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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VGq]id{*$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y()( 8L  
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, @:@rks&  
4Ojw&ys@V  
KPhqD5, (  
"gz;Q  
  class filler *Y ZLQT  
  { DPOPRi~  
public : Ah`dt8t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4@I]PG  
} ; EUkNh>U?  
=)8Ct  
68*{Lo?U  
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: |*5nr5c_L  
4#w^PM8}  
qu%s 7+  
kR ]SxG9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2cg z n@  
,Mc 2dhq  
I1~g?jpH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8rYK~Sz  
`^kST><  
P>-,6a>  
`,Gk1~Wv  
二. 战前分析 O@rb4(  
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。 (/U1J  
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 3XtGi<u  
@U JmbD{  
z sPuLn9G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )|x5#b-lz  
  /* --------------------------------------------- */ lijy?:__  
vector < int *> vp( 10 ); cG:`Zj~4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d ] ;pG(  
/* --------------------------------------------- */ )[*O^bPowI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \irjIXtV  
/* --------------------------------------------- */ F948%?a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {@Ac L:Eit  
  /* --------------------------------------------- */ o=QF>\ \  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FF/R_xnx  
/* --------------------------------------------- */ 3~ZVAg[c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +.I'U9QeUN  
#+0 R!Y  
.<%M8rcj  
1.uQ(>n  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^E17_9?  
1._1, _2是什么? ,IE0+!I  
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。 ,v_r$kh^  
2._1 = 1是在做什么? Y;Gm,  
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。 YPnJldVn  
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。 u0b-JJ7)BQ  
sEyl\GL  
S45>f(!  
三. 动工 5i#w:O\cz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^^l"brPa  
h+D=/:B  
o q)"1  
V JL;+  
template < typename T > ? M_SNv  
class assignment f"N3;,Oc  
  { \r,. hUp  
T value; $:II @=  
public : #9VY[<  
assignment( const T & v) : value(v) {} #/<Y!qV&  
template < typename T2 > 4 GW[GT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }Xv1KX'  
} ; I>Fh*2  
a&Du5(r;!  
XF$]KA L0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T k&9Klo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %nf=[f  
v:1Vli.  
a' o8n6i  
BrMp_M  
  class holder >Eg. c  
  { (Gc`3jJ  
public : _kX/LR"L+  
template < typename T > wg0.i?R-]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <L/vNP  
  { f ?zK "  
  return assignment < T > (t); ]f-'A>MC  
} 4~YQ\4h=  
} ; SliQwm5  
9~%]|_(  
B\ >}X_\4  
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: JO{- P  
42wC."A  
  static holder _1; lv_%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 edk9Qd9  
_XNR um4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <sYw%9V  
而不用手动写一个函数对象。 {)9HS~e T  
@<TZH  
RdvTtXg  
6ri?y=-c  
四. 问题分析 X3L[y\  
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。 4m[C-NB!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。 | 4oM+n;Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !2U7gVt"*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u+'@>%7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^ O Xr: P  
Q*&aC|b&  
五. 问题1:一致性 I+j|'=M  
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?| fZ~kw*0*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .P :f  
2n;;Tso"  
struct holder !^bB/e  
  { r2F  
  // 3et2\wOX1x  
  template < typename T > V&j.>Y  
T &   operator ()( const T & r) const S]%U]  
  { Dw/Gha/  
  return (T & )r; \R>5F\ 0  
} Vt)\[Tl~  
} ; mImbS)V  
s.I1L?s1w?  
