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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t(}g;O-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i;\n\p1  
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, ;_0frX  
$y%IM`/w  
LtV,djk  
"d2JNFIHb  
  class filler u,]qrlx{  
  { FJB B@<>:  
public : csV3mzP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} % zO>]f&  
} ; {: =]J4]  
H;#C NB<e  
/h@3R[k  
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: AB<%GzW0(  
NHe[,nIV  
U#{(*)qr  
WwUHHm<v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !t?5U_on  
|O;vWn'U2  
R: [#OH.c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H#G3CD2&  
7c8`D;A-K  
u"8KH u5C@  
#VxN [770  
二. 战前分析 z G`|)  
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。 V`G^Jyj  
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 '=J|IN7WT  
k7]4TIUD*  
7/iN`3Bz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g!Ui|]BI9  
  /* --------------------------------------------- */ # hw;aQ  
vector < int *> vp( 10 ); (Dn1Eov  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0 c ]]  
/* --------------------------------------------- */   `#l1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cv. j  
/* --------------------------------------------- */ m%c]+Our`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5x!rT&!G  
  /* --------------------------------------------- */ yh'*eli  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -J0I2D  
/* --------------------------------------------- */ S|?P#.=GX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7cO1(yE#vr  
!Z0S@]C  
8t |?b  
!vuun |  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6XnUs1O  
1._1, _2是什么? R_"6E8N  
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。 #}Bv/`t  
2._1 = 1是在做什么? ;@O8y\@  
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。 n*Hx"2XF  
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。 @VyF' ?}  
QHd|cg  
,rOh*ebF  
三. 动工 :d~mlyFI6P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uc LDl  
'C@yJf  
%BQ?DTtb7'  
Z A}!Rzo  
template < typename T > i8%Z(@_`  
class assignment <[=[|DS l  
  { j$4lyDfD  
T value; *%%n9T  
public : iH>b"H >  
assignment( const T & v) : value(v) {} s~k62  
template < typename T2 > JURg=r]LI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iF_u/#  
} ; Y oZd,} i  
ygd*zy9  
b#n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U !%IC7@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >f D%lq;  
Ex6Kxd}8  
R<^E?FI   
<3Rq!w/  
  class holder q(BRJ(  
  { ]deO\mB  
public : OaY]}4tI$  
template < typename T > 3TN'1D ei  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jg$ NYs.xZ  
  { Q+'fTmT[,  
  return assignment < T > (t); nYO$ |/e  
} O#<S\66  
} ; y^D3}ds  
u,~+ho@  
^ '_Fd  
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: [q^pMH#U"  
!e~d,NIy  
  static holder _1; "$q"Kilj%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T0cm+|S  
qat'Vj,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n.,ZgLx["  
而不用手动写一个函数对象。 [=:4^S|M  
N9vNSmm  
wQM( |@zE}  
-L2?Tap  
四. 问题分析 U^-RyE!}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }ee3'LUPX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 e.(RhajB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~8'HX*B]z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !Wy&+H*0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mn(MgJKQ\  
|=W>4>  
五. 问题1:一致性 [P]M)vJ**  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k"cKxzB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G$~hAZ  
Y"dTm;&  
struct holder McN'J. Sxp  
  { Rli`]~!w  
  // #t VGqf  
  template < typename T > F |_mCwA  
T &   operator ()( const T & r) const v'Up& /(  
  { Z7Nhb{  
  return (T & )r; <!X]$kvG  
} \;+b1  
} ; (D+%*ax  
lg@q} ]1  
这样的话assignment也必须相应改动: 5^Lbc.h  
]agdVr^  
template < typename Left, typename Right > bf[l4$3k  
class assignment =4Jg6JKYg  
  { 2O2d*Ld>  
Left l; (unJwh{7Q  
Right r; YLV$#a3  
public : 'NnmLM(oh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7/\SN04l  
template < typename T2 > 2XeNE[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PG'I7)Bv  
} ; 2 xi@5;!  
