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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZA{T0:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (#?k|e"Y"`  
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, -Mx\W|YK  
j$ h>CZZ  
v62O+{  
BfUM+RC%5  
  class filler |'ML )`c[  
  { /t"F Z#  
public : 6! .nj3$*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i0/RvrLc  
} ; TVs#,  
!${7)=|=1  
PT/TQW  
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: %TUvH>;0  
n4%ZR~9WH  
vA"MTncv  
C(@#I7G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X" m0||  
P~d&PhOe  
CaE1h9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oQ:.pq{T  
:plN<8  
SR8)4:aKW  
m]Gxep0%  
二. 战前分析 {Uj-x -  
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。 |x#w8=VP-  
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 !9p;%Ny`  
9S_PZH  
(2uF<$7(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); egXbe)ld  
  /* --------------------------------------------- */ p'f8?jt  
vector < int *> vp( 10 ); Vl\8*!OL%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l.nd Wv  
/* --------------------------------------------- */ ;vuqI5k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4}xw&x  
/* --------------------------------------------- */ bo|3sN+D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3LW_qX  
  /* --------------------------------------------- */ sFbN)Cx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); scQnL'\  
/* --------------------------------------------- */ ?%A9}"q]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A2 9R5  
1W r,E#+C  
+S6(Fvp  
}5]2tH${  
看了之后,我们可以思考一些问题: h ]6: `5-  
1._1, _2是什么? xNOArb5e5  
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。 +oevNM  
2._1 = 1是在做什么? QCAoL.v  
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。 (J 1:J  
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。 YG_|L[/#  
Ek6z[G` O  
@s.civ!Yk  
三. 动工 G nPrwDB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8yDe{  
J~.`  
fW=vN0Z  
cw3j&k  
template < typename T > >r\q6f#J4  
class assignment ~YRG9TK  
  { YN}vAFR`  
T value; 38#Zlc f  
public : V jLv{f<p  
assignment( const T & v) : value(v) {} \k 6'[ln  
template < typename T2 > r#'ug^^k$X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z50P* eS  
} ; aY-7K._</  
[9^lAhX  
%k'>bmJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2h:{6Gq8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ji4JP0  
92x)Pc^D  
s[bQO1g;*  
,GF]+nI89  
  class holder +L|x^ B3  
  { 46##(4RF  
public : =Hbf()cN)  
template < typename T > w ZfY~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X;]I jha<*  
  { UvR.?js(O  
  return assignment < T > (t); Z 4QL&?U  
} 1ixBwnp?  
} ; `a `>Mtl  
!oa/\p  
=P%?{7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uJ`:@Z^J  
:s*t\09V7  
  static holder _1; 3i1TBhs6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2]]}Xvx4#  
#/> a`Ur_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~)pso7^:  
而不用手动写一个函数对象。 *ze,X~8-  
]nNn"_qh  
 SQ&}18Z~  
:T{VCw:*  
四. 问题分析 Gz52^O :  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `S+n,,l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2@W`OW Njm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RzU9]e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _(-i46x}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /dO*t4$@?  
6l:uQz9  
五. 问题1:一致性 *zQhTYY  
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?| IrUoAQ2xpG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9k \M<jA  
jx{ fel  
struct holder b;FaTm@  
  { n-g#nEc:  
  // 7 0PGbAD  
  template < typename T > a6@k*9D>  
T &   operator ()( const T & r) const Cp+tcrd_s  
  { jn`5{ ]D  
  return (T & )r; O`$\P lt|v  
} , `PYU[  
} ; h^v#?3.@  
Yxy!&hPLv:  
这样的话assignment也必须相应改动: YC$>D? FW  
fw VI%0C@  
template < typename Left, typename Right > ;66{S'*[  
class assignment n0G@BE1Y=  
  { Tq SjL{l%  
Left l; 5 `@yX[G  
Right r; ayh235>a(  
public : %g^:0me`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _DAqL@5n  
template < typename T2 > r9*6=*J|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 97 ,Yq3  
} ; (&u'S+  
M2;6Cz>,P  
同时,holder的operator=也需要改动: 4T$DQK@e  
}u1h6rd `  
template < typename T > D^a(|L3;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QyY<Zi;6  
  { O\gVB!x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;VEKrVD  
} =f23lA  
: sw@1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ta<8~n^?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 # 2FrP5rC  
|Qb@.  
