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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B/"2.,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m/`IGT5J  
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, fRm}S>Nibb  
p[WX'M0f  
y>\S@I  
F pt-V  
  class filler &&L"&Rc  
  { ,eQ[Fi!!  
public : zx1:`K0bi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d/7lefF  
} ; (}:C+p 'I  
:Au /2  
)h^NR3N  
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: !CjqL~  
\Z/k;=Sla  
~@8+hnE]  
_N3}gFh>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J Lb6C 52  
x:t<ZG&Xwg  
~k'V*ERNSj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >m_v5K  
&2EBk=X  
nE y]`  
tk/`%Q  
二. 战前分析 Y~n` ~(  
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。 fn9#>~vrD  
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 s%;<O:x8o  
:G)<}j"sM  
8 3.E0@$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oJ78jGTnb  
  /* --------------------------------------------- */ J< JBdk  
vector < int *> vp( 10 ); )'q%2%Ak  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KIL18$3J  
/* --------------------------------------------- */ |)@N-f:E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -PAF p3w\y  
/* --------------------------------------------- */ nj\_lL+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sXl ??UGe  
  /* --------------------------------------------- */ 'nK~'PZ,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PdY>#Cyh  
/* --------------------------------------------- */ ^ua12f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +zWrLf_Rc  
;^l_i4A  
w 7tC|^#G  
|Vx~fKS\  
看了之后,我们可以思考一些问题: -O&"|   
1._1, _2是什么? z^s ST  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `HUf v@5  
2._1 = 1是在做什么? !v !N>f4S$  
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。 iUr xJh  
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。 dDKqq(9(`  
L)-*,$#<oW  
n_$yV:MuT!  
三. 动工 6CNS%\A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^{[`=P'/  
U  5`y  
@~jxG%y86  
zj]b&In6;  
template < typename T > )LswSV  
class assignment ~Sy-ga J  
  { I{dl%z73  
T value; i=QqB0  
public : ma}}Sn)Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6b:DJ  
template < typename T2 > ~HP LV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } eX<K5K.B  
} ; wsg//Ec]  
FU@uH U5fd  
Wp*sP Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ) YSh D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U($^E}I2(  
L? ;/cO^  
,0T)Oc|HL/  
- 8syjKTg  
  class holder <q7s`,rG  
  { \7E`QY4  
public : NyJnOw(  
template < typename T > 4/L>&%8V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const umDtp\  
  { IYNMU\s  
  return assignment < T > (t); MOV =n75  
} >.Q0 Tx!P  
} ; ?~qC,N[  
rh$1-Y  
R^9"N?Q7;`  
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:  ,o&<WMD  
96W4 c]NT  
  static holder _1; md6*c./Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3%NE/lw1  
K<,Y^3]6?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N&B>#:  
而不用手动写一个函数对象。 5X;?I/9  
DyI2Ye  
$DV-Ieb  
fH!=Zb_{8  
四. 问题分析 a R#Cot  
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。 EHWv3sR-  
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。 p#b{xK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |' @[N,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^"`Z1)V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (^S5Sc=  
`9EVB;  
五. 问题1:一致性 L; C|ow^c  
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?| _z:Qhe  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $Z7:#cZ Y  
|B1Af  
struct holder !?r/ 4  
  { [ i9[Mj  
  // /$OIlu  
  template < typename T > ^4hc+sh0D  
T &   operator ()( const T & r) const ,'-?:`hP'  
  { ,%='>A  
  return (T & )r; aa=b<Cd  
} !@yQK<0  
} ; 4H7Oh*P\j  
IuWX*b`v  
这样的话assignment也必须相应改动: ~mcZUiP9  
!>|`ly$6  
template < typename Left, typename Right > cX"G7Bh  
class assignment 3qcpf:  
  { 5xv,!/@  
Left l; _U=S]2 Q W  
Right r; 'X ~Ab  
public : 2e\Kw+(>{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MVuP |&:n  
template < typename T2 > 7X:hIl   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ypT9 8  
} ; &O{t^D)F  
d:3= 1x  
同时,holder的operator=也需要改动: agTK =  
#J3zTG(:@  
template < typename T > F$C+R&V_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /~"AG l.  