W#^p%?8pR  
同时,holder的operator=也需要改动: ^!O2Fw  
">nFzg?Y  
template < typename T > If|i `,Iy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U"Z %_[*  
  { `?T8NK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lPz5.(5'  
} z f^@f%R  
6|1#Prj  
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。 n>%TIoY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eT8h:+k  
,qhv(  
return l(rhs) = r; *yW9-(  
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。 +R31YR8C0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S_Vquw(+  
eh3CVgH91;  
template < typename Tp > 11JO[  
class constant_t o7g6*hJz  
  { mPi{:  
  const Tp t; ML X: S?  
public : oXqx]@7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tNW0 C]  
template < typename T > o5NrDDH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E8We2T[^M  
  { PmDar<m  
  return t; |>nVp:t^  
} ,q Bu5t  
} ; uL@'Hv A  
$7\hszjZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iLFhm4.PO  
下面就可以修改holder的operator=了 xCm`g {  
iHyA;'!Os  
template < typename T > qV@Hu/;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3. g-V  
  { AFNE1q;{\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); om,=.,|Ld  
} JZcW?Or  
r$Y% 15JV  
同时也要修改assignment的operator() &E!-~'|z  
B 6,X)  
template < typename T2 > DVRbTz3V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7me1 :}4  
现在代码看起来就很一致了。 R<1[hH9"o  
/?:]f  
六. 问题2:链式操作 fOO[`"'Pq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \"A~ks~  
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。 " gi 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。 5LxzET"P  
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。 cUr'mb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]F,v#6qi  
Ea3 4x  
template < typename T > U^$l$"~"  
struct result_1 %5 ?0+~  
  { [2ZZPY9?Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HLDg_ On8  
} ; _l.kbfp@  
` _]tN  
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: wmgKh)`@_{  
p:^;A/D  
template < typename T > &k {1N.  
struct   ref Yy8%vDdJO  
  { jQ Of+ZE  
typedef T & reference; ,0[h`FN  
} ; LgS.%Mn  
template < typename T > ^'aMp}3iu  
struct   ref < T &> `=~d^wKYJ3  
  { |;P9S  
typedef T & reference; ?QCHkhU  
} ; Y<-dd"\  
\~ h7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _}wy|T&7k&  
o@G <[X|ke  
template < typename T > _&6&sp<n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d[I}+%{[  
  { m/W)IG>  
  return l(t) = r(t); l=< :  
} > 9wEx[  
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。 fdTyY ;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t5pf4M7  
cLe659&  
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 kVe_2oQ_>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W%RjjL J@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {sL(PS.z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?k*s!YCZ  
最后的布局是: `ynD-_fTN  
                Add Y: XxTa*  
              /   \ z,B'I.)M  
            Divide   5 i<nUp1r(  
            /   \ X+T +y>e a  
          _1     3 fhp][)g;  
似乎一切都解决了?不。 9:tKRN_D  
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。 w/HGmVa  
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。 `7zNVYur8  
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: /xRPQ|  
`P<m`*  
template < typename Right > ,-*oc>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZKa.MBde  
Right & rt) const Q2[D|{Z  
  { VZ8HnNAbX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ni[2 p  
} s9Aq-N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yxt`Uvc(^h  
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。 YQ}bG{V  
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。 Iz\IQa  
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=V=\T<4_  
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。 )0JXUC e  
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? dF%sD|<)  
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: %Ot^G%34  
438+ zU  
template < class Action > 9RoN,e8!  
