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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e%6{ME 3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RA1yr+)  
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, >-cfZ9{!  
f~M8A.  
 '3 ,\@4  
\cySWP[  
  class filler e>H:/24  
  { Q GPw2Q  
public : ;4~U,+Av  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !,&yyx.  
} ; 3fkk [U  
UH3t(o7O  
<n0{7#PDqw  
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: hKe30#:v  
T~>#2N-Z  
cvo[s, p  
I3y9:4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FxU'LN<;HY  
l\Ftr_Dk  
Wd 2sh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 : d' 5O8  
gRgog*z  
Px;Cg 6  
; st\I  
二. 战前分析 u?0d[mC  
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。 ]> G&jd7  
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 wyY*:{lZ  
o'= VZT9  
4u1KF:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); isK;mU?<  
  /* --------------------------------------------- */ ~brFo2  
vector < int *> vp( 10 ); pB01J<@m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QZYU0; VF  
/* --------------------------------------------- */ *Xr$/N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &7[[h+Lb  
/* --------------------------------------------- */ =nRuY '  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q< *8<Oo4g  
  /* --------------------------------------------- */ ?p^2Z6J'$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8tc*.H{^+  
/* --------------------------------------------- */ %'ZN`XftG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y\PxR708  
;A#~` P  
`/:cfP\  
Ot9V< D6h  
看了之后,我们可以思考一些问题: f(:1yl\a  
1._1, _2是什么? bXdY\&fE  
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。 Y E1Hpeb  
2._1 = 1是在做什么? cyF4iG'M,y  
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。 3Sh+u>w  
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。 _<Dt z  
(JZ".En#X  
l5O=VqCj  
三. 动工 o /p-!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F[E? A95W  
#g v4  
{NQo S"  
?pwE0N^  
template < typename T > @.$MzPQQI  
class assignment );JJ2Jlkd  
  { TSto9 $}*  
T value; .[j%sGdKl  
public : v'9m7$  
assignment( const T & v) : value(v) {} +Ui_ O  
template < typename T2 > |nxdB&1n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |4>:M\h  
} ; Mq\~`8V  
'044Vm;/  
optBA3@e!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z +VV}:Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G[yI*/E;  
p@I9< ^"  
h)dRR_  
/1.rz{wpb  
  class holder U{#xW  
  { b9("DZW;  
public : \ P/W8{  
template < typename T > kC$I2[t!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O|z%DkH[  
  { '}{?AUDx  
  return assignment < T > (t); u-><}OVf~  
} BQNp$]5s  
} ; `,#!C`E 9  
uHvaZMu  
bZ5n,KQA5  
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: 3% vis\~^  
XB/'u39  
  static holder _1; 2 P}bG>M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u''BP.Y S  
==9ZFdf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8pe0$r`b  
而不用手动写一个函数对象。 ,2zKQ2z  
|uUuFm  
i21QJ6jPcI  
+/N1_  
四. 问题分析 ukihx?5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r+\/G{+=}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kk_zVrQ<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,wK 1=7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y!n'" *J>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !J^tg2M8:  
\Jpw1,6  
五. 问题1:一致性 fusPMf *[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  W"qL-KW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H1T~u{8j}  
K H}t:m+h  
struct holder uPDaq ]A  
  { 3$_2weZxYn  
  // UR:n5V4  
  template < typename T > ScJu_A f  
T &   operator ()( const T & r) const 6>B \|  
  { 'NjSu64W  
  return (T & )r; rPTfpeqN)  
} Xj ,j0  
} ; e_.~n<=  
(02g#A`  
这样的话assignment也必须相应改动: F#1kZ@nq  
yN:>!SQ  
template < typename Left, typename Right > kI+b <$:D  
class assignment Qp+lJAY  
  { q/'MS[C  
Left l; v" FO  
Right r; yJJ8 "s~i  
public : FsY`nWwg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A-0m8<  
template < typename T2 > SLh~_ 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e "_"vbk  
} ; UK:M:9  
eT\p-4b  
同时,holder的operator=也需要改动: *vs~SzF$  
p JX, n  
template < typename T > 7'UWRRsxUF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %zQ2:iT5@=  
  { <PQRd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8Mb$+^zU  
} mxhW|}_-j  
 >fwlg-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 !F,s"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hDb HSZ  
f#c BQ~  
return l(rhs) = r; O 3}P07  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6#-Z@fz%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Iko0#4i  
.m'N7`VB  
template < typename Tp > w6v1 q:20  
class constant_t qL~Pjr>cF  
  { o HRbAE^  
  const Tp t; Nc:U4  
public : i59k"pNm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3]7ipwF2q  
template < typename T > : n`0)g[(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uTUa4 ^]*  
  { -%N}A3m!5  
  return t; MIJ%_=sm4:  
} P^n{Y~P=Q  
} ; fl!1AKSn@N  
<WgG=Kf)N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &U8 54  
下面就可以修改holder的operator=了 k0=|10bi  
f`bIQ9R  
template < typename T > &a~L_`\'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oRV] p  
  { _i#@t7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^>t-v  
} L5TNsLx(  
B0NN>)h  
同时也要修改assignment的operator() =+k&&vOAn  
.Wd.) ^?  