  { '7=<#Blc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U:Fpj~E_w  
} c8tP+O9  
p(7c33SyF  
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。 x[a'(5PwY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1Y2a* J  
" xxXZGUp  
return l(rhs) = r; 4= $!_,.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 jM;d>Gymx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -sD:+Te  
!z.^(Tj  
template < typename Tp > xF^r`  
class constant_t s3y}Yg  
  { YL!oF^XO  
  const Tp t; *q[^Q'jnN  
public : Y/!0Q6<[2Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iQ0&W0D]  
template < typename T > 95% :AQLV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X &09  
  { aEZJNWv  
  return t; @hBx, `H^  
} \ /sF:~=  
} ; t>-XT|lV  
5\5~L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o+R. u}|  
下面就可以修改holder的operator=了  1dXh\r_n  
.>a$g7Rj  
template < typename T > C!I\Gh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L;kyAX@^  
  { f 3\w99\o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ar=hx+  
} 5M]6'X6I  
8*"rZh}'  
同时也要修改assignment的operator() r$Kh3EEF`E  
],!p p3U  
template < typename T2 > gZ ~y}@L y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2GUhV*TN  
现在代码看起来就很一致了。 (2 mS v  
~mW>_[RT;  
六. 问题2:链式操作 CVi<~7Am\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l!Nvn$h m  
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。 Z|f^nH#-C  
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。 &AN%QhI  
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。 l'P[5'.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y~<rQ  
WJP`0f3  
template < typename T > pvI&-D #}  
struct result_1 Lp~c  
  { Y&~5k;>'_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V}p*HB@:  
} ; 9n-RXVL+  
<`^>bv9  
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: )vxVg*.Ee  
30e(4@!4vW  
template < typename T > vBV"i9n   
struct   ref !Q\X)C  
  { 6k@[O@)  
typedef T & reference; YL_!#<k@  
} ; 5Xla_@WLW  
template < typename T > oM m/!Dc  
struct   ref < T &> ]ZBgE\[  
  { Ebmqq#SHjX  
typedef T & reference; InTKdr^ P  
} ; 6S` ,j  
HP1X\h!Ke  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h%4 ~0  
^2(";.m  
template < typename T > Yk x&6M@t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Vs Nyy  
  { |J @|  
  return l(t) = r(t); ]g>T9,)l  
} qM+!f2t  
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。 L+`}euu5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >7eu'  
47$-5k30  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 w4 >:uyE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: uBV^nUjS"m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KX&Od@cQ$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )i?{;%^  
最后的布局是: e{d_p%(  
                Add 'bd=,QW  
              /   \ 7~QwlU3n<F  
            Divide   5 zcbA)  
            /   \ 9;'>\ImI  
          _1     3 V~tu<"%  
似乎一切都解决了?不。 E9 :|8#b  
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。 !)=#p9  
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。 y^vfgP<@  
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: S<)RVm,!e  
t~udfOvY  
template < typename Right > H znI R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qugPs(uQ  
Right & rt) const -b Ipmp?  
  { f^>lObvd  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UwzE'#Q-  
} X_EC:GU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =[43y%   
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。 ahz@HX  
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。 "fX8xZdS  
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。 g@N=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。 < '+R%6  
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? fM zAf3  
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: P,LXZ  
r[i~4N=  
template < class Action > V9);kD  
class picker : public Action "J0Oa?  
