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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VX)8 pV$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Nv5^2^Sc=  
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, *)K 5<}V  
Sz0PZtJ  
kt yplo#F  
!#0)`4O  
  class filler 0%f}Q7*R  
  { u({^8: AYu  
public : PxKBcx4o`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v-8>@s jy8  
} ; OUulG16kK  
R~g|w4a@sC  
_U~R   
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: %2 r ~  
Z ]A |"6<  
XM]m%I  
Clf$EX;~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b**vUt\  
iK}p#"si  
hUMG}<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c9/w{}F  
'{d _q6,%  
mEY#QN[eq  
pBqf+}g4  
二. 战前分析 H oQb.Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )LP'4*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j7!u;K^c  
MdBmq/[O  
VzG|Xtco [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O,%UNjx9K  
  /* --------------------------------------------- */ mE~ WE+lw9  
vector < int *> vp( 10 ); y [Vd*8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u&~Xgq5[  
/* --------------------------------------------- */ J^+w]2`S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w{tA{{  
/* --------------------------------------------- */ X'OpR   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k0Vri$x  
  /* --------------------------------------------- */  u$?!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *BKD5EwS  
/* --------------------------------------------- */ {K|?i9K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +`>7cy%cZ  
,M.C]6YMr  
~ 5}t;  
pm O9mWq   
看了之后,我们可以思考一些问题: I9kz)Q o  
1._1, _2是什么? dS1HA>c)O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *R6lK&  
2._1 = 1是在做什么? J4qk^1m.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Fyvo;1a  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 - (s0f  
h8V*$  
zgjg#|  
三. 动工 6mcb'hy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QSaDa@OV  
b!H1 |7>  
9R=avfI  
ZA=J`- >k  
template < typename T > Luao?;|U  
class assignment U5"u h} 3  
  { "kApGNB  
T value; Hzz{wY   
public : k8 #8)d  
assignment( const T & v) : value(v) {} h3F559bw/<  
template < typename T2 > $:s@nKgnD~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5AT^puL]]  
} ; uzp\V 39  
L@Rgiq|v-|  
A f`Kg-c_(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CaYb}.:AX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e=LrgRy+  
^fF#Ej1  
o@A`AA9  
 ~&~4{  
  class holder c|<F8 n  
  { u(zgKoF9A  
public : ]t<=a6 <P  
template < typename T > &A s>Y,y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0YoKSo  
  { v7(7WfqP  
  return assignment < T > (t); _qB ._  
} L;:|bVH  
} ; her>L3G-E  
fTEZ@#p  
yl$Ko  
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: 1ZF KLI`V  
1(;{w +nM  
  static holder _1; /3)\^Pof  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FH}?QebSR  
.]>Tj^1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "I56l2dxd  
而不用手动写一个函数对象。 }8^qb5+!3  
 ]j0+4w  
|-JG _i  
eX\v;~W*  
四. 问题分析 wXQu%F3  
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。 ~2* LWH*@  
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。 ]{=y8]7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]fb@>1 jp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FKL4`GEm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j+3\I>  
rQzdHA  
五. 问题1:一致性 !v2/sq$G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }/J"/ T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RrxbsG1HP  
jA "}\^%3  
struct holder '$,yV f  
  { NioqJG?p  
  // |}{gE=]  
  template < typename T > POk5+^  
T &   operator ()( const T & r) const =.s0"[%   
  { 4lPO*:/  
  return (T & )r; ln_&Ux+l  
} QP~["%}T  
} ; :G6CWE  
8`S1E0s  
这样的话assignment也必须相应改动: ksq4t  
=b66H]h?  
template < typename Left, typename Right > l4DBGZB  
class assignment }S iR;2W  
  { glC,E>  
Left l; cQ1[x>OcU  
Right r; TQb/lY9*  
public : <5L99<E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4evN^es'I_  
template < typename T2 > _L=-z*a\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l!gX-U%-  
} ; `Fcr`[  
"(jD*\8x  
同时,holder的operator=也需要改动: bB0/FiY7o  
7a>+ma\  
template < typename T > 2RZa}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6,4vs+(|\  
  { Wpf~Ji6||  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nHF66,7t  
} Gt{%O>P8t  
{_tq6ja-<  
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。 kmW/{I9,ua  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TgJ+:^+0  
Wx}-H/t'2  
return l(rhs) = r; M2V`|19Q  
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。 <f (z\pi1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2aTq?ZR|8A  
n^1BtP0!  