这样的话assignment也必须相应改动: R{xyme@"^  
$aPHl  
template < typename Left, typename Right > [g h[F  
class assignment LXu"rfp  
  { %v+fN?%x,d  
Left l; u"8;fS  
Right r; ~eV!!38 J  
public : A;WwS?fyQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [T[9*6Kt  
template < typename T2 > 6:@t=C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  e(;`9T  
} ; 'UvS3]bSYW  
+x9"#0|k;  
同时,holder的operator=也需要改动: Fx[A8G  
:OQ:@Yk  
template < typename T > 4lh   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7fW=5wc  
  { ]D) 'I`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m!#)JFe67  
} M$]O=2h+2  
B`?N0t%X  
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。 rv%ye H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x#j\"$dla  
*n*N|6 +  
return l(rhs) = r; PZ!dn%4jy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yhtvr5z1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X# kjt )W  
I~]Q55  
template < typename Tp > (XG[_  
class constant_t !,6v=n[Nz  
  { ]zvVY:v  
  const Tp t; +{C9uY)$vf  
public : Dd5xXs+c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} csdOIF  
template < typename T > io9xI3{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l\=-+'Y  
  { NHFEr  
  return t; ~[uV  
} CmJ?_>  
} ; Rgfc29(8  
pe!dm}!h[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3u?`q%Y-e  
下面就可以修改holder的operator=了 y3KcM#[  
E&];>3C  
template < typename T > s=nVoc{Yt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "'F;lzq  
  { 0Y6q$h>4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gP %|:"  
} DD@)z0W  
FV^4   
同时也要修改assignment的operator() aucZJjH  
1~R$$P11[9  
template < typename T2 > R*Xu( 89  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sMz^!RX@  
现在代码看起来就很一致了。 Pn+IJ=0Y  
&'huS?g A9  
六. 问题2:链式操作 U50s!Z t45  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iBKb/Oi6  
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。 0E?s>-b  
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。 62MRI    
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。 WG8iTVwx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mZbWRqP[|_  
.B 85!lCF  
template < typename T > 8NaL{j1`  
struct result_1 jNe(w<',P  
  { e' U"`)S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^zaKO'KcV  
} ; lJ:M^.Em0  
(Pk"NEP   
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: aJ5H3X}Y  
FpdDIa  
template < typename T > ]3O 4\o  
struct   ref kfqpI  
  { e~+(7_2  
typedef T & reference; =mHkXHE~:  
} ; E7X!cm/2<  
template < typename T > KMK&[E#r  
struct   ref < T &> ^s^ JzFw  
  { VX^o"9Ntl  
typedef T & reference; O ;X(pE/G  
} ; Pv/Pww \  
MvFM ,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Lh8bQH  
w~kHQ%A  
template < typename T > )\T@W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ ^W-Wmsz  
  { F . K2  
  return l(t) = r(t); "t[M'[ `C  
} On{~St'V  
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。 gohAp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 24T@N~\g  
$?FS00p*|X  
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 AVXX\n\_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o {=qC:b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,c4c@|Bh?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $uEJn&n7}  
最后的布局是: (;;J,*NP  
                Add b!i`o%Vb  
              /   \ rQ9*J   
            Divide   5 m"lE&AM64p  
            /   \ %&^Q(f  
          _1     3 <,jAk4  
似乎一切都解决了?不。 x}tKewdOSe  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U?bG`. X  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'oleB_B  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?VFM ]hO  
3c c1EQ9  
template < typename Right > `.{U-U\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (# JMB)  
Right & rt) const '@'B>7C#  
  { g[/^cJHQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 9q?$V(  
} as>:\hjP##  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ./$ <J6-J  
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。 E@:Q 'g%  
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。 wD`[5~C{  
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。 ,{?wKXJ}L!  
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。 `)"tO&Fn  
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? ya:sW5fk  
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: Z;hyi'rPJ  
{={^6@  
template < class Action > 7'Lp8  
class picker : public Action xJ-*%'(KZ  
  { : (cb2j(C  
public : ji }#MBac  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'f 3HKn<L  
  // all the operator overloaded QV0M/k<'  
} ; Qh^R Ax  
o~= iy  
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。 :AZp}  
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: V{!lk]p}a  
Yt{ji  
template < typename Right > sc%dh?m7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yr5NRs  
  { `mrCu>7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z=qWJQ  
} Vb2\/e:k  
Q\|18wkW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6J\q`q(W(  
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。 |~eY%LB  
L;3aZt,#O  
template < typename T >   struct picker_maker y`rL=N#  
  { $.a|ae|K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F99A;M8(  
} ; mbyih+amCr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Z*'D}  
  { yxvjg\!&  
typedef picker < T > result; PcB{ = L  
} ; `NQ{)N0!  