  { B_6v'=7]  
public : v f/$`IJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s}p GJ&C  
  // all the operator overloaded (h8hg+l o  
} ; x Jj8njuq4  
Vf\?^h(tP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (D +{0 /  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: E2ayK> ,  
KX=:)%+  
template < typename Right > 4jue_jsle  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e`gGzyM  
  { /ltP@*bo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }rb ]d'|  
} 8Y;zs7Y  
:9O0?6:B|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  Cq~ah  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S{r)/ ~/  
9-e[S3ziM  
template < typename T >   struct picker_maker (J?}eb;>n  
  { OD2ai]!v+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xaq=?3QOH  
} ; It,n +A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `U?H^,FVA  
  { LQ&d|giA  
typedef picker < T > result; JJZXSBAOU  
} ; 9  lazo  
E.Gh@i  
下面总的结构就有了: eG2qOq$[  
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。 >8{`q!=|~  
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。 XiZ Zo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2+G:04eS,e  
至此链式操作完美实现。 D;#Yn M3  
R'a5,zEo/  
th>yi)m  
七. 问题3 ;V}FbWz^v6  
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"GgI  
Ar{=gENn  
template < typename T1, typename T2 > 1rzq$,O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \t~u : D  
  { hZF&PV5H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m@ 'I|!^  
} ]mGsNQ ].H  
'c+qBSDA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ![MDmt5Ub^  
9gIJX?  
template < typename T1, typename T2 > }C2i#;b  
struct result_2 gQcr'[[a  
  { Qak@~b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F|3FvxA  
} ; z$im4'\c  
u=UM^C!  
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? KzH}5:qI  
这个差事就留给了holder自己。 RX<^MzCDV  
    JNz"lTt>[g  
{II7%\ya  
template < int Order > YF[!Hpzq  
class holder; b<H6 D}  
template <> jU9zCMyNF  
class holder < 1 > }_D5, k  
  { Iy 8E$B;  
public : )PZ}^Fa  
template < typename T > 0 Vgn N  
  struct result_1 jKi*3-&  
  { T4, Zc  
  typedef T & result;  ,IvnNnl2  
} ; <OO/Tn'a  
template < typename T1, typename T2 > u5)A+.v  
  struct result_2 qYrGe  
  { $T%<'=u|E  
  typedef T1 & result; zSM7x  
} ; ;<GTtt# D  
template < typename T > _"t.1+-K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %TggNU,  
  { }oxaB9r  
  return (T & )r; ";Xbr;N  
} 0FR%<u  
template < typename T1, typename T2 > ).`a-Pv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RxeRO2  
  { )A+j  
  return (T1 & )r1; s^X/ Om  
}  DlkKQ  
} ; .aH?H]^  
}Knq9cf  
template <> (uxQBy  
class holder < 2 > =y(YMWGS  
  {  !'t2  
public : <"Cwy0V kp  
template < typename T > pnw4QQ9  
  struct result_1 :XY3TI  
  { (C_o^_I:  
  typedef T & result; K#+]  
} ; $0C/S5b  
template < typename T1, typename T2 > r[4F?W  
  struct result_2 9: |K]y  
  { $YQ&\[pDA  
  typedef T2 & result; \gQ+@O&+  
} ; _89G2)U=C  
template < typename T > fQA)r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i/EiUH/~  
  { ik NFW*p  
  return (T & )r; A,[m=9V  
} m%(JRh  
template < typename T1, typename T2 > `A{~}6jw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;p"XCLHl  
  { 9i)mv/i  
  return (T2 & )r2; <ORz`^27o  
} =F-^RnO%\  
} ; Ln%_8yth  
10a*7 L  
@Lv_\^2/}  
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> >。 j1CD;9i)%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {O oNhN9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: toZI.cSg4  
r.5Js*VX!  
return l(i, j) = r(i, j);  Kj|F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) % +"AF+c3r  
k GeME   
  return ( int & )i; utS M x(  
  return ( int & )j; KgAX0dM  
最后执行i = j; 0A 4|  
可见,参数被正确的选择了。 X}FF4jE]D(  
,#;ahwU~s  
IL"#TKKv  
E4ee_`p  
)_.H #|r  
八. 中期总结 O5*uL{pvT{  
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: =YsTF T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HON[{Oq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 54j $A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d>-EtWd  
z2zp c^i  
| N,nt@~  
kYa' ] m  
HliY  
= gyK*F(RK  
九. 简化 5h7DVr!  
