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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ez!W0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _{; _wwz  
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, UgK c2~  
2IE\O 8b  
YvcV801Go  
4xq|  
  class filler 0M roHFh9`  
  { uoOUgNwGg  
public : $.kJBRgV*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L-:@Om!  
} ; !zx8I7e4  
*!JB^5(H  
9 &uf   
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 09anQHa  
Z)$@1Q4P?1  
Q K#wsw  
nw% 9Qw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A7%/sMv  
'Etq;^H  
:{ZwzJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q!qD3<?5  
*Cf!p\7!  
ppNMXbXR  
NN=^4Xpc:  
二. 战前分析 c ?EvrtND  
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。 KK3iui  
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 GF8wKx#J  
YI;iG[T,&  
Hnk&2bY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >;hAw!|#  
  /* --------------------------------------------- */ i>,AnkI&  
vector < int *> vp( 10 ); ~gW^9nWYU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~CkOiWC0  
/* --------------------------------------------- */ :>;F4gGVG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jLt3jN  
/* --------------------------------------------- */ LtX53c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e2N K7  
  /* --------------------------------------------- */ v\4<6Z:4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *9$SFe|&n:  
/* --------------------------------------------- */ .,p=e$x]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j}",+H v  
`R: W5_n  
M*ZN]9{^.  
;aW k-  
看了之后,我们可以思考一些问题: r *6S1bW  
1._1, _2是什么? [RN]?,  
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。 5|*`} ;/y  
2._1 = 1是在做什么? Gj-nT N  
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。 e%L[bGW'  
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。 ;*<R~HJt  
[SC6{ |  
vg[3\!8z[  
三. 动工 1n!:L!,`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +Tu?PuT7k  
vVw@^7U  
) c\Y!vS  
V0_tk"  
template < typename T > +llb{~ZN  
class assignment `62v5d*>a  
  { T\bP8D  
T value; ]q{_i   
public : m<-!~ ew  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4jC)"tch  
template < typename T2 > h2f8-}fsq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vi-Ph;6[  
} ; f+uyO7  
$1|E(d1  
Vez8 ~r3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HrvyI)4{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WIf.;B)L  
rf%lhBv  
]&]DF Y~n  
C'|9nK$%  
  class holder wV==sV  
  { C&H'?0Y@  
public : aMhVO(+FW  
template < typename T > k%cE8c}R;A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .cQO?UKK  
  { Wy7w zt  
  return assignment < T > (t); ,7Hyrx`  
} <n]PD;.4  
} ; 94ruQ/  
iLuC_.'u=  
~>u| 7 M$(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7GsKD=bl]  
~ W8X g)  
  static holder _1; IoLi7NKw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s__xBY  
"d$~}=a[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;un@E:  
而不用手动写一个函数对象。 +|obU9M  
VZWo.Br'W  
* &:_Vgu  
4-x<^ ev=  
四. 问题分析 b/:wpy+9Z  
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。 A5yVxSF  
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。 U_5`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uW!XzX['  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MmjZq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e6j1Fa9  
#Z2 'Y[@.  