template < typename Tp > q-CgX wU  
class constant_t ##By!F TP  
  { Fr50hrtkU  
  const Tp t; mfj%-)l9  
public : m>Z3p7!N}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /w?zO,!  
template < typename T > KHP/Y {mH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ` C d!  
  { ) YB'W_  
  return t; j#3IF *"  
} U;kN o3=  
} ; DN%JT[7  
aAqM)T83  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V.8Vy1$  
下面就可以修改holder的operator=了 v~x`a0  
c)Ng9p  
template < typename T > cGs& Kn;h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pzt<[;  
  { _x|R`1`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :CqR1_n%  
} E<D^j^T  
w15a~\Qu  
同时也要修改assignment的operator() #"oLz"{  
i<$?rB!i<1  
template < typename T2 > ,2 xD>+=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t"9r`0>  
现在代码看起来就很一致了。 mph9/ %]S  
^f N/  
六. 问题2:链式操作 ^d# AU7V|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Uo9@Y{<B  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G_qt~U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 QeT~s5 H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >KQ/ c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <iH   
G/~b(V;>  
template < typename T > ;Tk/}Od!VN  
struct result_1 cxQ %tL+S&  
  { IRR b^Q6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @-0mE_$[  
} ; Vug[q=i  
Hi2JG{i  
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: @/N]_2@8;  
&hZ.K"@7{  
template < typename T > mz x$(u  
struct   ref [xb'73  
  { mYfHBW:  
typedef T & reference; OW6dK #CFt  
} ; _J2?B?S/j  
template < typename T > CXuMNa  
struct   ref < T &> +t-_FbFh3D  
  { %jx<<hW  
typedef T & reference; vz3olHX  
} ; jZ"j_ =o@  
?ecR9X k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nxEC6Vh'  
b%x=7SMXO  
template < typename T > d%L/[.&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 74NL)|M  
  { ./zzuKO8XK  
  return l(t) = r(t); vo:h"ti  
} YnU*MC}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *T}c{/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6)ysiAH?  
w87$p821  
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 H}&JrT95  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Q\b6 7Ch  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7wY0JS$fz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rmC7!^/  
最后的布局是: Rxr?T-  
                Add c M<08-:v  
              /   \ 4Wvefq"  
            Divide   5 dEI!r1~n  
            /   \ [_ uT+q3  
          _1     3 yK"HHdYTV  
似乎一切都解决了?不。 =eS?`|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0dsL%G~/N  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 RH7!3ye  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s`G}MU  
hW~UJ/$  
template < typename Right > !M)] 1Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *aFh*-Sj2I  
Right & rt) const (["V( $  
  { {md5G$* %  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MLi aCG;  
} a-nn[ j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Gf+X<a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 vxi_Y\r=T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 !?J- Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ePR9r}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j4`+RS+q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? * RX^ z6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ']sj W'~  
y,OG9iD:h  
template < class Action > e%)MIAS0  
class picker : public Action FI$ -."F  
  { B\aVE|~PB  
public : CbxWK#aMmB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WlW%z(RC  
  // all the operator overloaded 7 _"G@h  
} ; M$!-B,1BX  
j B1ZF#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Yi[MoYe/K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6f t6;*,  
; bHS^  
template < typename Right > QX&Y6CC`]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0DnOO0Nc  
  { f<oU" WM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zN)).a  
} oxUBlye  
py%~Qz%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eR`Q7]j] -  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 48 0M|^  
c4Q9foE   
template < typename T >   struct picker_maker Eg}U.ss^  
  { @w(|d<5l:L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KLu Og$i  
} ; z6,E} Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e^x%d[sU  
  { Q W c^}#!!  
