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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FxRXPt FK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >/^#Drwb!i  
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, `78V%\  
{{!Y]\2S  
fly,-$K>LO  
F L=,YP  
  class filler 6`\ya@  
  { ]R IVc3?;$  
public : xf,5R9g/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W?XizTW  
} ; G>z,#Xt  
,Em$!n  
.}`hCt08  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ig_2={Q@  
IL!=mZ>2O  
+j[oEI`e  
jirbUl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); glUo7^ay7  
nH[+n `{o  
 ux-CpI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~<9{#uM  
B'weok  
Of[;Qn  
tE"Si<[]H$  
二. 战前分析 .$rC0<G[K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ra6o>lI(,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Vpp&|n9^  
Y+-xvx :  
6Bt=^~d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <4`eQ  
  /* --------------------------------------------- */ -1r2K  
vector < int *> vp( 10 ); +K$NAT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C)RBkcb  
/* --------------------------------------------- */ e@]Wh)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pa<qZZ  
/* --------------------------------------------- */ #kmh:P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d&(_|xq#  
  /* --------------------------------------------- */ n$)_9:Z-j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Mz=!w]qDH  
/* --------------------------------------------- */ HOi C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E]} n(  
.dmi#%W  
l!~ mxUb  
$2#7D* Rx  
看了之后,我们可以思考一些问题: SpSnoVI  
1._1, _2是什么? b=[?b+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0$vj!-Mb^j  
2._1 = 1是在做什么? E~hzh /,34  
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。 slW3qRT\k  
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。 $t =O:  
Y}STF  
cO#oH2}  
三. 动工 H-5<S@8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: % _M2N.n  
wts:65~  
+cB&Mi5  
>cR)?P/o  
template < typename T > 3OqX/z,  
class assignment XvGA|Ekf<  
  { ]!{y a8  
T value; K k[`dR;  
public : @y|_d  
assignment( const T & v) : value(v) {} -X1X)0v$  
template < typename T2 > n!ok?=(kQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SZ!=`a]  
} ; [`_io>*g  
:+&AY2`  
@R2at  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0@=MOGQb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H AB#pd9  
$#NQ <3  
bE\,}DTy  
+: Ge_-  
  class holder 6[dur'x  
  { ,^s  
public : )R)a@op  
template < typename T > 40P) 4w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4FMF|U  
  { A.%CAGU5w  
  return assignment < T > (t); )NW6?Pu"  
} ;[0&G6g  
} ; >yK0iK{  
IMLsQit*  
y=sGe!^  
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: /!&R9!6 :  
]]iPEm"@  
  static holder _1; }iN2KeLAF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3.R#&Zxt  
NX6nQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ' [0AHM  
而不用手动写一个函数对象。 d]v+mVAyE  
/Wj,1WX~  
#Z!b G?="  
$p* p  
四. 问题分析 \F6LZZ2Lv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c| ~6Ie  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 e 9$C#D> D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %Z]'!X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OEgI_= B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 le>Wm&E  
h 8 @  
五. 问题1:一致性 @9G- m(?*  
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?| kJK,6mN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2 YxTMT  
y&J@?Hc>  
struct holder $ 0Yh!L?\  
  { 6tjcAsV  
  // :os z  
  template < typename T > !dcwq;Ea  
T &   operator ()( const T & r) const p9ZXbAJ{  
  { 7S^""*Q^  
  return (T & )r; c'fSu;1  
} dj9 ?t  
} ; :Ao!ls' =  
.m4;^S2cO  
这样的话assignment也必须相应改动: [w \?j,  
3K0tC=  
template < typename Left, typename Right > `iShJz96  
class assignment !Jfs?Hy  
  { {{yt*7k{  
Left l; Owv +1+B  
Right r; !b|'Vp^U  
public : D^F{u Dlb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s4= "kT]  
template < typename T2 > 0Fr1Ku!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _!V%fw  
} ; b3qc_  
rnm03 '{  
同时,holder的operator=也需要改动: Wa"(m*hW  
;GHvPQc_  
template < typename T > "E=j|q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v Y|!  
