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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p $,ZYF~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e,@5`aYHM@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, B[7Fq[.mh  
@F!oRm5  
mFuHZ)iQG  
W!b'nRkq  
  class filler r]bG,?|  
  { VO7&<Y}{x  
public : {6>:= ?7]R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Pt7yYl&n7^  
} ; v}uzUY  
cnU()pd  
!/E N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ##yH*{/&  
nm@.] "/  
j k/-7/r  
249DAjn+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eY'RDQa  
'F^"+Xi  
#UqE %g`J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2;ac&j1  
ZtOv'nTD  
1,pPLc(  
8} |!p>  
二. 战前分析 l }]"X@&G  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [}?E,1Q3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f(*iagEy  
<-=g)3_  
tjcG^m} _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  y7.oy"  
  /* --------------------------------------------- */ ,TQ;DxB}=E  
vector < int *> vp( 10 ); C=P}@|K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [LKzH!  
/* --------------------------------------------- */ g,\O}jT\'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &nwk]+,0W#  
/* --------------------------------------------- */ LOe l6Ui  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I\$?'q>  
  /* --------------------------------------------- */ wI#R\v8(`n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0Q:l,\lY  
/* --------------------------------------------- */ Gs(;&fw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /*m6-DC  
fI-f Gx  
Eyg F,>.4  
C&RZdh,$  
看了之后,我们可以思考一些问题: p w=o}-P{  
1._1, _2是什么? s#)0- Zj  
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。 o(oD8Ni  
2._1 = 1是在做什么? d+&w7/F  
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。 4-W~ 1  
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。 p)*x7~3e  
OT}P0 ~4s  
~Da-|FKa>  
三. 动工 z /f0 .RJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L [X "N  
fWl #CI\]  
3F{R$M}  
(Iv*sd *  
template < typename T > wo\O 0?d3{  
class assignment E#c9n%E\sz  
  { D]+@pK b  
T value; rVDOco+w  
public : dp*E#XCr1  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6MelN^\[7  
template < typename T2 > F|?}r3{aJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C$`^(?iO/  
} ; P +Sgbtc  
w9CX5Fg  
H8qWY"<Vd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )Xice=x9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'L G )78sk  
;! #IRR  
rh6 e  
X6n8Bi9Ik  
  class holder L#`X;:   
  { C@@PLsMg  
public : D1Q]Z63,  
template < typename T > ]|B_3* A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p}|<EL}Z9  
  { H.)J?3  
  return assignment < T > (t); G PL^!_  
} ^6PKSEba  
} ; ->J5|c#  
*!`bC@E  
y+$a}=cb0  
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: Ba9"IXKH  
+D M,+{}  
  static holder _1; %=i/MFGX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YG6Y5j[-X~  
HK`r9frn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pzxlh(a9  
而不用手动写一个函数对象。 ,A>cL#Oe  
F-2Q3+7$  
/D;cm  
CiIIlE4  
四. 问题分析 :<xf'.  
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。 H=*2A!O[_  
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。 >* ]B4Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,-1d2y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M0woJt[&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q`HK4~i,  
$QaEU="Z  
五. 问题1:一致性 S vW{1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8FQNeQr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0D}k ^W  
`6{4?v  
struct holder {1'M76T  
  { cEEnR1  
  // F& ['w-n%  
  template < typename T > /5Xt<7vm8  
T &   operator ()( const T & r) const %TzdpQp"  
  { phy:G}F6%  
  return (T & )r; Ss'Dto35Q  
} |kqRhR(Ei  
} ; (YHK,aC>u  
eyG[1EEU  
这样的话assignment也必须相应改动: @Pf['BF"  
aa\?k\h'7X  
template < typename Left, typename Right > CjLiLB  
class assignment 6' 9zpe@`  
  { (b+o$C  
Left l; }\vw>iHPX@  
Right r; Gvqu v\  
public : %`]fZr A]#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8!7`F.BX  
template < typename T2 > Wfh+D[^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mxTuwx   
} ; 6#kK  
K]ds2Kp&  
同时,holder的operator=也需要改动: Sh7ob2  
C59H| S  
template < typename T > *%2,= p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?P Mi#H  
  { 3q`Uq`t4mR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 57:27d0y  
} T$tO[QR/  
*TYOsD**9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1#nY Z%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9+:<RFJ  
M|qJZ#{4>  
return l(rhs) = r; Zu/1:8x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Z xR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qz([\Xx:  
;%O>=m'4  
template < typename Tp > EP8R[Q0_"  
class constant_t W! GUA<  
  { Fj1'z5$  
  const Tp t; R3E|seR  
public : 10r9sR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $H1igYc  
template < typename T > A "~Oi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BV]$= e'  
  { wQ\bGBks  
  return t; =[`gfw  
} ;>jOB>b{h  
} ; XF99h&;9  
<Sp>uhet1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l"9$lF}  
下面就可以修改holder的operator=了 y(jd$GM|  
iU4Z9z!  