typedef picker < T > result; $-jj%kS  
} ; \hEIQjfi  
z yp3 +|  
下面总的结构就有了: ly_8p63-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 A>mk0P)~Q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 G^.tAO5:f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s +qodb+  
至此链式操作完美实现。 0r i  
!)`*e>]x  
D6fd(=t1Z  
七. 问题3 (u='&ka  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /?b{*<TK  
x&+&)d  
template < typename T1, typename T2 > D dCcsYm,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;|$oz{Ll  
  { 'n\PS,[1R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Hr7pcz/#l  
} L(k`1E  
0ZLLbEfnPB  
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: 4pelIoj  
\~Ml<3Zd:  
template < typename T1, typename T2 > xsy45az<ip  
struct result_2 g>gf-2%Uo  
  { b5KK0Jjk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; to1r 88X  
} ; l[%=S!  
C?W}/r[  
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? 1{a4zGE?[  
这个差事就留给了holder自己。 vg"*%K$a  
    qzO5p=}  
^j10 f$B  
template < int Order > PY3bn).uR  
class holder; ;kR=vv  
template <> ~v:IgS  
class holder < 1 > ufw[Ei$I:  
  { -okq= 9  
public : *DZ7,$LQ~D  
template < typename T > \}Iq-Je   
  struct result_1 D,lY_6=  
  { &h!O<'*2  
  typedef T & result; 4}UJ Bb?  
} ; T2tvU*[=  
template < typename T1, typename T2 > h^1 !8oOYD  
  struct result_2 ^|hVFM2  
  { SkCux  
  typedef T1 & result; m~P30)  
} ; F?cwIE\J  
template < typename T > =*zde0T?l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rh$+9w  
  { 3)2{c  
  return (T & )r; wf\7sz  
} %3"U|Za+   
template < typename T1, typename T2 > .Y8P6_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hsYE&Np_Q  
  { _Y}cK| 3  
  return (T1 & )r1; TiG?r$6v%  
} ?2\oi*$  
} ; a'n17d&  
YTTi j|(  
template <> oe3=QE  
class holder < 2 > 8|L@-F  
  { Zg>]!^X8  
public : ,w9| ?%S  
template < typename T > 2dHsM'ze  
  struct result_1 x'OP0],#  
  { * {~`Lw)y  
  typedef T & result; C+%eT&OO  
} ; [?qzMFb  
template < typename T1, typename T2 > }QQ 7jE  
  struct result_2 $d4&H/u^  
  { ^K_FGE0ec  
  typedef T2 & result; /(u? k%Q  
} ; VZ">vIRyi|  
template < typename T > ]l+<-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n\<7`,  
  { ,S<) )  
  return (T & )r; =VT\$ 5A  
} Qnt9x,1m_  
template < typename T1, typename T2 > 6U$e;cr6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \Y8 sIs  
  { ]>*VEe}hJ  
  return (T2 & )r2; |-S+x]9  
} 'O.f}m SS  
} ; | WTWj  
.jC5 y&  
"9"  
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> >。 .}Ys+d1b9c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T}29(xz-(h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x2r.4  
Ht/#d6cQ  
return l(i, j) = r(i, j); G`Z<a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h|`R[  
mO(Y>|mm  
  return ( int & )i; so/0f1R?~  
  return ( int & )j; TA:uB[Ji  
最后执行i = j; +{m+aHk  
可见,参数被正确的选择了。 fE&s 6w&  
nt-_)4Fm  
}aI>dHL  
P/^@t+KC  
HY?#r]Ryt  
八. 中期总结 oOAkwc%)b  
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: v0=v1G*rvJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c#1kg@q@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (!J;g|58  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^8]7  
?9!9lSH6%  
H+]h+K9\7  
3/uvw>$  
, /jHhKW  
5JK'2J&  
九. 简化 ?z6K/'?  
