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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x;E/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vR2);ywX  
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, S<cz2FlV  
0j6b5<Gpc*  
L%Rw]=v}v  
eB1NM<V  
  class filler 1r}i[5  
  { \=im{(0h  
public : Y&U-d{"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .35~+aqC  
} ; pUF JQ*  
' -Cx-=  
&ZkJ,-  
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: /Wjc\n$'  
<2&qIvHL  
&B[*L+-E  
HQ" trV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }zsIp,  
. _|=Btoo  
. !Z5A9^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FA)ot)]  
0Ui_Trlc  
h9<PP2.(  
X1a~l|$h  
二. 战前分析 CrL9|78  
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。 '/9j"mIA9$  
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 U:n~S  
?QJx!'Y,p  
gT$WG$^i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3C%|src  
  /* --------------------------------------------- */ b|DU  
vector < int *> vp( 10 ); Sk!' 2y*@&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zF[Xem  
/* --------------------------------------------- */ ) xa )$u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 24? _k]Y  
/* --------------------------------------------- */ @<pd@Mpf]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R8u8jG(4  
  /* --------------------------------------------- */ p}1gac_c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ] ?D$n  
/* --------------------------------------------- */ SM RKEPwp&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _B erHoQd  
V*Fy@  
%%?}db1n  
0|tyKP|J  
看了之后,我们可以思考一些问题: |UWIV  
1._1, _2是什么? eZ]r"_?  
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。 ]1d)jWG  
2._1 = 1是在做什么? _BJ:GDz>  
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。 % R25,  V  
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。 d$bO.t5CLh  
r /a@ x9  
gL&w:_  
三. 动工 Tc||96%2^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V61oK  
.[]S!@+%  
lqL5V"2Y  
 ArAe=m!u  
template < typename T > @YH>|{S&  
class assignment 4_j_!QH87  
  { [#Gu?L_W  
T value; @#t<!-8d  
public : E=,5%>C0#%  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zn r4^i&(  
template < typename T2 > 6:B,ir _  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]J!#"m-]  
} ; Qu=b-9  
}(Fmr7%m  
!]g[u3O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U+B"$yBR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *k,3@_5  
yLfyLyO L  
E Zf|>^N  
ej kUNCKQt  
  class holder /ZabY  
  { > TCit1yD  
public : G`0{31us  
template < typename T > PDA9.b<q0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E.NfVeq  
  { RxJbQs$Ph  
  return assignment < T > (t); XfVdYmii  
} UMd.=HC L  
} ; hN=kU9@knC  
C za }cF  
k`N*_/(|n  
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: FO^6c  
Oi:Hs  
  static holder _1; uIO,9> ee  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [j@i^B &  
zzI,iEG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :KX*j$5U  
而不用手动写一个函数对象。 &(, &mE  
GiuE\J9i  
f~P YK  
E`^ D9:3:)  
四. 问题分析 4 5.g;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TK' 5NM+4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (VN'1a (  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oz{X"jfu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WeH_1$n5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W[)HFh(#  
hkb\ GcOj  
五. 问题1:一致性 kDm uj>D  
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?| p7`9 d1n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >@bU8}rT  
,WOCG 2h  
struct holder {{P 3Z[  
  { ]6`K  
  // qG 20  
  template < typename T > } #e=*8F7  
T &   operator ()( const T & r) const j1{`}\e  
  { }6%\/d1~ 6  
  return (T & )r; t-C|x)J+  
} zsQkI@)sO  
} ; Z.@n7G  
LXby(|< j  
这样的话assignment也必须相应改动: L9Zz-Dr s  
Gd\/n*j  
template < typename Left, typename Right > db1ZNw  
class assignment m ne)c[Qn  
  { ivl %%nY'  
Left l; $04lL/;  
Right r; -wC}JVVcK  
public : w ]T_%mdk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |#cqxr"  
template < typename T2 > By7lSbj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;7qzQ{Km  
} ; 0H +nVR  
Rh"O$K~  
同时,holder的operator=也需要改动: i.On{nB"k  
2&:z[d}~H  
template < typename T > |-{ Hy(9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h+H+>,N8`  
