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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o@N[O^Q V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f/c&Ya(D~  
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, 7zx xO|p[  
P>rRD`Yy\  
g^H,EaPl  
qqo#H O  
  class filler l$1?@l$j  
  { ?,x\46]>_K  
public : ~]?s A{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >d`GNE  
} ; t]0DT_iE  
E} ]=<8V  
#/ePpSyD  
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: c*B< - l<5  
mS[``$Z\!  
`uMc.:5\  
Q9 AvNj>X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ilQ}{p6I  
hBRi5&%  
L754odc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @]IRB1X  
3 1c*^ZE.  
U2?R&c;b  
[-[59 H[6)  
二. 战前分析 C) R hld  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 y;CX )!8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pYzop4  
dhA~Yu  
2]?=\_T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LZ_0=Xx%  
  /* --------------------------------------------- */ )#z{P[X^  
vector < int *> vp( 10 ); ;_SSR8uHv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \"$P :Uv  
/* --------------------------------------------- */ p?#T^{Quz~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ECA<%'$?E  
/* --------------------------------------------- */ cH*")oD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @gb W:  
  /* --------------------------------------------- */ )V~=B]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [uGsF0#e  
/* --------------------------------------------- */ T8Mqu`$r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c*7|>7C$i  
G=[<KtWa  
-a@e28Y  
3QBzyJW f  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,ja!OZ0$  
1._1, _2是什么? RtR@wZ2\s  
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。 o}G`t Bz  
2._1 = 1是在做什么? niCK(&z  
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。 2DPv7\fW  
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。 RHBQgD$  
&-qQF`7  
m W>Iib|  
三. 动工 >v, si].  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pl3ap(/  
Lu6g`O:['  
?e6>dNw  
O6/ vFEB  
template < typename T > q\?p' i  
class assignment ~IW{^u  
  { p%meuWV%5  
T value; "G%</G8M  
public : w>9d^kU'  
assignment( const T & v) : value(v) {} vVSDPlN;  
template < typename T2 > v=iiS}s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Lfi6b%/z  
} ; .Ja].hP  
~Z/,o)  
NW5OLa")J<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q;VuoHj!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o/7u7BQl2  
+'c+X^_  
2Q%7J3I  
1D#-,#?  
  class holder ' m~=sC_uL  
  { 9h6Oq(0b8  
public : .,z6a  
template < typename T > Wgh@XB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WtZI1`\qe  
  { 1N(1h D  
  return assignment < T > (t); 8u~  
} G`n $A/9Q  
} ; -O\i^?lD;  
8 5ET$YV  
qJ`:$U  
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: f%.Ngf9  
C^L xuUW  
  static holder _1; g|]HS4y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \Aro Sy9  
y(QFf*J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2%fIe   
而不用手动写一个函数对象。 2H4vK]]Nl  
y& yf&p  
RV  V`  
i:aW .QZ.  
四. 问题分析  "&k(lQ4  
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。 #PD6LO  
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。 <9ucpV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o5a=>|?p>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _xv3UzD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 exhU!p8  
=w+8q1!o  
五. 问题1:一致性 :K^J bQ  
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?| V2}\]x'1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PhC3F4  
h*l$!nEN  
struct holder =XR6rR8  
  { #{|cSaX<  
  // Cty#|6 k  
  template < typename T > m4@NW*G{  
T &   operator ()( const T & r) const -:ucp2  
  { Oh$:qu7o0&  
  return (T & )r; $!>.h*np  
} P!|Z%H  
} ; PX|@D_%Y=  
&$/ #"lW,V  
这样的话assignment也必须相应改动: d)vP9vXy  
oV:oc,  
template < typename Left, typename Right > D;C';O  
class assignment lcZ.}   
  { DO80HS3ZD  
Left l; Ll|_Wd.K,  
Right r; `?Q p>t  
public : wv3,% lN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QKj0~ia 5  
template < typename T2 > HGGq;Nbm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EWD^=VITL  
} ; '3672wF/  
4c< s"2F  
同时,holder的operator=也需要改动: #3qeRl  
7v%c.  