  { V_^@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~[PKcEX  
} -`c :}m  
6)gd^{  
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。 q!,zq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T)CzK<LbR  
^(x^6d  
return l(rhs) = r; `cB_.&  
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。 748CD{KxW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uZ6d35MJ  
mz7l'4']+  
template < typename Tp > ww d'0P`/  
class constant_t 2h^WYpCm  
  { 4N? v  
  const Tp t; I?!rOU= 0  
public : n]CbDbNw7)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5ua?I9fY  
template < typename T > ;DRTQn`m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (X[2TT3j!  
  { [\ )Ge  
  return t; ffDc 6*.Q  
} q`|CrOzO  
} ; < a rZbM  
D$k8^Vs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,\PVC@xJ  
下面就可以修改holder的operator=了 +*nGp5=^GE  
wzcai 0y*  
template < typename T > USML~]G z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v[k5.\No  
  { ph:3|d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Mio>{%/  
} g9h(sLSF  
h+7>#*DH  
同时也要修改assignment的operator() XFZ~ #DT&  
}2>"<)  
template < typename T2 > qB6dFl\ (  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Al"3 kRJJ  
现在代码看起来就很一致了。 P.WYTst=  
M++0zhS  
六. 问题2:链式操作 ENh8kD l5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i^Ut015q%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |KCOfVh?|.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @ CsV]97`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 / l>.mK()  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =Ov7C[(  
g;p)n  
template < typename T > H3/caN:  
struct result_1 1cN')"  
  { ` vk0c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7G2PMe;$m  
} ; 3SG?W_  
Q%=YM4;  
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: $+= <(*  
T8J4C=?/  
template < typename T > haSM=;uPM  
struct   ref Z)< wv&K  
  { !R{R??  
typedef T & reference; n[+'OU[  
} ; 1hQN8!:<  
template < typename T > F}?<v8#z0  
struct   ref < T &> |cbd6e{!  
  { ,32xcj}j)r  
typedef T & reference; f|3q^wjs  
} ; T3J'fjY  
C9tb\?#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @|-OJ4[5  
SOh-,c\C  
template < typename T > E$\~lcq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8^ep/b&|  
  { lvSdY(8  
  return l(t) = r(t); {a q9i  
} :> -1'HC  
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。 nL `9l1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3x*z\VJ  
0~A#>R'  
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 eb:A1f4L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <>&=n+i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H?rg5TI0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L&2u[ml  
最后的布局是: fjz) Gp  
                Add 7ET jn)%bs  
              /   \ GuQRn  
            Divide   5 %uDG75KP{  
            /   \ JNU/`JN9f  
          _1     3 I2Ev~!  
似乎一切都解决了?不。 TRvZ  
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。 cgZaPw2 bw  
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。 D@54QJ<  
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: J\co1kO9/  
iw]k5<qKj  
template < typename Right > f[~1<;|-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -E>)j\{PX7  
Right & rt) const lJ  
  { HOW7cV'X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .J.vC1 4gi  
} b[^{)$(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6 vs3O  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Utl t<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 loOOmHhJ&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P_4DGW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L ubrn"128  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 19u =W(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: UPh=+s #Q  
4iX-(ir,  
template < class Action > +++pI.>(*Q  
class picker : public Action 649 !=  
  { 4SVW/Zl.?  
public : Di(9]: +  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :b#%C pR  
  // all the operator overloaded Cnh|D^{s  
} ; ,Qc.;4s-  
7XAvd-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 HCnf2td  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F9o6V|v  
|m>}%{  
template < typename Right > mV\$q@sII  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e- 6w8*!i  
  { Q+[ .Y&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &y. dmW  
} a-0cN 9  
%vqT#+x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [1Dm<G u@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MWwJzVL8  
3(_!`0#F%  
template < typename T >   struct picker_maker _ n O.-  
  { 2<W&\D o@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oN,s.Of  
} ; 'p}`i/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dk5|@?pe  
  { Bq}x9C&<  
typedef picker < T > result; DZ`k[Z.VZ  
} ; =Viy^ieN$  
V|?WF&  
下面总的结构就有了: 9C}qVoNu  
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。 8I#D`yVKc  
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。 +<(a}6dt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &^QPkX@p  
至此链式操作完美实现。 ^X? D#\  
Ie_I7YJ  
y?:dE.5p|  
七. 问题3 YMzBAf  
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。 /^<en(0=P  
!D:k!  