return l(rhs) = r; [:}"MdU'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %eh.@8GL`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'vYt_T  
2G<XA  
template < typename Tp > tv Zq):c  
class constant_t sl"H!cwF  
  { 1|AY&u%fiP  
  const Tp t; 8F'm#0  
public : 7F_N{avr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +md"X@k5*  
template < typename T > f@$kK?c?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rg=Ym.  
  { F@#p  
  return t; IxG7eX!  
} 5y] %Cu1.u  
} ; g_! xD;0  
)=bW\=[8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~w9`l8/0  
下面就可以修改holder的operator=了 xn@oNKD0  
0P!Fci/t  
template < typename T > /1D.Ud^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $dWYu"2C D  
  { .,U4 ATO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _3NH"o d  
} 9]lyV  
^QG<_Dm]  
同时也要修改assignment的operator() RTDplv; ]  
i2;,\FI@t%  
template < typename T2 > pSEaE9AX%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  DO9K  
现在代码看起来就很一致了。 ykH@kv Qt  
)>^Ge9d]  
六. 问题2:链式操作 ?GtI.flV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P_H_\KsH*(  
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。 l8 $.k5X  
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。 $9xp@8b\_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rx@i .+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *~*"p)`<  
fZLAZMrM  
template < typename T > *UXa.kT@  
struct result_1 Fey^hx w =  
  { "DH>4Q] d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G )`gn  
} ; :#{0yno)H  
dTlEEgR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <OJqeUo+*\  
{*r!oD!'  
template < typename T > \3%3=:  
struct   ref J!dv"Ww"  
  { !R#PJH/TM  
typedef T & reference; ,2i1 4H  
} ; p,uM)LD  
template < typename T > 1CM 8P3  
struct   ref < T &> hd[t&?{=  
  { wlslG^^(!  
typedef T & reference; ~V?\@R:g  
} ; {sj{3Iu  
'<*%<J{(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eb6y-TwY  
IG2z3(j  
template < typename T > 0ia-D`^me  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -mo4`F  
  { <Lt"e8Z>x  
  return l(t) = r(t); _\= /~>Xl  
} \5=4!Ez  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &%k_BdlkQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RzFxO  
BQeg-M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'YYT1H)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {i3=N{5b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ">S1,rhgS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1=!2|D:C)i  
最后的布局是: D$rn?@&g  
                Add +&J1D8  
              /   \ TV0Y{x*~iH  
            Divide   5 E8<,j})*  
            /   \ |  >yc|W  
          _1     3 =4&"fZ"v  
似乎一切都解决了?不。 lL5*l,)To  
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。 $?VYHkX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 *A")A.R  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zzh7 "M3Qn  
]=/?Ooh  
template < typename Right > IlI5xkJ(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const m`Z.xIA7;  
Right & rt) const /'_Yct=  
  { v |(N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "d M-3o<  
}  p1&=D%/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?[WUix;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -rHqU|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {!wd5C@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D4$"02"  
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。 iU=:YPE+ .  
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? A8AeM `  
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[,,(M  
73{<;z}i  
template < class Action > Gf9O\wrs  
class picker : public Action #!_ViG )2^  
  { qDfhR`1k  
public : (l(d0g&p>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ Yo*h"s  
  // all the operator overloaded f'qM?GlET  
} ; qNMYZ0,  
e ]2GAJLI  
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。 LA(/UA3Izd  
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: - &)  
E(f|LG[I  
template < typename Right > t~qAA\p}o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W*n|T{n  
  { UF}Ji#fqn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R4zOiBi'B  
} BE0Xg  
zY-?Bv_D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,Hp7`I>/  
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。 SaRn>n\  
(&_^1  
template < typename T >   struct picker_maker [g=4'4EZc  
  { `dl^)4J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9PaV*S(\TR  
} ; ,.;{J|4P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >rYMOC~  
  { Wi~?2-!  
typedef picker < T > result; )<e,-XujY  
} ; GNW.n(a  
GK3cQw  
下面总的结构就有了: G1 I<B  
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。 IL?"g{w  
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。 |F qujZz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BXytAz3  
至此链式操作完美实现。 rf!i?vAe  
s>{\^T7y  
C0ORB p  
七. 问题3 <" 0b 8 Z  
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。 #;;A~d:V  
0^F!-b^z  
template < typename T1, typename T2 > 'HL.W](  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `84,R!  