template < typename T > \_1a#|97e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WSHPh hM  
  { %BGg?&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v,ssv{gU  
} d{4;qM#  
GHGyeqNM  
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。 [oTe8^@[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !G;u )7'v  
{o24A: M  
return l(rhs) = r; v~Q'm1!O4\  
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。 r+FEgSDa]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /J#(8p  
\A[l(aB  
template < typename Tp > vt#;j;liG  
class constant_t w95M B*N  
  { o]oiJvOr  
  const Tp t; ps 3 )d  
public : 3 39q%j$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bGWfMu=n  
template < typename T > hN'])[+V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _f[Q\gK  
  { XH!#_jy  
  return t; KR aL+A  
} .ImaM  
} ; cFL~< [>_  
5^Qa8yA>7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !y _{mE?V(  
下面就可以修改holder的operator=了 |Ghk8 WA  
Q6Gw!!Z5EA  
template < typename T > /IpCo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;>?h/tS6  
  { Ki;SONSV~|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -x//@8"   
} 92DM1~ *  
ss)x fG  
同时也要修改assignment的operator() dDPQDIx  
R_PF*q2 '  
template < typename T2 > 5Kg'&B (  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @oAz  
现在代码看起来就很一致了。 "@UQSf,  
vamZKm~p  
六. 问题2:链式操作 ~gfR1SE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D`LBv,n  
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。 B3#G  
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。 !K>iSF<  
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。 glMHT,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7QsD"rL  
iQ/~?'PB  
template < typename T > Rg?6eN  
struct result_1 7N9NeSH  
  { )dT@0Ys%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !__0Vk[s  
} ; [%P#ieD4  
CZ5\Et6r  
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: #V!a<w4_  
KrE 'M  
template < typename T > ntW@Fm:bw>  
struct   ref n"(!v7YNp  
  { P=94  
typedef T & reference; s\ -,RQ1  
} ; (GSP3KKo*G  
template < typename T > i5 rkP`)j  
struct   ref < T &> ZL!u$)(V  
  { ukWn@q*  
typedef T & reference; @?3f`l 9  
} ; LIZB!S@V\  
5f-b>=02  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^dQ{vL@9b9  
@tH9$J*Y<  
template < typename T > =hPXLCeC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0xB2  
  { 4yl{:!la  
  return l(t) = r(t); i>F=XE  
} 3P cVE\GN  
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。 }|P3(*S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @UD:zUT)F  
~r--dU  
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 W: ]FYC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ww7Ya]b.k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3A#Tn7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GShxPH{_j  
最后的布局是: -JMn?]  
                Add H71sxek3  
              /   \ Wc3z7xK1@  
            Divide   5 HK@ij,px  
            /   \ .Bm%  
          _1     3 "j^i6RS  
似乎一切都解决了?不。 ( ay AP  
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。 $T'!??|IF  
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。 6Z2,:j;  
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:  7GgZ: $d  
d#ir=+o{h  
template < typename Right > g68p9#G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eVXXn)>  
Right & rt) const F-yY(b]$  
  { ^#/FkEt7bp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3nxG>D7  
} v4P"|vZ$&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #.Rn6|V/4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XjX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /)P}[Q4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /(N/DMl[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 isQ(O  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'YL[s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~3&{`9Y  
*3GV9'-P  
template < class Action > ~4~`bT9  
class picker : public Action yYG<tUG;  
  { + ?1GscJ   
public : 4QL>LK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f[^f/jGm  
  // all the operator overloaded K+B978XD  
} ; %Sr+D{B  
x$Dq0FX!%_  
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。 ;a:H-iC  
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: )BP*|URc  
K@D\5s|1|  
