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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (R!.=95@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s2K8|q=  
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, H+Q_%%[N  
&CfzhIi*!  
XL(2Qk  
tz2$j@!=  
  class filler F^Mt}`O  
  { h\8bo=  
public : j)}TZx4~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M*F`s& vM  
} ; ' &Nv|v\V  
$ccCI \  
i^ eDM.#X  
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: 07Oagq(  
]jV1/vJ-!  
u<HJFGLzI  
[LSs|f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kb'l@d#E  
D \boF+^  
dkZ[~hEQG-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UDb  
V}Pv}j:;  
wT:mfS09N  
]kH8T'  
二. 战前分析 l+?sR<e?!  
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。 6Q`7>l.|?  
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 9A}nZ1Y  
kFi=^#J{  
8+~'T|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;5}"2hU>  
  /* --------------------------------------------- */ G)%r|meKGB  
vector < int *> vp( 10 ); "=0JYh)%_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); --TY[b  
/* --------------------------------------------- */ J#G\7'?{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x%RE3J-  
/* --------------------------------------------- */ M5+K[Ir/y9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  j g_;pn  
  /* --------------------------------------------- */ QB7^8O!<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h'A #Yp0,  
/* --------------------------------------------- */ |l,0bkY@&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wE_#b\$=b  
&-|(q!jm  
a6g+"EcH#'  
r D|Bj(X8  
看了之后,我们可以思考一些问题: AaJz3oncJ  
1._1, _2是什么? 1@`mpm#Y  
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。 $P Tl{  
2._1 = 1是在做什么? =`wnng5m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \Qz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d'p@[1/  
n Ayyjd3!S  
HE3x0H}o>  
三. 动工 Il!#]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tEllkHyef  
TzsNhrU{  
@34CaZ$k  
Yd<q4VJR  
template < typename T > SY+$8^  
class assignment xx,|n  
  { mQ:5(]v  
T value; )H<F([Jri  
public : |A:+[35  
assignment( const T & v) : value(v) {} C-VkXk  
template < typename T2 > }_cX" s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .T7S1C $HP  
} ; wTVd){q`.  
+p &$`(  
{I QCA-AI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ga $EM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @ {8x L  
vce1'aW  
]q@W(\I  
MJ`BlE,Fmb  
  class holder UC?i>HsJrX  
  { (k>I!Z/&2  
public : M!] g36h[  
template < typename T > I#](mRJ6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gz`P~7-w:  
  { 'U4@Sax,  
  return assignment < T > (t); G+jcR; s  
} yA-UXKT  
} ; %hb!1I  
RhumNP<M  
<,(Ww   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yyu f  
8,&QY%8pX  
  static holder _1; #W=H)6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xq.G vZS`  
Z$ Mc{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8J+:5b_?  
而不用手动写一个函数对象。 9rQw~B<S  
^+Stvj:N  
;NrU|g/ksX  
l|~SVk|  
四. 问题分析 x-ZCaa}O  
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!>",rce  
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。 T\$r|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ih5F\eM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H%`|yUE(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ed&M  
ewzZb*\  
五. 问题1:一致性 mi$*,fz  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j{;IiVHnR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /? HLEX  
GbbD)  
struct holder e=EM07z  
  { L9(!L$  
  // bY7~b/  
  template < typename T > ^1w*$5YI  
T &   operator ()( const T & r) const K@+(6\6I  
  { rJ_fg$.<  
  return (T & )r; '5m`[S-IU  
} zu|=1C#5h  
} ; / ,#&Htk  
WG.J-2#3  
这样的话assignment也必须相应改动: {,b:f  
"ku ?A^f  
template < typename Left, typename Right > >Y[nU~w  
class assignment 'Gds?o8  
  { XKT2u!Lx  
Left l; L# NW<T  
Right r; X |X~|&j  
public : lhhp6-r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $4*k=+wS  
template < typename T2 > .#$D\cwV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qECta'b&  
} ; *L~88-V^  
Na2n4x!  
