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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =k6zUw;5 U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /uS(Z-@  
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, e}yoy+9  
r,X5@/  
z=:<]j#=  
-jnx0{/  
  class filler |ybW  
  { W.TZU'%  
public : 8 7P{vf#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [~9rp]<  
} ; #3vq+mcn  
Og[NRd+  
jOj`S%7  
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: ,0%P3  
&M(=#pq9  
\GS]jhEtn  
(G $nN*rlu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #Ki(9oWd  
x=Z\c,@O  
yG|^-O}L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5!u.w  
r2H \B,_  
&SfJwdG*=  
{$z)7s  
二. 战前分析 H((! BRl  
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。 L&M6s f$N  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 FVM:%S JjT  
M-1 VB5  
0yr=$F(]s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .}>d[},F  
  /* --------------------------------------------- */ ,g2|8>sJP  
vector < int *> vp( 10 ); Z3?,r[   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V{@ xhW0  
/* --------------------------------------------- */ :Y/i%#*1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :=vB|Ch:~  
/* --------------------------------------------- */ k<RJSK8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .WM0x{t/  
  /* --------------------------------------------- */ w^MU$ubx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }MAQhXI^O|  
/* --------------------------------------------- */ ufAp 7m@ud  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B5h-JON]-  
q(<#7 spz  
E6a$c`H@?  
IB:eyq-+  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0Ci\(  
1._1, _2是什么? 5Nc~cD%0tK  
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。 M,@\*qlEJ  
2._1 = 1是在做什么? :acnrW>i[@  
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。 +g,:!5pg  
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。 {Ts@#V=:  
N<o3pX2i]  
hFl$u8KV  
三. 动工 U]j4Izq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U;Z6o1G  
f"t\-ux.b  
V&`\ s5Q  
RN\4y{@  
template < typename T > 54~`8f  
class assignment 9t@^P^}=\m  
  { ?h UC#{  
T value; TxAT ))  
public : &os9K)  
assignment( const T & v) : value(v) {} U ^1Xc#Ff  
template < typename T2 > ~01 o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dA >=#/"  
} ; A5-y+   
tu\;I{ h=0  
h<H.8.o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'teToE<i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PmOm>  
la#f,C3_  
7[5g_D t  
Gxu   
  class holder x&9}] E^<  
  { Qr]xj7\@i  
public : }Kc[pp|9<  
template < typename T > Ug>yTc_(7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z7RGOZQ}G  
  { K=Z~$)Og)  
  return assignment < T > (t); ULc oti=,  
} 3a PCi>i!_  
} ; edld(/wu~  
Pk/{~!+ $  
NIufL }6\  
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: cF!ygz//  
kbzzage6L  
  static holder _1; IJHNb_Cku  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z =1 J{]  
Kp?):6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nEu,1  
而不用手动写一个函数对象。 !|6M,Rk_  
yO Ed8  
K3*8JF7_F  
0<*R 0  
四. 问题分析 q[p+OpA  
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。 e! V`cg0  
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。 Yqz(@( %  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O="# yE)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E!<w t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QA?e2kd  
;;rEv5 /  
五. 问题1:一致性 5&a4c"fU  
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?| M{I8b<hY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ipU,.@~#  
Eukj2 a  
struct holder )RA$E`!b  
  { ]la8MaZ<  
  // J J@O5  
  template < typename T > 5BKga1Q  
T &   operator ()( const T & r) const $g&,$7}O_  
  { !G E-5\*  
  return (T & )r; lc1?Vd$  
} l/9V59Fv9  
} ; ,'[L6=#  
|uo<<-\jTO  
这样的话assignment也必须相应改动: )]x/MC:9r  
Xv ;} !z  
template < typename Left, typename Right > sYnf #'  
class assignment j3{8]D  
  { cU <T;1VQ  
Left l; F<SMU4]YdG  
Right r; d|5V"U]W;  
public : j8WMGSrrF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9sYN7x  
template < typename T2 > `s HrC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $1<V'b[E  
} ; +Hx$ABH  
)>,; GVu"  
同时,holder的operator=也需要改动: .ko8`J%%M  
"e]1|~  
template < typename T > {2wfv2hQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^q``f%Xt  
  { 7A0D[?^xe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H]e%8w))0  
} sevaNs  
L3[r7 b  
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。 =xwA'D9]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s))L^|6  
Jlgo@?Lc  
return l(rhs) = r; I4]|r k9  
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。 cHN eiOF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E}eu]2=nU}  
y9W6e "  
template < typename Tp > l)y$c}U  
class constant_t t(3<w)r2  
  { dH4wyd`  
  const Tp t; Y rq-(  
public : a1V+doC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i,HafY  
template < typename T > 5!WQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y r3h=XY  