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。 bu5)~|?{t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  #7"5Y_0-  
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: ] CE2/6Ph  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mW9b~G3k  
  +-*/&|^等 6)j4 TH  
2. 返回引用。 ^Wz{su2  
  =,各种复合赋值等 yiA\$mtO  
3. 返回固定类型。 En_8H[<%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z|wDM^Lf  
4. 原样返回。 IT33E%G  
  operator, NU*6iLIq|F  
5. 返回解引用的类型。 ]g!<5 w  
  operator*(单目) V1qHl5"  
6. 返回地址。 .lS6KBf@  
  operator&(单目) 0zNS;wvv&  
7. 下表访问返回类型。 M<7*\1  
  operator[] J>v>6OC6i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5Ozj&Zq  
  operator<<和operator>> rvO+=Tk  
$MGd>3%y  
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。 Nh-* Gt?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *~X\c Z  
Ms3/P|{"p  
template < typename Left > ]F#kM211  
struct value_return x B[# a*  
  { q=(wK&  
template < typename T > fE}}>  
  struct result_1 _RVXE  
  { h UDEjW@S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 014!~c  
} ; [%q":Ig  
~!u94_:  
template < typename T1, typename T2 > ^PszZ10T  
  struct result_2 Hc!_o`[{l  
  { h|Qh/jCX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b,`N;*  
} ; Wc[)mYOSuO  
} ; AU2Nmf?]%  
v4^VYi,.-  
0\A[a4crj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `R;XN-  
;[ojwcK[ZF  
下面我们来剥离functor中的operator() d1TG[i<J_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (Zkt2[E`  
Yr@@ty  
return l(t) op r(t) .kV/ 0!q?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rk^&ras_  
return op l(t) 5#tvc4+)  
return op l(t1, t2) C5FtJquGN)  
return l(t) op c-{]H8$v  
return l(t1, t2) op ymu#u   
return l(t)[r(t)] p};<l@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W'yICt(#G  
Fx2&ji6u  
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: 3f x!\  
单目: return f(l(t), r(t)); 6A<aelE*i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~C3-E %h@Z  
双目: return f(l(t)); K[Kc'6G  
return f(l(t1, t2)); Z_/03K$q  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]RJ2`xf  
=s<QN*zJB0  
struct meta_divide c$TBHK;c  
  { jkd8M;Jw  
template < typename T1, typename T2 > N0NMRU]zT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PT=%]o]  
  { NO)* UZ  
  return t1 / t2; &3M He$  
} f.WtD`Oas  
} ; p+Xz9A"  
pK%'S  
这个工作可以让宏来做: ! >V 1zk  
NaIVKo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3dfSu'  
template < typename T1, typename T2 > \ +{&g|V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L[efiiLh$  
以后可以直接用 p*G_$"KpP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z> SCv;Q  
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 3/ D fsv  
(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。。。) 7}MWmS^8j  
oUH\SW8?  
6$Y1[  
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 9dAsXEWh  
mj pH)6aD0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #v1 4"sZ}  
class unary_op : public Rettype ,wjL3c  
  { W\/0&H\i  
    Left l; AkF3F^  
public : 7e4\BzCC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l"64w>,  
#i? TCO  
template < typename T > p O.8>C%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;6Z?O_zp4  
      { SJfsFi?n  
      return FuncType::execute(l(t)); -M:.D3,L  
    } -Q/Dbz#-  
; 1WclQ!(  
    template < typename T1, typename T2 > vv3?ewr y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G.;<?W  
      { 6_7d1.wv9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ek:u[Uw\  
    } /V^S)5r  
} ; *)Y;`Yg$  
}[|"db  
B dSTB"  
同样还可以申明一个binary_op p<YO3@B+  
tSjK=1"}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3N-(`[m{E  
class binary_op : public Rettype H]-nm+  
  { _oWenF  
    Left l; Jx_4:G  
Right r; Q{RHW@_/  
public : W'[!4RQL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VYOO8MQI  
y]k`}&-~  
template < typename T > '7$v@Tvnre  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {.ph)8  
      { 4o_1F).\D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~96"^%D  
    } ezL*YM8?@  
5<61NnZ  
    template < typename T1, typename T2 > _=rXaTp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d 1z   
      { E3'6lv'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aw~OvnX E  
    } Z@>>ZS1Do  
} ; U6{ RHS[  
IBR;q[Dj}  
k,H4<")H  
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 wvfCj6}S &  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N24+P5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]HRE-g  
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。 0GB6.Ggft  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $*tuv ?  