template < typename T > : W0;U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '! ~ s=  
  { ilFS9A3P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tj[-|h  
} ,w7ZsI4:[  
d6~d)E  
同时也要修改assignment的operator() @<44wMp  
Z^GXKOeq  
template < typename T2 > h($Jo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {D4N=#tl  
现在代码看起来就很一致了。 / 2h6  
L$=a,$  
六. 问题2:链式操作 ux>LciNq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TJkWL2r0c  
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。 [ P%'p-Hg_  
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。 910N 1E  
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。 \$2zF8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6('xIE(R  
l7uEUMV  
template < typename T > yeN(_t2.  
struct result_1 #,rP1#?  
  { K=!?gd!Vw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !&Us^Q^  
} ; \D}$foHg  
4 zipgw  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A|BN >?.t  
WmZ,c_  
template < typename T > *5R91@xt  
struct   ref c_syJ<  
  { y?8V'.f|  
typedef T & reference; Fzn#>`qG  
} ; _)^`+{N<  
template < typename T > A]m_&A#  
struct   ref < T &> kk+:y{0V  
  { K?,`gCN}v  
typedef T & reference; ,pVq/1  
} ; {fu[&@XV  
ufS0UD8%H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hPrE  
n16TQe"8  
template < typename T > *ZF:LOnU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s:Z1 ZAxv  
  { mp17d$R-  
  return l(t) = r(t); 3H,>[&d  
} )-S;j)(+  
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。 T%1Kh'92  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H^8t/h  
|p":s3K"Hy  
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 ]d,#PF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R!7a;J}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E1Rz<&L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 30L/-+r1  
最后的布局是: dhI+_z   
                Add K${CHKFf  
              /   \ Oa -~}hN  
            Divide   5 bv'Z~@<c  
            /   \ S-G#+ Ue2  
          _1     3 fFd"21 >  
似乎一切都解决了?不。 f'B#h;`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K yp(dp>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {;?bC'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v{TISgZ  
1Yy*G-7}  
template < typename Right > RUlJP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f`_6X~ p  
Right & rt) const ]\oE}7K%r  
  { f{f|frs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cUZ^,)8 Z  
} U%_6'5s{^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?=\_U  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v$bR&bCT  
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。 u3_AZ2-;  
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。 w}Xy;0c  
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。 4L[-[{2  
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? \}NZ] l  
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: QD*(wj  
-vBk,;^>  
template < class Action > Ix'GP7-m_  
class picker : public Action ($:JI3e[;  
  { 5 }F6s  
public : )J!=X`b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} / S)&dN`  
  // all the operator overloaded i@`T_&6l  
} ; y{1|@?ii  
sK`pV8&xq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b:(*C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >rzpYc'~w  
 S]&7  
template < typename Right > &1,qC,:!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AJ-~F>gn  
  { z}*74lhF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ] e]l08  
} fIcra  
X P_ V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n{r _Xa  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0P6< 4  
e+>&? x  
template < typename T >   struct picker_maker &fWYQ'\>  
  { U2VnACCUZs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^LJ?GJ$g  
} ; J0"<}"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?$FvE4!n  
  { B|n<{g[-cM  
typedef picker < T > result; /-jk_8@a  
} ; EL-1o0 2-  
<y5f[HjLy  
下面总的结构就有了:  `jB2'  
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。 WXC}Ie  
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。 S)d_A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rJl'+Ae9N|  
至此链式操作完美实现。 #y%?A;  
LXQ-J  
!t 92_y3  
七. 问题3 YKs^aQm#  
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。 :ift{XR'  
gAgP("  
template < typename T1, typename T2 > '^Ce9r}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2KC~; 5  
  { (J^2|9r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;l6tZ]-"  
} e'Th[ wJ  
xlWTHn!j  
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: z!6:Dt6^  
p6'wg#15  
template < typename T1, typename T2 > *S@0o6v  
struct result_2 d^.fB+)A3  
  { (l3P<[[?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sS|N.2*  
} ; _GK3]F0  
Qv@Z#  
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? |%~sU,Y\(  
这个差事就留给了holder自己。 i%)Nn^a;T  
    zWh[U'6  
W!BIz&SY:-  
template < int Order > cCH2=v4hU  
class holder; X%._:st  
template <> 9 6'{ES9D  
class holder < 1 > yy6?16@  
  { "cUCB  
public : uR7\uvibUO  
template < typename T > :9`T.V<?  