五. 问题1:一致性 . &j+&  
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`5sSXcr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dE_Xd :>  
l EFd^@t  
struct holder Tt)z[^)%  
  { 0<\|D^m=&h  
  // *7h~0%WR  
  template < typename T > b+|Jw\k  
T &   operator ()( const T & r) const 3Xu|hkK\e  
  { ~ #3{5* M  
  return (T & )r; -[-oz0`Sl{  
} yqq1a o  
} ; O68-G  
JpfA+r  
这样的话assignment也必须相应改动: 49QsT5b)  
F*PhV|XU  
template < typename Left, typename Right > *{w0=J[15  
class assignment M<w.q|P  
  { fYk>LW  
Left l; W7!gD  
Right r; KM?4J6jH  
public : /#Aw7F$Ey  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a(A~S u97  
template < typename T2 > /\/^= j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QLO;D)fC  
} ; NLMvi!5w,  
FFcCoPX_  
同时,holder的operator=也需要改动: eW(pP>@k,  
5 qfvHQ ~M  
template < typename T > 6AAvsu:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;b0Q%TDh  
  { ]LC4rS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hI86WP9*  
} |})s0TU  
 lrv-[}}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~rBFP)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _ l`F}v  
kzRvLs4xM  
return l(rhs) = r; 4@-tT;$  
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。 _R ii19k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k-|g  
OOSf<I*>  
template < typename Tp > gS +X%  
class constant_t M#'7hm6  
  { &IUA[{o~e  
  const Tp t; ~][~aEat;V  
public : AhF@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  <J;O$S  
template < typename T > 3$ ! QP N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DA "V)  
  { <=7nTcO~  
  return t; zVS{X=u  
} g9pKoi|\E  
} ; 6m;>R%S_  
*m"9F'(Sd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I_ZJnu<  
下面就可以修改holder的operator=了 w"9h_;'C_  
:b44LXKCP  
template < typename T > ]%6%rq%9C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k={D!4kKz  
  { 0(y*EJA$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U7x  
} V|'@D#\  
Z?o0Q\ }1  
同时也要修改assignment的operator() qB$-H' j:;  
MeBTc&S<  
template < typename T2 > DS(>R!bb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  ImhkU%  
现在代码看起来就很一致了。 =T[P  
daKZ*B|  
六. 问题2:链式操作 K]m#~J3d>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s=jmvvs_V}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (10t,n$  
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。 QlGK+I>y;  
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。 ,'(|,f42  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6-wpR  
"^$Ht`p[  
template < typename T > v"1&xe^4  
struct result_1 E"E(<a  
  { #a}w&O";  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Gz<I  
} ; ([q>.[WbH]  
Gky*EY  
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: m-O*t$6  
 ,h^6y  
template < typename T > QIkFX.^  
struct   ref vX }iA|`#  
  { ^ `yhN  
typedef T & reference; bW W!,-|R  
} ; LOkgeJuWv  
template < typename T > `?$-T5Rr  
struct   ref < T &> QgU]3`z"  
  { 7-B|B{]  
typedef T & reference; r B+ (  
} ; epnZGz,A  
mHMsK}=~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DIGw4g4Kt  
6Mc&=}bV  
template < typename T > _ooHB>sH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t[!,puZc#  
  { M#^q <K %  
  return l(t) = r(t); i`@cVYsL  
} Lmjd,t  
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。 Gk5'|s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]#M"|iTR  
2*D2jw  
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 F4\:9ws  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R WY>`.su  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Bdh*[S\u@E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -4QZ/*  
最后的布局是: )$^xbC#j`3  
                Add 3/vtx9D  
              /   \ %t&Lq }e  
            Divide   5 h{mzYy} b  
            /   \ H,KH}25  
          _1     3 rmw}Ui"  
似乎一切都解决了?不。 2Di~}*9&  
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。 bsu?Q'q  
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。 eFs5 l  
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: l#cVQ_^"  
Kc]cJ`P4.  
template < typename Right > *m "@*O'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DH.`  
Right & rt) const |E K6txRb  
  { auN8M.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yam'LF  
} DH\Ox>b=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9'p| [?]v  
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。 ,zZH>P  
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。 waC i9  
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。 Q% aF~  
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。 R~oY R,L;  
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? ]Qe~|9I  
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: ,'c%S|]U7  
T+XcEI6w  
template < class Action > ?T73BL=  
class picker : public Action eW.qMx#:od  
  { z&!o1uq  
public : JL_(%._J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _~Od G  
  // all the operator overloaded PYQ  
} ; VT>-*  
iJ58RY  
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。 i/!{k2  
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: ){GJgk|P  
/ w dvm4  
template < typename Right > &S.p%Qe"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [ x>Pf1  
  { 9hK8dJw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qq{tX  
}  e#5WX  
j\KOKvY)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v0WB.`rO  
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。 u@D5SkT  
tx;2C|S$oU  
template < typename T >   struct picker_maker TH4f"h+B3"  
  { B_Wig2xH0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ShRMzU  
} ; Y]R=z*i%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EO'+r[Y  
  { 9J%O$sF  
typedef picker < T > result; yT%<  t  
} ; :6C R~p  
xz@*V>QT  
下面总的结构就有了: )+ G0m,n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K&._fG  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bg3kGt0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M97+YMY)  
至此链式操作完美实现。 49/2E@G4.  