template < typename Right > mDB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V>Wk\'h  
  { \/a6h   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {MUB4-@?F$  
} aB9!}3@  
#+ I'V\ [  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .Eao|;  
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。 \CbJU  
w:~*wv  
template < typename T >   struct picker_maker C-'hXh;hQ  
  { {1W:@6tl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w0pMH p'Y  
} ; WyL+HB}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Fnw:alWr  
  { %bW_,b  
typedef picker < T > result; k+3qX'fd  
} ; X#B b?Pv  
!rvEo =^  
下面总的结构就有了: ).k DY ?s  
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。 @-N` W9  
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。 e[S`Dm"i)'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I2cz:U7  
至此链式操作完美实现。 }f}.>B0#  
x%{]'z  
B /? L$m  
七. 问题3 ?pDr"XH~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 PnlI {d  
c0!.ei  
template < typename T1, typename T2 > .L'w/"O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0YeTS!*Aj  
  { -N *L1Zj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c8RJOc4X  
} }aCa2%  
#YUaM<O  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x0*{oP  
M`xiC  
template < typename T1, typename T2 > E8Dh;j  
struct result_2 yU?jmJ  
  { ; * [:~5Wc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~/ %Xm<  
} ; ,Kit@`P%  
8`Ya7c>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? eim+oms  
这个差事就留给了holder自己。 C@rGa7  
    6_LeP9s )  
2Xb, i  
template < int Order > 6% D9;-N)  
class holder; " qI99e  
template <> p{FI_6db  
class holder < 1 > Bf_$BCyGW  
  { q}1ZuK`6  
public : =W(*0"RM  
template < typename T > t>"%exdoZ  
  struct result_1 sE1cvAw9l  
  { 4ls:BO;k]  
  typedef T & result; Dn- gP  
} ; 7ubz7*  
template < typename T1, typename T2 > p7?  
  struct result_2 &y[NC AeA  
  { p7h#.m~Qu  
  typedef T1 & result; WWT1= #"  
} ; EeIDlm0o  
template < typename T > }\pI`;*O|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PT"}2sR)  
  { tF2"IP.  
  return (T & )r; dWqn7+:  
} *[Hrbln  
template < typename T1, typename T2 > #;!&8iH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'sNZFB#  
  { W&z jb>0b0  
  return (T1 & )r1; kc,"w\ ai  
} ?b7\m":'  
} ; L'e_?`!:  
8fR(y~_gF  
template <> K*6"c.D  
class holder < 2 > ?RRO  
  { 8~=*\ @^  
public : y(A' *G9  
template < typename T > O&`.R|v  
  struct result_1 @=J|%NO  
  { gcLz}84  
  typedef T & result; 4s\spvJ  
} ; yDWIflP0;  
template < typename T1, typename T2 > ]B8 A  
  struct result_2 0.aXg"  
  { ]rcF/uQJ<n  
  typedef T2 & result; ;*K4{wvG  
} ; R>' %}|v/  
template < typename T > _k-_&PR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "kg`TJf=  
  { 7#8Gn=g  
  return (T & )r; =x~I'|%3  
} b@:OlZ~ %  
template < typename T1, typename T2 > eH&F gmU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^aFm6HS1  
  { 9I/b$$?D  
  return (T2 & )r2; MNT~[Z9L5G  
} rk=D5E7  
} ; N2r zHK  
AerU`^  
Ebg8qDE  
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> >。 5/H,UL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |dRVSVN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !^J;S%MB:K  
8$00\><r  
return l(i, j) = r(i, j); "TRS(d|3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E&[5b4D@<  
7]{g^g.9-  
  return ( int & )i; 9+.wj/75  
  return ( int & )j; nhI+xqfn  
最后执行i = j; P<<$o-a"  
可见,参数被正确的选择了。 #h5:b`fDF  
A|A~$v("R  
H DVimoOq  
bMH~vR  
y@P%t9l  
八. 中期总结 De$AJl  
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: 7Q 3!= b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5=>1>HYM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9>}&dQ8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '3.\+^3  
$:ush"=f8^  
nD wh  
"CJVtO  
P8 X07IK  
Ik G&  
九. 简化 5'%I4@Qn+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K`*GZ+b|`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,0l Od<  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h$S#fY8   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <O#&D|EMd|  
  +-*/&|^等 <'y<8gpM  
2. 返回引用。 mvn- QP~"  
  =,各种复合赋值等 /Vlc8G  
3. 返回固定类型。 'Waa zk[@O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M!&Hn,22  
4. 原样返回。 1v@#b@NXM7  
  operator, W"{Ggk `  
5. 返回解引用的类型。 qpQ;,8X-"  
  operator*(单目) TG2#$Bq1  
6. 返回地址。 2a d|v]  