  { D}!YF~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D Q={  
} !0zcS7&P  
wo(O+L/w  
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。 dgX%NKv1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A ?V-Sz#  
v ))`U,Gm  
return l(rhs) = r; [W$Mn.5<s  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )_! a:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S#p_Y^A  
UJL'4 t/  
template < typename Tp > 5D7 L)>  
class constant_t x@oxIXN  
  { R>:D&$[RD  
  const Tp t; C "@>NC_  
public : RZpjr !R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xE--)=<$  
template < typename T > KV;q}EyG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _IU5HT}2  
  { 6j {ynt  
  return t; Y}.f&rLe  
} 4j'rbbs/  
} ; ^2rj);{V  
}I}GA:~$%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {GCp5  
下面就可以修改holder的operator=了 hTv*4J&@|  
;DZj.| Sj+  
template < typename T > Ex_dqko  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &_;=]t s  
  { FG71<}C[K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z)*{bz]  
} 8kU(>' ^_:  
l> H'PP~  
同时也要修改assignment的operator() i}>EGmv m  
 n9&fH  
template < typename T2 > [=cbzmX[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ti1R6oSn  
现在代码看起来就很一致了。 67T.qX2I$  
};9/J3]m  
六. 问题2:链式操作 k??CXW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A 9l d9R  
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。 9 {SzE /[  
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。 c1_Zi  
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。 @zw&-b:qI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SufM ~9Ll  
_[&.`jTFn  
template < typename T > jb/C\2U4)  
struct result_1 /\Xe '&  
  { fYZd:3VdC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pg,JYn  
} ; .sj/Lw}  
]QHZ [C  
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: CcV@YST?  
@m`H~]AU  
template < typename T > V{>;Z vj1R  
struct   ref Moi RAO  
  { +Gy9K  
typedef T & reference; &y73^"%  
} ; ia /#`#.  
template < typename T > X[w]aJnAr  
struct   ref < T &> _RzoXn{1e  
  { I=[09o  
typedef T & reference; oGeV!hD  
} ; D2 o|.e<r  
XD!}uDZ^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W95q1f# 7  
7}c[GC)F  
template < typename T > %O[1yZh \  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (C`nBiL<  
  { %t9Kc9u3p  
  return l(t) = r(t); +",`Mb  
} 16z Wm JH  
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。 ^l ;Bo3^_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !_c6 `oW  
z8D,[`  
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 I) *J,hs1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _E-{*,7bZS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6b` Jq>v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6+s&%io4  
最后的布局是:  ++8 Xi1  
                Add r}|)oG,=  
              /   \ ?6N\AM '  
            Divide   5 7uv"#mq  
            /   \ Pq-@waH3  
          _1     3 p ~+sk1[.  
似乎一切都解决了?不。 l% %cU"  
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。 7:$dl #  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4RQ38%> >j  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3|3ad'  
}VH2G94Ll  
template < typename Right > w+\RSqz/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;U tEHvE*  
Right & rt) const v=uQ8_0~N  
  { =:xJZy$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _m#TL60m  
} L5&,sJz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ">fRM=fl  
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。 chuJj IY  
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。 n*|8 (fD  
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。 /<O9^hA|  
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。 !#olG}#[  
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? GV9pet89yu  
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: eIP k$j{e  
x< d ew  
template < class Action > :}SR{}]yXs  
class picker : public Action )kKeA  
  { 3%x-^.  
public : 9]{Ss$W3x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t[b(erO'  
  // all the operator overloaded B(- F|q\  
} ; fl_a@QdB#  
'P&r^V\~(/  
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。 J04R,B  
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: \naG  
:2{ [f+  
template < typename Right > >Ij# +=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l,b_' m@  
  { qX[C%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +$^ [ r  
} [R~@#I P!  