  { 9WN 4eC$  
  return t; p.{9OrH(4  
} r&F(VF0 6  
} ; ,\*PpcU  
<>3}<i<[&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eu!B ,  
下面就可以修改holder的operator=了 }.md$N_F  
kmHIU}Z  
template < typename T > Ay?;0w0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T}DP35dBzE  
  { r9!jIkILz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'N1_:$z@(  
} }yM /z  
y&8' V\  
同时也要修改assignment的operator() Y:|_M3&'o  
EOqvu=$6  
template < typename T2 > T\;7'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6J/"1 _  
现在代码看起来就很一致了。 jP*5(*[&y  
DRS68^  
六. 问题2:链式操作 -$Y@]uf^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8yr_A[S8.  
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。 ;3ZHm*xJx  
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。 Y{c_5YYf  
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。 "4W@p'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RU} M&&  
cEkf9:_La  
template < typename T > 0*?/s\>PS;  
struct result_1 EW;R^?Z  
  { a.P7O!2Lp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7A7=~:l\G  
} ; 5Ym/'eT  
[S{KGe:g  
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: JNY;;9o  
lPcp 17U  
template < typename T > [x}]sT`#a  
struct   ref V&7jd7 2{  
  { 5AmY rXZ  
typedef T & reference; tI651Wm9  
} ; 5sbMp;ZM  
template < typename T > y+3< ] N  
struct   ref < T &> ~ Iin|  
  { }e}J6 [wP  
typedef T & reference; H(qDQqJHYy  
} ; W<Ms0  
#vk-zx*v7=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H>8B$fi)$  
F$TNYZ  
template < typename T > ?m&?BsW$)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wNsAVUjLe  
  { L2"fO  
  return l(t) = r(t); 1.7tXjRd+  
} :',.I  
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。 \@yx;}bdI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2-G he3  
1~! 4  
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 j3j<01rq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #=)(t${7'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4] c.mDo[T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =-#>NlB$w  
最后的布局是: 5LVhq[}mP  
                Add d*7nz=0&$  
              /   \ L<HJ!  
            Divide   5 S\7-u\)  
            /   \ 8K qrB!  
          _1     3 " P A:  
似乎一切都解决了?不。 b21c} rI3  
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。 aAHx^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。 W,</  
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: U\N|hw#f!!  
<DG=qP6O  
template < typename Right > VgfA&?4[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5GD6%{\O  
Right & rt) const w2B If[~t  
  { sflH{!;p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0fgt2gA33  
} ZA4NVt.yN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jq6BwUN  
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。 Ap}^6_YXd  
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。 fbF *C V  
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。 md`PRZzj@  
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。 0(A(Vb5J.T  
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? Jv  
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: an+`>}]F  
lq2P10j@  
template < class Action > A%H"a+  
class picker : public Action (_^pX  
  { YGy.39@31  
public : 7P}&<;5zD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aAY=0rCI-  
  // all the operator overloaded Ns.b8Y  
} ; S{cy|QD  
EsA)o 5  
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。 r)$(>/[$  
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: U 00}jH  
QdaYP  
template < typename Right > ^l\U6$3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &WW|! 6  
  { I;dc[m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cx?XJ)  
} 'gYUyl  
zyNg?_SM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N*.JQvbnr  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n(-1vN  
UEeD Nl$^u  
template < typename T >   struct picker_maker 3nVdws  
  { CBC0X}_`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r|rOIAo  
} ; qaK9E@l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BU|=`Kb|))  
  { C[h"w'A2  
typedef picker < T > result; (<f`}, QxD  
} ; qsnZ?hXPp  
-h&AO\*^W  
下面总的结构就有了: >;Er[Rywr  
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。 B4k ~~;|  
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。 `9;:mR $  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^6=y4t=%F  
至此链式操作完美实现。 1`1U'ibhe  
H.sHXuu  
(ly4[G1y  
七. 问题3 #T0uPK ;  
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。 "F/%{0d  
7~@q#]U[  
template < typename T1, typename T2 > w}="}Cb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ii"h:GY;\  
  { )l}Gwd]h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8^26g 3  
} 'UGkL;  
_hgu:  
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: ZTV|rzE   
,k}-I65M*t  
template < typename T1, typename T2 > {[V<mT2/  
struct result_2 a6AD`| U8  
  { rt+%&% wt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9&R. <I  
} ; m,i@  
?1\rf$l8  
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? &6-udZB-  
这个差事就留给了holder自己。 @ i $jyc  
    ;eYm+e^?.  