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。。。 %j'lWwi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 bF3j*bpO"  
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) uzsR*x%s-  
下面是修改过的unary_op s;A]GJ  
q.*qZ\;K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \]^|IViIQ  
class unary_op ,y^By_1wS  
  { ,5q^/h  
Left l; t ;[Me0  
  t.m $|M>  
public : ivt\| >  
!-: a`Vs+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f+d{^-  
>$}nKPC,Y  
template < typename T > lcih [M6z  
  struct result_1  /8.;  
  { ;$nK ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m^`X|xK-  
} ; b*,R9  
Ros5]5=dP  
template < typename T1, typename T2 > :yv!  x  
  struct result_2 JjM^\LwKkL  
  { ! $n^Ze2 !  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h~dM*yo;  
} ; @NO&3m]  
7"M7N^  
template < typename T1, typename T2 > lp4sO#>`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E_$ ST3  
  { BWd?a6nU}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -cG?lEh <  
} B3K%V|;z )  
]SK(cfA`  
template < typename T > DK:d'zb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p/@z4TCNX  
  { {`-EX  
  return OpClass::execute(lt(t)); qlSMg;"Ghw  
} ^y&l!,(A   
ZgN*m\l  
} ; `9@!"p f  
LV`- eW  
E]Kd`&^}  
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 rBpr1XKl,  
好啦,现在才真正完美了。 )Y)7p//  
现在在picker里面就可以这么添加了: wd u>3Ch"y  
SJw0y[IL6(  
template < typename Right > [<cP~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b%AYYk)d?  
  { X!r!lW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); enZW2o97c  
} h4sEH  
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。  xU)~)eK  
P||u{]vU  
brZ3T`p+.P  
wp$SO^?-  
LM0 TSB?  
十. bind ucTkWqG  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -6#i~a]  
先来分析一下一段例子 =PXNg!B}D*  
I_v]^>Xw  
8 #0?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _QCAV+K'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 eQzTb91  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s9@IOE GAt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )00#Rrt9  
我们来写个简单的。 (Iu5QLE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =$f xK  
对于函数对象类的版本: *,mbZE=<  
u{8Wu;  
template < typename Func > aRfkJPPa[  
struct functor_trait r/8,4:rh  
  { t'~:me!  
typedef typename Func::result_type result_type; Z3 &8(vw  
} ; YAsvw\iseK  
对于无参数函数的版本: )\p@E3Uxf  
T< P4+#JK  
template < typename Ret > _)lK.5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DAJh9I  
  { 'M YqCfIK  
typedef Ret result_type; _Tev503  
} ; }K0.*+M  
对于单参数函数的版本: "x&H*"  
N/]TZu~k z  
template < typename Ret, typename V1 >  RtK/bUa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VM|8HR7U  
  { rY88xh^  
typedef Ret result_type; /ZX8gR5x  
} ; +STT(bMn  
对于双参数函数的版本: R0{+Xd  
v^JyVf>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %J3#4gG^v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B7va#'ne4{  
  { _k _F  
typedef Ret result_type; kf^Wzp  
} ; |(Io(e  
等等。。。 \U p<m>3\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I5PaY.i  
 5Gg`+o  
template < typename Func > -H{c@hl  
struct func_return lAV6z%MmM  
  { /9W-;l{=z  
template < typename T > y%p&g  
  struct result_1 L2AZ0E"ub  
  { -x5^>+Y4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o"K{^ L~u  
} ; @~/LsYA:  
1,BtOzuRo  
template < typename T1, typename T2 > QZ%_hvY[%>  
  struct result_2 5h1FvJg  
  { o{m$b2BW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2i8'*L+j  
} ; }4\>q$8'  
} ; X=_N7!  
sLb[ZQ;j  
H#G'q_uHH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PJ9JRG7j  
n(-XI&Kn  
template < typename Func, typename aPicker > z$H |8L  
class binder_1 naW}[y*y;  
  { L<5go\!bV  
Func fn; CQ6Z[hLWF  
aPicker pk; k2p{<SO;  
public : GXJJOy1"!  