同时,holder的operator=也需要改动: (.54`[2+L  
zWEt< `1M  
template < typename T > 4GTB82V$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gay6dj^  
  { \3v}:E+3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2zN%Z!a#J  
} qT+:oMrTSm  
\Z%V)ZRi=  
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。 %["V "{ z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "<I*ViZ  
e4?p(F-x(  
return l(rhs) = r;  ] cY  
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。 $+.!(Js"K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J`x!c9zg7  
t|y`Bl2  
template < typename Tp > YXWlg%s  
class constant_t J`4{O:{4  
  { 8rA?X*|S!  
  const Tp t; &WGG kn  
public : M]$_>&"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `jyBF  
template < typename T > bp?4)C*R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7*&$-Hv  
  { #GT4/Ej}W  
  return t; SH${\BKup  
} lwuslt*E/  
} ; JHZ`LWq  
P1f@?R&t+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9F^rXY.  
下面就可以修改holder的operator=了 j? P=}_Ru  
SYsbe 5j  
template < typename T > >m;*Zk`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lw!Q*3c  
  { 4BgrG[l)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Pwh0Se5Z  
} Ei[>%Ah  
o1(?j}:c|  
同时也要修改assignment的operator() ayvHS&h  
Rg?m$$X`  
template < typename T2 > ?pJUbZ#J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &^4E)F  
现在代码看起来就很一致了。 +`)4jx)r/  
{a `#O9  
六. 问题2:链式操作 P<<hg3@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wpLC,  
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。 56 raZC  
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。 *3>$ f.QU  
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。 ,B=;NKo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wUbs9y<  
0=^A{V!m  
template < typename T > gZD,#D.hR  
struct result_1 oI6l`K$  
  { xJ(4RaP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fl'+ C  
} ; MSw:Ay [9  
jZ8#86/#{  
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: b\l +S2  
.;&1"b8G  
template < typename T > Jm l4EW7  
struct   ref .s)z?31  
  { v)a$;P%  
typedef T & reference; c5t],P  
} ; $Jt+>.44  
template < typename T > !VJ5(b  
struct   ref < T &> X-&U-S;  
  { UvtSNP&/2d  
typedef T & reference; @}{~Ofs  
} ; Jt3]'Nr04@  
??!+2G#%!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zu~E}  
3'H 1T  
template < typename T > &Jr~ )o   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^mu?V-4  
  { nz=X/J6  
  return l(t) = r(t); *0 0K3  
} l$_Yl&!q$  
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。 Ris5) *7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zMUifMiAj  
Y!8Ik(/~i  
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 ];.H]TIc6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u5, \Kz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j(`L)/|O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MMpGI^x!-X  
最后的布局是: L %[om c?  
                Add Myj 68_wf  
              /   \ 7>a-`"`O  
            Divide   5 Ri}n0}I  
            /   \ PN!NB.  
          _1     3 lJfn3  
似乎一切都解决了?不。 8}& O7zO?  
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。 2\Vzfca  
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。 jORU+g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Z>)(yi9+  
5s >UM@})  
template < typename Right > dJZMzn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J~6-}z   
Right & rt) const eRK kHd-  
  { [,Io!O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MVGznf?  
} uIG,2u,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rI\G&OqpP  
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。 wgK:^D P  
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。 6w d0"  
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。 !z !R)6  
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。 Sc!{ o!9\  
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? ;'.[h*u~<  
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: 0u]!C"VX  
Xgge_`T9  
template < class Action > zqaz1rt[  
class picker : public Action =kp-[7  
  { gg>O:np8  
public : DA5kox&cU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~mqiXr8  
  // all the operator overloaded Ylc[ghx  
} ; H5f>Q0jq  
bp06xHMu  
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。 ohFUy}y  
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: M(l>^N8W8  
@O7hY8",  
template < typename Right > JsfX&dX0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,;aELhMZ  
  { *CHLs^)   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8y-Sd\0g  
} +mReWf:o  
3x=f}SO&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <+1d'VQ2  
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。 3|=9aM^x^  
n+Ia@ $|m  
template < typename T >   struct picker_maker n M +(  
  { "t4$%7L]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k^ CFu  
} ; vJheM*C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |U*wMYC  
  { !2)$lM1@J  
typedef picker < T > result; SjT8 eH #  
} ; oT5 N_\  
cxBu2( Y  
下面总的结构就有了: Hshm;\'  
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。 @z8,XW }  
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。 wHSas[4k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l-Hp^|3Wq  
至此链式操作完美实现。 1LbJR'}  
T)"B35  
n+db#qAj5  
七. 问题3 T}ZUw;}BL  
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~khb!]  