sfG9R"  
LU*mR{B  
七. 问题3 :zC=JvKT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 MeV4s%*O+  
56."&0  
template < typename T1, typename T2 > ^38k xwh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fm^tU0DY  
  { n}%_H4t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tvJl-&'N  
} G|?V}pZ  
9[{q5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =S^vIo)  
kdA]gpdw  
template < typename T1, typename T2 > 1jSmTI d  
struct result_2 jz'%(6#'gW  
  { eG1A7n'6W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y edF%  
} ; LfnQcI$kO  
!N:w?zsp  
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? /jaO\t'q  
这个差事就留给了holder自己。 |L;Hd.l7^*  
    fiAj# mX  
{>R933fap  
template < int Order > ,9:v2=C_  
class holder; ctgH/SU  
template <> YS9)%F=X  
class holder < 1 > 'bji2#z[  
  { '6WZi|(a  
public : <1sUK4nQ,  
template < typename T > 2#`d:@r  
  struct result_1 I`{=[.c  
  { >&Ye(3w&  
  typedef T & result; |%Y=]@f  
} ; 10dK%/6/O  
template < typename T1, typename T2 > B 4e}%  
  struct result_2 /KiaLS  
  { {dl@ #T u  
  typedef T1 & result; EA:_PBZ  
} ; ' wLW`GX.  
template < typename T > 4mGRk)hk:>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^SUo-N''  
  { <p_2&& ?  
  return (T & )r; |<YF.7r;  
} dZJU>o'BG  
template < typename T1, typename T2 > {=^<yK2q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const usugjx^p  
  { H'2o84$  
  return (T1 & )r1;  9mv6  
} TTxSl p2=;  
} ; j,_{f =3;  
f`J[u!Ja  
template <> s;[64ca]Q  
class holder < 2 > Q!fk|D+j  
  { HBa6Y&)<  
public : G)5Uiu:^X  
template < typename T > ||Wg'$3  
  struct result_1 H,fVF837  
  { 8/9YR(H3H  
  typedef T & result; Yj>\WH  
} ; FZ% WD@=  
template < typename T1, typename T2 > <dY{@Cgw=  
  struct result_2 VDy_s8Z#  
  { %+$!ctn  
  typedef T2 & result; (n{!~'3  
} ; /P{'nI  
template < typename T > ^6 ,}*@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mc6W"  
  { s[*I210  
  return (T & )r; 3V/|"R2s  
} y*sqnzgF  
template < typename T1, typename T2 > \?k"AtL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tUFXx\p  
  { "FfP&lF/  
  return (T2 & )r2; o, qBMo^.  
} j62oA$z  
} ; ~qW"v^<  
MB5X$5it  
Of$gs-  
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> >。 +Kg3qS"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e]d\S] 5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q mz3GH@wg  
-F-,Gcos  
return l(i, j) = r(i, j); ^W,x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kh*td(pfP9  
FwSV \N+#'  
  return ( int & )i; QtqE&j  
  return ( int & )j;  2Y9@[  
最后执行i = j; SL% Ec%9Y  
可见,参数被正确的选择了。 h6gtO$A|p=  
]FO)U  
xHwcP21  
I#t# %!InH  
u&Y1,:hiL  
八. 中期总结 C'0=eel[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .$-%rU:*}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1\Vp[^#Vx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7y>{Y$n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N%8aLD  
*&yt;|y  
[IuF0$w=dj  
|G>Lud  
=^3B&qQNq  
WPNvZg9*c  
九. 简化 2k""/xMF'  
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。 ,Z]4`9c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g(zoN0~  
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: WO6;K]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A&;Pt/#'  
  +-*/&|^等 ;!N_8{ 7r  
2. 返回引用。 RjQdlr6*  
  =,各种复合赋值等 r)t-_p37  
3. 返回固定类型。 Xc@%_6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N u9+b"Wr  
4. 原样返回。 7tz #R :  
  operator, _S#3!Wx  
5. 返回解引用的类型。 &l1CE1 9<  
  operator*(单目) |-k~Fa  
6. 返回地址。 EPwM+#|e-  
  operator&(单目) !F*CEcB  
7. 下表访问返回类型。 DC%H(2  
  operator[] 0--0+?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >5=uq _QY  
  operator<<和operator>> wrt^0n'r)c  
P&]PJt5  
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。 I!-5 #bxD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BnLE +X  
_LSf )  
template < typename Left > 9 l9|w4YJs  
struct value_return z}m)u  
  { Ni 5Su  
template < typename T > L%O( I  
  struct result_1 j*)K> \  
  { p=U5qM.O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :Qra9; Y  
} ; `]:&h'  
vErlh:~e  
template < typename T1, typename T2 > E; Z1HF R  
  struct result_2 ['n;e:*  
  { $3MYr5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4 U`5=BI  
} ; 6*H F`@(  
} ; `JL&x|q o  
|F#L{=B  
t{)J#8:g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G_a//[p  
m`lsUN,  
下面我们来剥离functor中的operator() Z}'"c9oB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BAS3&fA  
i^'Uod0d.  
