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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #$FY+`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {>/)5 AGs  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, :VJV5f{  
N ,+(>?yE  
'5AvT: ^u  
.?B{GnB>  
  class filler l^ARW E  
  { \9'!"-i  
public : p'gb)nI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?d4Boe0-a2  
} ; NIaF5z  
A])OPqP{  
O"\nR:\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Cw%BZ  
RE 9nU%!  
MA$Xv`6I\  
fSjs?zd`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l~rb]6E  
oKRFd_r+  
alc]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DKTD Z*  
%MbyKz:X  
t-!m vx9Z  
pr$~8e=c  
二. 战前分析 ^Z#@3 =  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :&9TW]*g  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ge^Qar  
@ ICb Kg:  
0Qp[\ia  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |0kXCq  
  /* --------------------------------------------- */ Y87XLvig}  
vector < int *> vp( 10 ); +TF8WZZF.d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PS$k >_=t  
/* --------------------------------------------- */ ;T>+,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &L%Jy #=  
/* --------------------------------------------- */ PyFj@n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'PpZ/ry$  
  /* --------------------------------------------- */ L%XXf3;c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ` 5#h jLe  
/* --------------------------------------------- */ a8zZgIV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nkRK +~>  
E?cZ bn*>`  
lVoik *,B  
ETO$9}x[  
看了之后,我们可以思考一些问题: @(>XOj?+  
1._1, _2是什么? [zQ WyDu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 T9?54r  
2._1 = 1是在做什么? 3 z=\ .R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v,jhE9_O0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =U"dPLax  
f`?0WJ(M  
#uKWuGz]  
三. 动工 H2U:@.o2&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3$_*N(e  
7}%H2$Do  
 HxIoA  
P6YQK+  
template < typename T > B?3juyB`--  
class assignment hVM2/j  
  { r|fO7PD  
T value; 5)`h0TK  
public : ('4wXD]C  
assignment( const T & v) : value(v) {} h55>{)(E  
template < typename T2 > MwAJ(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JDA]t&D!v  
} ; Y\( ;!o0a  
ezn` _x_?  
$P nLG]X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2+:'0Krc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,{8v4b-  
OKAkl  
[;^,CD|P  
f4"4ZVcr  
  class holder =9$mbn r  
  { 'zxoRc-b@N  
public : oH X$k{6  
template < typename T > uR_F,Mp?%u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uPLErO9Es[  
  { m$:&P|!'p  
  return assignment < T > (t); kjE*9bUc  
} Q["t eo]DQ  
} ; si(cOCj/  
($>XIb9f  
-DCa   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4pPI'd&/7  
e_rzA  
  static holder _1; S4bBafj[I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %4,?kh``D  
m|F:b}0Hb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w z=z?AZW  
而不用手动写一个函数对象。 pbLGe'  
;#/0b{XFj  
S GM!#K  
78]gt J  
四. 问题分析 JJnYOau  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 jg_n7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @Y-TOCadT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0^&!6R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2|{V,!/cvG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l r~gG3   
hs(W;tR@W  
五. 问题1:一致性 ;LMWNy4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c1%rV`)]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _|zBUrN  
62\&RRB i  
struct holder XYfv(y  
  { %|+E48  
  // q3S+Y9L  
  template < typename T > ST;t, D:  
T &   operator ()( const T & r) const &&7r+.Y  
  { Oy_c  
  return (T & )r; j@| `f((4  
} Eju~}:Lo  
} ; WG5W0T_  
fdv`7u+}a  
这样的话assignment也必须相应改动: BsLG^f  
W^3;F1  
template < typename Left, typename Right > 1@_T  m  
class assignment #/ "+  
  { ; Lql_1  
Left l; /3B6 Mtb  
Right r; 1%`7.;!i  
public : BX< dSK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AGq>=avv  
template < typename T2 > 9 wh2f7k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YRcps0Dx9  
} ; L*]0"E  
Xy7Z38G  
同时,holder的operator=也需要改动: jd:B \%#![  
1RqgMMJL  
template < typename T > ,t,wy37*D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *b)Q5dw@1  
  { x0Z5zV9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *#&*`iJ(  
} r;m`9,RW  
|vILp/"9=W  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %*W<vu>H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SEd5)0X^  
J|~26lG  
return l(rhs) = r; L*JPe"N -e  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;>"nn VW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: uf'4'  
 76H!)={  
template < typename Tp > i::\Z$L";i  
class constant_t n&Yk<  
  { ]Pc^#=(R0  
  const Tp t; =Ho"N`Qy  
public : IL!=mZ>2O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h(' )"  
template < typename T > =? :@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e/s(ojDW  
  { ]%dnKP~  
  return t; :}q\tNY<  
} \a|L/9%  
} ; pq! %?m]  
#"f' 7'TE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u8vuwbra!  