  { ],'"iVh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3,Iu!KB  
} wzY{ii  
X3~@U7DU  
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: /7ykmW  
fOP3`G^\  
template < typename T1, typename T2 > )vY)Mg  
struct result_2 F8\JL %  
  { }z2[w@M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A yOy&]g  
} ; jFI`CA6P  
~h3~<p#M`  
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? aeEio;G1  
这个差事就留给了holder自己。 |>wGl  
    5d-rF:#  
bu=RU  
template < int Order > Sh:_YD^(  
class holder; Sb}=j;F  
template <> +{%)}?F  
class holder < 1 > j&q%@%Gm  
  { RQ8;_)%  
public : E+$D$a  
template < typename T > f`[E^ zj  
  struct result_1 +.-mqtM  
  { NFqGbA|  
  typedef T & result; yIWgC[  
} ; 3MDs?qx>s  
template < typename T1, typename T2 > (N9g6V  
  struct result_2 hzA+,  
  { vb9C&#  
  typedef T1 & result; fGWXUJ  
} ; =}Yz[-I  
template < typename T > q RRvZhf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TK0W=&6#A  
  { drbim8 !q~  
  return (T & )r; -Q|]C{r  
} U&#`5u6'j  
template < typename T1, typename T2 > {T DZDH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !x")uYf  
  { WYIv&h<h"  
  return (T1 & )r1; K{ntl-D&y  
} Q^X}7Z|T  
} ; FB %-$  
v[)8 1uY  
template <> Zg|l:^E  
class holder < 2 > *JZlG%z  
  { bGxHzzU}  
public : QZuKM'D+  
template < typename T > 2WE01D9O  
  struct result_1 U/_hH*N"!  
  { sD|}? 7  
  typedef T & result; }i^$ li@  
} ; kM(m$Oo.  
template < typename T1, typename T2 > )jh~jU?c@  
  struct result_2 !lBK!'0  
  { Kq(JHB+  
  typedef T2 & result; ZH~Wn#Wp  
} ; *Rxn3tR7  
template < typename T > 8\jsGN.$JZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l hST%3Ld  
  { p6ryUJc6  
  return (T & )r; I+31:#d  
} T1'\!6_5  
template < typename T1, typename T2 > 9TwKd0AT$&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zay%QNsb  
  { Qj$w7*U  
  return (T2 & )r2; L~RFI&b  
} 9'@G7*Yn  
} ; 2\;/mQI2A  
l]gW_wUQd  
Ey=}bBx  
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> >。 ;lfv.-u:<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GRaU]Z]ck  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )uMv]  
4Z5;y[k(  
return l(i, j) = r(i, j); ]&dPY[~,/i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?'tRu !~  
be$']}cP  
  return ( int & )i; qw>vu7/z  
  return ( int & )j; }D.\2x(J  
最后执行i = j; A;dD'Kgl  
可见,参数被正确的选择了。 @;N(3| n7  
yvnDS"0<  
`r-3"or/$  
_"*s x-  
XVJH>Zw  
八. 中期总结 @th94tk,  
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: 7_jlNr7uk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D@:'*Z(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~qIr'?D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =LGSywWM9  
YBR)S_C$_  
;tF&r1  
pjs4FZ`Pd;  
e8#83|h  
X$6QQnyR  
九. 简化 cG%X}ZV5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 adAdX;@e`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 : @eHV=|+>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Tku6X/LF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gS@<sO$d>  
  +-*/&|^等 9NNXj^7  
2. 返回引用。 $G5:/,Q  
  =,各种复合赋值等 ST;o^\B  
3. 返回固定类型。 EU04U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D$*o}*mb  
4. 原样返回。 =8%*Rrj^  
  operator, sriDta?Cz  