  struct result_1 4X &\/X  
  { :3x|U,wC  
  typedef T & result; Q0j$u[x6s  
} ; Ya)s_Zr7  
template < typename T1, typename T2 > HjAQF?;V  
  struct result_2 ^#4?v^QNh  
  { ?#LbhO*   
  typedef T1 & result; 4F+n`{~  
} ; DEw_dOJ(  
template < typename T > kt;| $  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H `V3oS~}  
  { (fjAsbT  
  return (T & )r; Bld$<uU  
} *X K9-%3  
template < typename T1, typename T2 > MMfcY 3#%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oZV=vg5Dq  
  { eiaL zI,O  
  return (T1 & )r1; {rG`Upp  
} [J|)DUjt  
} ; THM\-abz  
}bVWV0Aeim  
template <> -PSI^%TR#  
class holder < 2 > w8Mi: ;6  
  { mb\}F9  
public : zW_V)U Ne  
template < typename T > /i]!=~\qFs  
  struct result_1 YpT x1c-  
  { o0p%j4vac  
  typedef T & result; t1)b26;  
} ; 0UmKS\P  
template < typename T1, typename T2 > c2z%|\q  
  struct result_2 'V5^D<1P  
  { MhNDf[W>  
  typedef T2 & result; I"]5B  
} ; ^ )Lh5   
template < typename T > Xh/i5}5 t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,f4mFL0~N  
  { L$GhM!c  
  return (T & )r; yVyh'd:Ik  
} "bRg_]\q6  
template < typename T1, typename T2 > *JX)q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [UVxtMJ  
  { >69+e+|I  
  return (T2 & )r2; $Wy7z^ t  
} Q)c $^YsI  
} ; e'oM% G[  
ai(<"|(  
bc"E=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> >。 }*~EA=YN;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gOI #$-L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .(,4a<I?%N  
zv]-(<B  
return l(i, j) = r(i, j); iAX\F`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U n#7@8,  
j[XA"DZR<  
  return ( int & )i; @+ VvZc2Y  
  return ( int & )j; "msCiqF{z  
最后执行i = j; Tw{H+B"uVz  
可见,参数被正确的选择了。 ={?}[E  
${#5$U+kI  
^j?\_r'j  
L!3AiAnr  
"3{xa;c  
八. 中期总结 ~pn9x;N%H  
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: 6y,M+{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :z%vNKy1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &+-ZXN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S<f&?\wK=v  
J_s?e#s  
=z]&E 78Y  
K,[g<7X5  
2*Uwp; 0  
O`O{n_o^u  
九. 简化 aC>r5b#:  
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。 TRrO-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hw5\~!FX  
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: 0}qij  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 />XfK,c-  
  +-*/&|^等 Z&=K+P  
2. 返回引用。 BBw`8!  