下面就可以修改holder的operator=了 <J{'o`{  
:`Az/U[  
template < typename T > Lm%GR[tyQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aT!;{+  
  { - u3e5gW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R;}22s  
} yR71%]*.  
y,Q5; $w8  
同时也要修改assignment的operator() b,^*mx=  
;<wS+4,  
template < typename T2 > mpay^.(%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -J0WUN$2*  
现在代码看起来就很一致了。 #exss=as/  
7Z,/g|s}z  
六. 问题2:链式操作 9NpD!A&64<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U 4,2br>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 TMVryb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 = +Xc4a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KEr\nKT1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ufid%T'  
{ T]?o~W  
template < typename T > =zg:aTMti  
struct result_1 X%{'<baR  
  { [_6&N.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'mMjjG9  
} ; }_OM$nzj  
fI|[Z+"  
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: f4('gl9  
^U  q  
template < typename T > oFC)  
struct   ref Q<"[C 1Lj  
  { CAc %f9!3  
typedef T & reference; eE]hy'{d<  
} ; O m'(mr  
template < typename T > |M~ON=  
struct   ref < T &> %y`7);.q  
  { yy2I2Bv  
typedef T & reference; cu7(.  
} ; Q(@IK&v  
?.bnIwQe  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <,1 fkq>,  
cma*Dc  
template < typename T > -$a>f4]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0@=MOGQb  
  { H AB#pd9  
  return l(t) = r(t); $#NQ <3  
} bE\,}DTy  
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。 +: Ge_-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lE#m]D  
T1Ta?b  
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 yJ2B3i@T 4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4&X*pL2;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g /+oZU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WE!vSZ3R  
最后的布局是: 'c`jyn  
                Add (?&=T.*^  
              /   \ ;h/pnmhP  
            Divide   5 2j&@ p>  
            /   \ >yK0iK{  
          _1     3 ${&5]!E[>D  
似乎一切都解决了?不。 m:CTPzAt  
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。 \E4B&!m  
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。 ~Gv#iRi>  
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:  lhLGG  
7v"lNP-?jU  
template < typename Right > O>0VTW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `)>7)={  
Right & rt) const : mGAt[Cc  
  { 7^e +  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1(dj[3Mt  
} )mcEQ-!b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fys  
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。 MXh "Y*}  
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。 )9j06(<A  
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。 -pb&-@Hul  
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。 %!j:fJ()  
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? #;tT8[Ewuw  
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: woOy*)@  
z4U9n'{  
template < class Action > %}Q&1P=  
class picker : public Action }=}>9DS M  
  { b\55,La  
public : Jobiq]|>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U]4pA#*{|  
  // all the operator overloaded v:_B kHN'  
} ; l:(Rb-Wy  
iZ,YxN<R  
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。 6tjcAsV  
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: :os z  
!dcwq;Ea  
template < typename Right > _%@=Uc6V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fZWGn6$   
  { rXi uwz\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TCVl8)j  
} E@)\Lc~  
C*70;:b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dKhA$f~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 C*6S@4k  
IO$z%r7  
template < typename T >   struct picker_maker  b`mj_b  
  { *JCQu0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *wbZ;rfF  
} ; 8cg`7(a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j5 wRGn3  
  { W  0[N0c  
typedef picker < T > result; Uu p(6`7  
} ; F phDF  
$a;]_Y  
下面总的结构就有了: 'Pltn{iq[  
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。 MQ/ A]EeL  
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。 adEJk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q 2? X"!  