D2:ShyYAS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k5)IBO  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r"5\\qf5*  
RC/& dB  
template < typename T >   struct picker_maker 4 T/ ~erc  
  { yN#]Q}4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AZJ|.mV q  
} ; ]InDcE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r9-)+R J  
  { d _=44( -  
typedef picker < T > result; y dzvjp=  
} ; UyNP:q:  
.e S* F  
下面总的结构就有了: t$Ua&w  
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。 "MOmJYH  
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。 B=%YD"FAv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N,cj[6;T%  
至此链式操作完美实现。 Tl^)O^/  
<g8{LG0  
<S@2%%W  
七. 问题3 D sBZ%  
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。 t{ridA}  
iW? NxP  
template < typename T1, typename T2 > JQ\o[t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 t]=-@  
  { rV I-Yb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m{6 *ae  
} :\1vy5 _  
W5 RZsS]  
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: -r{]9v2j  
lWU? R  
template < typename T1, typename T2 > @Z~0!VY  
struct result_2 J8`vk#5  
  { [rhK2fr:i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vRO`hGH  
} ; O<0-`=W,a  
8O^z{Yh7  
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? }GGH:v  
这个差事就留给了holder自己。 xSjs+Y;Mu  
    sQY0Xys<4  
Bq \WG=Fd  
template < int Order > c5HW.3"  
class holder; LS1}j WU!  
template <> Jz_`dLL^ w  
class holder < 1 > qI\B;&hr(  
  { LoS%  FI  
public : b=Q%Jxz?  
template < typename T > @,q<][q  
  struct result_1 P-\T BS_O  
  { }/.b@`Dh;  
  typedef T & result; ns8I_H  
} ; \,b_8^  
template < typename T1, typename T2 > (K> 4^E8  
  struct result_2 d!q)FRzi  
  { 7(5 wP(  
  typedef T1 & result; }9&~+Q2  
} ; _d3/="=  
template < typename T > Ml,87fo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I[v~nY~l`  
  { l8!n!sC[,  
  return (T & )r; =ThacZHb8  
} _&F*4t!n_  
template < typename T1, typename T2 > 6q^.Pg-Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sX=_|<[  
  { cz*Z/5XH  
  return (T1 & )r1; WAh{*$Rpl  
} *s"{JrG`O  
} ; {UEZ:a  
as@I0e((  
template <> ?s{Pp  
class holder < 2 > ~FZ=  
  { '\Hh  
public : U_Va'7  
template < typename T > Y !nE65  
  struct result_1 J$i5A9IUr  
  { SNf*2~uq)  
  typedef T & result; lA7\c#  
} ; \RyW#[(  
template < typename T1, typename T2 > ucC'SS  
  struct result_2 Ps7Bt(/  
  { t{ScK%S6  
  typedef T2 & result; ]1n =O"vE  
} ; 5?4jD]Z  
template < typename T > \!:^=2VF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S4(lC%$|  
  { d+Jj4OnP  
  return (T & )r; Ja#ti y  
} :+\B|*T2.L  
template < typename T1, typename T2 > VSa#X |z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b\9}zmG[u  
  { rQPV@J]:  
  return (T2 & )r2; L(eLxw e%  
} 4o*wLCo7^  
} ; !BW6l)=L  
?i7}d@636  
YXhxzH hPd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 keWqL]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2p|[yZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'I roQ M  
ojZvgF  
return l(i, j) = r(i, j); V,)bw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  h48 jKL(  
Zo|# ,AdE>  
  return ( int & )i; 3]}wZY0  
  return ( int & )j; Kr|9??`0E  
最后执行i = j; Zb=H\#T  
可见,参数被正确的选择了。 pElAY3  
x*uQBNf=  
oefhJM!y  
jO#5ZhG  
8yV?l7  
八. 中期总结 ohe0}~)V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v-mhqhb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [1{uK&$e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^X/[x]UOT@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E)w^odwMU  
INj2B@_  
*XZlnO  
4r'f/s8"#  
]%VR Nm  
1zUo.Tg0  
九. 简化 oO8V0VE\  
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。 2-*zevPiG=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jx8?x#}  
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: ~4fjFo&_\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y^-faL7*\  
  +-*/&|^等 Cj x(Z]  
2. 返回引用。 NiQ_0Y}  
  =,各种复合赋值等 w(KB=lA2  
3. 返回固定类型。 WS?"OTH.^\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hjm  
4. 原样返回。 MxO0#  
  operator, y BwgLn  
5. 返回解引用的类型。 Td !7Rx _  
  operator*(单目) g~JN"ap  
6. 返回地址。 %4~2  
  operator&(单目) ], HF) 21  
7. 下表访问返回类型。 q'%-8t  
  operator[] ({}JvSn1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eS/4gM7%  
  operator<<和operator>> fH/J8<  
>Hq)1o  
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。 \.tnzP D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^%V^\DK  
CHqRCQR.  