class picker : public Action -\!"Kz/  
  { +;Jb)8  
public : V{[vIt*  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  w|>O!]K]  
  // all the operator overloaded &dkjT8L$  
} ; \{G1d"n  
@iwg`j6ol  
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。 9+\3E4K  
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: gs_nUgcA  
}*4K]3et$  
template < typename Right > GJY7vS^#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?B2 T'}~  
  { it~>)_7*P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `}^_>  
} 9ci=]C5o3K  
"$tP>PO{<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L;0ZB=3n  
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。 X|F([,o  
'o2x7~C@  
template < typename T >   struct picker_maker $b/oiy!=|3  
  { ^MesP:[2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PZRm.vC)k  
} ; %<q l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i# 1:DiF  
  { <5Jp2x#  
typedef picker < T > result; 0'm4 ) \  
} ; WX} "Pj/6  
47xJ(yO  
下面总的结构就有了: ~)#JwY  
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。 gNO<`9q  
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。 6t|FuTC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Oi=>Usd  
至此链式操作完美实现。 YN ~ 7nOw  
3Q`F x  
&41=YnC6  
七. 问题3 Brh<6Btl  
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。 b<B|p|  
$*bd})y)I  
template < typename T1, typename T2 > E+AEV`-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >uuP@j  
  { N6Fj} m&E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z&o"K\y\  
} 5Y 4W:S  
2 fX-J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +1 H.5|  
`<h}Ygo>k/  
template < typename T1, typename T2 > \5$N> 2kO  
struct result_2 _W4i?Bde  
  { \w!G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ki#O ^vl  
} ; n_%JXm#\  
w<<G}4~u|  
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? +%G*)8N3  
这个差事就留给了holder自己。 %QUV351H  
    ee]PFW28  
) w.cCDL c  
template < int Order > N?H;fK4v  
class holder; /I3#WUc;![  
template <> MC!K7ji  
class holder < 1 > 4Wq{ch  
  { iq '3.-xYr  
public :  '._8  
template < typename T > :Xv3< rS<  
  struct result_1 mfO:#]K  
  { zm}4=Kz}  
  typedef T & result; i8w(G<Y=  
} ; _^'fp  
template < typename T1, typename T2 > R ;^[4<&  
  struct result_2 <D4.kM  
  { ?w1_.m|8u  
  typedef T1 & result; 2Av3.u8%u  
} ; `Y-uNJ'.N  
template < typename T > /_?E0 r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >A|6 kzC  
  { wh:O"&qk  
  return (T & )r; %b2.JGBqJ  
} |,j6cFNw  
template < typename T1, typename T2 > .!Kdi|a)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h[%`'(  
  { *usfJ-  
  return (T1 & )r1; P@:#NU[  
} +I#5?  
} ;  gM20n^  
2As 4}  
template <> W|3XD-v@  
class holder < 2 > qtTys gv  
  { '8~7Ru\KyX  
public : NjVuwIm+  
template < typename T > 3uCC_Am  
  struct result_1 =*qu:f\y  
  { -<a~kVv  
  typedef T & result; YMwMaU)K,  
} ; eMVfv=&L<3  
template < typename T1, typename T2 > b&A+`d  
  struct result_2 Xvm.Un< N  
  { I+w3It  
  typedef T2 & result; |HJdpY>Uu  
} ; `~[zIq:}7  
template < typename T > Deq~"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A?q[C4-BO,  
  { Ze'AZF  
  return (T & )r; u#?K/sU  
} vV-ATIf ^  
template < typename T1, typename T2 > m1=3@>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L 4'@f  
  { "[(_C&Ot4  
  return (T2 & )r2; )h,+>U@  
} `!DrB08A  
} ; <DiD8")4  
N VzR2  
e~c;wP~cO  
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> >。 &h-d\gMJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *'vX:n&t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7am._K  
H^p ?t=Y  
return l(i, j) = r(i, j); F'W{\4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oL#^=vid"  
~;,]/'O  
  return ( int & )i; Ot(U_rJCi  
  return ( int & )j; Z:09 ]r1  
最后执行i = j; XQ--8G  
可见,参数被正确的选择了。 PkQuN;a  
n[CESo%[  
~qLbyzHaB  
I)V2cOrXM  
tS8*l2Y`   
八. 中期总结 LC K   
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: CN\SxK`,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xZjD(e'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |Rw0$he  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C 7YZ;{t  
b4!(~"b.  