至此链式操作完美实现。 6vzk\n  
\>/M .2  
n]!fO 6kj  
七. 问题3 rp34?/Nz  
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。  $6>?;  
6gO9 MQY  
template < typename T1, typename T2 > GJ(d&o8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CZ{k@z`r  
  { `(4pu6uT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XR+3j/zEQ  
} +FFG#6e  
4jm K].  
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: S5=Udd"  
4N? v  
template < typename T1, typename T2 > I?!rOU= 0  
struct result_2 -0HkTY  
  { u V6g[J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yl]FP@N(  
} ; 2YwVU.*>  
y>VcgLIB  
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? F_;tT%ywfx  
这个差事就留给了holder自己。 :K.4n  
    P1zK2sL_  
!E\[SjY@J  
template < int Order > }qPhx6nP  
class holder; 'md0]R|  
template <> tB(4Eq \  
class holder < 1 > f>Td)s1 M  
  { uYO|5a<f~  
public : eo]#sf@\0  
template < typename T > 0Ce]V,i6C>  
  struct result_1 ik1tidw  
  { n(Y%Vmy  
  typedef T & result; rx ~[Zs+*  
} ; 5t:8.%<UK  
template < typename T1, typename T2 > 0au)g!ti  
  struct result_2 '{?C{MK3Q  
  { YhKZ|@  
  typedef T1 & result;  NY  
} ; MLVB^<qkeH  
template < typename T > YrI|gz)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R""%F#4XJ2  
  { %uESrc-;  
  return (T & )r; *e.*=$  
} ;]D(33) (  
template < typename T1, typename T2 > H6kf K5,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P1kB>" bR  
  { 0`#(Toe{B  
  return (T1 & )r1; =o dkz}bU  
} 'w/qcD-  
} ; 2i=H"('G)+  
PK6iY7Qp)  
template <> m$Y :0_^-  
class holder < 2 > X!,@ j\L  
  { P~CrtTss  
public : pJpNO$$w  
template < typename T > Gy29MUF  
  struct result_1 Q%ad q-B  
  { 5OLQw(E  
  typedef T & result; ReB7vpd  
} ; F}?<v8#z0  
template < typename T1, typename T2 > n$+M%}/f  
  struct result_2 Jn}n*t3  
  { dJ3IUe  
  typedef T2 & result; {[G`Z9]z&-  
} ; $K}. +`vVO  
template < typename T > ('k<XOi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;6;H*Y0,|E  
  { P~$< X  
  return (T & )r; '"YYj$> '  
} 7v~j=Z>  
template < typename T1, typename T2 > 'VnwG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ggm` ~fS  
  { Nud,\mXrY[  
  return (T2 & )r2; mO rWJ~=  
} G$WOzY(  
} ; xN->cA$A  
y2Bh?>pg  
:KE/!]z  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C*~aSl7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HD`>-E#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F3E[wdT  
AHh#Fx+K  
return l(i, j) = r(i, j); a' FN 3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TRvZ  
cgZaPw2 bw  
  return ( int & )i; D@54QJ<  
  return ( int & )j; J\co1kO9/  
最后执行i = j; n@>wwp  
可见,参数被正确的选择了。 ]?l{j  
O12Q8Oj!0  
@"87F{!  
*YV S|6bs  
fv'4f$U  
八. 中期总结 85Y|CN] vQ  
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: 0&w0a P`Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }p3b#fAr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rzLd"`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ISqfU]>[  
$ @1u+w  
$~u.Wq  
}uO5q42  
Iin#Wd-/  
b{[*N  
九. 简化 4SVW/Zl.?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Di(9]: +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :b#%C pR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: i.a _C'<$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JJk#,AP  
  +-*/&|^等 a:!uORQby  
2. 返回引用。 pa/9F[  
  =,各种复合赋值等 zmFws-+A  
3. 返回固定类型。 M@7Xp)S"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {[#(w75R{  
4. 原样返回。 r|Zi3+  
  operator, 7Ua7A  
5. 返回解引用的类型。 CY"i-e"q<Q  
  operator*(单目) /'&;Q7!)  