  operator&(单目) a`O'ZY  
7. 下表访问返回类型。 os V6=  
  operator[] SX4*804a_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r" H::A  
  operator<<和operator>> U%3N=M  
p1N}2]e  
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。 ;0DoZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /VR~E'Cy%  
y6(PG:L  
template < typename Left >  Y@,iDQ  
struct value_return 6?Ncgj &@  
  { _!xrBdaJ  
template < typename T > jIh1)*]054  
  struct result_1 $]7f1U_e  
  { WfPb7T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'g#%>  
} ; I~,.@{4  
AD?zBg Zu  
template < typename T1, typename T2 > xoZ m,Pxd  
  struct result_2 v,4{:y]p  
  { !do`OEQKR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q,v<:sS9T  
} ; Y RZ\nun  
} ; 4uF.kz-cg  
*'@O o  
fA=Z):w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (/y8KG 3  
W(q3m;n  
下面我们来剥离functor中的operator() =D<0&M9C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v h,(]t  
d/_D|ivZ=  
return l(t) op r(t) {FI zoR"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ybaY+![*  
return op l(t) yan^\)HZ  
return op l(t1, t2) \Qml~?$@lH  
return l(t) op tYA@J["^  
return l(t1, t2) op ?Y"%BS+pt  
return l(t)[r(t)] H cmW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i/:L^SQAq  
R"ON5,E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: G,C`+1$*  
单目: return f(l(t), r(t)); *6I$N>1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d4o ^+\  
双目: return f(l(t)); 2A_1E \  
return f(l(t1, t2)); MQ,K%_m8  
下面就是f的实现,以operator/为例 Hq.rG-,p  
eV7;#w<]  
struct meta_divide Vr2A7kq  
  { gP_N|LuF"  
template < typename T1, typename T2 >  : (UK'i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uFr12ZFgK  
  { "FHJ_$!  
  return t1 / t2; Q,?_;,I}  
} /@:X0}L  
} ; >n7h%c  
P2n8HFi  
这个工作可以让宏来做: cSL6V2F  
*\ii +f-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I`_2Q:r  
template < typename T1, typename T2 > \ (%_X{R'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f:Pl Mv!{  
以后可以直接用 f' A$':Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A f'&, 1=q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t6Iy5)=zY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BU -;P  
]_ C"A  
Pe`mZCd^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 s;A7:_z#7  
a1pp=3Pd?~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @i ~A7L0/  
class unary_op : public Rettype +4yre^gC  
  { `v -[&  
    Left l; .x I Aep_  
public : nJI2IPZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8AR8u!;8  
4t*%(  
template < typename T > gC}}8( k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?]><#[?'L  
      {  IuY9Q8  
      return FuncType::execute(l(t)); |WB-Ng  
    } ixA.b#!1  
kk fWiPO^  
    template < typename T1, typename T2 > 'T eH(?3G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n/ KO{:  
      { (d4btcg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V]|X ,G  
    } y:)^*2GA-B  
} ; cWW?@ _  
S]3CRJU3`  
sVx}(J  
同样还可以申明一个binary_op HH*y$  
fd[N]I3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )tG. 9"<  
class binary_op : public Rettype Q`F1t  
  { jPSVVOG  
    Left l; \2@J^O1,  
Right r; .wNXvnWr  
public : pU_3Z3CeE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `cp\UH@  
+b 6R  
template < typename T > _?-oPb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (MLcA\LJ  
      { 6Vnq|;W3Zv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [ar0{MPYd  
    } 5G355 ,}E  
z& ;8pZr  
    template < typename T1, typename T2 > ,X4b~)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J>(X0@eWz  
      { ^QNc!{`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =~ Uhr6Q  
    } I|rb"bG  
} ; i~h@}0WR"  
z}E_ wg  
\%<M[r=  
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 [wQ48\^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =}Tm8b0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sD3ZZcy|=  
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。 8m"k3:e^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3(c-o0M  
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。。。 `,]Bs*~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CH6 m  
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) ? xR7Ii3  
下面是修改过的unary_op ^m z9sV  
M v6 ^('  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l.@1]4.  