ijF V<P  
下面总的结构就有了: IP04l;p/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gGI8t@t:  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -,^WaB7u\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uoHqL IpQ  
至此链式操作完美实现。 .U 39nd  
U+} y %3l  
;|!MI'Af  
七. 问题3 ugI#ZFjJWE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 UT4f (Xo  
P{cos&X|  
template < typename T1, typename T2 > 1aq2aLx  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 80}4/8  
  { kbhX?; <`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d@ZoV  
} /ERNS/w  
Zi/-~')E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6 Uw;C84!  
^!}F%  
template < typename T1, typename T2 >  i S  
struct result_2 Ihg~Q4t  
  { VHW`NP 5Jl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %K?iNe  
} ; .fEw k  
Ukc'?p,*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? jn$j^ 51`C  
这个差事就留给了holder自己。 FZp<|t  
    n' ?4.tb  
"U{,U`@?  
template < int Order > r1G8]agO  
class holder; 4 \ F P  
template <> |'<vrn  
class holder < 1 > xl8#=qmCD  
  { y\#o2PVmY  
public : sL i*SR  
template < typename T > 3u_oRs  
  struct result_1 b@ 6:1x  
  { ufP Cx|x~  
  typedef T & result; VjB*{,  
} ; kwlC[G$j7  
template < typename T1, typename T2 > #V[SQ=>x[  
  struct result_2 | ]# +v@  
  { uoCGSXsi  
  typedef T1 & result; Szts<n5  
} ; E*k([ZL  
template < typename T > TV=c,*TV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K2HvI7$-  
  { ZoxS*Xk  
  return (T & )r; X2^_~<I{,  
} 6e# wR/  
template < typename T1, typename T2 > o,FUfO}F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G3dh M#!  
  { m gVML&^  
  return (T1 & )r1; ?E7=:h(@t  
} u!Bk,}CE`  
} ; &$#99\ /  
.S!-e$EJ  
template <> t77'fm  
class holder < 2 > Ea]T>4  
  { ltSh'w0  
public : S?4KC^Y5  
template < typename T > x: ~d@  
  struct result_1 a5?A!k\2  
  { B {aU;{1  
  typedef T & result; W-XpJ\_  
} ; ffk4mhH  
template < typename T1, typename T2 > zMGzReJ  
  struct result_2 >vVw!.fJ  
  { -:S IS`0s  
  typedef T2 & result; El (/em  
} ; E >}q2  
template < typename T > S+ebO/$>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b_vTGl1_6  
  { 3dG4pl~  
  return (T & )r; %[ Zz0|A  
} gz61FW  
template < typename T1, typename T2 > GNU;jSh5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sPCMckt  
  { |>2: eH  
  return (T2 & )r2; CH;;V3  
} tpYa?ZCM  
} ; DYRE1!  
A1-qtAO]  
ZEGd4_ux  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /{X_ .fv<v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]:et~pfW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cZi[(K  
w>vH8f  
return l(i, j) = r(i, j); :Jl Di>B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D|Si)_ Iz  
4j3oT)+8  
  return ( int & )i; rk,p!}FqL  
  return ( int & )j; GN%(9N'W  
最后执行i = j; _7@z_i_c  
可见,参数被正确的选择了。 ^i`*Wm@!  
h|p[OecG  
J]fS({(\I  
|zpx)8Q  
:;4SQN{2 O  
八. 中期总结 yvxl_*Ds8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^>m^\MuZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V;93).-$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Dp^/gL=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {?i)K X^  
D{C:d\ e)$  
J^ ={}  
cy1jZ1)  
doD>m?rig3  
TpP8=8_Lh  
九. 简化 <AUWby,"  
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[DI;M$o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'ere!:GJD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O&'/J8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q4wc-s4RN  
  +-*/&|^等 q# vlBL  
2. 返回引用。 ,%hj cGX11  
  =,各种复合赋值等 };sMU6e  
3. 返回固定类型。 <*Y'lV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GBbhar},g  
4. 原样返回。 DB@EVH  
  operator, ;&,.TC?l  
5. 返回解引用的类型。 ]MAT2$"le  
  operator*(单目) A*'V+(  
6. 返回地址。 nbxR"UH  
  operator&(单目) B*,?C]0{  
7. 下表访问返回类型。 y $V[_TN  
  operator[] 2jA%[L9d^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]US[5)EL-  
  operator<<和operator>> %;O}FyP  
s, XM9h>P4  
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。 Y8ehmz|g]J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H06Bj(Y!  