IXp(Aeb  
template < typename T1, typename T2 > Bn83W4M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sLGut7@Sg  
  { ;VY0DAp{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n%o"n?e  
} eIEr\X4\~~  
1epj/bB&  
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: 9?xMsu-H  
DYJ F6O  
template < typename T1, typename T2 > S&y(A0M  
struct result_2 iw!kV  
  { A.a UWh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E2M|b  
} ; @Sxb}XI!f  
86c@Kk7z  
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? 8+ P)V4}  
这个差事就留给了holder自己。 f%Y'7~9bA  
    a?4'',~  
`uz15])1<  
template < int Order > Mqu>#lL  
class holder; q*,g  
template <> (Ev/R%Z  
class holder < 1 > K !&{k94  
  { $Hr qX?&r  
public : o`hVI*D  
template < typename T > iElE-g@Ws  
  struct result_1 }@ Nurs)%_  
  { r+T@WvS%W  
  typedef T & result; 7B@[`>5?%L  
} ; N/ 7Q(^  
template < typename T1, typename T2 > (1`z16  
  struct result_2 2!Ip!IQ:  
  { `N8?F3>  
  typedef T1 & result; C-Q]f  
} ; >7yOu!l  
template < typename T > YGRv``(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D^+#RR'#,  
  { 86bl'FdKS  
  return (T & )r; 0^l|W|.Z  
} L*TPLS[lh  
template < typename T1, typename T2 > %d<uOCf\Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ][ri A  
  { zKycd*X  
  return (T1 & )r1; 's.%rre%  
} UZ8 vZ  
} ; 8!a6)Zeux  
Q;m:o8Q5  
template <> #/u%sX`#y  
class holder < 2 > &/K:zWk3mx  
  { 7X \azL  
public : ! &f(X s  
template < typename T > vYT%e:8)q  
  struct result_1 Nqih LUv  
  {  3z^l  
  typedef T & result; X2avo|6e  
} ; k 7 !{p  
template < typename T1, typename T2 > H-&Z+4 +Xs  
  struct result_2 f9A^0A?c  
  { qd@x#"qT  
  typedef T2 & result; %1E:rw@  
} ; . zM  
template < typename T > OGgP~hd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tk[`kmb  
  { y6.Q\=  
  return (T & )r; ?W  l=F/  
} >"^H"K/T  
template < typename T1, typename T2 > %kM|Hk3d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Ux5UD  
  { L B:wo .X  
  return (T2 & )r2; U#=Q`  
} $vlc@]~d`&  
} ; _wa1R+`_  
H{Zfbb  
ES~ykE  
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> >。 %i!&Fr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &&Sl0(6x[T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A"wor\(  
YQU #aOl  
return l(i, j) = r(i, j); ET ;=o+\d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d,r%LjNI  
{-28%  
  return ( int & )i; Q+d9D1b  
  return ( int & )j; pNY+E5  
最后执行i = j; !{@!:m3w  
可见,参数被正确的选择了。 *], ]E;  
wYTF:Ou^5~  
7O3\  
a78&<  
[I*BEJ;W'  
八. 中期总结 %<x2=#0  
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: /\=syl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L;a> J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -]1F ] d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }@-4*5P3  
/b*VFA/75  
6qsT/  
h=uv4&  
OidF{I*O  
wyqXD.o f  
九. 简化 3Lx]-0h  
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。 S|U/m m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^rd]qii"  
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: &%QtUPvr9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BdHLow  
  +-*/&|^等 ulM6R/ V:?  
2. 返回引用。 i#$N,kt  
  =,各种复合赋值等 \ "193CW!  