  =,各种复合赋值等 zh'TR$+\hO  
3. 返回固定类型。 e| (jv<~r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l^ni"X  
4. 原样返回。 |EaGKC(   
  operator, `LnLd;Z  
5. 返回解引用的类型。 V-CPq  
  operator*(单目) !W/Og 5n  
6. 返回地址。 $Trkow%F]  
  operator&(单目) =1lKcA[z  
7. 下表访问返回类型。 g/so3F%v .  
  operator[] D5)qmu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6g!#"=ls;  
  operator<<和operator>> ?L#C'Lz2+  
cD8.rRyD  
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。 Q{!lLka  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  M}}9  
3O<<XXar  
template < typename Left > qFW- ~T  
struct value_return ^aDos9SyV  
  { gLQWL}0O  
template < typename T > x;LyR  
  struct result_1 :7IL|bA<  
  { P"_x/C(]@J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &by,uVb=|{  
} ; !,Wd$U K  
7|T<dfQk  
template < typename T1, typename T2 > %96JH YcX  
  struct result_2 {$>*~.Wu  
  { OekcU% C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Kwfrh?  
} ; WUAjb,eo  
} ; knpb$eX4  
/^qCJp`  
skdSK7 n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pq*b"Jku1  
fu9y3`  
下面我们来剥离functor中的operator() LLg ']9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7i~::Z <  
GY<Y,  
return l(t) op r(t) *-Y77p7u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *D F5sY  
return op l(t) ('W#r"  
return op l(t1, t2) KU3lAjzN  
return l(t) op C;wN>HE  
return l(t1, t2) op  b#P ,  
return l(t)[r(t)] `8\pihww  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QY-P!JD  
>Fz_]z   
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: b`E0tZcJ  
单目: return f(l(t), r(t)); gPe*M =iF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0gHJ%m9s  
双目: return f(l(t)); w@.E}%bwq  
return f(l(t1, t2)); A2Rr*e  
下面就是f的实现,以operator/为例 b0x9}  
88d0`6K-9  
struct meta_divide y ']>J+b0  
  { H0 km*5Sn  
template < typename T1, typename T2 > gnNMuqt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {{f%w$r(  
  { s[h'W~  
  return t1 / t2; -n!.PsGO>  
} I o7pp(  
} ; 9fvy)kX;s  
;38DBo  
这个工作可以让宏来做: sqei(OXy  
i5|A\Wv"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @pYAqX2  
template < typename T1, typename T2 > \ xv's52x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s}`ydwSg8  
以后可以直接用 w@nN3U+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;_of'  
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 r3hj GcpaX  
(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。。。) c _O| ?1  
QgEG%YqB  
bL!NT}y`  
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 f'aUo|^?  
"2 ma]Ps  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8~EDmg[  
class unary_op : public Rettype /%$'N$@f  
  { Cq u/(=  
    Left l; vC$[Zm  
public : QZ"Lh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WY?(C@>s  
p{t2pfb  
template < typename T > Sq UoXNw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <QugV3e  
      { !a ~>;+  
      return FuncType::execute(l(t)); d'kQE_y2.  
    } tu6c!o,@  
z++*,2F  
    template < typename T1, typename T2 > 8 ]dhNA5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p<`q^D  
      { 0DIaXdOdW+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n+rAbn5o$  
    } g*b%  
} ; %$Wt"~WE"O  
'-4);:(^  
N3MMxm_u  
同样还可以申明一个binary_op O%tlj@?  
jWiB_8- 6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =JOupw  
class binary_op : public Rettype q3VE\&*^F  
  { OlRBv foh8  
    Left l; k^p|H:  
Right r; MH'S,^J  
public : Mm :6+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .O3i"X]  
c|:H/Y2n|  
template < typename T > MH?|>6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PD$ay^Y  
      { V~&P<=8;Wl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hh{4r} |  
    } G! zV=p  
^uMy|d  
    template < typename T1, typename T2 > |5Mhrb4.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3:Y ZC9  
      { R8c1~'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :v* _Ay  
    } Ol~sCr  
} ; vE>J@g2#  
+Ys<V  
s)_7*DY  
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<[W,*(5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :w#Zs)N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ya5;C"   
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。 pTST\0?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {Rc/Ten  
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。。。 &%>l9~F'~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 37v!:xF!  