6. 返回地址。 pO/%N94s  
  operator&(单目) +oy*Kxs7  
7. 下表访问返回类型。 2W$lQ;iO  
  operator[] SG]K   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  M[P^]J@  
  operator<<和operator>> POd/+e9d  
bg7n  
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。 BWK IbG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f6ZZ}lwaV  
%efGt6&  
template < typename Left > V'wi^gq  
struct value_return TUTe9;)  
  { |r =DBd3  
template < typename T > ExhL[1E  
  struct result_1 HtBF=Boq  
  { &a #GXf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .]t5q%}j  
} ; 4O$2]D.\  
v|@1(  
template < typename T1, typename T2 > @p!Q1-]=  
  struct result_2 X>,A  
  { #BJ\{"b_}z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,)#.a%EKA  
} ; zY APf &5  
} ; /6tcSg)  
3'#%c>_  
8 njuDl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d<T%`:s<  
B@cz ?%]  
下面我们来剥离functor中的operator() 2i:zz? 'p`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v*TeTA %  
G}Z4g  
return l(t) op r(t) h_ ZX/k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;h=S7M9.  
return op l(t) (_8#YyW#  
return op l(t1, t2) FmT `Oa>  
return l(t) op IC~ljy]y_  
return l(t1, t2) op &YX6"S_B  
return l(t)[r(t)] uLW/f=7 L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )x\z@g  
$h[Yzl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j$P I,`  
单目: return f(l(t), r(t)); TmP8 q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x:-`o_Q*i  
双目: return f(l(t)); /bcY6b=:  
return f(l(t1, t2)); eE3-t/=  
下面就是f的实现,以operator/为例 /$`;r2LG  
h}6_ybmZ  
struct meta_divide tgN92Q.i6T  
  { #5{sglC"|F  
template < typename T1, typename T2 > j%xBo:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j#igu#MB*  
  { sR79 K1*j  
  return t1 / t2; 6VR[)T%  
} u4"r>e6 _B  
} ; <Jwo?[a  
L8P 36]>  
这个工作可以让宏来做: #v/ry)2Y=  
l>Av5g)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K-@bwB7~s  
template < typename T1, typename T2 > \ Gpu_=9vzv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _Ex?Xk  
以后可以直接用 ] 09yy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -Enbcz(B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 EAyukM2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !; WbOnLP  
-1mvhR~  
d}% (jJ(I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `o-*Tr  
Lz6*H1~   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2oB?Dn  
class unary_op : public Rettype <7RfBR.9  
  { <.$,`m,  
    Left l; O5MDGg   
public : B9W/bJ6%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "::9aYd!  
~d+O/:=K_  
template < typename T > .0 X$rX=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lC{L6&T  
      { .zwVCW,u  
      return FuncType::execute(l(t)); K+> V|zKuk  
    } B1,?{Ur  
32y[  
    template < typename T1, typename T2 > Zd XKI{b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nKu(XgFv  
      { %8<2>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s01$fFJgO  
    } p">WK<N  
} ; {X]9^=O"  
.EzSSU7n)  
6o(lObfo  
同样还可以申明一个binary_op o16~l]Z|f  
c}cG<F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *-7fa0<  
class binary_op : public Rettype i-"<[*ePd  
  { F*!gzKZ"  
    Left l; \7DCwu[0M  
Right r; !PI0oh  
public : !qS05  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +{^'i P  
$w`veP  
template < typename T > ir+8:./6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H<z30r/-w  
      { |rFJ*.nD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i&pMF O  
    } Ej5^Y ?-6  
#:I^&~:  
    template < typename T1, typename T2 > 2;}xN!8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &m4f1ZO*  
      { l]>!`'sJL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |is 9  
    } b<\GI 7  
} ; M;PlSb  
~QO< B2hS}  
. Nk6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *V<)p%l.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wRj~Qv~E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Ji9%IA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Sy:K:Z|[U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9<w=),R`8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +>^[W~[2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xpz`))w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) flPZlL  
下面是修改过的unary_op ~Ji>[#W K  
WQTendS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 63SVIc~wT  
class unary_op V"BVvSNu  
  { uiuTv)pwF  
Left l; -$b?rt]h1g  
  Ho>p ^p  
public : QdirE4W  
p>!1S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (\tq<h0  
y]MWd#U  
template < typename T > [ns&Y0Y`t  
  struct result_1 ^Jn|*?+l  
  { <G&WYk%u*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vg5E/+4gp%  
} ; :nt}7Dn'  
*:(1K%g  
template < typename T1, typename T2 > M$#+W?m&  
  struct result_2 01-p `H+  
  { Q.<giBh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LuLy6]6D;  
} ; Fz{o-4  
2-p8rGI_F  
template < typename T1, typename T2 > .5Q5\qc=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #qPV Qt  
  { F61 +n!%8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >[ @{$\?x:  
} ,,XS;X?  