template < typename T1, typename T2 > F @SG((`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zY APf &5  
  { /6tcSg)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3'#%c>_  
} vDDljQXw4  
aj7dH5SZl  
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: L(o#4YH}>J  
gA:TL{X0  
template < typename T1, typename T2 > bx;f`8SN  
struct result_2 qu{mqkfN>  
  { {*xBm#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ejcwg*i  
} ; 3wt  
i Ci>zJ  
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? rK=6]j(K  
这个差事就留给了holder自己。 Ye |G44z  
    Q<=Y  
O% $O(l  
template < int Order > :JV\){P  
class holder; KTmaglgp  
template <> CT"Fk'B'  
class holder < 1 > k|j:T[_  
  { /~hbOs/ L  
public : 2VYvO=KA  
template < typename T > UKs$W`  
  struct result_1 gGbI3^ r#  
  { PrnrXl S  
  typedef T & result; n`<S&KP|  
} ; eV;me>,  
template < typename T1, typename T2 > xZ ;bMxZ  
  struct result_2 3M*Y= ?pI  
  { [j0w\{  
  typedef T1 & result; "$@,n7 k  
} ; \y~)jq:d"  
template < typename T > 'p)QyL`d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fValSQc!U  
  { $ I<|-]u  
  return (T & )r; uPU#c\  
} d]7*mzw^j  
template < typename T1, typename T2 > K-@bwB7~s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M,..Kw/ }~  
  { l%PnB )F  
  return (T1 & )r1; *8-p7,D  
} otnV-7)@  
} ; 0vckoE  
_S5gcPcF"  
template <> V/-MIH7SF  
class holder < 2 > cjT[P"5$  
  { sp{j!NSL  
public : `o-*Tr  
template < typename T > 6\`DlUn'*  
  struct result_1 .mt^m   
  { }su6izx  
  typedef T & result; s=/^lOOO  
} ; rw*M&qg!z  
template < typename T1, typename T2 > t-EV h~D1p  
  struct result_2 B$7[8h  
  { ZKQo#!}  
  typedef T2 & result; yBe(^ n  
} ; ZR mPP  
template < typename T > `.8-cz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t|=n1\=?  
  { 2Iz fP;V?  
  return (T & )r; $jcz?vH  
} k~|ZO/X@l%  
template < typename T1, typename T2 > ;tr)=)q &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rp4FXR jC  
  { gMay  
  return (T2 & )r2; 9:\A7 =  
} D pNX66O  
} ; O3xz|&xY&  
iiN?\OO^~  
sL mW\\kA>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bL MkPty  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L8D m9}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3N3*`?5c<  
kA,4$ 2_o  
return l(i, j) = r(i, j); JP%RTGu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jrcc  
y4r2}8fi  
  return ( int & )i; )|:8zDuJ  
  return ( int & )j; 3Tw%W0q  
最后执行i = j; ](n69XX_  
可见,参数被正确的选择了。 !ABLd|tP  
PHQcstW  
2<m Q,,j  
' tSnH&c  
cf&C|U  
八. 中期总结 <G}m#  
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: 7YD\ !2b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C=s((q*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $~ VcQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8E=vR 8  
`W="g6(  
,i;9[4QMX  
o[imNy~~  
4V>vg2 d  
*NF&Y  
九. 简化 GJ>ypEWo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 l`qP~ k#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s)Gb!-``  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 'N|2vbi<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rNxG0^k(  
  +-*/&|^等 w4aiI2KFq  
2. 返回引用。 Uv'uqt  
  =,各种复合赋值等 9QZ}Hn`p  