template < typename T2 > Yoj~|qL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mp muziH  
现在代码看起来就很一致了。 cRjL3  
/ *O u$  
六. 问题2:链式操作 rZb_1E<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #r-j.f}yx  
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。 deHY8x5uI  
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。 F9ZOSL 8Q  
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。 xu0;a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 44g`=o@  
<7@mg/T  
template < typename T > HFpjNR  
struct result_1 bEEJVF0  
  { b0rt.XB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -zkW\O[  
} ; ".Tf< F  
}6yxt9  
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: Q'>_59  
pIM*c6  
template < typename T > k4]R]=Fh.  
struct   ref 1gf/#+$\  
  { KE }o  
typedef T & reference; KE&InTM/j  
} ; Q;{D8 #!  
template < typename T > UEx(~>  
struct   ref < T &> \1eKY^)2  
  { 5)/4)0  
typedef T & reference; hVTyv"  
} ; \= )[  
(\[jf39e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  3D[:Rf[  
qP%Smfp6  
template < typename T > 4n `[SN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vV\/pu8  
  { UU;Y sj  
  return l(t) = r(t); Ae,2Xi  
} b{9HooQ{  
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。 $j$\ccG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vQ9 xG))  
#8WR{  
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 a78;\{&L'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &@`H^8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3P=Eb!qtdD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ba8-XA_~U  
最后的布局是: ~7eUt^SD;  
                Add qHcY 2LV  
              /   \  A[wxa  
            Divide   5 p~k`Z^ xY$  
            /   \ FW6E)df  
          _1     3 7csl1|U  
似乎一切都解决了?不。 -jklH/gF\%  
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。 `tUeT[  
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。 B7x"ef  
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: PN)TX~}  
m+G0<E%  
template < typename Right > b(.o|d/P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <_FF~lj  
Right & rt) const e[|p0 ,Q  
  { }f0^9(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $`+~QR!h  
} #L)4 |  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jv?aB   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 A16-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Y/Gswcz  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 x]jdx#'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 II f >z_m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? rym\5 `)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: XxrO:$  
|M{,}.*CU  
template < class Action >  q;He:vX  
class picker : public Action #Z3I%bkw H  
  { u/c~PxC  
public : bNPjefBF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '~vSH9nx/  
  // all the operator overloaded kgI.kT(=  
} ; <@;xV_`X+  
HT;QepY3  
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。 HS7 G_  
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: ?@uK s4  
Dg2#Gv0B  
template < typename Right > Ok.DSOT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vpr @  
  { sMe~C>RD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :!it7vZ  
} +^% &8<  
1'._SMP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Uw#  
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。 5]O LV1Xt  
zdQu%q  
template < typename T >   struct picker_maker Fq\`1Ee{  
  { %:8q7PN|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fn0LE~O}-8  
} ; *ytd.^@r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )T~ +>+t  
  { !gH.st  
typedef picker < T > result; wQ/@+$>  
} ; /)OO)B-r  
'~x_  
下面总的结构就有了: { 'mY>s 7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )-Sl/ G  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vkauX :M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7-0twq   
至此链式操作完美实现。 !z6/.>QJ~  
[q|Q]O0  
[AOluS  
七. 问题3 lNp:2P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .6-o?=5  
|k9j )Hg(  
template < typename T1, typename T2 > Qmh(+-Mp(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ra#)*fG,~  
  { vBQ?S2f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U=?"j-wN  
} g,]5&C T3v  
.&!{8jBX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qk{UO <  
{mr)n3  
template < typename T1, typename T2 > Dve5m=  
struct result_2 cO?"  