QZWoKGd}+  
template < typename T > FV`3,NFk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X3 <SP  
  { Yo>%s4_,  
  return OpClass::execute(lt(t)); DCz\TwzU  
} N4' .a=1  
rffVfw  
} ; <.: 5Vx(Aw  
NuHL5C?To  
LZbRQ"!!o  
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 gq=0L:  
好啦,现在才真正完美了。 oJhEHx[f  
现在在picker里面就可以这么添加了: hcj{%^p  
{E3;r7  
template < typename Right > }`#j;H$i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {|G&W^`  
  { )x y9X0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?exALv'B  
} cPx66Dh&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K,Lr +  
{c.}fyN  
N45 s'rF  
VOD1xWrb  
% cU-5\xF  
十. bind [ e$]pN%  
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。 XA=|]5C  
先来分析一下一段例子 mI2|0RWI)l  
jc3ExOH  
|L*6x S[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9 Wxq)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ytg7p5{!i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .0 rJIO  
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。 ^XtHF|%0T  
我们来写个简单的。 1 OuSH+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Z#<tN;  
对于函数对象类的版本: ]%b0[7[  
?U7&R%Lh`  
template < typename Func > n\~"Wim<b  
struct functor_trait }S Y`KoC1  
  { s9^"wN YQ  
typedef typename Func::result_type result_type; xKRfl1  
} ; ZKVp[A  
对于无参数函数的版本: [I#Q  
b=6ZdN1  
template < typename Ret > f J,8g/f8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *C,$W\6sz  
  { 0]f?Dx/8  
typedef Ret result_type; {6REfY c  
} ; @`#OC#  
对于单参数函数的版本: P1M|f4*  
+:j4G^V  
template < typename Ret, typename V1 > fo/(()  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qg/Y;tGSx  
  { pmE1EDPag  
typedef Ret result_type; {'cs![U  
} ; FZ;Y vdX6  
对于双参数函数的版本: uOy\{5s8  
}s8*QfK>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g;| n8]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {FrHm  
  { Ktj(&/~}  
typedef Ret result_type; T1Ln)CS?9  
} ; 1KfJl S+  
等等。。。 -Hl\j (D7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy i[V,IP +  
BbXmT"@  
template < typename Func > Ip1QVND  
struct func_return 2}W6{T'  
  { 0O@[on;Bd  
template < typename T > *}50q9)/  
  struct result_1 iX&Z  
  { 2b vYF ;<r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6PVlZ  
} ; 4jI*Y6Wkz  
nJnO/~|  
template < typename T1, typename T2 > kr &:;  
  struct result_2 J\,@Bm|1n{  
  { XF0*d~4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >QbI)if`1  
} ; mo97GW  
} ; C 6:pY-  
n~L'icD[  
[xH2n\7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IWSEssP  
av$\@4I  
template < typename Func, typename aPicker > #dXZA>b9  
class binder_1 ?L.p9o-S0  
  { Av\ 0GqF  
Func fn; HvL9;^!  