5. 返回解引用的类型。 iz{TSU  
  operator*(单目) E@n~ @|10  
6. 返回地址。 p>#q* eU5  
  operator&(单目) >d *`K  
7. 下表访问返回类型。 %5DM ew  
  operator[] |0?v4%g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?u/UV,";y  
  operator<<和operator>> ts}OE  
qvK/}  
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。 dv+ZxP%g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^8J`*R8CL  
RA;/ ?l  
template < typename Left > 6x=w-32+ y  
struct value_return {K6Z.-.`  
  { G_ ,9h!e  
template < typename T > ~G-W|>  
  struct result_1 HtiIg a 7  
  { f}p`<z   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; he:z9EG}  
} ; &q9=0So4\  
&1?6Q_p6c  
template < typename T1, typename T2 > dUt4] ar  
  struct result_2 0@{0#W3R  
  { 12m-$/5n+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VZ =:`)  
} ; 5]upfC6  
} ; gmgri   
sQ,xTWdj  
R! On  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y6Cm PxOQ  
peT91b  
下面我们来剥离functor中的operator() 8q9ATB-^>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /3K)$Er  
;1 {=t!z=  
return l(t) op r(t) >]ZE<.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V$O6m|q  
return op l(t) LjTSu9I>  
return op l(t1, t2) 8ih_S2Cd  
return l(t) op HKI\i)c  
return l(t1, t2) op O(!; 7v}  
return l(t)[r(t)] 5pe)CjE:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -,T!/E  
~:o$}`mW  
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: kWVk^ ,  
单目: return f(l(t), r(t)); w,vnpdT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lS7L|  
双目: return f(l(t)); SQn.`0HT  
return f(l(t1, t2)); ~<9e }J  
下面就是f的实现,以operator/为例 !4=_l6kg~+  
OuEcoIK  
struct meta_divide {wj%WSQj/y  
  { <tZZ]Y]  
template < typename T1, typename T2 > fCF.P"{W"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u)I\R\N  
  { k{{3nenAG  
  return t1 / t2; l9="ccM  
} KsE$^`  
} ; =E%@8ZbK  
'TH[Db'`I  
这个工作可以让宏来做: ;nQ=! .#Q  
KN`k+!@/7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C$~ly=@  
template < typename T1, typename T2 > \ ,>7dIJqzw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R6o  D  
以后可以直接用 ~ZSX84~@u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5X+`aB  
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 0m4M@94  
(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。。。) ej&.tNvq  
H1B%}G*Ir-  
'uDx$AkY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [~ 2m*Q  
D6Aa5&rO+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -d#08\  
class unary_op : public Rettype  c1s&  
  { d 94k  
    Left l; BlU&=;#r5>  
public : f7\X3v2W}3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BA1uo0S `S  
%sOY:>  
template < typename T > jQ3dLctn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QY&c=bWAX"  
      { -sKtT 9o  
      return FuncType::execute(l(t)); >.`*KQdan  
    } yTg|L9  
gggD "alDx  
    template < typename T1, typename T2 > cxSHSv 1;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d wG!]j>:_  
      { #2ta8m),  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SF+L-R<e  
    } QJ(%rvn3  
} ; 2p](`Y`  
d[,Rgdd@I  
&T0]tzk*,  
同样还可以申明一个binary_op hN!;Tny  
>wmHCOL:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UH%H9; ,$]  
class binary_op : public Rettype JfWkg`LqL  
  { 8CUtY9.  