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。 ja/wI'J<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a#[gNT~[  
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: BafNF Pc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }|N88PN  
  +-*/&|^等 "!7Hu7  
2. 返回引用。 L+T7Ge q  
  =,各种复合赋值等 "L1LL iS  
3. 返回固定类型。 ?TIi0;h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C!9mygI  
4. 原样返回。 #w\x-i|  
  operator, JKO*bbj  
5. 返回解引用的类型。 5[r}'08b  
  operator*(单目) OI78wG  
6. 返回地址。 j!oX\Y-:&  
  operator&(单目) )'e1@CR  
7. 下表访问返回类型。 O@W/s!&lFa  
  operator[] $sg-P|Wo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YWDgRb  
  operator<<和operator>> _T~&kwe  
VAUd^6Xdwx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 PYs0w6o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0dS(g&ZR  
A-_M=\  
template < typename Left > T /IX(b'<  
struct value_return K`uPPyv  
  { 0aI@m  
template < typename T > <Kr`R+Q$DN  
  struct result_1 ADB)-!$xoi  
  { .f. tPm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :oC;.u<*8  
} ; *8;<w~  
< 1m `  
template < typename T1, typename T2 > o"L8n(\  
  struct result_2  YGs'[On8  
  { %6^nb'l'C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /YU8L  
} ; 2Q@Jp`# ,4  
} ; V m8dX?  
J(maJuY  
y;4g>ma0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =OV5DmVmQ  
HINk&)FC  
下面我们来剥离functor中的operator() \-{$IC-L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7bRfkKD  
|M t2  
return l(t) op r(t) V>Xg\9B_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :pz@'J  
return op l(t) nnE'zk<"  
return op l(t1, t2) `,/5skeJ  
return l(t) op f\q5{#"z  
return l(t1, t2) op L]"$d F  
return l(t)[r(t)] qdKqc,R1{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3XQe? 2:<  
4b`Fi@J\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "AKr;|m  
单目: return f(l(t), r(t)); %hZX XpuO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k q?:<!z  
双目: return f(l(t)); 3PL0bejaT7  
return f(l(t1, t2)); m-;8O /  
下面就是f的实现,以operator/为例 }Y!s:w#  
?MmQ'1N  
struct meta_divide )p>p3b g  
  { q@XJ,e1A  
template < typename T1, typename T2 > w'$>E4\   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (vzYgU,  
  { ~&F|g2:  
  return t1 / t2; h"Wpb}FT  
} *<SXzJ(  
} ; <|X+T,  
5M #',(X  
这个工作可以让宏来做: S%Ky+0  
)K$xu(/K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]GCw3r(!  
template < typename T1, typename T2 > \ 1|ddG010  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YPq:z"`-y4  
以后可以直接用 .V0fbHYTJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qTwl\dcncC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n@"<NKzh  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) tSoF!@6  
y:$qX*+9e  
\T<F#a  
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 On!+7is'  
5`U zxu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K^tc]ZQ  
class unary_op : public Rettype :AqtPV'  
  { v3t<rv  
    Left l; ,D(Bg9C  
public : T \- x3i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \dE{[^.5  
1uG)U)y/Q  
template < typename T > #r?[@aJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P ecZuv  
      { PU1YR;[Fe  
      return FuncType::execute(l(t)); F6Q%<p a  
    } 8'TIDu  
8f)pf$v`   
    template < typename T1, typename T2 > fi~@J`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dV'^K%#  
      { eX}aa0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /?XI,#j3kM  
    } \Zx&J.D  
} ; L2}<2  
Ars*H,9>e  
f2SJ4"X  
同样还可以申明一个binary_op i1KjQ1\a+  
S# baOO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P0hr=/h4  
class binary_op : public Rettype *kTp(*K/7`  
  { 88[u^aC  
    Left l; Q!=`|X|:  
Right r; F|.tn`j]U  
public : 60A!Gob  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4t/?b  
ev+H{5W8  
template < typename T > h?B1Emlq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !?+0O]`}  
      { Xc" %-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8No'8(dPX  
    } `Eu,SvkFw  
h>cjRH?e  