@.Pd3CB0  
template < int Order > zTODV<-`  
class holder; ^8p=g -U\  
template <> 2l5>>yY  
class holder < 1 > 0fhz7\a^_<  
  { x9UF  
public : +Tnn'^4  
template < typename T > sem:"  
  struct result_1 y; LL^:rq  
  { 8PQKB*<dB"  
  typedef T & result; APydZ  
} ; +C4UM9  
template < typename T1, typename T2 > .(T*mk*>  
  struct result_2 #l kv&.)x  
  { dQSX&.<c,  
  typedef T1 & result; b}DxD1*nsI  
} ; WEgJ_dB  
template < typename T > CAX)AN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6CoDn(+z  
  { SJ(<u2J]  
  return (T & )r; K0hmRR=  
} X wvH  
template < typename T1, typename T2 > eEvE3=,hg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k/MrNiC  
  { =+{SZh@  
  return (T1 & )r1; X6lkz*M.  
} (* WO<V  
} ; ~ ;CnwG   
B(+J?0Dj  
template <> N"A863>  
class holder < 2 > #~(J J  
  { koQ\]t'*As  
public : 6M({T2e  
template < typename T > x<_uwL2a  
  struct result_1 0q6$KP}q  
  { |Tn+Aq7  
  typedef T & result; VKI`@rY4  
} ; @w?y;W!a>  
template < typename T1, typename T2 > _ISIq3A?  
  struct result_2 `;?`XC"m  
  { WvV!F?uqZ  
  typedef T2 & result; %Z T@&  
} ; 8_yhV{  
template < typename T > W dM?{; #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H{ Fww4pn  
  { 0$8iWL  
  return (T & )r; Mi+<|5is  
} QtM9G@%  
template < typename T1, typename T2 > ;- ~}g7$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S6~&g|T,  
  { OsQB` D  
  return (T2 & )r2; X@:[.eI~  
} :xd)]Ns  
} ; 6|h~pH  
2`2S94'  
;3~+M:{2  
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> >。 re\pE2&B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IrIF 853g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,OGXH2!h  
s/' ]* n  
return l(i, j) = r(i, j); fpESuVKr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3<c_`BWu  
)#|I(Gz ^  
  return ( int & )i; NR </Jm*  
  return ( int & )j;  D`Tx,^E  
最后执行i = j; C"X; ,F<  
可见,参数被正确的选择了。 Cp[{| U-?G  
xA?(n!{P  
/j}"4_. 8  
>ZX&2 {  
2h:*lV^  
八. 中期总结 WoYXXYP/E  
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: uH"W07  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YfB8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QC/%|M0 {  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m]XG7:}V0  
5 5$J% ;&  
)HaW# ,XB  
]Ak/:pu  
Zt3Y<3o  
}iOFB&)w  
九. 简化 y5oC|v7  
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。 B<et&r;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $7\!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g#??Mz   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .=I:cniw\r  
  +-*/&|^等 o8Q+hZB}A  
2. 返回引用。 Zndv!z  
  =,各种复合赋值等 g`NJ `  
3. 返回固定类型。 Ms * `w5n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c5vi Y|C^  
4. 原样返回。 2|n)ZP2cp  
  operator, p`oSI}ZwB  
5. 返回解引用的类型。 r]6X  
  operator*(单目) %d%$jF`  
6. 返回地址。 Ug2^cgL  
  operator&(单目) ?G|*=-8  
7. 下表访问返回类型。 qFV }Y0w  
  operator[] `XmT)C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PPj_NV  
  operator<<和operator>> 295U<  
u)NmjW  
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。 :h(r2?=7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =zetZJg  
Y1=.46Ezf  
template < typename Left > j B.ZF7q  
struct value_return n#\ t_/\  
  { 7ThGF  
template < typename T > A7eF.V&  
  struct result_1 szZ8-Y  
  { Ei$@)qS/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  *|OP>N  
} ; /kK%}L_D  
?H30  
template < typename T1, typename T2 > C VyYV &U,  
  struct result_2 =x QLf4>  
  { \R}`S`fIw`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rhr(uCp/  
} ; v \xuq`  
} ; x!@3.$  
B#Q=Fo 6  
cVR#\OM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S*0P[R  