    Left l; cYg J}(>}  
Right r; ZJZSt% r  
public : b:hta\%/2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HYGd :SeH  
aHuMm&  
template < typename T > QR"+fzOL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l9Ol|Cb&  
      { >xS({1A}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u_' -vZ_  
    } 7{O iV}]"  
m=@xZw<  
    template < typename T1, typename T2 > c:0n/DC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}I X{nQI  
      { )2ShoFF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sGhw23  
    } z/4<x?}+hE  
} ; 9MZ)-  
G-9i   
Mi|13[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 )GVTa4}p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *|W](id7e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $zCCeRP  
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。 a5t&{ajJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'pIrwA^6N  
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。。。 F<p`)?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m0ra  
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) oOND]>  
下面是修改过的unary_op TIiYic!_~  
!;&\n3-W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ed',\+.uB  
class unary_op }W:Z>vam+  
  { &v((tZ  
Left l; WM|G/'q  
  V':A!  
public : $}tF66d  
&t8,326;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q1u$Sm  
1O0. CC,p  
template < typename T > }hg=#*  
  struct result_1 r&a} U6k(y  
  { iy]L"7&Z2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Oy* \cX2[  
} ; E3j`e>Yz  
EoPvF`T  
template < typename T1, typename T2 > !J;Bm,Xn6  
  struct result_2 ,i}EGW,9q  
  { <bhGpLh-E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9yTdbpY  
} ; na $MR3@e  
akr2Os  
template < typename T1, typename T2 > QAxy?m,'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {0F/6GwUC  
  { Q`8-|(ngw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wg0_J<y]  
} ;yN Y/  
OW};i|  
template < typename T > };rp25i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b`+yNf  
  { Z+U -+eG  
  return OpClass::execute(lt(t)); jSvq1$U  
} qB_s<cpn>  
DjK7_'7(L  
} ; ``g  
LqD7SJ}/f  
/_J{JGp9  
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 "ADI .  
好啦,现在才真正完美了。 ~{{S<S v  
现在在picker里面就可以这么添加了:  tM\BO0  
^g(qP tQ  
template < typename Right > jG&HPVr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JL#LCU ?  
  { AlDp+"|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pJe!~eyHm  
} OT$ Ne  
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。 Ig!0 A}f  
+2:HgW  
rZ(#t{]=!  
BhAT@%  
3HuocwWbz  
十. bind vde!k_,wZ  
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。 |)>+& xk  
先来分析一下一段例子 YBj*c$.D0  
y-H9fWi8Y&  
 ]XlBV-@b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T$0)un  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]SAY\;,_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g"'BsoJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B2$cY;LH  
我们来写个简单的。 qY%|Uo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q hRz57'  
对于函数对象类的版本: Ms5qQ<0v_  
aO}hE 2]  
template < typename Func > q,7W,<-  
struct functor_trait ]Kjt@F";  
  { Q'=7#_  
typedef typename Func::result_type result_type; PhuHfw4$y,  
} ; 7P2(q  
对于无参数函数的版本: 3r[F1z2B  
Ii}{{1N6  
template < typename Ret > 99:.j=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r<(UN@T}  
  { ?m 5"|f\  
typedef Ret result_type; ddl]! ^IK  
} ; Jo[ &y,  
对于单参数函数的版本: o@PvA1  
+<@1)qZ(E  
template < typename Ret, typename V1 > oVP,a r0G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C[Q4OAFG  
  { @6~m&$R/  
typedef Ret result_type; $D65&R  
} ; qB@N|Bb  
对于双参数函数的版本: *B@#A4f"  
/oEDA^qx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t5b c Q@Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $tW E9_  
  { *uK!w(;2  
typedef Ret result_type; tkptm%I _  
} ; >mvE[iXRG?  
等等。。。 80%"2kG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P5G0fq7  
89 m.,  
template < typename Func > QYDI-<.(  
struct func_return lUq `t K8  
  { 6IK>v*<  
template < typename T > >2K'!@ ~'  
  struct result_1 T,/<'cl"  
  {  )D+eWo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9_svtO]P  
} ; \N|}V.r  
J<"Z6 '0v  
template < typename T1, typename T2 > elKp?YN  
  struct result_2 3zfiegY@wm  
  { i,RbIZnJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /'VuMMJ2  
} ; )Mflt0fp  
} ; &q-P O  
.8'uIA{_2  
%2'4h(Oq^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xe`$SNM  
lxD~l#)^ln  
template < typename Func, typename aPicker > ebL0cK?  