q/Ba#?sen  
||cG/I&,  
P*T 'R  
Q1IN@Db}y  
九. 简化 z)=D&\HX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /OK.n3Tt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R:x4j#(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *Eu ca~%=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `&b 8wF  
  +-*/&|^等 V"*|`z)  
2. 返回引用。  W *0XV  
  =,各种复合赋值等 `UMv#-Y8  
3. 返回固定类型。 g4&zBn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X3#|9  
4. 原样返回。 Am%zEt$c  
  operator, ~ d^+yR-  
5. 返回解引用的类型。 Zaf].R  
  operator*(单目) >5#`j+8=q  
6. 返回地址。 Il%LI   
  operator&(单目) NwoBM6 #  
7. 下表访问返回类型。 AtYe\_9$C  
  operator[] EE#4,d`J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gfw,S;  
  operator<<和operator>> dY68wW>d|  
"3LOL/7f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Xz4!#,z/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]T}G-  
1]aM)},  
template < typename Left > cBBc^SR  
struct value_return 'ADt<m_$  
  { sb Z)z#Tr  
template < typename T > \/la`D  
  struct result_1 =Bi>$Ly  
  { ]8*g%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +'2Mj|d@p  
} ; gpVZZ:~  
@zB{Ig  
template < typename T1, typename T2 > *4Y1((1k  
  struct result_2 R5NDT4QYU  
  { ZOK2BCoW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 28C/^4  
} ; R lyF#X#7{  
} ; ZwB< {?  
D3$PvX[f  
3bu VU& ap  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e3"GC_*#  
Yw"o_  
下面我们来剥离functor中的operator() }L>}_NV\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @X?DHLM  
QUVwO m  
return l(t) op r(t) q6f+tdg=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3h aYb`  
return op l(t) W~aVwO'(  
return op l(t1, t2) !fZ\GOx  
return l(t) op w<<>XIL  
return l(t1, t2) op n'9Wl'  
return l(t)[r(t)] d^mw&F)S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /@X!  
GL_YT.(!  
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: T=(/n=  
单目: return f(l(t), r(t)); t,M _  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *BH*   
双目: return f(l(t)); X#'DS&{  
return f(l(t1, t2)); E?z3 D*U  
下面就是f的实现,以operator/为例 [-_3Zr  
IP7j)SM!  
struct meta_divide qc2j}D0  
  { q,F\8M\$  
template < typename T1, typename T2 > vm"LPwSk>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z6]dF"N  
  { >0Y >T6!  
  return t1 / t2; x :\+{-  
} ^.p({6H  
} ; ^90';ACFy  
6X~.J4  
这个工作可以让宏来做: z85%2Apd  
j uG?kL.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }pdn-#  
template < typename T1, typename T2 > \ H<#M)8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bGOOC?[UX  
以后可以直接用 JS <S?j?*/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <qT[  
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 ?1*Ka  
(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。。。) 0_q8t!<xJw  
y^zII5|s  
U>w#`Sy[  
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 ;{EIx*<d  
&a5UQ>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O;z:?  
class unary_op : public Rettype T$%r?p(s  
  { n^B9Mh @  
    Left l; 3}(6z"r  
public : 1K?RA*aj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;>np2K<`  
GK .^Gd  
template < typename T > 4~xKW2*`K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k\BJs@-  
      { EudX^L5U<d  
      return FuncType::execute(l(t)); Yz]c'M@  
    } (RVe,0y  
#%N v\ g;  
    template < typename T1, typename T2 > p4GhT~)l:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z^E>)!t  
      { #V&98 F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3.@"GS#"[  
    } =!)Ye:\Q  
} ; )UbPG`x8  
TwlX'iI_;  
vT~ey  
同样还可以申明一个binary_op YbtsJ <w  
g xY6M4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3}dTbr4y  
class binary_op : public Rettype i0Ejo;dB  
  { Su?e\7aj  
    Left l; k#F |  
Right r; ( m/uj z  
public : Gu+9R>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?+av9;Kg  
ze2%#<  
template < typename T > * N>n5B2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b .I_  
      { >*s_)IH2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EP,j+^RVf  
    } X3e&c  
2[~|#0x  
    template < typename T1, typename T2 > W[c[ulY&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c?5?TJpm  
      { @<kY,ox@~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LNp{lC  
    } g)$/'RB  
} ; A,67)li3  
-Zq\x'  
-yOwX2Wv5;  
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 b S-o86u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bGw56s'R5~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `_aX>fw  
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。  _U.|$pU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G0#<SJ,)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 SU ,G0.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (P!r^87  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) DW( /[jo\  
下面是修改过的unary_op F+o4f3N  
fi%)520  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &1 /OwTI4J  
class unary_op WC0z'N({W  
  { `%QXaKO-  
Left l; M~%P1@%  
  m`i_O0T  
public : &~mJ ).*  
'8J!(+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YRg"{[+#]k  
;~D$ rT  
template < typename T > yFoPCA86y  
  struct result_1 $%BI8_  
  { <W] RyEg`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o|:c{pwq  
} ; nTsKJX%\  
Pi+pQFz5  
template < typename T1, typename T2 > %k%%3L,  
  struct result_2 u mT *  
  { 9|D*}OY>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >|X )  
} ; D:] QBA)C  
[)+wke9  
template < typename T1, typename T2 > 6am g*=]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _'8P8 T&  
  { J':X$>E|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r[?GO"ej5  
} $RH.  