    template < typename T1, typename T2 > gYk5}E-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;YMg 4Cs  
      { R;A8y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?P>4H0@I+  
    } dvZlkMm   
} ; k2,`W2] ^E  
eK*oV}U-k  
K4]ZVMm/*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `D=`xSEYl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UhkL=+PD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?YV#  K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `T7TWv"M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /4;A.r`;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 I2SH j6 -  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e00 }YWf%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hDZyFRg  
下面是修改过的unary_op v.>K )%`#  
lVd-{m)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ; 2V$`k  
class unary_op !hS)W7!ik  
  { Y hmveV  
Left l; WDV=]D/OE  
  ; 8eGf'  
public : gV h&c 4  
pBv,,d`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^>Z7."uGY  
N$C+le  
template < typename T > Eaxsg  
  struct result_1 }m5()@Q}a  
  { Q{'4,J-w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M3F1O6=4j  
} ; K[/L!.Ag  
E.ji;5  
template < typename T1, typename T2 > &N6[*7  
  struct result_2 t?Q bi)T=z  
  { BtKor6ba  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hy,""Py  
} ; 6Uq;]@k%  
Zz/p'3?#  
template < typename T1, typename T2 > 4(oU88 z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;~d$O M  
  { :& :P4Y1 E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -%%Xx5D  
} _~C1M&b(X3  
*!*%~h8V  
template < typename T > y&O?`"Uv/M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G{>PYLxOb  
  { IEP|j;~*  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7gB?rJHV,  
} dKU :\y  
.8%b;b  
} ; "X;5* 4+  
[uHC AP  
oz,.gP%  
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 =&9c5"V&  
好啦,现在才真正完美了。 RjO0*$>h  
现在在picker里面就可以这么添加了: ANM=:EtP  
/QVwZrch  
template < typename Right > &nI>`Q'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Qo^(r$BD  
  { I_Gz~qk6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !~R<Il|B  
} !.t D.(XP  
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。 2QAP$f0Ln  
#-+Q]}fB4  
yZgWFf.X  
EStui>ho  
xDH#K0-#L  
十. bind w{k^O7~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 JsuI&v  
先来分析一下一段例子 Z[] 8X@IPe  
zF>;7'\x  
TecMQ0 KD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |mRlP5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zn&ZXFgN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ePJ_O~c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GbZ~e I`,2  
我们来写个简单的。 WcY_w`*L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j|&D(]W/  
对于函数对象类的版本:  zy"k b  
Xy!NBh7I  
template < typename Func > V.qH&FJ=l  
struct functor_trait ~I;x_0iY4  
  { P2aFn=f  
typedef typename Func::result_type result_type; k0ai#3iJ  
} ; @n.n[zb\|  
对于无参数函数的版本: i|AWaG)  
Aaq%'07ihW  
template < typename Ret > I=<Qpd4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z2})n -  
  { [XDV-6KCE.  
typedef Ret result_type; sP2Uj  
} ; ZS(%!+M  
对于单参数函数的版本: +lVA$]d  
} eHxw+.  
template < typename Ret, typename V1 > o 7tUv"Rs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #Ktk["6  
  { L97 ~ma  
typedef Ret result_type; :3 Hz!iZM  
} ; 2PRiiL@  
对于双参数函数的版本: d4^x,hzV  
=7H\llL4BC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ITqAy1m@C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6_u!{  
  { Y*\h?p[,  
typedef Ret result_type; 8IxIW0  
} ; & /T}  
等等。。。 I%Yq86  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u%yYLpaKf  
qGMU>J.;c  
template < typename Func > Xa#.GrH6  
struct func_return AH/o-$C&  
  { cb0rkmO  
template < typename T > Ay 4P_>^  
  struct result_1 !m9hL>5vR  
  { /!?Tv8TPp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;|?_C8  
} ; @{_X@Wv4iV  
4;AQ12<[1  
template < typename T1, typename T2 > O< /b]<[  
  struct result_2 kBrA ?   