G$5m$\K  
template < typename Left > ]W) jmw'mo  
struct value_return AyTx'u  
  { m;/i<:`  
template < typename T > FFe) e>bH  
  struct result_1 SLoo:)  
  { rAXX}"l6s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |Td5l?  
} ; {$fsS&aPg  
g-@h>$< 1  
template < typename T1, typename T2 > Nl*i5 io  
  struct result_2  r(`nt-o@  
  { 7& 6Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cwynd=^nC  
} ; %EI<@Ps8c  
} ; DU{bonR`  
@ yxt($G  
CBHc A'L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N[k<@Q?*a  
vv/J 5#^,\  
下面我们来剥离functor中的operator() K t `  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4P kfUMX  
qtzRCA!9(Z  
return l(t) op r(t) {L0;{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2p:r`THvS5  
return op l(t) ;V.vfar  
return op l(t1, t2) r4;Bu<PQN1  
return l(t) op !T'X 'Q  
return l(t1, t2) op nq;#_Rkr  
return l(t)[r(t)] 7Dt"]o"+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wUp)JI  
P*G+eqX  
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: RP` `mI  
单目: return f(l(t), r(t)); +Me2U9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dr })-R  
双目: return f(l(t)); o&-L0]i|  
return f(l(t1, t2));  T-8J   
下面就是f的实现,以operator/为例 2Q ayM?k8  
e.;M.8N#SQ  
struct meta_divide )U(u>SV(\  
  { ^7u#30,}3~  
template < typename T1, typename T2 > (5`T+pAsV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N z~" vi(t  
  { AcC8)xRpk4  
  return t1 / t2; O&$0&dhc  
} Iql5T#K+  
} ; 0kLEBoOh  
vA-PR&  
这个工作可以让宏来做: 9]$`)wZ  
:vQM>9l7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0Nr\2|  
template < typename T1, typename T2 > \ kuS/S\Z5K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3Gd0E;3sk~  
以后可以直接用 I@./${o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) } uQ${]&D  
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 CC8k&u,  
(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。。。) aRwnRii  
f7+Cz>R  
r!K|E95oj9  
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 &!1}`4$[T  
R6@uM<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^:DyT@hQB5  
class unary_op : public Rettype N@1p]\  
  { SrZ50Se  
    Left l; o'Y#H r)/  
public : A1_ J sS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PqEAqP  
+qkMQETV6  
template < typename T > mJMq{6;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0I zZKRw  
      { frH)_YJ%  
      return FuncType::execute(l(t)); xzikD,FV  
    } DuNcX$%%  
r95zP]T  
    template < typename T1, typename T2 > )Au&kd-W@(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kwar}:`  
      { }gCHQ;U7`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); POGw`:)A  
    } M#M?1(O/NE  
} ; |I1+"Mp  
6tdI6  
d=F-L  
同样还可以申明一个binary_op `K?1L{p'4  
GZ3/S|SMP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _!:@w9  
class binary_op : public Rettype Efr&12YSS  
  { >L[lV_M_>  
    Left l; C1QWU5c v  
Right r; 6%?A>  
public : {tt$w>X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &jm[4'$ *z  
JEHK:1^  
template < typename T > qG9qN.|dC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ma]? )1<{  
      { 0Hcbkep9D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cyMs(21  
    } 2 sSwDF  
oh\1>3,Ns  
    template < typename T1, typename T2 > Gah lS*W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SDc" 4g`  
      { 9^zx8MRXd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t!jwY/T  
    } V2<i/6~  
} ; >&hX&,hG  
0<&M?^  
w3bIb$12  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u^=@DO'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YMu)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a8JN19}D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }W}G X(?P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y/P]5: =h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,qy&|4Jz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hsl{rN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) HV\"T(8 9  
下面是修改过的unary_op jo0Pd_W8&  
CG9ba |  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3!Bj{;A  
class unary_op ` Zf9$K|  
  { &@; RI~  
Left l; BXA]9eK  
  !K\itOEP-  
public : e?<D F.Md+  
C*G/_`?9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *Sb2w*c>  
h5!d  
template < typename T > \)R-A '*U  
  struct result_1 e\.HWV]I  
  { };p~A-E=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gl>E[iO  
} ; }ecs Gw  
/"MJkM.~E  
template < typename T1, typename T2 > 1S*P"8N}0h  
  struct result_2 ^zeL+(@r/  
  { 4Hd Si  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IMaYEO[  
} ; o<J5!  
