O  
我们来写个简单的。 xnh%nv<v{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5i1>z{  
对于函数对象类的版本: n,V`Y'v)  
$F/&/Aa  
template < typename Func > QP\vN|r  
struct functor_trait Qt@~y'O  
  { tgrQ$Yjk  
typedef typename Func::result_type result_type; 4tq>Lx^5U  
} ; $xloB  
对于无参数函数的版本: <`M Hra8  
>6<g5ps.n  
template < typename Ret > \&e+f#!u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > HkrNh>^=  
  { c/g(=F__[  
typedef Ret result_type; y`(z_5ClT  
} ; *w@>zkBl  
对于单参数函数的版本: E]ZM`bex&  
LO` (V  
template < typename Ret, typename V1 > ef,6>xv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x/9`2X`~  
  { - MBK/  
typedef Ret result_type; ~zRW*pd  
} ; ?BWWb   
对于双参数函数的版本: 3QXGbu}:h!  
Oe;9[=L[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {J99F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8#kFS@  
  { ` 0\hm`  
typedef Ret result_type; xRaYm  
} ; v`v+M4upC  
等等。。。 L(8Q%oX%o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h\.UUC&<  
"bw4 {pa+  
template < typename Func > m6 IZG l7%  
struct func_return kSI,Q!e\  
  { j l7e6#zu  
template < typename T > M5%xp.B  
  struct result_1 7Y!^88,f.  
  { lezdJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [n< U>up  
} ; TmQ2;3%  
Wt4!XV  
template < typename T1, typename T2 > %!eK"DKG^  
  struct result_2 x "N,oDs  
  { wI`uAZ="  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { ! FrI@  
} ; _ H@pYMNH  
} ; H M76%9!  
y"){?  
3$y]#L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z#o o8  
~u3I=b  
template < typename Func, typename aPicker > . t~I[J\<  
class binder_1 f'#7i@Je  
  { O %)+ w  
Func fn; wef QmRK  
aPicker pk; 1p{\jCi, 2  
public : ^&cI+xZ2Y  
mBnC]$<R  
template < typename T > uF< F4m;  
  struct result_1 @V<tg"(c  
  { NghQ#c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2+Fq'!  
} ; >\@6i s  
gbI0?G6XN/  
template < typename T1, typename T2 > C6/,-?%)  
  struct result_2 x^C,xP[#Y;  
  { ^ qE4:|e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )@Bt[mfrVD  
} ; j.m-6  
4uTYuaCNs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {&2$1p/9'  
ETtK%%F0  
template < typename T > ls/:/x(5d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lSbAZ6  
  { }7&;YAt  
  return fn(pk(t)); p R~PB  
} i#Wl?(-i  
template < typename T1, typename T2 > ]")i~-|R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vKI,|UD&-  
  { "+7~C6[s  
  return fn(pk(t1, t2)); i5)trSM|  
} m =opY~&h  
} ; %K/rPhU  
Bp4QHv9xqL  
.j;My%)?p  
一目了然不是么? us5`?XeX]  
最后实现bind O'!k$iJNb  
CBO8^M<K  
#" f:m`  
template < typename Func, typename aPicker > Fmsg*s7w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a_pkUOu6  
  { %VwB ?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6}|/~n  
} r3iNfY b  
Fl|u0SY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?EYF61? rw  
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。 K` U\+AE  
1{u;-pg  
十一. phoenix qOk4qbl[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wN*e6dOF  
N5~g:([k  
for_each(v.begin(), v.end(), g\X"E>X  
( x.45!8Zb  
do_ ^]Gt<_  
[ 5M*ZZ+YX  
  cout << _1 <<   " , " o^>*aQ!7<D  
] }TYCF@  
.while_( -- _1), SIbQs8h]  
cout << var( " \n " ) V{a7@_y  
) .Sb|+[{  
); Ebp8})P/~  
I5 [r-r  
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$^}zP'u0<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G19FSLrtA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _c%~\LOk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &jg,8  
=D3Y q?  
LkNfcBa_  
template < typename Cond, typename Actor > FUHa"$Bg  
class do_while jMd's|#OP  
  { k*^.-v  
Cond cd; ;r`[6[AG  
Actor act; 9hLPo  
public : ;qzCoe  
template < typename T > '6K WobXm  
  struct result_1 na/t=<{  
  { -h.' ]^I  
  typedef int result_type; La3f{;|u5M  
} ; PJb_QL!9  
hJaqW'S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r^Gl~sX  
lW7kBCsz#  
template < typename T > @.MM-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /i$&89yod  
  { NO6.qWl  
  do )u[ 2TI1  
    { abI[J]T9G  
  act(t); qjTz]'^BpM  
  } s$`evX7D  
  while (cd(t)); 5#:tL&q  
  return   0 ; ( 6r9y3'  
} ^=W%G^jJy  
} ; SD TX0v  
$\0j:<o  
:X@;XEol~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "I_3!Yu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 E{lq@it32p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 n>!E ]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 EStHl(DUPq  
下面就是产生这个functor的类: GK\'m@k  
} #%sI"9  
rLP4l~V   
template < typename Actor > |nocz]yU$  
class do_while_actor E<~/AReo  
  { a}e7Q<cGj  
Actor act; 0Z9jlwcQ  
public : rytizbc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )(?s=<H  
xG<S2R2VQh  
template < typename Cond > 12cfqIo9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sqfa,3?L  
} ; +Mg^u-(A  
Gb~q:&IUr  
ZwG+rTW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |a'Q^aT  
最后,是那个do_ J'2R-CI,  
ZZlR:D  
[i&z_e)  
class do_while_invoker 9E (>mN  
  { AV%Q5Mi}  
public : !nykq}kPN\  
template < typename Actor > Gt-  -7S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9:@os0^O  
  { |5g*pXu{  
  return do_while_actor < Actor > (act);   I]  
} d(fgv  
} do_; TcRnjsY$  
L{(r@Vu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7N'F]x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b6]M}ixK  
最后来说说怎么处理break和continue Z$[A.gD4  
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。 BH*vsxe  
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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