3. 返回固定类型。 6 /T_+K.k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !C&!Wj  
4. 原样返回。 A;~u"g'z&  
  operator, 52-Gk2dp  
5. 返回解引用的类型。 tlo"tl_]  
  operator*(单目) =;(wBj  
6. 返回地址。 pgg4<j_mn  
  operator&(单目) _h#SP+>  
7. 下表访问返回类型。 5f&+(Wqw  
  operator[] *M*:3 v 0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vO#4$ ,  
  operator<<和operator>> !MNo 8dC;  
]ee%=+'  
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。 gie}k)&M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X9^a:7(  
&M$s@FUY  
template < typename Left > O9>& E;`5  
struct value_return (;^VdiJ  
  { )M5:aSRz  
template < typename T > q5il9*)d (  
  struct result_1 V!=1 !"}OG  
  { AhOvI {  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g%1FTl  
} ; rf.w}B;V;  
HhfuHZ<  
template < typename T1, typename T2 > 3cK`RM `  
  struct result_2 +'qzk>B  
  { V9 <!pMj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %zg&eFRHI  
} ; 31b9pi}nf  
} ; Rg! [ic !  
g`)2I+L7  
.@{W6 /I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9N^&~O|1  
zItf>j7|Z  
下面我们来剥离functor中的operator() !2oe;q2X[G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }0Isi G  
so h3 d  
return l(t) op r(t) Fxwe,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '\ec ,&4Z  
return op l(t)  2lw0'  
return op l(t1, t2) (r_xs  
return l(t) op ,]e!OZ[$m  
return l(t1, t2) op /M>8ad  
return l(t)[r(t)] 3^kZydZ CN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7<&CN0&  
|n-NK&Y(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: xmz83Ll9  
单目: return f(l(t), r(t)); S[!-M\b  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w]w>yD>$  
双目: return f(l(t)); Lc;4 Hg  
return f(l(t1, t2)); mVGQyX  
下面就是f的实现,以operator/为例 =VkbymIZ4y  
OZdiM&Zss  
struct meta_divide 9kj71Jp&}  
  { 4}sfJ0HhX  
template < typename T1, typename T2 > wkm;yCF+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SEm3T4dfzf  
  { ,ZyTYD|7  
  return t1 / t2; <F!On5=W*  
} `A O_e4D0i  
} ; :Mr_/t2(  
3QSP](W-(  
这个工作可以让宏来做: yRaB\'  
T1ZAw'6(K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f1F#U @U  
template < typename T1, typename T2 > \ $5aRu,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \gferWm  
以后可以直接用 TqK`X#Zq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w|?<;+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1MI/:vy-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R.Xh&@f`  
X 10(oT  
dwOB)B@{H  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 A=q)kcuy5  
[@MV[$W5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yLFc?{~7  
class unary_op : public Rettype ] dB6--  
  { Jvt| q5  
    Left l; L2Ynv4llm  
public : L~fx VdUz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ~0 <?^  
`(A>7;]:  
template < typename T > } y@pAeS,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8"R; axeD  
      { \nM$qr'`B  
      return FuncType::execute(l(t));  6jFc'  
    } R%iyNK,  
3# G;uWN-  
    template < typename T1, typename T2 > 4R-Y9:^t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Ga}+^  
      { SBo>\<@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -d? 9Acd  
    } 3uO#/EbS  
} ; `MFw2nu@t  
5tI4m#y2  
B:dk>$>uQ  
同样还可以申明一个binary_op ! 9B| `  
[80jG+6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9dl\`zlA*  
class binary_op : public Rettype iD=VNf  
  { lNuZg9h  
    Left l; *Iv.W7 [  
Right r; G v(bD6Rz  
public : Gqvnc8V&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JFe %W?}.D  
wb^Yg9  
template < typename T > !\wdX7%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *het_;)+{  
      { q B-9&X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M^I*;{w6i  
    } J+IQvOn_|  
U^<\'`  
    template < typename T1, typename T2 > BU-+L}-48  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZzET8?8  
      { $ )ps~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &RQQVki3  
    } MJsz  
} ; dj,7lJy  
o, e y.  