class unary_op %o8o~B|{.U  
  { @v2<T1UC  
Left l; EHUx~Q   
  { b$"SIg1E  
public : vH+g*A0S<  
tA#Pc6zBuC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :|;@FkQ  
^}+\52w  
template < typename T > >._d2.Q'  
  struct result_1 Uxjc&o  
  { -leX|U}k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SES.&e|!6  
} ; ?4':~;~  
CyIlv0fd}  
template < typename T1, typename T2 > FMdu30JV  
  struct result_2 ! AwMD  
  { uG\~Hxqw7O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *I 1H  
} ; )9H5'Wh#  
%mC@}  
template < typename T1, typename T2 > ny{C,1QG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :7K a4  
  { Et3]n$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /x49!8  
} 0j@mzd2  
;MN$.x+  
template < typename T > ]LB_ @#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f30J8n"k  
  { ~A>fB2.pM  
  return OpClass::execute(lt(t)); yz68g?"  
} j4IVIj@$ `  
=e6p v#  
} ; -$8ew+  
vh\i ^  
Ic(qA{SM  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug nkHl;;WJ  
好啦,现在才真正完美了。 !R8%C!=a  
现在在picker里面就可以这么添加了: R&|.Lvmc/  
MtJ-pa~n  
template < typename Right > :{a< ~n`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g`pq*D  
  { n%3!)/$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V&f*+!!2  
} C&z!="hMhR  
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。 "L2*RX.R  
jZ.yt+9  
_^FC 9  
SWr TM  
W'4/cO  
十. bind l>\EkUT  
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。 ^BF}wQb :j  
先来分析一下一段例子 &ZD@-"@  
8xB-cE  
u[)X="-e#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !R@LC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gC?}1]9c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k'iiRRM  
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。 J2qsZ  
我们来写个简单的。 }T[ @G6#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kx&JY9(&#  
对于函数对象类的版本: ins(RWO  
_%Z.Re  
template < typename Func > 5az%yS  
struct functor_trait KSs1EmB  
  { rf0Z5.  
typedef typename Func::result_type result_type; <)ZQRE@  
} ; g}%ODa !H  
对于无参数函数的版本: ;7\Fx8"s[  
h8(#\E  
template < typename Ret > vYRY?~8 C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kxr{Nx  
  { Bj 7* 2}  
typedef Ret result_type; XH%pV  
} ; /[TOy2/;%b  
对于单参数函数的版本: UIEvwQ  
/<-PW9X?  
template < typename Ret, typename V1 > !*v% s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OH@"]Nc~  
  { 44e]sT.B  
typedef Ret result_type; ZFLmD|q#{  
} ; #ksDU  
对于双参数函数的版本: $^Xxn.B9  
~);4O8~.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e]1=&:eX#d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Owf!dMA;nF  
  { W|2^yO,dX  
typedef Ret result_type; VV Q~;{L  
} ; Q+1ot,R  
等等。。。 8fqabR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wKpGJ& {  
i6paNHi*  
template < typename Func > [<=RsD_q~  
struct func_return :=Zd)i)3  
  { . Z&5TK4I  
template < typename T > o'lG9ePM|  
  struct result_1 %R$)bGT  
  { q.J6'v lj/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SAnr|<Y/  
} ; 3X(^`lAf)  
ZSNbf|ldiE  
template < typename T1, typename T2 > Vu(NP\Wm  
  struct result_2 6 :4GI  
  { ;Pk"mC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OD'~t,St  
} ; x[t?hl=:  
} ; "22./vWV|i  
R"OT&:0/  
`&NFl'l1C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '5aA+XP|  
aX.BaK6I  
template < typename Func, typename aPicker > KJFQ)#SW!  
class binder_1 !po,Z&  
  { -}m  
Func fn;  *wJ$U  
aPicker pk; (~G*' /)  
public : 6teu_FS  
Q3>qT84  
template < typename T > r^"o!,H9q  
  struct result_1 8nI~iN?"   