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) tt{,f1v0t  
下面是修改过的unary_op .2C}8GGC'  
Fm`hFBKW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >E#| H6gx  
class unary_op y)"aQJ>  
  { Qa5<go{  
Left l; 9 @!Og(l  
  LU?X|{z  
public : 3:PBVt=  
iJZqAfG{m?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;jfjRcU  
0X~   
template < typename T > TixH Ehw  
  struct result_1 gkI(B2,/  
  { mSY;hJi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S s@\'K3e  
} ;  PQa {5"  
KX"?3#U#Fm  
template < typename T1, typename T2 > t*.O >$[  
  struct result_2 .YYiUA-i9n  
  { PM=Q\0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 oEw1!cY  
} ; y/$WjFj3"  
!qV{OXdrB  
template < typename T1, typename T2 > gLsl/G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zg.'  
  { hWJ\dwF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^e"BY(  
} =V5<>5"M?  
U8c0N<j  
template < typename T > _.' j'j%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HN7(-ml=B  
  { )r~$N0\D  
  return OpClass::execute(lt(t)); %DqF_4U9  
} A@Z&ZBDg  
y5kqnibh@  
} ; czi$&(N0w$  
%ErL L@e  
L Bb&av  
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 jF<Y,(C\  
好啦,现在才真正完美了。 rqxoqcZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: }W#Gf.$6C  
@g }r*U?  
template < typename Right > *Y?rls`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <T)9mJYr  
  { ctTg-J2.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u_dTJ, m  
} ZK[4n5}  
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。 izebQVQO*  
azr|Fz/  
%Nwap~=H;  
S)iv k x  
beRpA;  
十. bind B[Fx2r`0  
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。 R(74Px,/  
先来分析一下一段例子 >)=FS.?]  
t4GG@`  
Fx0E4\-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M n`gd#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &{!FE`ZC_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y/2@PzA|  
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。 v,bes[Ik  
我们来写个简单的。 [M65T@v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Y8?iC<+  
对于函数对象类的版本: b6RuYwHWV0  
{VE\}zKF  
template < typename Func > #Q.A)5_  
struct functor_trait "EQ`Q=8  
  { cgNK67"(  
typedef typename Func::result_type result_type; \EuMzb"G9p  
} ; 'H`aQt+  
对于无参数函数的版本: e[$=5U~c  
8)s}>:}  
template < typename Ret > Rb Jl;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oS 7q#`  
  { 0j %s H  
typedef Ret result_type; -|\V'  
} ; ;+'x_'a  
对于单参数函数的版本: NTASrh  
5D8V)i  
template < typename Ret, typename V1 > @Hw#O33/'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4:.yE|@h[  
  { kO{A]LnAH  
typedef Ret result_type; X=USQj\A  
} ; \HF|&@}hU  
对于双参数函数的版本: w!,~#hbt6  
}b)7gd=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yDg`9q.ckm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eU&[^  
  { ]dHU  
typedef Ret result_type; .t*MGUg  
} ; FloCR=^H  
等等。。。 z$ZG`v>0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~2+J]8@I]  
{U?/u93~  
template < typename Func > hm*1w6 =  
struct func_return @W[`^jfQ  
  { X31[  
template < typename T > |=fa`8m G  
  struct result_1 [v ( \y  
  { Q'/v-bd?o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /FJ )gQYA  
} ; Aj((tMJNOw  
{&nL'R  
template < typename T1, typename T2 > uDvZ]Q|.  