'vKB]/e;  
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 gzDH~'8W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hXr`S4aJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &U\Xy+  
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。 !l!^`c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (.Tkv Uj`  
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。。。 -#srn1A>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [V'3/#Z  
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) b6%T[B B  
下面是修改过的unary_op iR j/Tm*T'  
a86m?)-c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FtbqZN[  
class unary_op csZIBi  
  { j.O7-t%C  
Left l; T;D`=p#  
  $P#Cf&R  
public : WK5~"aw  
6kH47Yc?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1{\{'EP{  
V*P3C5 l  
template < typename T > 7e$\|~<  
  struct result_1 kGhWr M  
  { t/z]KdK P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  qGG  
} ; sIQd }  
hYRGIpu5  
template < typename T1, typename T2 > 4?YhqJ  
  struct result_2 |eT?XT<=o  
  { q H&7Q{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( XYYbP  
} ; @a,X{ 0  
8`E9a  
template < typename T1, typename T2 > ^/`:o}7K7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <4s$$Uw}6%  
  { NQefrof  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3vTX2e.w  
} IE*GF27n  
oL0Q%_9hW  
template < typename T > X;ef&n`U0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const is&A_C7yg  
  { s6<`#KFAg  
  return OpClass::execute(lt(t)); UEmNT9V  
} S^|Uzc  
Y~]E6'Bz  
} ; 3f9J! B`n  
cQDn_Sjhi  
a x1  
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 )2T?Z)"hO  
好啦,现在才真正完美了。 V~ -<VM6  
现在在picker里面就可以这么添加了: hY=#_r8  
.lrI|BH?z  
template < typename Right > W,Q"?(+]B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AP.WTFf  
  { %0 (,f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j~!0n[F  
} H?tonG.^(  
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。 =mV1jGqX  
0] e=  
q:Gi Qk-  
UP=0>jjbn:  
$(v1q[ig  
十. bind ^G'8!!ys  
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。 +jD?h-]  
先来分析一下一段例子 S)Cd1`Gf  
g+BW~e)  
\YO1;\W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z VleJ!d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 prE~GO7Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9?B}CCE<LR  
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["9(:  
我们来写个简单的。 K FV&Dt}<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [ 9)9>-  
对于函数对象类的版本: INrl^P*  
E>~DlL%  
template < typename Func > |T7 < !  
struct functor_trait ?2hoY  
  { Nzj7e 1=  
typedef typename Func::result_type result_type; [L h<k+  
} ; @dE|UZ=(  
对于无参数函数的版本: 9d{iq"*R  
%RA8M- d  
template < typename Ret > {>[,i`)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :9H=D^J  
  { f?: o  
typedef Ret result_type; fis**f0  
} ; b['Jr% "O  
对于单参数函数的版本: TV)bX  
B4AV ubMbe  
template < typename Ret, typename V1 > n%PHHu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K~ gt=NH  
  { i)fAm$8# G  
typedef Ret result_type; '6i"pJ0%  
} ; i/;Ql, gm  
对于双参数函数的版本: ~PYMtg=i  
5D0O.v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `Q?rQ3A}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S'T&`"Mr  
  { Cv{>|g#  
typedef Ret result_type; 0g% `L_e_  
} ; tqyR~  
等等。。。 ^qXc%hjg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '5zolp%St  
IB#L5yN r  
template < typename Func > fR<_4L  
struct func_return T7vilfO5G  
  { F VBuCi?W  
template < typename T > " O1\]"j  
  struct result_1 27q 9zi!Q  
  { R}lS@w1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lN$#lyy  
} ; Dd8*1,  
6|gC##T  
template < typename T1, typename T2 > @,0W(  
  struct result_2 Pe[~kog,TP  
  { cLl=?^DB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K#q1/2  
} ; _jt>%v4}4  
} ; 5X>b(`  
V+My]9ki  
t.|b285e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M.|O+K z  
71`)@y,Z,  
template < typename Func, typename aPicker > mX))*e4k  