template < typename Left > \,i?WgWv  
struct value_return J`*!U4  
  { b]X c5Dp{  
template < typename T > ny:4L{)  
  struct result_1 7]w]i5  
  { -5~&A6+ILn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }x^q?;7xW  
} ; JC6Bs`=s~  
O*dN+o  
template < typename T1, typename T2 > s6|Ev IVM  
  struct result_2 6ZCSCBW  
  { P O,mg?JG(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CE19V:zp  
} ; spE(s%dgL  
} ; O.%' 47A  
qMrBTq[  
'7UW\KEB[}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yrnIQu*Uu  
%,G&By&,  
下面我们来剥离functor中的operator() $s*\yam?|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qd=&*?  
y()7m/  
return l(t) op r(t) D)ZGTq`(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [nO\Q3c|@$  
return op l(t) o+o'!)  
return op l(t1, t2) A3VXh^y+  
return l(t) op kDAPT_Gid  
return l(t1, t2) op c5& _'&  
return l(t)[r(t)] u&HLdSHe  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2`XG"[@  
s3sAw~++  
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: u/5 ^N^@^  
单目: return f(l(t), r(t)); aB6F<"L,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >8$]g  
双目: return f(l(t)); e^?0uVxS1  
return f(l(t1, t2)); pDlU*&  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ka|WT|1  
Lb2bzZbhx  
struct meta_divide K/+Y9JP9  
  { =}6yMR!4R<  
template < typename T1, typename T2 > 6tC0F=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3_:J`xX(4  
  { D\}A{I92F4  
  return t1 / t2; TmZ% ;TN  
} {_GhS%  
} ; UQmdm$.  
bT^6AtsJ  
这个工作可以让宏来做: b '1n1L  
sOegR5?;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h JVy-]  
template < typename T1, typename T2 > \ fO+$`r>9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bG`aF*10)!  
以后可以直接用 dWhki|c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9"5J-a'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ev}lb+pr)_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hx4X#_)v  
8CR b6  
&Ff#E?Y4|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1$&(ei]*:  
yHY \4OHS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vhA 4ol  
class unary_op : public Rettype 0}a="`p#<  
  { >h?!6L- d  
    Left l; 8U98`# i  
public : g%P6f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #nTzn2  
R!mFMw"  
template < typename T > cO]_5@#f'8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $e bx  
      { |yqL0x0\l  
      return FuncType::execute(l(t)); I\%a<  
    } S?ypka"L  
'&XL|_Iq  
    template < typename T1, typename T2 > w}wABO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Zs y&K  
      { '<}N`PS#N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6FYO5=R  
    } ~]CQ DR:  
} ; |\PI"rW  
381a(F[$e  
;L <D-=  
同样还可以申明一个binary_op T*AXS|=ju  
qD@]FEw!O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;'E1yzX^  
class binary_op : public Rettype ZtS>'W8l  
  { 6:Fb>|]*PY  
    Left l; L_TM]0D>7  
Right r; q%g!TFMg  
public : #H0-Fwo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U3R;'80 f  
MLbmz\8a  
template < typename T > 3}: (.K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yK1@`3@?  