P7<~S8)Y  
template < typename T > zLC\Rc4  
  struct result_1 )=ZWn,ZB  
  { xs+MvXTC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; : !J!l u  
} ; kQwBrb 4  
EVrOu""  
template < typename T1, typename T2 > =@&]PYv  
  struct result_2 >=[w{Vn'Mf  
  { ,]1K^UeZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !dStl:B  
} ; 3x.|g   
jcv3ES^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \*1pFX#  
EivZI<<a  
template < typename T > ~~b[X\1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -i7W|X"  
  { 4:5CnK  
  return fn(pk(t)); Mryi6XT  
} i{!i %`"  
template < typename T1, typename T2 > \} P}H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OT\[qaK  
  { r4D6g>)h1q  
  return fn(pk(t1, t2)); K%$%9y  
} $yHlkd`Y  
} ; B7_:,R.l  
)$i7b  
66Huqo  
一目了然不是么? ?UQE;0 B  
最后实现bind \c_1uDRoUn  
SPn0D9 b]  
g_5:o 3s  
template < typename Func, typename aPicker > /DJyNf*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N@)tU;U3O  
  { zf4@:GM`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &=xm>;`3  
} cdf8YN0!  
gNo.&G [  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~;3N'o  
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。 LezM=om.  
BoHMz/DB  
十一. phoenix aKhI|%5kA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }q)o LC  
a$l/N{<.  
for_each(v.begin(), v.end(), J}nE,U2  
( uJ{N?  
do_ Pv+[N{  
[ nkSYW]aQ1g  
  cout << _1 <<   " , " q_ykB8Ensa  
] N?ky2wG  
.while_( -- _1), q;InFV3rv  
cout << var( " \n " ) wBA[L}  
) vn KKK.E  
); m+s^K{k}  
htq#( M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1#&*xF "  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3z!\Z[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :W? 7J"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qR--lvO  
C3:4V2<_  
+ 79?}|  
template < typename Cond, typename Actor > k]] (I<2  
class do_while F]q pDv  
  { &zynfj#o  
Cond cd; U(3{6^>Gc  
Actor act; GBGGV#_q'}  
public : ?Xx,[Z&  
template < typename T > HUfH/x3zj]  
  struct result_1 bYYyXM  
  { 3;u*_ ]N_  
  typedef int result_type; k"LbB#Q  
} ; 9axJ2J'g  
"nf.kj:>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k z@@/DD/9  
o2He}t2o  
template < typename T > E dhT;!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )ZEUD] X  
  { tT ~}lW)Y  
  do [kDjht|$>  
    { >c|u |^3zt  
  act(t); %J!+f-:=  
  } ,)@Q,EHN;  
  while (cd(t)); 3tMs61 3  
  return   0 ; Vp  .($  
} fq~ <^B  
} ; k^}8=,j}  
XnHcU=~q  
\`-/\N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >sv|  
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。 -%I]Q9  
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。 }:5AB93(  
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。 sZ/~pk  
下面就是产生这个functor的类: eva-?+n\q  
s+gZnne  
4=9To|U*  
template < typename Actor > Ix93/FAn  
class do_while_actor qrsPY d  
  { BQ2EDy=}6  
Actor act; <]r.wn=}M  
public : cor?#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} > nDx)!I  
^,]'Ut  
template < typename Cond > }nvH Eo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,[7 1,zs  
} ; ,a9<\bd)  
Z$ {I 4a  
N 3 i ,_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TL ;2,@H`  
最后,是那个do_ +/*g?Vt  
4&~ft  
0K <@?cI  
class do_while_invoker ?"]fGp6y  
  { Jtnuo]{R  
public : Uc/MPCqZ  
template < typename Actor > 'j6PL;~c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qsk8#  
  { *y9 iuJ}  
  return do_while_actor < Actor > (act); oj /:  
} S0eD 2  
} do_; 6UXa 5t  
>:!TfuU^R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rj&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x]&V7Y   
最后来说说怎么处理break和continue $`W .9  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 U$@p"F@P  
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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