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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,$6MM6W;-F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W &0@&U  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V&,<,iNN  
5cNzG4z  
qh(-shZ4Du  
UwL"%0u  
  class filler jzJ1+/9  
  { y9G57D  
public : Cj4b]*Q,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YAC zznN  
} ; )(ZPSg$/F  
zy/tQGTr@  
|{ /O)3  
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: <E}]t,'3  
'9p5UC  
mk`cyN>m  
9Pob|UA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !iitx U  
bF Y)o Z  
kkE)zF   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $NGtxZp  
bhm~Ii  
$jeDVH  
(fGJP*YO  
二. 战前分析 P"PeL B9K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 X_sG6Q@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h&k ^l,  
t!=~5YgKs  
#g`cih=QL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kG;\i  
  /* --------------------------------------------- */ G|G?h  
vector < int *> vp( 10 ); v/TlXxfil  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ik:)-GV;s  
/* --------------------------------------------- */ 3~3(G[w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dI0>m:RBz  
/* --------------------------------------------- */ hA,rSq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XF f+efh  
  /* --------------------------------------------- */ iJaNP%N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %}]4Nsde  
/* --------------------------------------------- */ i8[Y{a *  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -Ib+/'  
 +SA<0l  
w6In{uO-Z  
nhX p_Z9  
看了之后,我们可以思考一些问题: `1d`9AS2g  
1._1, _2是什么? /qhm9~4e3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .Qi1I  
2._1 = 1是在做什么? zc,9Qfn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %qjyk=z+Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 seV;f^-hR  
&CeF^   
:: 72~'tw  
三. 动工 >yT@?!/Q>'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zm3MOH^a  
~lalc ^  
< ,cIc]eX  
\,bFm,kC?  
template < typename T > Y %D*O  
class assignment WWs[]zr  
  { g@6X|W5,J  
T value; wR<QeH'V  
public : :-W CW);N  
assignment( const T & v) : value(v) {} Jgv>$u  
template < typename T2 > - 2na::<K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bZ22O"F  
} ; QGz3id6  
pQMpkAX  
xEZVsz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NF)\">Ye  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^s2-jkK  
FZ.z'3I  
Ty4%du6?d  
-"dy z(  
  class holder |9"^s x  
  { =|V]8 tN  
public : f!8m  
template < typename T > N9h@1'>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |&RX>UW$W  
  { bvu<IXX=2  
  return assignment < T > (t); K84cE  
} H6CGc0NS+  
} ; qH$rvD!]  
: )"jh`  
f`]E]5?  
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: mhkAI@)>  
dVtLYx  
  static holder _1; qjEWk."  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k+GK1Yl  
2#A9D.- h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,lS-;.  
而不用手动写一个函数对象。 y~ 4nF  
7(USp#"  
d8 Nh0!  
O+Lb***b"  
四. 问题分析 I;.E}k   
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。 )qP{X,Uf  
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。 :!YJ3:\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \C2P{q/m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -L50kk>h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P<JkRX  
e}yu<~v_  
五. 问题1:一致性 }xlmsOHuI  
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?|  D6!+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _3G)S+ 7#  
+X(^Q@  
struct holder 3pjYY$'  
  { Jas|P}{=fT  
  // {)gd|JV*  
  template < typename T > rxI&;F#  
T &   operator ()( const T & r) const DCzPm/#b  
  { +C;#Qf  
  return (T & )r; {1U*: @j  
} C2|2XL'l(C  
} ; /F}\V ^  
BW-P%:B1!R  
这样的话assignment也必须相应改动: H;Qn?^  
q]%bd[zkz  
template < typename Left, typename Right > Fsj&/: q  
class assignment vA-p} ]%  
  { .%b_3s".  
Left l; (BQ3M-  
Right r; s /q5o@b{  
public : TdIFZ[<7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v oS"X  
template < typename T2 > GJ_)Cl+5E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~@?-|xLqQ  
} ; zXU{p\;)\  
3U.qN0]  
同时,holder的operator=也需要改动: "t&k{\$\  
207oE O]  
template < typename T > i/Lq2n3 )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {,2_K6#  
  { EAXU{dRV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LP6FSo~K  
} w>BFgb?  
&u\z T P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 RW^v{'o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CuO*>g^K[  
UKQ&TV}0  
return l(rhs) = r; 2.2a2.I1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3C[4!>|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  n(xlad  
_rVX_   
template < typename Tp > < LAD  
class constant_t LVl0:!>~  
  { w} q@VVB%  
  const Tp t; >6834e  
public : Y]Vc}-a(h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }lpm Hvs  
template < typename T > 2Wf qgR[3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v+bjC  
  { I/V#[KC  
  return t; }V,M0b>  
} HMd)64(  
} ; cP=mJ1  
wSF#;lqd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j6(IF5MqP  
下面就可以修改holder的operator=了 0$ac1;7  
Qf(e'e  
template < typename T >  AlaN;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JP*mQzZL  
  { Xb]?/7 X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); { (,vm}iFL  
} dk`!UtNNRa  
j|dzd<kE6  
同时也要修改assignment的operator() IqKXFORiNI  
pv SFp-:_  
template < typename T2 > o`! :Q!+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Fe< t@W  
现在代码看起来就很一致了。 JlGD.!`  
7]zZh a4X  
六. 问题2:链式操作 5mVu]T`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !sQ8,l0h  
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。 EZRZ)h  
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。 "FvlZRfXj  
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。 BF|FW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OBQ!0NM_b  
{;M/J  
template < typename T > iPpJ`i#@+  
struct result_1 _cN)q  
  { (kOv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yS3s5C{C  
} ; :E`l(sI7J}  
wh+ibH}@!  