      { k0@b"y*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p\A!"KC  
    } ~F gxhK2+  
PV[ Bqt  
    template < typename T1, typename T2 > fi |k)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +7<W.Zii  
      { _>b=f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S!'Y:AeD&  
    } 6ol*$Q"z  
} ; 'T!^H  
Pdq}~um3{  
/2%646  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L5-p0O`R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O[$,e%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NNOemTh  
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。 rKhhx   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y@jO#6R  
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。。。 v[++"=< o8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XfYMv38(  
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) %QYH]DR  
下面是修改过的unary_op {WYJQKs8  
aR- ?t14  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (:g ZZG  
class unary_op gK_^RE9~  
  { ]~YY#I":  
Left l; F'~\!dNL  
  apz) 4%A  
public : 0bl?dOV{  
 S2;u!f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ 5&-U@  
r]sN I[  
template < typename T > d[0 R#2y=  
  struct result_1 i[IOR0  
  { E.V lz^B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^~ 95q0hq:  
} ; 5_H`6-q  
_l{`lQ}  
template < typename T1, typename T2 > -nHt6AbqP  
  struct result_2 K:<j=j@51  
  { [w1 4hHnq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pXoD*o b  
} ;  ktA5]f;  
 z(Y zK  
template < typename T1, typename T2 > d~0k}|>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (dH "b *  
  { I_dO*k%l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H.Q648A"PF  
} o_i N(K  
r5> 1n/+6  
template < typename T > fTq/9=Rq4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EE{]EW(  
  { (C3:_cM5  
  return OpClass::execute(lt(t)); Wb1?>q  
} 4#^E$N:  
DN$[rCi7  
} ; V*Q!J{lj^#  
h/i L/Q=  
io[>`@=  
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 uht>@ WSg|  
好啦,现在才真正完美了。 ehpU`vQz  
现在在picker里面就可以这么添加了: e|-%-juI  
?@>PKUv{  
template < typename Right > ^uV=|1<%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xlP0?Y1Bl  
  { K Y=$RO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^b;3Jj  
} >WcOY7  
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。 "9^OT  
X-_ $jKfM  
Ue?mb$ykC.  
=$w QA  
K!<3|d  
十. bind 83i;:cn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >d9b"T  
先来分析一下一段例子 )wM881_!  
)w_hbU_Pb&  
A!:R1tTR;S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {0o ,2]o!:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YXlaE=9bn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /a .XWfu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9<|nJt  
我们来写个简单的。 H "; !A=0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l:.q1UV  
对于函数对象类的版本: Ai*+LSG  
HOr.(gL!  
template < typename Func > =mp"=%  
struct functor_trait 6N#0D2~^  
  { ?^by3\,VZ  
typedef typename Func::result_type result_type; v[b|J7k  
} ; i"h~QEE  
对于无参数函数的版本: Oj F]K,$  
n w  
template < typename Ret > sPP(>y( \  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7%sx["%@  
  { )F\^-laMuK  
typedef Ret result_type;  oB8LJZ;  
} ; ml1My1  
对于单参数函数的版本: mD_sf_2>  
?X'l&k>  
template < typename Ret, typename V1 > NtDxwzj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dsG:DS`q  
  { wZsjbNf`K  
typedef Ret result_type; \uyZl2=WWa  
} ; *K'#$`2  
对于双参数函数的版本: +=Y$v2BZA3  
X EL~y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >h9T/J8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <"z9(t(V\%  
  { fAT+x1J\  
typedef Ret result_type; nkO4~p  
} ; #GfM!<q<  
等等。。。 6 9s%   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XE`u  
l|S_10x5  
template < typename Func > b^'>XT~1J&  
struct func_return (o2.*x  
  { d9.I83SS  
template < typename T > \ ^3cNw  
  struct result_1 @M)"  
  { ] A,Og_g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y6P-:f/&*  
} ; l H{~?x  
bNG7A[|B  
template < typename T1, typename T2 > J] )gXVRM  
  struct result_2 9!,f4&G`  
  { p1']+4r%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N+zR7`AG8  
} ; ``,q[|  
} ; e% #?B *  
?2<V./2F  
D}/nE>*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A(1WQUu j  
fU>4Ip1?y/  
template < typename Func, typename aPicker > |H'wDw8  
class binder_1 H03R?S9AQ  
  { P0l.sVqL  
Func fn; *EF`s~  
aPicker pk; :+v4,=fHy  
public : d:g0XP  
_}l7f  
template < typename T > X_(n  
  struct result_1 jMP;$w  
  { IQyw>_~]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~mvD|$1z  
} ; a\xf\$Ym  
DoFF<LXBt  
template < typename T1, typename T2 > W0LJ Xp-v  
  struct result_2 |5(un/-C  
  { )P#xny2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xsRu~'f  
} ; I^?hVH  
)rbcY0q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N 8pzs"  
feT.d +Fd  
template < typename T > T5+ (Fz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y:VY8a 4  
  { e[g.&*!  