3. 返回固定类型。 5@iy3olP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Sn0Xl3yr  
4. 原样返回。 sB8p( L  
  operator, Z{ %Uw;d  
5. 返回解引用的类型。 JkJhfFV  
  operator*(单目) > `0| X  
6. 返回地址。 T 77)Np  
  operator&(单目) [e1\A&T  
7. 下表访问返回类型。 #yX^?+Rc  
  operator[] do*Wx2:R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y]MWd#U  
  operator<<和operator>> [ns&Y0Y`t  
^Jn|*?+l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <G&WYk%u*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~V!EtZG$  
v(a9#bMZU  
template < typename Left > Le_CIk 5YL  
struct value_return Od*v5qT;$  
  { P mC82"  
template < typename T > VBhE{4J  
  struct result_1 ?3n=m%W,J*  
  { tI `w;e%HN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "3v7gtGG  
} ; -5o?#%  
Hc>([?P%t  
template < typename T1, typename T2 > 8R&z3k;!t  
  struct result_2 XpOCQyFnM  
  { ~;TV74~rr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E8+8{ #f;  
} ; i4 P$wlO  
} ; =SA 4\/  
Bk@bN~B4  
|%n|[LP'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oUCS |  
sek6+#|=  
下面我们来剥离functor中的operator() h!ZZ2[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ER/\ +Z#Z  
B>1M$3`E  
return l(t) op r(t) 0H; "5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |WQD=J%~(  
return op l(t) oJhEHx[f  
return op l(t1, t2) hcj{%^p  
return l(t) op {E3;r7  
return l(t1, t2) op 4;08n|C  
return l(t)[r(t)] ='KPT1dW*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bn5"dxV  
9tW3!O^_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (69kvA&|q  
单目: return f(l(t), r(t)); O2/%mFS.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H 3W_}f  
双目: return f(l(t)); >3v0yh_3  
return f(l(t1, t2)); w($XEv;  
下面就是f的实现,以operator/为例 KwY`<t1lA;  
$cyLI+uz|  
struct meta_divide Uy:@,DW  
  { &mCs%l  
template < typename T1, typename T2 > ( ?atGFgu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *4zoAslU1  
  { >:="?'N5l!  
  return t1 / t2; hLu&lY  
} o,iS&U"TC  
} ; 4&#vU(-H  
N)`tI0/W  
这个工作可以让宏来做: Vx0MG{vG1  
:k Rv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z#H@BWN7  
template < typename T1, typename T2 > \ dP$y>%cB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vjv6\;tt8  
以后可以直接用 L2:oZ&:u`J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e,PQ)1  
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 %w;1*~bH  
(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。。。) m~b#:4D3  
=f/avGX  
J+-,^8)  
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 K+(m'3`  
c`Lpqs`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <h)deB+}  
class unary_op : public Rettype G:H(IA7Z  
  { <e@I1iL37y  
    Left l; Ly@U\%.  
public : Fo--PtY`p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,Gf+U7'K  
I$rW[l2  
template < typename T > "i;*\+x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &e5^v  
      { oXu~9'm$  
      return FuncType::execute(l(t)); p?EEox  
    } y}.y,\S0  
2d,wrC<'$  
    template < typename T1, typename T2 > mE)x7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$DwQ}Z  
      { $6qR/#74  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >EPaZp6  
    } i[V,IP +  
} ; P7M0Ce~iW  
^v()iF !  