  { g. VIe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tg`!svL!  
} ; >knR>96  
I }I/dh  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #AnSjl  
这个差事就留给了holder自己。 YU"\Wd[  
    %l P   
@Sd:]h:f-  
template < int Order > 4sgwQ$m)  
class holder; u:kY4T+Z  
template <> kEDZqUD  
class holder < 1 > L|'ME| '  
  { 9&FV =}MO  
public : ,TA [el%#  
template < typename T > j`pR;XL1[  
  struct result_1 i*E`<9  
  { ee?ZkU#@  
  typedef T & result; P`v~L;f  
} ; -L<Pm(v&  
template < typename T1, typename T2 > hWe}(Ks  
  struct result_2 L#N.pd  
  { KPcuGJ  
  typedef T1 & result; r6_a%A*  
} ; =_:L wmI  
template < typename T > 6M|%nBN$|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c<x6_H6[8  
  { HcUz2Rm5XP  
  return (T & )r; K1WoIv<Ym  
}  -KiS6$-  
template < typename T1, typename T2 > uk/+ i`=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DfFPGFv  
  {  0PbIWy'  
  return (T1 & )r1; =5eDT~=2{U  
} 2= mD  
} ; vw6FvE`lC  
muq|^Hfb  
template <> \gXx{rLW  
class holder < 2 > 1qN9bwRO  
  { *\vc_NP]  
public : 3k0%H]wt  
template < typename T > bj^m<}   
  struct result_1 / kGX 6hh  
  { UL"3skV   
  typedef T & result; ]997`,1b  
} ; K9Fnb6J$u  
template < typename T1, typename T2 > LK5H~FK  
  struct result_2 (}8 ;3pp  
  { K)@Buu&,p  
  typedef T2 & result; tAi9mm;k  
} ; X*q C:]e  
template < typename T > R/YL1s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3?(p;  
  { ]}l!L;  
  return (T & )r; .e+UgC wi  
} jU~%5R  
template < typename T1, typename T2 > KYW1<Wcp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RV(z>XM  
  { m~B=C>r}t  
  return (T2 & )r2; DNe^_v)]|  
} E e&$9 )t  
} ; O waXG/z~  
%%[TM(z  
o$ k$  
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> >。 g7F Z -  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dfcG'+RU}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #^V"=RbD  
}('' |z#UE  
return l(i, j) = r(i, j); \ChcJth@o<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y'h'8 \  
N9<eU!4>  
  return ( int & )i; bm.H0rHR4  
  return ( int & )j; QD~ `UJe>  
最后执行i = j; YPEd XU8}  
可见,参数被正确的选择了。 es]m 6A  
N8vl< Mq  
c.WT5|:qw  
9U*vnLB  
M8}M*\2  
八. 中期总结  <k5~z(  
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: vm4oaVi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W'$~mK\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `s$@6r$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !W7ekPnK  
N-]n>E  
N';lc:Ah~  
B)dynGF8i  
2ZeL  
D ]eF3a.G  
九. 简化 iH=@``Z  
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。 ]0le=Ee^%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +s}28U!  