return l(t) op r(t) @z)_m!yV1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ${%*O}$  
return op l(t) ~'l.g^p bv  
return op l(t1, t2) *b0f)y3RV  
return l(t) op }PDNW  
return l(t1, t2) op 0if~qGm=!  
return l(t)[r(t)] PXYo@^ 3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9fL48f$  
w oSI 2i  
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: RI%ZT  
单目: return f(l(t), r(t)); 6- @n$5W0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;eeu 9_$  
双目: return f(l(t)); WSW,}tFp"  
return f(l(t1, t2)); m^)h/s0A  
下面就是f的实现,以operator/为例 lE?F Wt  
(7g1eEK%  
struct meta_divide c);(+b  
  { aBLE:v  
template < typename T1, typename T2 > &t\KKsUtd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?0VLx,kp  
  { M6b; DQ  
  return t1 / t2; 3;J)&(j0  
} SrVJ Q~ :>  
} ; `<L6Q2Y>j  
{ +%S{=j  
这个工作可以让宏来做: ~^Y(f'{  
U\A*${  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -IB~lw  
template < typename T1, typename T2 > \ Rg6e7JVu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'nM)=  
以后可以直接用 M/,jHG8v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &<P!o_+eb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?*Kewj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0#mu[O  
&\0`\#R  
u&>o1!c*P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P:")Qb2  
{AY `\G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e>kw>%3bl9  
class unary_op : public Rettype `"E|  
  { J !:ss  
    Left l; Iz#h:O  
public : (Js'(tBhiU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >_y>["u6J#  
7='M&Za  
template < typename T > N*Owfr1 N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Vad| -  
      { K6.*)7$#  
      return FuncType::execute(l(t)); "(+ >#  
    } m*BtD-{  
K/y#hP  
    template < typename T1, typename T2 > '~E&^K5hr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5UwaBPj4  
      { By 8C-jD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^L;`F  
    } (,E.1j]ji  
} ; LV&tu7c  
^6~CA  
#GYCU!  
同样还可以申明一个binary_op r)dT,X[}F  
wK[xLf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  [;D4,@A  
class binary_op : public Rettype H5Rn.n(|  
  { i>S /W!F  
    Left l; : /9@p  
Right r; mb*L'y2r  
public : ] y, 6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :G|Jcl=r  
@Zs}8YhC  
template < typename T > !m$OI:rr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -, ~n|ceI  
      { (d[)U<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^z$-NSlI  
    } MS6^= ["  
{O6f1LuH  
    template < typename T1, typename T2 > oU m"qt_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rp)82- .  
      { m&OzT~?_>N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IN!m  
    } ,2)LH 'Xx  
} ; EM*YN=So  
Ftm%@S?  