_(zZrUHB  
template < typename T > YMN=1Zuj?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fj|b;8_}l  
  { uMx6:   
  return OpClass::execute(lt(t)); !"2S'oQKS  
} OZc4 -5  
}y%c.  
} ; J>l?HK  
|v:oLgUdH  
xKR\w!+Z'  
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 *b'4>U  
好啦,现在才真正完美了。 C@`rg ILc  
现在在picker里面就可以这么添加了: <Y]e  
i0:1+^3^U  
template < typename Right > 7s0\`eXo/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =cpUc]~  
  { },n?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q9 :g  
} lZAXDxhnT  
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。 w73?E#8  
IM% ,A5u  
5U-SIG*  
]A ;.}1'  
yk y% +@2q  
十. bind lD^c_b  
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。 0G31Kou  
先来分析一下一段例子 &szYa-K*  
V408u y-M  
]]0Yh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PYBE?td  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fc#Sn2p*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;j.-6#n  
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。 F\, vIS  
我们来写个简单的。 [~PR\qm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U9ZuD40\  
对于函数对象类的版本: It7R}0Smg  
*`} !{ Mb  
template < typename Func > k".kbwcaF  
struct functor_trait uNkJe  
  { c]h@<wnv  
typedef typename Func::result_type result_type; 0SfW:3  
} ; nY7gST  
对于无参数函数的版本: &wAVO_s  
Kt](|  
template < typename Ret > m/Erw"Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hq&|   
  { "~=-Q#xO  
typedef Ret result_type; Nm !~h|3  
} ; RIQ-mpg~(k  
对于单参数函数的版本: eF]8Ar1  
R# T 6]  
template < typename Ret, typename V1 > s`ZP2"`f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $*VZa3B\  
  { 06O_!"GD}  
typedef Ret result_type; > 23$_'2  
} ; *|<T@BXn  
对于双参数函数的版本: IU<lF)PF$  
(i L*1f   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8v z h5,U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D Qz+t  
  { J/fnSy  
typedef Ret result_type; @I}VD\pF  
} ; =&6sU{j*  
等等。。。 PtYG%/s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IIT UM)  
41R6V>e@9J  
template < typename Func > ?"*JV1 9  
struct func_return HCsd$M;Hbv  
  { 5x%Blkx  
template < typename T > 51JB,}dGH}  
  struct result_1 &8w# 4*W  
  { JO*/UC>"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BPa,P_6(  
} ; Fsm6gE`|n  
Q^ZM|(s#  
template < typename T1, typename T2 > ]Zt]wnL+  
  struct result_2 Q5ff&CE  
  { JOpH Z?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T>]T=  
} ; ~;?<OOt|wG  
} ; tu Y+n 2  
}% f7O  
0 zK{)HZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q8&l%-d`  
%59uR}\  
template < typename Func, typename aPicker > Rw%% 9  
class binder_1 3:MJKS02OD  
  { 5VP0Xa ~  
Func fn; ;}iB9 Tl  
aPicker pk; ff5 gE'  
public : z~X/.>  
F@k}p-e~  
template < typename T > 9Q^cE\j  
  struct result_1 qC{JsX`~  
  { |ZE^'e*k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oz>2P.7  
} ; WB?HY?[r  
nX 9]dz  
template < typename T1, typename T2 > m0 As t<u  
  struct result_2 zxx\jpBBk  
  { BO#tn{(#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yw$4Hlj5  
} ; n8F~!|lQ0  
k'PvTWR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lj(cCtb)  
|mE;HvQF  
template < typename T > njf\fw_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C<AW)|r_  
  { &n )MGg1%  