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: E>D@#I>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 swA"_A8>u  
  +-*/&|^等 rl=_ "sd=  
2. 返回引用。 @~ L.m}GF  
  =,各种复合赋值等 Y."[k&P-  
3. 返回固定类型。 ja2]VbB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dr o42#$Mo  
4. 原样返回。 opC11c/  
  operator, |M_Bbo@ud  
5. 返回解引用的类型。 48`<{|r{  
  operator*(单目) 1<"kN^  
6. 返回地址。 $u sU  
  operator&(单目) xWm'E2  
7. 下表访问返回类型。 c[$oR,2b13  
  operator[] L)5nb-qp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 * ?+!(E  
  operator<<和operator>> H <yec"  
JGe;$5|q8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2<|5zF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m}(DJ?qP  
G#Ow>NJ  
template < typename Left > 0l6%[U?o  
struct value_return ]Y?$[+Y  
  { 4`F*] Ft  
template < typename T > V2.K*CpZ7  
  struct result_1 #p >PNW-  
  { 5UbVg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W>y_q  
} ; KI{u:Lbi  
\=<.0K A~  
template < typename T1, typename T2 > 6>Y}2fT}o3  
  struct result_2 iC]}M  
  { v oxlo>:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #a&Vx&7L  
} ; +!(hd  
} ; |7-tUHMo[  
q.7CPm+  
^ytd~iK8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $j/F7.S  
:EjIV]e  
下面我们来剥离functor中的operator() U DG _APf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I}=}S"v  
r%m2$vx#  
return l(t) op r(t) 2i)y'+s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1"k@O)?JP  
return op l(t) :<W 8uDAs  
return op l(t1, t2) QI- 3m qL  
return l(t) op [~3p+  
return l(t1, t2) op *)1,W+A5L  
return l(t)[r(t)] {IVqV6:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b/EvcN8 }  
)+G(4eIT  
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: `uj`ixcR  
单目: return f(l(t), r(t)); =bzTfki  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \Mi< ROp5  
双目: return f(l(t)); N?XN$hwdZ  
return f(l(t1, t2)); , ]MX&]  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ou%>Dd5|?  
bCF63(0  
struct meta_divide a srkuAS  
  { 4$^=1ax  
template < typename T1, typename T2 > K02./ut-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2gGJ:,RC$  
  { {e^llfj$#  
  return t1 / t2; U uys G\  
} ;,1i,?  
} ; k|V{jB G"@  
5c#L6 dA)  
这个工作可以让宏来做: $ ]HIYYs  
g`j%jQuY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2I7P}=  
template < typename T1, typename T2 > \ +*dJddz   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :PLsA3[}  
以后可以直接用 oOlI*/OMb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o kYsjK5  
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  JeA}d  
(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。。。)  }oG&zw  
:\[F=  
+ y^s 6j}  
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 w-2]69$k  
X DX_c@U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,'j5tU?c  
class unary_op : public Rettype it,%T)2H  
  { wKYfqNCH  
    Left l; ?aCR>AY5X  
public : (GV6%l#I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !EFd- fk  
Cur) |  
template < typename T > 01Aa.i^d(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S4_Y^   
      { o8,K1ic5#  
      return FuncType::execute(l(t)); k"Is.[I?^  
    } i<bs{Cu_S  
gUMUh] j  
    template < typename T1, typename T2 > 25(\'484>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m0P5a%D  
      { }fhVn;~}8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rz)#VVYC=  
    } "$)2|  
} ; 1a<,/N}}t  
";~#epPkX  
/[q@=X&  
同样还可以申明一个binary_op ,[~EThcq  
l^_X?L@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g41LpplX  
class binary_op : public Rettype f,1rmX1  
  { yE7pCgXt  
    Left l; ZoUfQ!2*  
Right r; ^Z!W3q Q  
public : I/tzo(r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jsR1jou6  
\Q6Ip@?  