  struct result_2 ~,3+]ts='\  
  { o *)>aw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L}5nq@Uu)  
} ; .xo#rt9_"=  
} ; LfOXgn\  
hg[ob+"  
%"B+;{y(5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }iZO0C  
j;6kN-jx  
template < typename Func, typename aPicker > M6 l S2  
class binder_1 D@A@5pvS  
  { 70hm9b-   
Func fn; 6..G/,TB  
aPicker pk; :ZX#w`Y  
public : D]X&Va  
1(t{)Z<  
template < typename T >  -i*{8t  
  struct result_1 RG[b+Qjn  
  { 3}*)EC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8 :B(}Y4K  
} ; *{[jO&& J  
t)o!OEnE  
template < typename T1, typename T2 > )RV.N}NU  
  struct result_2 <*k]Aa3y  
  { uU_lC5A|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;%wQnhg  
} ; *%'nlAX6%  
KYBoGCS>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FbO\#p s  
h[H FZv~{  
template < typename T > zv/owK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T6_LiB @  
  { _UU-  
  return fn(pk(t)); DvL/xlN  
} mz)Z =`hy  
template < typename T1, typename T2 > 9?W!E_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /WqiGkHV*  
  { %z1y3I|`[t  
  return fn(pk(t1, t2)); $;~  
} {Aq2}sRl{  
} ; ))Q3;mI"  
K`%{(^}.  
C.su<B?  
一目了然不是么? ,Hq*zc c  
最后实现bind cvSr><(  
O$SQzLZx&  
(rFXzCI  
template < typename Func, typename aPicker > `wrN$&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +2X q+P  
  { wP-BaB$_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y243mq-  
} L{)*evBL  
R/5@*mv{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P:Nj;Cxh  
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。 Vm6 0aXm_  
R|tf}~u !x  
十一. phoenix Xh'_Vx{.j`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xi3  
Zq[aC0%+  
for_each(v.begin(), v.end(), M$L ; -T  
( [OTZ"XQLI  
do_ )GgO=J:o  
[ .MUoNk!  
  cout << _1 <<   " , " ..u2IdEu  
] PO1|l-v<Yq  
.while_( -- _1), )o51QgPy  
cout << var( " \n " ) #21t8  
) 3/d`s0O  
); $K-od3h4=  
'UW]~  
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: g+ZQ6Hz  
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 Cx,)$!1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dJ/(u&N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zI$24L9*  
&n 1 \^:  
$)(K7> P  
template < typename Cond, typename Actor > ItLP&S=  
class do_while -XcX1_  
  { FEoH$.4  
Cond cd; ;giW  
Actor act; e/S^Rx4W  
public : +#$(>6Zu"{  
template < typename T > !/]vt?v#^  
  struct result_1 (j*1sk  
  { . PAR  
  typedef int result_type; gJkvH[hDY  
} ; X.YMb .\<  
L~Hgf/%5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kuEB  
ZA;VA=)\8  
template < typename T > W'0(0;+G/j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8r|5l~`8  
  { Vy+UOV&v-  
  do zLeId83>  
    { YY? }/r  
  act(t); RMrrLT  
  } ,sn/FT^; q  
  while (cd(t)); +[2X@J  
  return   0 ; rEWPVT  
} OI0tgkG  
} ; W5#5RK"uX  
ga#Yd}G^~3  
O7KR~d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F| ib=_)3  
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。 ww0m1FzX  
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。 ^Ko{#qbl/  
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。 >mWu+Nn:  
下面就是产生这个functor的类: n-%8RV  
=2BB ~\G+  
JsA9Xdk`  
template < typename Actor > q%^vx%aL\  
class do_while_actor MZ/PXY  
  { `U~Y{f_!H  
Actor act; tWo MUp  
public : -4}I02  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E#cW3\)  
^mNPP:%iN  
template < typename Cond > :zL.dJwa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ":o1g5?  
} ; fUJ\W"qya  
pPezy:  
l}Fa-9_'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m4@f&6x  
最后,是那个do_ p| #gn<z}  
O8J:Tw}M*  
+.p$Yi`  
class do_while_invoker ' YONRha  
  { tFYIKiq2  
public : $S|2'jc  
template < typename Actor > 8/4Gr8 o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wG&+*,}  
  { X?F$jX|c  
  return do_while_actor < Actor > (act); uy,ySBY  
} A{7N#-h_  
} do_; ~6hG"t]:  
gUrb&#\X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <_|H]^o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bnWKfz5  
最后来说说怎么处理break和continue `Al[gG?/!  
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。 X> *o\   
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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