  { [g}^{ $`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N,w6  
} ; >IQ&*Bb  
#xmiUN,|  
template < typename T1, typename T2 > ^(&2  
  struct result_2 ^RnQX#+  
  { *4~7p4 [  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )%jS9e{d  
} ; L\ysy2E0  
s-*N_Dv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c+{XP&g8_J  
6No.2Oo  
template < typename T > tgBA(2/Co  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 08:K9zr  
  { PE7V1U#$o,  
  return fn(pk(t)); (NUXK  
} f]1 $`  
template < typename T1, typename T2 > o,k#ft<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +PYR  
  { p3fV w]N  
  return fn(pk(t1, t2)); >]}VD "\  
} RCqL~7C+ k  
} ; 3Dc^lfn  
 ~@@t-QY  
F@/syX;bb5  
一目了然不是么? TJ>YJ D  
最后实现bind kk126?V]_  
w32F?78]  
AkjoD7.*  
template < typename Func, typename aPicker > h1>.w pr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ' Sd&I:?  
  { h%:wIkZ/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a:|]F|  
} b c .Vy  
y~_x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?_pd#W=!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 pnz@;+f  
#O^zA`D   
十一. phoenix .f!'> _  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MS SHMR  
Qvny$sr2  
for_each(v.begin(), v.end(), hW,GsJ,  
( \^F6)COy  
do_ 0jp y c  
[ ;F_&h#D]3  
  cout << _1 <<   " , " ?{Xp'D\z  
] e /XOmv  
.while_( -- _1), Kc9)Lzu+  
cout << var( " \n " ) o\j<EQb.  
) *=z.H  *  
); |q o3 E  
hQSJt[8My  
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: 5}N O~Xd<  
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 Cyv_(Oh?dv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'iYaA-9j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uJ*|SSN~  
YVY(uq)d  
!oV'  
template < typename Cond, typename Actor > LY0/\Z"N  
class do_while etW-gbr  
  { /C<} :R  
Cond cd; fv3)#>Dgp>  
Actor act; /7*qa G  
public : [0+5 Gx  
template < typename T > h^9Ne/s~  
  struct result_1 (K"t</]  
  { Q6Zh%\+h(  
  typedef int result_type; Sdmynuv U  
} ; I@a7!ugU65  
XeBSHvO_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;`bJgSCfo  
b!37:V\#}  
template < typename T > CvTgtZ '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \v_t: "  
  { ,TO&KO1;&  
  do \;tKss!|  
    { `|JQ)!Agx  
  act(t); OaxE3bDT  
  } tX *L_  
  while (cd(t)); CtDS lJ  
  return   0 ; PzTTL=G +  
} w_J`29uc  
} ; >BQF<  
4sK|l|W  
NU/~E"^I.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -p !KsU  
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。 Tf[-8H<  
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。 M/sqOhg  
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。 El&pu x2  
下面就是产生这个functor的类: Mz{ Rh+gS  
:S7yM8 b`  
skP_us~  
template < typename Actor > 1J *wW# e  
class do_while_actor +XRv iHA`  
  { Y=rW.yK8  
Actor act; Js#c9l{{  
public : `TsfscN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l1_X5DI  
m~NWY$oI9[  
template < typename Cond > <u($!ATb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9'8oOBqm3%  
} ; f&cG;Y  
3yD5u  
|-aj$u%~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1aMBCh<}JN  
最后,是那个do_ |QgXSe7  
;%z0iZmg  
a m zw  
class do_while_invoker +ow ^xiD  
  { s3kEux^  
public : mg,f>(  
template < typename Actor > G7/LYTT)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >qUO_>  
  { 8"* $e I5  
  return do_while_actor < Actor > (act); Iq}h}Wd  
} |~CnELF)  
} do_; !<6wrOMaO  
}EIwkz8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $-AvH( @  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y@\5gZ&T  
最后来说说怎么处理break和continue =,]J"n8|v  
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。 h5l Lb+  
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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