[ &daG:  
template < typename T1, typename T2 > STB-guia5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mJ$Htyr  
  { Tc_do"uU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6ZksqdP8  
} :#SNpn=@  
\HG$V>2  
template < typename T > s##Ay{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ LbGH<#J  
  { ohplj`X[21  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Ahr_{  
} 7TdQRB  
0||F`24  
} ; Ilef+V^qr  
p`p?li  
CWvlr nv  
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 n?Zf/T  
好啦,现在才真正完美了。 Y)OBTX  
现在在picker里面就可以这么添加了: M5u_2;3  
_ n_sfT6)B  
template < typename Right > |."G?*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h0XH`v  
  { Bb_Q_<DTs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LP?P=c  
} m&cvU>lC  
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。 I-{^[pp  
%^!aB  
H;wR  
kjX7- ZPY  
b[0S=e G  
十. bind zn^v!:[  
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。 O+vcs4  
先来分析一下一段例子 OQc{ V  
C9pnU,[  
N(BiOLZL6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j%5a+(H,z;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x~Cz?ljbn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HTN$ >QTI  
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。 3W'FcE)|E  
我们来写个简单的。 o}W;Co  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ',#   
对于函数对象类的版本: J% AG`  
ZM 8U]0[X  
template < typename Func > jYk5~<\k  
struct functor_trait dq2@6xd  
  { Z>h{` X\2  
typedef typename Func::result_type result_type; yDuq6`R*  
} ; Z+,CL/  
对于无参数函数的版本: oX*b<d{\N  
?V?<E=13  
template < typename Ret > yF;?Hg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o"4E+1qwM  
  { L}b'+Wi@  
typedef Ret result_type; b?>VPuyBb  
} ; S[sr 'ZW  
对于单参数函数的版本: }{t3SGsJ  
\H[Yyp4  
template < typename Ret, typename V1 > d QDLI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >qn+iI2U  
  { ]f5c\\)  
typedef Ret result_type; Z:TFOnJ  
} ; S[ ^nSF  
对于双参数函数的版本: fOLnK y#  
W W35&mI)k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F#KF6)P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [brkx3h  
  { UT~4Cfb  
typedef Ret result_type; `xGT_0&ck  
} ; @Rf^P(  
等等。。。 tbS#^Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )tCx5 9  
,A?{~?u.  
template < typename Func > Y=|CPE%V  
struct func_return DEcGFRgN~  
  { ILNXaJ'0a  
template < typename T > p_;r%o=  
  struct result_1 D>S8$]^Dm  
  { '?b\F~$8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <a fO 6?`  
} ; ~7dF/Nn5  
oo\IS\  
template < typename T1, typename T2 > Gj*SPU  
  struct result_2 qNy-o\;XN  
  { sX Z4U0 #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ys/vI/e\  
} ; C,(j$Id  
} ; 2zM-Ob<U`  
i!tc  
y{?Kao7Ij  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :Nkz,R?  