G Cx]VN3 &  
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 ()vxTTa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v!ULErs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gJ>?<F;  
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。 O1@xF9<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X+{4,?04+  
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。。。 3_IuK 6K2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }@V(y9K  
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) R tn.cSd  
下面是修改过的unary_op /r|^Dc Nx  
6tM CpSJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z-b^{uP  
class unary_op K ^1bR(a  
  { _EOQ*K#=Ct  
Left l; 9q;\;-  
  #zXkg[J6d  
public : vcAs!ls+  
k@AOE0m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bya!pzbpr  
I`2hxLwh+  
template < typename T > 8 @!/%"Kt2  
  struct result_1 v[ru }/4  
  { rZZueYuXO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O'" &9  
} ; |-I[{"6q$@  
Xi5ZQo!t  
template < typename T1, typename T2 > Tc@r#!.m  
  struct result_2 {3C~cK{  
  { bzmT.!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HW{osav9  
} ; ]]+wDhxH  
:a3Pnq$]E  
template < typename T1, typename T2 > 5A /G?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8|?$KLz?F>  
  { G7`7e@{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A[Juv]X  
} p,@_A'  
u Y/Q]N T  
template < typename T > rZ1${/6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iD_NpH q  
  { y`=A$>A  
  return OpClass::execute(lt(t)); yjpV71!M  
} ,'F;s:WM,  
kVQKP  U  
} ; x+"~-KO8q$  
DVRE;+Jt  
m"~$JA u  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [z`U 9J  
好啦,现在才真正完美了。 _5.^A&Y*  
现在在picker里面就可以这么添加了: yuk64o2QE  
a>Uk<#>2?a  
template < typename Right > 6.2_UN^<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d)(61  
  { :Cw|BX@??U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I* \o  
} '6fMF#X4F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %K /=7  
mT>56\63  
qp_kILo~  
IC/'<%k  
O(h4;'/E  
十. bind X&t)S?eCos  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Nj qUUkc  
先来分析一下一段例子 y:D|U!o2V  
*8fnxWR   
J-A CV(z=q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Tl%#N"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :p(3Ap2TY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gc7S_D~;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |SZRO,7x  
我们来写个简单的。 3.?PdK&C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ej ip%m  
对于函数对象类的版本: 4\Y2{Z>P?  
g ` 6Xrf  
template < typename Func > _NA0$bGN9  
struct functor_trait GrW+P[j9  
  { .#6Dad=S*  
typedef typename Func::result_type result_type; <u*~RYA2  
} ; fEWS3`Yy  
对于无参数函数的版本: r~z-l,  
1fm\5/}'`1  
template < typename Ret > d /jO~+jP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "ZNiTND  
  { P(d4~hS  
typedef Ret result_type; $985q@pV0  
} ; <jQ?l% \  
对于单参数函数的版本: 9@#Z6[=R,  
u}JL*}Q  
template < typename Ret, typename V1 > ^LE`Y>&m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ngcXS2S_  
  { ?3Se=7 k  
typedef Ret result_type; SY["dcx+  
} ; .:*V CDOM  
对于双参数函数的版本: =E8lpN'  
g9H~\w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vdYd~>w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {%'(IJ|5z  
  { B5IS-d  
typedef Ret result_type; B8'" ^a^&-  
} ; i))S%!/r~  
等等。。。 MZB0vdx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f[HhLAVGK`  
}L{en  
template < typename Func > ync2X{9D  
struct func_return mZDrvTI'  
  { [7ZFxr\:!  