aPicker pk; *>R/(Q  
public : l-JKcsM  
6r ?cpJV{  
template < typename T > U7f#Z  
  struct result_1 60SenHKles  
  { ln_EL?V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nc^b8& 2J  
} ; wZ#~+ }T  
_'o^@v:  
template < typename T1, typename T2 > v: !7n  
  struct result_2 rSzXa4m(  
  { et7T)(k0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4%Wn}@  
} ; h_}BmJh_  
?7uStqa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YV>VA<c  
^U|CNB%.  
template < typename T > q, 19NZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wLg:YM"  
  { c"_H%x<[  
  return fn(pk(t)); %[31ZFYB  
} E,nYtn|B  
template < typename T1, typename T2 > d%"@#bB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {yl/T:Bh&  
  { `~s,W.Eu4  
  return fn(pk(t1, t2)); =Am*$wGI  
} D6 @4  
} ; 7{6cLYl  
`dq3=  
blQzVp-  
一目了然不是么? m$G?e 9{  
最后实现bind 2v; 7ohK  
D=Yag!1  
=FC;d[U  
template < typename Func, typename aPicker > ^5iY/t~Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IDVY2`sM  
  { H;"N|pBy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #h|,GvmF<b  
} lQ(BEv"2G[  
-n$rKEC4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y*TNJJ|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z!BQtICs  
d1LTyzLr  
十一. phoenix t+Q|l&|0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r z>zdj5}  
Y+5A2Z)f[  
for_each(v.begin(), v.end(), pOe`*2[  
( Eo3Aak o  
do_ D -\'P31  
[ "Y J;-$rb  
  cout << _1 <<   " , " Hi 0df3t  
] 3qwYicq,  
.while_( -- _1), @R Yb-d  
cout << var( " \n " ) q?'gwH37  
) 6 GevO3  
); s9Q)6=mE  
%BP)m(S7  
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: ^zs4tCW%  
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 28L'7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %l$&_xV-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (YWc%f4  
]> "/<"  
R5~vmT5W  
template < typename Cond, typename Actor > ;ZW}47:BS6  
class do_while >[3,qP]E  
  { 88L bO(q\d  
Cond cd; oVZ8p-  
Actor act; @nW(KF  
public : i{x0#6_Y  
template < typename T > %}AY0fg?T  
  struct result_1 V<R+A*gY:  
  { 1RO gUJ;  
  typedef int result_type; 1VM5W!}  
} ; NCh(-E  
XIW: Nk!S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7bW!u*v-c  
)|1JcnNSa  
template < typename T > D0_x|a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g(F*Y> hk  
  { h],%va[  
  do 7)8}8tY^{  
    { k=/|?%  
  act(t); rH_:7#.E  
  } uEO2,1+  
  while (cd(t)); 2n r UE  
  return   0 ; H_r'q9@<>  
} ZN]c>w[ )I  
} ; >Ti2E+}[M  
0Y`tj  
w*R-E4S?2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y8xnvK*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r{3 `zqo  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QZq9$;>dW  
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。 bB :X<  
下面就是产生这个functor的类: = 8e8!8  
T7_ SO,X  
tcdn"]#U  
template < typename Actor > ^%/5-0?xE  
class do_while_actor ~oR&0et  
  { %Yn)t3d  
Actor act; >u[1v  
public : $%"}N_M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N5_.m(:  
6&Ir0K/  
template < typename Cond > Q]'!FmXf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3tcsj0Rb  
} ; ;GE u.PdxB  
h*LL(ow5  
NjyIwo0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <;Z3 5 {  
最后,是那个do_ %>U*A  
hCoL j6Vx  
M HB]'  
class do_while_invoker ZVR 9vw 28  
  { |dzF>8< )  
public : tLXw&hFk`g  
template < typename Actor > 4'=N{.TtO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \uPTk)oaB  
  { `*!>79_2C  
  return do_while_actor < Actor > (act); I*R$*/)  
} Oydmq,sVe(  
} do_; TmZ[?IL,  
dct#E CT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E.bbIV6mQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 */e5lRO\  
最后来说说怎么处理break和continue R51!j>[fqM  
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。 oKJ7i,xT  
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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