template < typename T > W1OGN4`C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (|x->a  
      { [bp"U*!9P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1.!(#I3  
    } k\lj<v<vD  
\!PC:+u J  
    template < typename T1, typename T2 > wqyAEVea'8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~t}:vGDj  
      { OjCT%6hy;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _Sg29qFK  
    } Fh "S[e  
} ; ReRRFkO"2  
}PXWRv.gW  
f|`{P P`\  
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 uODsXi{z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \DHCf 4,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =nsY[ s<  
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。 <7p2OPD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \yy!?UlaI  
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。。。 V7^?jck  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NE! Xt<A  
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) +)Ty^;+[1  
下面是修改过的unary_op YT_kMy>  
&F:7U!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f`cz @  
class unary_op g R6:J  
  { A T%0i  
Left l; Nwc(<  
  ijTtyTC  
public : M *}$$Fe|  
"P|G^*"~2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d0xV<{,-  
@@5u{K  
template < typename T > o{ (v  
  struct result_1 d. a>(G  
  { WULj@ds\~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $^l=#tV  
} ; &a0%7ea`.S  
`i{:mio  
template < typename T1, typename T2 > Re2kD/S3  
  struct result_2 cqq+#39iC  
  { j]P|iL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6Q`ce!~$  
} ; \-B>']:R4  
FYj3! H  
template < typename T1, typename T2 > rS jC/O&b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qEpBzQ&gX6  
  { g&[g?L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZN?(lt)u9  
} vQ h'C.  
%>bwpN  
template < typename T > xXbW6aI"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EKt-C_)U  
  { eDm,8Se  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]gEfm~YV  
} zbnQCLs  
'FVT"M~  
} ; r=k}EP&<  
 WsoB!m  
Mqpo S  
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 Nr)(&c8  
好啦,现在才真正完美了。 x4. #_o&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2H /a&uo@n  
e p^0Cd/  
template < typename Right > .{} t[U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2rH6ap  
  { |N g[^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3o?Lz7L  
} "6}+|!"$  
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。 >5j/4Ly  
(-#{qkA  
0TNzVsu7  
p$V+IJtO(  
aT0 y  
十. bind k"U4E J{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3ZVfZf  
先来分析一下一段例子 ;~K($_#H  
l>]M^=,&7  
3_-#  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  O~S}u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }_;nl n?t(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N.<hZ\].=  
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。 r~;N(CG  
我们来写个简单的。 Grqs*V &|g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =_86{wlk  
对于函数对象类的版本: Xnh1pwDhe<  
w5;EnI  
template < typename Func > Z`%;bP:  
struct functor_trait l{R)yTO  
  { KV6S-  
typedef typename Func::result_type result_type; `7j,njCX.  
} ; gu/Yc`S[  
对于无参数函数的版本: aJF`rLm  
|WX4L7yrhK  
template < typename Ret > ob;oxJ@[c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v!uLd.(  
  { BE2{qO{  
typedef Ret result_type; N3?d?+A$  
} ; vfm-K;,#  
对于单参数函数的版本: G9i#_  
 l gC  
template < typename Ret, typename V1 > M]'AA Uo8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1-n0"lP~4  
  { +~@Y#>+./l  
typedef Ret result_type; l\5 NuCgRY  
} ; usA!MMH4  
对于双参数函数的版本: L_~G`Rb3  
pGFocw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t0q@] 0B5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7^L&YV W  
  { S]N4o'K}q  
typedef Ret result_type; "f3>20}  
} ; H1]\B:  
等等。。。 4L0LT>'M\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c"xaN  
pI`Ke"  
template < typename Func > ,?qS#B+>  
struct func_return "xOeBNRjV  
  { VX%+!6+fS  
template < typename T > Ixw,$%-]y6  
  struct result_1 ;1%a:#5  
  { B]vj1m`9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6PH*]#PfoD  
} ; )N/KQ[W  
7Tbkti;  
template < typename T1, typename T2 > F)@<ZE  
  struct result_2 \9p;md`  
  { }FXRp=s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3XRG"  
} ; D6t]E)FH  
} ; RBXoU'.  