template < typename T > 9;k_"@A6  
  struct result_1 l!<Nw8+U  
  { E#`=xg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H*!j\|v0  
} ; =4"D8 UaHr  
Bl2y~fCA  
template < typename T1, typename T2 > F"#bCnS  
  struct result_2 fKf5i@CvB@  
  { G\?fWqx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ((\s4-   
} ; 81fpeoNO  
} ; G%  
En&ESW N  
&7!&]kA+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Gmi4ffIb3  
``)ys^V  
template < typename Func, typename aPicker > S " R]i  
class binder_1 R)"Ds}1G  
  { v9( ->X'  
Func fn; 4*g`!~)  
aPicker pk; Pdmfn8I]%  
public : :[ m;#b  
(n05MwKu\  
template < typename T > D+]#qS1q  
  struct result_1 9w^1/t&=04  
  { M2(+}gv;7p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $(H%|Oyn  
} ; }+h/2D  
-tAdA2?G  
template < typename T1, typename T2 > mVg-z~44T  
  struct result_2 |G~LJsXW!v  
  { p [4/Nq,c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yjaX\Wb[z[  
} ; 4P( Y34j  
r`pg`ChHv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fHCLsI  
5e~\o}]  
template < typename T > 'due'|#^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a ?/GEfd  
  { s"#JBw\7  
  return fn(pk(t)); O6NgI2[O  
} 8rAOs\ys  
template < typename T1, typename T2 > .8S6;xnkC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NOLw119K  
  { im_WTZz2P  
  return fn(pk(t1, t2)); Jiyt,D*wX  
} (|I:d!>:U  
} ; t8DyS FT  
 iUJqAi1o  
:3M2zV cf  
一目了然不是么? Q3vC^}Dmr  
最后实现bind uV!Ax *'  
L}*:,&Y/  
NK2Kw{c"iI  
template < typename Func, typename aPicker > 9E4H`[EQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i[/g&fx  
  { 3zo]*6p0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >!MOgLO3  
}  ^E*W B~  
oMawIND a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i\lur ET  
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。 I *YO  
4n @}X-)  
十一. phoenix zV_U/]y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fNNkc[YTZI  
^I=c]D]);  
for_each(v.begin(), v.end(), (xf_  
( 5@ecZ2`)+h  
do_ mD{<Lp=  
[ DvCs 5  
  cout << _1 <<   " , " u[q1]]   
] -B-?z?+(O  
.while_( -- _1), YjN2 ,Xi  
cout << var( " \n " ) ! /;@kXN  
) Fk@A;22N  
); i_Dv+^&zV  
/. GHR  
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: FtXd6)_S  
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 }CnqJ@>C5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 23 j{bK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SQhk)S  
w DswK "T  
T+ey>[  
template < typename Cond, typename Actor > ,ef"S r  
class do_while WPi^;c8  
  { YUU|!A8x  
Cond cd; NWWag}  
Actor act; c Q:.V  
public : vp@%wxl!:  
template < typename T > @RGVcfCG)  
  struct result_1 Y?W"@awE"\  
  { eIBHAdU+g/  
  typedef int result_type; .|[ZEXq  
} ; EN />f=%  
@ c,KK~{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eSo/1D  
[,[;'::=o4  
template < typename T > }6ObQa43   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0`.3`Mk   
  { F4'g}y OLd  
  do qI;"yG-x-  
    { ]H<5]({F  
  act(t); &$F4/2|b%  
  } `##qf@M  
  while (cd(t)); ~nJcHJ1nb4  
  return   0 ; T&Z%=L_Q  
}  SbQ Ri  
} ; k~f3~-"  
/+2;".  
&~VWh}=r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]vj4E"2;  
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。 v$c*3H.seM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fq(r,h=|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4Kjrk7GAx  
下面就是产生这个functor的类: vFz%#zk>  
e=K2]Y Q{  
V\Oe] w  
template < typename Actor > ^%l~|w  
class do_while_actor 0!X;C!v;  
  { H%N !;Jz=  
Actor act; par| j]  
public : gI8r SmH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &Fo)ea  
#eSVFD5ZU  
template < typename Cond > q>:>f+4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7 j$ |fS  
} ; E +\?|q !T  
W/_=S+CvK  
lg` Qi&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >;V ? s]  
最后,是那个do_ #U45H.Rz  
y,&.<Yc  
b<,Z^Z_  
class do_while_invoker ]"bkB+I  
  { jO xH' 1I  
public : `L p3snS  
template < typename Actor > XQL"D)fw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #?%akQ+w  
  { Sh'>5z2  
  return do_while_actor < Actor > (act); rmpx8C Y"  
} k8fvg4  
} do_; lU]/nKyd  
%gj's-!!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (2J_Y*N~>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n';"c;Ye)  
最后来说说怎么处理break和continue +~, qb1aZ  
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。 FlJ(V  
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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