";>>{lYA.  
下面我们来剥离functor中的operator() c;M&;'#x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Pl9Ky(Q`V  
"3\C;B6I  
return l(t) op r(t) Ho_ 2zx:8b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m h5ozv$  
return op l(t) +6i~Rx>  
return op l(t1, t2) ue/GB+U  
return l(t) op $$GmundqB  
return l(t1, t2) op ` 6'dhB  
return l(t)[r(t)] 0P%,1M3d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _7k6hVQ  
0Na/3cz|zg  
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: 3lW7auH4Y{  
单目: return f(l(t), r(t)); udjahI<{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); })Pq!u:3  
双目: return f(l(t)); -\2T(3P  
return f(l(t1, t2)); reU*apZ/  
下面就是f的实现,以operator/为例 #JLxM/5^1~  
A/xo'G  
struct meta_divide F:vHbs `y  
  { {&qB!axj  
template < typename T1, typename T2 > VQMPs{tm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dM^1O-K:  
  { }}cS-p  
  return t1 / t2; \/ 9s<  
} s?}m~Pl  
} ; sz?/4tY  
~?BN4ptc  
这个工作可以让宏来做: yn;sd+:z  
c}l?x \/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ doj$chy  
template < typename T1, typename T2 > \ >axf_k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qgel^"t]i  
以后可以直接用 X-mhz3Q&a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bVbh| AA  
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 hj<h]dhp  
(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。。。) 0>aAI3E  
LY? `+/  
H:x{qS4Si  
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 ivi,/~L  
X / {;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LYV\|a{Y  
class unary_op : public Rettype A=+ |&+? t  
  { ry Kc7<  
    Left l; a-9Y &#U  
public :  > h>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *fIb|r  
*It`<F|  
template < typename T > R{X@@t9@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u*:;O\6l  
      { L6jD4ec8  
      return FuncType::execute(l(t)); 2y"|l  
    } BPH-g\q  
r^2>60q'  
    template < typename T1, typename T2 > qa!3lb_'M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cc %m0p  
      { `62iW3y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~|>q)4is6a  
    } !-OPzfHrI  
} ; #+ <"`}]N  
- wizUp  
{)c2#h  
同样还可以申明一个binary_op Js706  
[*jvvkAp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %`F &,!d  
class binary_op : public Rettype N-~Uu6zr  
  { 3<L>BakD  
    Left l; z;F6:aBa  
Right r; 8=!BtMd"  
public : lJR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^kElb;d  
\]a@ NBv  
template < typename T > ,{tK{XpS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^#Ruw?D  
      { 6n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R54wNm @  
    }  Q9!T@  
, (Bo .(]  
    template < typename T1, typename T2 > c-dOb.v0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i- v PJg1  
      { %( tu<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2L!wbeTb;  
    } c[h{C!d1  
} ; DviRD[+q"  
Ns*&;x9  
aJmSagr69C  
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 >;9+4C<z0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YV p sf8R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6H)T=Z|  
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。 \*(A1Vk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j\o<r0I  
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。。。 "%~Jb dx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y<"BhE  
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) ;B,6v P#  
下面是修改过的unary_op n*Q~<`T  
J2ryYdo>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ROv(O;.Ty  
class unary_op +li<y`aw0  
  { vs`"BQYf  
Left l; zlw+=NX  
  3b#eB  
public : i 1{Lx)  