!=we7vK}  
- \QtE}|4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OK 6}9Eu9  
4!jHZ<2 Z  
template < typename Func, typename aPicker > ($s{em4L  
class binder_1 }dz(DP d  
  {  b\2"1m0H  
Func fn; F0\ry "(t  
aPicker pk; &u8c!;y$b  
public : "DpQnhvbB  
X&IY(CX  
template < typename T > Q?@G>uz  
  struct result_1 tTgW^&B  
  { if'4MDl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N;HvB:c  
} ; Ce:ds%  
<Va>5R_d<  
template < typename T1, typename T2 > ( ~>Q2DS  
  struct result_2 T!PX?  
  { msylb~^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K="+2]{I  
} ; NSq=_8  
U~m.I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zMKL: Um"  
AqkK`iJ#  
template < typename T > ;j=1 oW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^= G+]$8  
  { 9x!y.gx  
  return fn(pk(t)); _SqrQ  
} 9[D7N  
template < typename T1, typename T2 > [78 .%b'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $w\, ."y  
  { i"xDQ$0G6  
  return fn(pk(t1, t2)); %a `dO EO  
} k:Q<Uanc[  
} ; 3:Wr)>l}#  
gwJu&HA/  
I>a a'em  
一目了然不是么? Y>~JI;Cu`  
最后实现bind Q_.Fw\l$`  
FS:WbFmc  
vEGK{rMA  
template < typename Func, typename aPicker > "=.|QKC1`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  ZsZ1  
  { >gJWp@6V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qgNK!(kWpr  
} =6&D4~R  
[2V/v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I.!/R`  
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。 V-jL`(JF%  
@g~sgE}#  
十一. phoenix W<"\hQI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ GSw\r  
[<QWTMjR  
for_each(v.begin(), v.end(), gN~y6c:N  
( H%]ch6C  
do_ n~j[Pw  
[ n bk(F D6  
  cout << _1 <<   " , " [[Z>(d$8  
] `x)bw  
.while_( -- _1), |m- `, we  
cout << var( " \n " ) +`-a*U94  
) /MH@>C _  
); Z"X*FzFo  
8 -A7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VsEAo  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u(702S4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gH3kX<e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L0tKIpk  
NCt sx /C  
oE1]vX  
template < typename Cond, typename Actor > RCXSz  
class do_while rrYp^xLa`  
  { P qLqF5`S  
Cond cd; ;NE/!!  
Actor act; &Q>'U6"%  
public : nD\os[ 3  
template < typename T > [dlH t;S  
  struct result_1 .N&}<T[  
  { :n9~H+!  
  typedef int result_type; bK9~C" k  
} ; C)s1' =TZ  
GK?R76d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pIiED9  
+z0}{,HX  
template < typename T > I?Fa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wy*7jB  
  { kTW g31]~  
  do 'hw@l>1\9  
    { 5l0rw)  
  act(t); O7'3}P;  
  } 2EwWV 0BS  
  while (cd(t)); NqE7[wH  
  return   0 ; -Jo :+].  
} Cnci%e o  
} ; A5<Z&Y[  
 iLcadX  
{))S<_ yN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZM`P~N1?)g  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a9zph2o-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x9A ZS#e)[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zN/~a)  
下面就是产生这个functor的类: (!5}" fj  
DN':-PK  
R+VLoz*J6  
template < typename Actor > wn|@D<  
class do_while_actor ^@L l(?  
  { I7z/GA\x  
Actor act; J?quYlS  
public : cN}A rv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jI`To%^ Y  
Kx 185Q'W  
template < typename Cond > F%Umau*1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =z1o}ga=EA  
} ; m$mY<Q  
k5QD5/Ej  
'oZn<c`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kJi&9  
最后,是那个do_ tr9Y1vxo{  
.L5*E(<K0  
G4%M$LJ h  
class do_while_invoker m4SXH> o  
  { :#:O(K1PW  
public : pUMB)(<k  
template < typename Actor > w+q;dc8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const agm5D/H]:  
  { 0!,gT H>  
  return do_while_actor < Actor > (act); &xuwke:[  
} aU<D$I  
} do_; roj04|  
gq_7_Y/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A='+tJa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z F yX@#B9  
最后来说说怎么处理break和continue PT@e),{~o9  
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。 ph12x: @B  
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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