&D^e<j}RQ  
template < typename Func, typename aPicker > 8a?IC|~Pz  
class binder_1 i"< ZVw  
  { n}f3Vrl  
Func fn; `{Hb2 }L5  
aPicker pk; C!hXEtK  
public : d;<.;Od$`  
$.;iu2iyo  
template < typename T > K(' 9l& A  
  struct result_1 vWuyft*  
  { 'Z y{mq\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~RAzFLt6x  
} ; $Q=$?>4U  
=m7CJc  
template < typename T1, typename T2 > X:DMT>5k  
  struct result_2 UYH|?Jw!N  
  { 4I z.fAw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f^~2^p 1te  
} ; 3|jn,?K)N  
s *K:IgJ/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t6j-?c('  
` 4OMZMq  
template < typename T > p0   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?~{r f:Y  
  { a$A2IkD  
  return fn(pk(t)); bKTqX[=  
}  I.UjST  
template < typename T1, typename T2 > ybC-f'0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mSy|&(l  
  { 87R%ke  
  return fn(pk(t1, t2)); 6V+V zDo  
} u6]gQP">I  
} ; ^kc>m$HY  
]Qh[%GD  
P>>f{3e.  
一目了然不是么? xAeZ7.Q&  
最后实现bind j )<;g(  
|C^ c0  
d~w}NK[(  
template < typename Func, typename aPicker > 8moUK3w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6Wf*>G*h  
  { 2*N&q|ED  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )Uc$t${en  
} 8}Fw%;Cb  
~W2:NQ>i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =PI^X\if88  
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。 pK-_R#  
SJso'6 g  
十一. phoenix ZD$-V 3e`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +8L(pMI4  
,R7=]~<io"  
for_each(v.begin(), v.end(), d;;>4}XJ]  
( %@M00~-  
do_ }IxY(`:qs  
[ 3?a0 +]  
  cout << _1 <<   " , " lCM6T;2ID  
] #j(q/ T{x  
.while_( -- _1), vo:52tCk}m  
cout << var( " \n " ) "`gfy  
) GN"M:L ^k`  
); s!8J.hD'I  
F'$9en2I:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I!C(K^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tJ(c<:zD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L%c]%3A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sR7{i  
7I2a*4}  
>S?C {_g  
template < typename Cond, typename Actor > ae9k[=-  
class do_while Im0+`9Jw  
  { CSd9\V  
Cond cd; _qO;{%r  
Actor act; ;-Y]X(z>  
public : oo$WD6eCR  
template < typename T > }J'5EAp  
  struct result_1 nzQYn  
  { zm;*:]S  
  typedef int result_type; ims=-1,  
} ; 9TbS>o  
YW4b m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _{2Fx[m%  
D@sx`H(  
template < typename T > `JY>v io  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |p=.Gg=2  
  { $v?! 6:  
  do ,J`lr U0  
    {  Rsa\V6N>  
  act(t); *_"c! eW  
  } &kXGWp  
  while (cd(t)); V,|Bzcz  
  return   0 ; \>aa8LOe  
} ^2Fs)19R  
} ; &<fRej]v  
!~w6"%2+7  
?@g;[310`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PJSDY1T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QYf/tQg$  
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。 &4[#_(pk  
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。 ~Uwr68 9N  
下面就是产生这个functor的类: :#Ex3H7  
2RSHB o  
>H=Q$gI  
template < typename Actor > 5 vu_D^Q  
class do_while_actor d <|lLNS  
  { ^ T:qT*v  
Actor act; Ls$g-k%c@Q  
public : mKf>6/s{c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _/z)&0DO  
G\,A> mT/P  
template < typename Cond > ;*37ta  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; die2<'\4%  
} ; 5>4A}hSe  
Fl'xmz^  
W:+2We@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wTMHoU*>  
最后,是那个do_ $jm>tW&;  
=Zb"T5E  
"e7$q&R |  
class do_while_invoker WT ~dA95  
  { (61twutC  
public : q:~`7I  
template < typename Actor > ncw?;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .5[LQR  
  { \Q?|gfJH  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7L~ zI>2  
} i37a}.;  
} do_; VqO<+~M,E  
,C@hTOT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l]kl V+9t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "TH-A6v1  
最后来说说怎么处理break和continue _F/lY\vm  
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。 4pTu P /  
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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