  return fn(pk(t)); 7xfN}iHG  
} D%h_V>#z  
template < typename T1, typename T2 > FJIo] p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MmW]U24s  
  {  Eikt,  
  return fn(pk(t1, t2)); Kj6@=  
} R[!%d6jDE  
} ; }3 S6TJ+  
$c];&)7q  
6G;t:[H G  
一目了然不是么? Vb/XT{T;b  
最后实现bind a!mdL|eA@  
,Ad{k   
VcORRUp  
template < typename Func, typename aPicker > HC RmW'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I8XU '  
  { _MzdbUb5,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O/lu0acI  
} o(Q='kK  
U>a~V"5,u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $j'8Z^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 BF(Kaf;<t.  
PaBqv]  
十一. phoenix dk@iAL*v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Rqun}v}  
s AlOX`t  
for_each(v.begin(), v.end(), [OwrIL  
( f4+}k GJN  
do_ ]MRQcqbpqL  
[ ^e:rRk7 &  
  cout << _1 <<   " , " sXR}#*8p  
] G~19Vv*;  
.while_( -- _1), {p7b\=WB-  
cout << var( " \n " ) 1l+j^Dt'[  
) b-)3MR:4  
); OIrr'uNH  
W4rh7e4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Nq ZR*/BOz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oU)HxV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XO"BEj<x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ziG]BZ  
S3Sn_zqG  
Kz9h{ Tu4  
template < typename Cond, typename Actor > IK|W^hH\8  
class do_while ZN-5W|' O  
  { RLUH[[  
Cond cd; ~n9-  
Actor act; 1" #W1im  
public : Y%YPR=j~ &  
template < typename T > 1/ vcj~|)t  
  struct result_1 e(EXQP2P>  
  { Jk=d5B  
  typedef int result_type; nISfRXU;  
} ; )jaNFJ 3  
O<`\9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 82~ZPZG  
OojQG  
template < typename T > D(^ |'1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~e R6[;  
  { 5wGc"JHm  
  do F(+dX4$  
    { .="[In '  
  act(t); w\Bx=a>vc  
  } 4P$#m<;t  
  while (cd(t)); `|g*T~; kC  
  return   0 ; O-YB +~"3Z  
} ]5hGSl2  
} ; X?Z#k~JR  
O^I%Xk  
2ZZF hj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p/%B>Y >  
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。 N!#TK9  
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。 8CN 0Q&|  
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。 7EukrE<b'  
下面就是产生这个functor的类: 4@ =l'Fw  
mp+lN:  
a>/jW-?  
template < typename Actor > 2=ZZR8v  
class do_while_actor T0Zv.  
  { o9D]\PdL>  
Actor act; 'CC;=@J  
public : nLv"ON~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .~fAcc{Qj  
aBx8wl*Vm  
template < typename Cond > hu''"/raM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7K}Sk  
} ; )a'c_ 2[  
K/+w6d  
%b(non*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9t^Q_[hG  
最后,是那个do_ p?+*R@O  
97n@HL1  
]@UJ 8hDy  
class do_while_invoker Lv`NS+fX  
  { En]+mIEo  
public : pX/,s#dY>  
template < typename Actor > ;~5w`F)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }^Kye23  
  { STH?X] /  
  return do_while_actor < Actor > (act); qX?k]m   
} `VxfAV?}  
} do_; rlIDym9nY~  
%knPeo&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d)7V:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "vnWq=E 2  
最后来说说怎么处理break和continue }v?_.MtS  
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。 G~;hD-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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