class binder_1 {xb8H  
  { dLl/V3C6t  
Func fn; -Z )j"J  
aPicker pk; e]-bB#-A  
public : 5P~{*of  
=Tv;?U C  
template < typename T > ~/LO @  
  struct result_1 :tclYX  
  { 5.!iVyN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `7<4]#b^o  
} ; iX4?5yz~<  
4DaLt&1  
template < typename T1, typename T2 > n$B SO  
  struct result_2 ';"W0  
  { uCGJe1!Ai>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]hY'A>4Uq  
} ; ?;NC(Z,  
9UlR fl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G3O`r8oZcJ  
Gs^hqT;h  
template < typename T > Wj0=cIb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A/eZnsk  
  { JL0>-kg  
  return fn(pk(t)); *@6,Sr)_  
} *`.h8gTD,  
template < typename T1, typename T2 > fLM5L_S}Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :u$nH9kwv  
  { n/$1&x1  
  return fn(pk(t1, t2)); k=D_9_  
} &&Ruy(&]I  
} ; r(=  
yH}(0  
t){})nZ/4  
一目了然不是么? dq d:V$o  
最后实现bind z|,YO6(L  
LLp/ SWe  
/[ _aw&W}Z  
template < typename Func, typename aPicker > ^2C)Wk$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :E ]Ys  
  { hKa<9>MI`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kY d'6+m  
} :iW+CD)j  
~*aPeJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F91uuSSL  
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。 f|U;4{ k  
s|*0cK!K^  
十一. phoenix )IN!CmpN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cE (P^;7D  
9i+OYWUO  
for_each(v.begin(), v.end(), Cq mtO?vne  
( 'T G43^  
do_ (I(?oCQ  
[ 6&jW.G8/  
  cout << _1 <<   " , " y.h2hv]Bc  
] 7.V'T=@x3)  
.while_( -- _1), P`ZzrN  
cout << var( " \n " ) S#km`N`  
) c8uFLM j  
); 7 YS'Tf  
C(N' +VV_  
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: / =]h@m-`  
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 SP}!v5.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (>~:1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `" BFvF#  
H&$L1CrdL  
q [}<LU  
template < typename Cond, typename Actor > %H)^k${  
class do_while `6bIxb{  
  { awYnlE/Z1  
Cond cd; _p;>]0cc.  
Actor act; L!:8yJK  
public : >9-$E?Mt  
template < typename T > l(&3s:Ud  
  struct result_1 c lhmpu  
  { JATW'HWC|I  
  typedef int result_type; G;RFY!o  
} ; HpbSf1VvAf  
2bu,_<K.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l', +l{\Z  
<V[Qs3uo(  
template < typename T > 1Ce7\A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z5x&P_.x[  
  { RCZ"BxleU  
  do r{+P2MPW  
    { QMO.Bnek  
  act(t); :V,agAMn  
  } (!cG*FrN  
  while (cd(t)); R1sWhB99  
  return   0 ; g|STegg  
} sd5%Szx  
} ; ??Lda='  
E;`@S  
7'IcgTWDZy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =()Vrk|uK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D*T*of G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ms4~P6;%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 r6WSX;K  
下面就是产生这个functor的类: B3AWJ1o  
/RG>n  
k7L-J  
template < typename Actor > y$Nqw9  
class do_while_actor +8xC%eE  
  { ( *&E~ g  
Actor act; k-V3l  
public : X }V}%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -eE r|Gs)  
.}n-N #  
template < typename Cond > G'#f*) f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7\0}te  
} ;  a,ff8Qm  
Lg%3M8-W~  
nrEG4X9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e=ITAH3b  
最后,是那个do_ VTUY#+3  
uM"_3je{W2  
DXI{ jalL  
class do_while_invoker &~Hx!]uc  
  { pie8 3Wy>  
public : Y5fz_ [("  
template < typename Actor >  i)!2DXn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z=FOymv C  
  { mb\"qD5  
  return do_while_actor < Actor > (act); I4"(4u@P  
}  `1`Qu!  
} do_; 969Y[XQ  
{P {h|+;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tr@|QNu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GQH15_  
最后来说说怎么处理break和continue .&i_~?1[N  
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。 @sdHB ./  
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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