=[7[F)I~O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DF>LN%a~  
L T.u<ThR}  
template < typename T > LrL ZlJf  
  struct result_1 KO~_  
  { :L E&p[^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a(qij&>  
} ; ;nDCyn4i]  
de&*#O5  
template < typename T1, typename T2 > zOEdFU{x  
  struct result_2 R;6$lO8C&  
  { m4=[e!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #2XX[d%  
} ; _~=qByD   
!(-lY(x  
template < typename T1, typename T2 > gYtv`O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *j9hjq0j  
  { {Y\W&Edw%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H2plT  
} d;<gwCc  
gE_i#=bw  
template < typename T > m#^ua^JV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `~0^fSww  
  { 3t*e|Ih&j5  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1hz:AUH  
} &"h 9Awn2  
,k,RXgQ  
} ; e?V7<7$  
TVVr<r  
^iHwv*ss  
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 9}=]oX!+V  
好啦,现在才真正完美了。 ;F/yS2p  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5}pn5iI  
]I+"";oQGB  
template < typename Right > }u>F}mUa  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]+!{^h$  
  { .w.jT"uD!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b%TS37`^[  
} YM:;mX5B  
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。 '1jG?D  
-F-RWs{yS  
~$bkWb*RJ  
0# )I :5  
r}9a3 1i  
十. bind /CE]7m,7~K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3Y L  
先来分析一下一段例子 Hju7gP=y}  
lU}y%J@  
QO-R>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >R9_ ;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _`H2CXG g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g}vOp3 ^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `2B,+ytW8  
我们来写个简单的。 z`?{5v -Qs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n)n>|w_  
对于函数对象类的版本: ~"Kf+eFi  
D.i(Irqw!  
template < typename Func > BkH- d z  
struct functor_trait &7}\mnhB  
  { G<5i %@  
typedef typename Func::result_type result_type; 8@}R_GZc  
} ; V[w Y;wj  
对于无参数函数的版本: tm"9`   
Qh0tU<jG  
template < typename Ret > /9K,W)h_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AB.gVw| 4  
  { 0L ^WTq  
typedef Ret result_type; -$@$  
} ; +5zLQ>]z  
对于单参数函数的版本: &sbKN[xM  
(eG9b pqr  
template < typename Ret, typename V1 > t7t?xk!2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~)Z MGx  
  { 8Moe8X#3  
typedef Ret result_type; iEA$`LhO\A  
} ; )YKnFSm  
对于双参数函数的版本:  Xf4   
#dvH0LX?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )*b dG'}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *Y4[YnkPE  
  { Mdj?;'Yv  
typedef Ret result_type; L7gZ4Hu=`  
} ; :|Ckr-k"1e  
等等。。。 xD:t$~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 86bRfW'  
)@IDmz>  
template < typename Func > @y|ZXPC#  
struct func_return S,=#b 4\#%  
  { AM[#AZv  
template < typename T > MR) *Xh  
  struct result_1 ?$ft3p}  
  { \1[=t+/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i42M.M6D$  
} ; 8|Q=9mmWOh  
j56#KNAha  
template < typename T1, typename T2 > :c*_W /  
  struct result_2 _F2 R x@Y  
  { JlM0]__v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .nN>Ipv  
} ; k3pY3TA@w+  
} ; xrXfLujn%  
I 3ZlKI  
%![%wI?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N=JZtf/i  
 -L.U4x  
template < typename Func, typename aPicker > ![>j`i  
class binder_1 $$,/F  
  { ~36)3W[4  
Func fn; K;,_P5J%  
aPicker pk; P,QI-,  
public : y7x&/2  
)1EF7.|  
template < typename T > $X>$)U'p&-  
  struct result_1 6t,_Xqg*  
  { L"_l(<g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oy;g;dtq  
} ; rt _k }  
A;06Zrf1  
template < typename T1, typename T2 > 2 SJ N;A~}  