\J#I}-a&j  
同样还可以申明一个binary_op ^/4 {\3  
?,A8  fR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /jn:e"0~  
class binary_op : public Rettype ,58kjTM  
  { G5C#i7cpm  
    Left l; oW` *FD  
Right r; B)LXxdkOn  
public : /0'fcjOaQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U^WQWa  
@5uyUSt]  
template < typename T > 7]0\[9DyJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :{e`$kz  
      { .>cL/KaP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); * S+7BdP  
    } LS?` {E   
>xk:pL*o`  
    template < typename T1, typename T2 > u!156X?[eU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &AkzSgP  
      {  Wl}G[>P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `pn-fk  
    } ixUiXP  
} ; `K ~>!d_  
#EwRb<'Em  
@idp8J [td  
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 O>{t}6o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8DmX4*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I=Lj_UF4  
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。 ln_EL?V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Nc^b8& 2J  
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。。。 wZ#~+ }T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _'o^@v:  
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) v: !7n  
下面是修改过的unary_op rSzXa4m(  
c'VtRE# z~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /3bca!O  
class unary_op dh7)N}2  
  { $(!D/bvJ  
Left l; NC#kI3{  
  2T{-J!k  
public : wN%DM)*k  
q, 19NZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |R|U z`  
V%Z[,C u+  
template < typename T > h3vm< R;  
  struct result_1 0L 4]z'5  
  { 7cQHRM+1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =&<$I  
} ; 1Rb<(%   
N NXwT0t  
template < typename T1, typename T2 > pu m9x)y1  
  struct result_2  s`{#[&[  
  { +BTNm66Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )l81R  
} ; 2+hfbFu,1  
J0Rz.=Y  
template < typename T1, typename T2 > "!4>gg3r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^5iY/t~Q  
  { ;gw!;!T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f%{ ag  
} 4FP~+  
|'>E};D  
template < typename T > _S7M5{U_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ` TVcI\W  
  { 9jJ/ RXp  
  return OpClass::execute(lt(t)); JCMEhI6d*  
} Z~.]ZWj -  
E;+OD&|  
} ; 1Tk\n  
Yi! >8  
z]4g`K+  
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 s Gm(Aax*0  
好啦,现在才真正完美了。 6d?2{_},  
现在在picker里面就可以这么添加了: c$UpR"+  
 ]9l%  
template < typename Right > `0i}}Zo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oew]ijnB  
  { "vHAp55B{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W Y qL  
} 3[g++B."pC  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3Tte8]0  
#p:jKAc3  
%l$&_xV-  
P+cFp7nC  
R5~vmT5W  
十. bind nfPl#]ef*  
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。 f4;8?  
先来分析一下一段例子 7)5$1  
}R] }@i~i  
JV*,!5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lDM~Z3(/b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "a_D]D(d5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  B*~Bm.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 QcVtv7+*v  
我们来写个简单的。 N[D\@o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :{='TMJ7  
对于函数对象类的版本: Q)i`.mHfFI  
eX),B  
template < typename Func > b.u8w2(  
struct functor_trait 2ZIY{lBe  
  { {~{s=c0  
typedef typename Func::result_type result_type; f0'Wq^^  
} ; /xbF1@XtL  
对于无参数函数的版本: ;. [$  
4Xho0lO&  
template < typename Ret > ;{C{V{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jtOsb91c}  
  { 8@*|T?r  
typedef Ret result_type; Pj5#G0i%  
} ; -{sv3|P>  
对于单参数函数的版本: NqfDY  
*"bp}3$^^  
template < typename Ret, typename V1 > Y{:/vOj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [";5s&)q  
  { 7%x+7  
typedef Ret result_type; "ddH7:(k<  
} ; F!cAaL1  
对于双参数函数的版本: +g7nM7,1a  
10C91/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > av$_hEjo|D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |MR?8A^"  
  {  s !vROJ  
typedef Ret result_type; wLp t2b8S  
} ; Tsp-]-)  
等等。。。 }EG(!)u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PvBbtC-9b  
%YAiSSsV  
template < typename Func > \@t5S  
struct func_return "$V2$  
  { -ZON']|<}k  
template < typename T > a~TZ9yg+HL  
  struct result_1 DyTk<L  
  { 1^>g>bn_"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E"yf!*  
} ; r/<JY5  
"4AQpD  
template < typename T1, typename T2 > ^<Tp-,J$EN  
  struct result_2 G&H"8REm  
  { QYb?;Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BfLZ  
} ; j7 3@Yi%  
} ; ,(=]6V  
*/e5lRO\  
io'Ovhf:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bx!` UdRn  
XFe7qt;%  
template < typename Func, typename aPicker > pREY AZh  
class binder_1 {4q:4 i  
  { ?7ZlX?D[  
Func fn; Y-{BY5E.  