  return fn(pk(t)); &:g:7l]g  
} (z>t4(%\  
template < typename T1, typename T2 > i?Pnyi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^l|b>z"0ao  
  { B Z|A&;  
  return fn(pk(t1, t2)); 1Vdi5;dn  
} F'b%D  
} ; ,#UZp\zZ*  
z,4mg6gt  
' {UKO7   
一目了然不是么? ] re=8s6  
最后实现bind E#!!tH`lgg  
Mn(iAsg  
Inv`C,$7Q#  
template < typename Func, typename aPicker > kFwFPK%B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _%- +"3Ll  
  { !CWe1Dm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5K ;E*s,  
} +ZM,E8  
I7oA7@zv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s@ r{TXEn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #M16qOEw  
X8Q'*  
十一. phoenix LXK!4(xaW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WN+i3hC  
!Fp %2gt|  
for_each(v.begin(), v.end(), /T)E&=Ds  
( /7 Tm2Vj8  
do_ PQkw)D<n]_  
[ az6 &  
  cout << _1 <<   " , " Zt!A!Afu  
] Os@b8V 8,A  
.while_( -- _1), Fs(PVN  
cout << var( " \n " ) nf/?7~3?[  
) b/'c h  
); Mg.%&vH\  
N! 7}B  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: = 'NV3by  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hr}f5Z)^v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &7f8\TG|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ \6v@  
& "&s,  
\~l_w ,Poo  
template < typename Cond, typename Actor > `SFeln{1B  
class do_while <ToBVG X  
  { Lj3o-@\*j  
Cond cd; PlGif)  
Actor act;  /ooGyF  
public : 4u 6 FvN  
template < typename T > \;)g<TwL  
  struct result_1 k0e}`#t  
  { Y=P*   
  typedef int result_type; 'd+fGx7i  
} ; =Z  
V ql4*OJW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b$,Hlh,^  
<bKtAf  
template < typename T > z#GZb   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r%?-MGc  
  { +7 H)s  
  do [j+:2@  
    { 1IA1;  
  act(t); ?eIb7O  
  } y ("WnVI  
  while (cd(t)); ;>v.(0FE6  
  return   0 ; /h0bBP  
} k{SGbC1=VK  
} ; =0=#M(w  
q@ -B+  
PC_!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `F7]M  
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。 =\oH= f  
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。 }tW-l*\U  
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。 %+(AKZu:  
下面就是产生这个functor的类: t]LiFpy2IC  
,x8;| o5  
I9S;t _Z<  
template < typename Actor > OOqT0w N  
class do_while_actor il5C9ql$  
  { JXK\mah  
Actor act; X&pYLm72;  
public : N `|A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'Rn-SD~gIr  
pbzFzLal  
template < typename Cond > 'QCIKCn<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :5NMgR.d  
} ; /I`TN5~  
}=^ ,c  
8)X9abC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c* {6T}VZr  
最后,是那个do_ r(>S  
KNx/1 lf  
m^D'p  
class do_while_invoker (F4e}hr&  
  { xnY?<?J"!  
public : $Z@*!B^  
template < typename Actor > ?G,4N<]Nu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >!=@TK(~  
  { G]'ah1W  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^c\O , *:  
} $+*nb4  
} do_; |Kd#pYt%O  
] 3{t}qY$A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +~^S'6yB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,9P-<P  
最后来说说怎么处理break和continue U**8^:*y#:  
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。 "6f`hy  
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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