  struct result_2 c,v?2*<  
  { [i9.#*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R#n!1~ (  
} ; prdlV)LTpY  
]]EOCGZ"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $=IJ-_'o  
e"){B  
template < typename T > y<h~jz#hkq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hHu?%f*  
  { ; qQ* p  
  return fn(pk(t)); ^#V7\;v$G  
} JKXb$  
template < typename T1, typename T2 > mh4<.6>5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8iB}gHe9  
  { 6JCq?:#ab  
  return fn(pk(t1, t2)); %6%QE'D  
} y3,'1^lA  
} ; q2 pq~LI  
:c_>(~  
Z{MR#.I  
一目了然不是么? LGau!\  
最后实现bind LdPA`oI3j  
5Nt40)E}sN  
7V="/0a  
template < typename Func, typename aPicker > 4U;Zs3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bW/^2B  
  { 2i4&*& A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y|+n77[Gv  
} wqZ*$M   
v J_1VW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =B/Ac0Y  
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。 )R- e^Cb  
) ]y^RrD  
十一. phoenix JM& :dzyIP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U#X6KRZ~g  
G2,9$8qE  
for_each(v.begin(), v.end(), H2cY},  
( q_R^Q>ZIe  
do_ BM }{};p6  
[ }OJ,<!v2pc  
  cout << _1 <<   " , " 2`]`nTz,  
] KkCA*GS  
.while_( -- _1), T2%{pcdV/  
cout << var( " \n " ) fbjT"jSzw  
)  av!'UZP  
); ]9 ArT$  
D2@J4;UW*W  
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: 8M_p'AR\,y  
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 l)d(N7HME  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^&Re-{ES]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "UVqHW1%K  
 g%.;ZlK  
egd%,`  
template < typename Cond, typename Actor > PdkS3Hz  
class do_while iVQ)hs W/  
  { 0o>l+c  
Cond cd; f\zu7,GU  
Actor act; V t[Kr  
public : $lC*q  
template < typename T > i:@n6GW+iw  
  struct result_1 "h84D&V  
  { G(*7hs  
  typedef int result_type; S+LS!b  
} ; HXg#iP^tv  
VOa7qnh4:[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #K4lnC2qz  
>}p'E9J?r  
template < typename T > 4Gsbcl{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B.T|e,g26  
  { +YNN$i  
  do B S^P&TR!  
    { WS7a]~3'  
  act(t); 4b}94e@(N  
  } S *D Bzl  
  while (cd(t)); $.g)%#h:  
  return   0 ; +Y9n@`  
} #6'+e35^8  
} ; ;"1  
br[n5  
~t,-y*=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g3h:oQCS  
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。 ]CnqPLqL  
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。 -:P`Rln  
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。 E979qKl  
下面就是产生这个functor的类: $YPQi.  
x392uS$#  
jWX^h^n7K  
template < typename Actor > :8CYTEc  
class do_while_actor Ev)aXP  
  { {T=rsPp<@  
Actor act; )yyS59s  
public : 7k==?,LG3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J=OWXL!<a  
yClbM5,  
template < typename Cond > ;'fn{j6C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gT=RJB  
} ; Sd\+f6x  
b- FJMY  
wvu h   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l}aJRG6U  
最后,是那个do_ re%MT@L#  
4or8fG  
.%3qzOrN  
class do_while_invoker efnj5|JSV  
  { G#(+p|n  
public : !J%m7 A  
template < typename Actor > )tB1jcI;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f|cF [&wo  
  { #ozQF~  
  return do_while_actor < Actor > (act); L(ni6-  
} Q =!f,  
} do_; L[LgQ7es Q  
;i,:F`b~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WER\04%D\m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f[;l7  
最后来说说怎么处理break和continue M)T{6 w  
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。 (d@ =   
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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