aPicker pk; Czxrn2p/  
public : cY]Y8T)  
<~*Ol+/  
template < typename T > j7+t@DqQ  
  struct result_1 vp9<.*h  
  { _ 7.y4zQJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5hK\YTU  
} ; LkB!:+v |B  
GK%ovK  
template < typename T1, typename T2 > *03/ :q^(  
  struct result_2 v('d H"Y  
  { W>nb9Isp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gD =5M\  
} ; * v]UgPk  
{f3fc8(p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dw!Eao47  
lhj2u]yU0S  
template < typename T > ;O11)u?/s|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m3-J0D<  
  { _=x_"rz x  
  return fn(pk(t)); xB+H7Ya  
} eF1%5;" W  
template < typename T1, typename T2 > XOU$3+8q5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]w_)Spo.  
  { =lD]sk  
  return fn(pk(t1, t2)); 34:EpZO@  
} 0M98y!A 5^  
} ; NyLnE  
loe>"_`Cq  
lM"7 Z  
一目了然不是么? c `; LF'!  
最后实现bind d~8~RT2m  
 RZ%X1$  
A$6b=2hc>  
template < typename Func, typename aPicker > PlUjjJU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mkA|gM[g7  
  { 8E[`H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1z:N$O _v  
} )c !S@Hs  
GA}^Rh`T-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Uroj%xN  
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。 aB'@8[]z  
(=/;rJ`q  
十一. phoenix MT0{hsuK9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R*m" '|U  
IBh~(6  
for_each(v.begin(), v.end(), R!G7;m'N1  
( Yk?q7xuT  
do_ D.`\ ^a  
[ <DS6-y  
  cout << _1 <<   " , " N2e<Y_T  
] ]SgeZ07  
.while_( -- _1), >6+K"J-@  
cout << var( " \n " ) 8l0 (6x$  
) "M &4c:cz  
); o hlVc%a  
I|z#Aoc  
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:  0 XzO`*  
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 -~f.>@Wb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y cpO;md  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7bS[\5  
%m3efaC  
p> S/6 [X  
template < typename Cond, typename Actor > "|SE#k  
class do_while +r_[Tj|Er  
  { xltu g##  
Cond cd; FG:BRS<m~  
Actor act; ppKCY4  
public : 1+($"$ZC&B  
template < typename T > Beg5[4@  
  struct result_1 *rT(dp!Y  
  { gw T,D.'Ut  
  typedef int result_type; V0i$"|F+ E  
} ; wP"|$HN  
[CX?Tt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} & jvG]>CS'  
Sw'?$j^3  
template < typename T > lJ#>Y5Qg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \S@6@ UGv  
  { =)8fE*[s   
  do l.l~K%P'h  
    { / u6$M/Cf>  
  act(t); <Q)}  
  } F-0PmO~3+W  
  while (cd(t)); or`stBx  
  return   0 ; |'_<(z  
} [rU8 #4.  
} ; 89mre;v`  
"~ stZ.  
@un }&URp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2"mj=}y6  
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。 Ms)zEy>[Ql  
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。 TVwYFX  
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。 "s9gQAoaO  
下面就是产生这个functor的类: V}+;b bUc-  
Y'1V(5/&  
yG$@!*|  
template < typename Actor > :PkZ(WZ9  
class do_while_actor 8f5^@K\c  
  { wkA!Jv%  
Actor act;  _Qc\v0%  
public : 7!w nx.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }j*/>m  
I3Xh[% -!  
template < typename Cond > v"~I( kf$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p5VSSvV\K  
} ; u_=y,~s  
kZ%W?#  
%tQ{Hf~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >+8I =S  
最后,是那个do_ r0 C6Ww7u  
_\PoZ|G4y  
E,yK` mPp^  
class do_while_invoker a@ }r[0O  
  { 4[0?F!%  
public : g>P9hIl  
template < typename Actor > [d>yo_iB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ; @~*z4U  
  { (`? snMc  
  return do_while_actor < Actor > (act); |9Ks13?Ck  
} ,8nZzVo  
} do_; 9Ib(x0_  
FH`&C*/F0Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m-92G8'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q|l|mO  
最后来说说怎么处理break和continue UyKG$6F?3  
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。  j)6B^!  
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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