  { h^Yh~84T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; se2Y:v  
} ; \aM-m:J  
} ; myN2G?>;  
Z8Y& #cB  
9{j`eAUZl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lZ[J1:%  
|? fAe {*  
template < typename Func, typename aPicker > .xmB8 R  
class binder_1 r2'K'?T3  
  { w@Q~ax/  
Func fn; l1]{r2g  
aPicker pk; <\Y(+?+uZ  
public : 41Q)w=hoN  
hHVAN3e  
template < typename T > S,Q^M )$  
  struct result_1 S hy.:XI  
  { /j$pV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @sZ7Ka  
} ; X@tA+   
I(7iD. ^:  
template < typename T1, typename T2 > RHNAHw9  
  struct result_2 ]S@T|08b  
  { -=8f*K[W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ctzv``/n  
} ; %r.C9  
&-Wt!X 3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8N9,HNBT$  
( 2L,m  
template < typename T > /|UbYe,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ',WJ'g  
  { c U(z5th  
  return fn(pk(t)); HDzeotD  
} @}!?}QU  
template < typename T1, typename T2 > {v=[~H>bt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dnwzf=+>e  
  { I{U|'a  
  return fn(pk(t1, t2)); `RE>gX  
} 8,RqhT)2#  
} ; H*3u]Ebh  
Q#ksf h!D  
DA>nYj-s  
一目了然不是么? piIz ff  
最后实现bind >d]-X]  
MMET^SO  
a`^$xOK,  
template < typename Func, typename aPicker > n[K%Xs)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q{uO/6  
  { K,|3?CjS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GIpYx`mHi  
} y&8`NS#_p?  
-@#],s7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <kwF<J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ELMz~vp  
E)jd>"  
十一. phoenix h,BPf5\S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VZ`YbY  
tS3&&t  
for_each(v.begin(), v.end(), AT3HH QD  
( g5Io=e@s  
do_ !- QB>`7$  
[ }{:}K<  
  cout << _1 <<   " , " /`aPV"$M  
] Lwf[*n d  
.while_( -- _1), '" &*7)+g*  
cout << var( " \n " ) W  wj+\  
) k$J!,!q  
); "10\y{`v^  
V62lN<M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (]I=';\  
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 sIaehe'B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Sk%78={R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,f,+)C$  
b.[9Adi >  
~.U \Y  
template < typename Cond, typename Actor > hH;i_("i(h  
class do_while f]?&R c2C  
  { 06.8m;{N  
Cond cd; 4s_5>r4  
Actor act; ]K>bSK^TX  
public : CA&VnO{r  
template < typename T > $/#[,1  
  struct result_1 >>C S8  
  { zlQBBm;fE  
  typedef int result_type; 3%o}3.P,:@  
} ; Lp|n)29+du  
y,n.(?!*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -OD&x%L*{3  
\?8q&o1=]  
template < typename T > &;JeLL1J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p^ROt'eQ<  
  { !~'D;Jh  
  do oPbziB8  
    { w7pX]<?R"  
  act(t); 46\!W(O~y  
  } '4~I %Z7L  
  while (cd(t)); #{?RE?nD  
  return   0 ; FS @55mQ  
} f61vE  
} ; /.A"HGAk  
FdEUZ[IT`{  
%Q]thv:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,g"JgX  
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。 DXO'MZon3  
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。 \fI05GZ  
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。 OQ<;w  
下面就是产生这个functor的类: ze5#6Vzd&  
0/7.RpX,.  
u` (yT<>H  
template < typename Actor > j%Uoigi  
class do_while_actor J[S!<\_!  
  { r #w7qEtD  
Actor act; Z]k@pR !  
public : $1zWQJd[-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !SGRK01  
xy&*s\=:  
template < typename Cond > wzoT!-_X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PX/^*  
} ; NzM,0q  
L|-|DOgw  
3X',L*f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Uy)pEEu  
最后,是那个do_ (47la$CR  
2* T Ir  
D88IU9V&n  
class do_while_invoker r[7*1'. p  
  { ,->5 sJ{U  
public : #NL'r99D/o  
template < typename Actor > G6x'Myg I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &l_}yf"v  
  { .~rg#*]^  
  return do_while_actor < Actor > (act); KV6D0~  
} P (Y\l  
} do_; e6{E(=R[M  
H`q[!5~8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W.D>$R2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t pxk8Ys  
最后来说说怎么处理break和continue @uQ *$  
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。 p-DHTX  
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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