class binder_1 ia.+<, $`S  
  { F|VHr@%  
Func fn; 9"D t3>Z  
aPicker pk; .;bU["fn)  
public : sy(bL _%  
(yEU9R$I"  
template < typename T > 1z,P"?Q  
  struct result_1 X?r$o>db  
  { J1M9) ,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h3\(660>$  
} ; meap;p  
gm:Y@6W  
template < typename T1, typename T2 > 8<6@O  
  struct result_2 ei]Q<vT6  
  { !qH)ttW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r_rdd}=b'  
} ; HmsXV_B8[Y  
O#8lJ%?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W8]?dL}|  
IY}GU 2#  
template < typename T > YWANBM(v+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cI7aTLC"s  
  { 8JMxA2tZhG  
  return fn(pk(t)); t08[3Q&  
} ^6CPC@B1  
template < typename T1, typename T2 > jW| ,5,43  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I[ 06R  
  { $['`H)z  
  return fn(pk(t1, t2)); `X =[ m>  
} 7=wQ#bq"1P  
} ; gV5mERKs  
^@'zQa  
1iM(13jW  
一目了然不是么? -)ri,v{:c  
最后实现bind sv\=/F@n  
~dsx|G?p  
VdL }$CX$  
template < typename Func, typename aPicker > eNFA.*p<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W,t`DMC  
  { $nf %<Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bGj<Dojl  
} JJ_KfnH  
u<+RA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VhgcvS@V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d5W =?  
PXDJ[Oj7(0  
十一. phoenix Z= pvoTY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ao9|t;i  
AX{yfL  
for_each(v.begin(), v.end(), @]],H0  
( 1eS@ihkP  
do_ V4gvKWc  
[ cyI:dvg  
  cout << _1 <<   " , " bde6 ;=oM  
] ab_EH}j1\q  
.while_( -- _1), s*kSl:T @O  
cout << var( " \n " ) H"V)dEm  
) BQ!_i*14+  
); 61z^(F$@  
H]0(GLvH  
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: 1lv. @-  
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 \#'m([<e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?d)eri8,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G^\.xk]  
4e|(= W`  
wH qbTA  
template < typename Cond, typename Actor > ~0{F,R.$  
class do_while /.1h_[K]  
  { 1FRpcE  
Cond cd; (ZK(ODn)i  
Actor act; s|Zv>Qt  
public : ]. ^e[v6  
template < typename T >  ] 2lh J  
  struct result_1 -$j|&l  
  { G^w:c]  
  typedef int result_type; E njSio0  
} ; sHMZ'9b  
X>rv{@KbL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >Co5_sCe  
+dK;\wT  
template < typename T > *5 S~@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <o_(,,P%  
  { 0$q)uip  
  do nOUF<DNQ  
    { E#+|.0*!s  
  act(t); ;kF+V*  
  } Lc13PTz>>g  
  while (cd(t)); g h&,U`  
  return   0 ; {rZ )!  
} h-RL`X  
} ; t>(}LV.  
#ZpR.$`k  
gLPgh%B4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !5[5l!{x  
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。 z] teQaUZ  
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。 g%f6D%d)A  
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。 .t|B6n!  
下面就是产生这个functor的类: r4Jc9Tv d  
HFrwf{J  
=G%L:m*  
template < typename Actor > $2gZpO|  
class do_while_actor "\M^jO  
  { 0:4w@"Q  
Actor act; $/;;}|hqi  
public : Lkl ^ `  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :B]yreg  
'z3I*[!  
template < typename Cond > <;nhb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  q<Zza  
} ; ;B !u=_'  
n|f Huv  
0P_3%   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2uM\?*T@  
最后,是那个do_ #Vi:-zyY  
/p_#8}Uh  
z1 P=P%F  
class do_while_invoker L9":=  
  { |(\T;~7'  
public : -7:_Dy  
template < typename Actor > %T'<vw0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rk@xv;t;  
  { wxSJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); EgT?Hvx:  
} aJ^RY5  
} do_; #J09Eka;J  
,@4~:OY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FA3YiX(-e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6@; P  
最后来说说怎么处理break和continue ==)q{e5  
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。 (N :vDq'  
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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