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: gdNp2b  
7/!C  
template < typename T > SJ+-H83x  
struct   ref ;#yz i2f  
  { j/|qge4  
typedef T & reference; X&X')hzIt  
} ; ' qS!n  
template < typename T > ~kT{O!x}4  
struct   ref < T &> @?? 6)C  
  { O G}&%NgH  
typedef T & reference; Vs"Q-?  
} ; %y+j~]^:  
--)[>6)I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8}T3Fig,q  
bkIA:2HX  
template < typename T > /2cOZ1G;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ) <~7<.0  
  { W78-'c  
  return l(t) = r(t); !,uw./8@Ku  
} `Db}q^mQ  
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。 =ab}.dWC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b"bj|qF~E  
k]5L\]>y  
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 sH: &OaA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {v 0(0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H`@7o8oj1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &H{>7q#r  
最后的布局是: O0YGjS|d  
                Add 4q8%!\A+  
              /   \ $dw;Kj'\  
            Divide   5 '8 #*U  
            /   \ vdzC2T  
          _1     3 T/5U lW|\  
似乎一切都解决了?不。 U6PUt'Kk@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 '|R|7nQAj  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a9Rh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: J?$uNlI  
42LV>X#i  
template < typename Right > 6d8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SUhP e+  
Right & rt) const ,Z"sh*  
  { /VkJ+%}+j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ABGL9;.8  
} ZVU)@[s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 li^E$9oWC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wE2?/wb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,fFJSY^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 z[OEg HI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e(A&VIp  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Mla,"~4D5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: H5)WxsZ R  
PeaD]  
template < class Action > ~<LI p%5(  
class picker : public Action n1h+`nsf  
  { rD?o97  
public : ]A[~2]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C?k4<B7V  
  // all the operator overloaded m^KkS   
} ; ?zqXHv#x  
Gr?gHAT  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P6rL;_~e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: S)?B  I  
m`aUz}Y>c  
template < typename Right > JG4I-\+H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F!8425oAw  
  { F{H y@7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d[de5Xra  
} 0c) 19Ig  
YQJ_t@0C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [ ]NAV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 QH:i)v*  
~Tolz H!  
template < typename T >   struct picker_maker ;$]R#1i44  
  { lM]7@A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a*`J]{3G  
} ; $[e*0!e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r@aFB@   
  { S7R^%Wck/6  
typedef picker < T > result; WObfHAp.  
} ; .H "gH-I  
V-57BKeDz  
下面总的结构就有了: ( ;q$cKy  
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。 4"@yGXUb  
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。 '_8Vay~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N !:&$z-  
至此链式操作完美实现。 = 8n*%NC  
]up:pddIh  
}Na*jr0y9{  
七. 问题3 -xXM/3g1u  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h2 y@xnn  
UHHe~L  
template < typename T1, typename T2 > JdnZY.{S0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3[$VW+YV  
  { .KV?;{~q@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k<y$[xV  
} ?*g]27f11  
2C>PxA6l  
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: }v{F9dv  
"[G P)nC  
template < typename T1, typename T2 > V.}U p+WL  
struct result_2 v,s]:9f`\>  
  { &fWZ%C7|jC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 71eD~fNdx  
} ; azSS:=A  
uG<+IT|x  
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? g.'4uqU  
这个差事就留给了holder自己。 #~Q0s)Ze  
    ax$0J|}7  
cuHs`{u@P  
template < int Order > y}|zH  
class holder; +VfJ: [q  
template <> 7~ 2X/  
class holder < 1 > &c'unKH  
  { -$*YN{D+  
public : }x+{=%~N  
template < typename T > &Jj ?C  
  struct result_1 &p*N8S8  
  { MTQdyTDHl  
  typedef T & result; sfH|sp  
} ; (jXgJ" m  
template < typename T1, typename T2 > ?tOzhrv  
  struct result_2 ;2$^=:8  
  { WWY9U  
  typedef T1 & result; F4@h} T5)  
} ; ][9M_.  
template < typename T > G[jCmkK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hFKYRZtP.8  
  { $`i&\O2*  
  return (T & )r; }=++Lr4*  
} m{' q(w}  
template < typename T1, typename T2 > }b44^iL$9y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tNtP+v-{  
  { 1}N5WBp  
  return (T1 & )r1; Z)HQlm  
} 5(,WN  
} ; xv /w %  
TJCoID7a8  
template <> -7lJ  
class holder < 2 > 7XZ!UC;i  
  { PR Y)hb;1  
public : |_-FQ~Hf F  
template < typename T > [scPs,5Y  
  struct result_1 sI`Lsd'V  
  {  oo2VT  
  typedef T & result; !j- 7,  
} ; >:s:`Au  
template < typename T1, typename T2 > Qf"gH <vT  
  struct result_2 [!v:fj  
  { 3ZC[H'|  
  typedef T2 & result;  B} :[~R'  
} ; \!-X&ws  
template < typename T > k38Ds_sW6d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o rEo$e<  
  { Yx,  
  return (T & )r; P /Js!e<\  
} TkK- r(=  
template < typename T1, typename T2 > M6?*\ 9E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !X8:#a(  
  { a7ZPV1k  
  return (T2 & )r2; kfn5y#6NZ  
} .@R{T3 =Q  
} ; $g*|h G/{  
xl s_g/Q  
R# gip  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )wAqaG_d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x3]es"4Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }F-WOQ  
/QG8\wXE2  
return l(i, j) = r(i, j); Mk7#qiPo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m(?M]CH(A  
A|jaWZM-  
  return ( int & )i; /mvuSNk  
  return ( int & )j; 5gi`&t`  
最后执行i = j; Wh"oL;O  
可见,参数被正确的选择了。 !\CoJ.5=  
^;N +"oq!y  
Riw#+#r]/  
m7fmQUk  
ze]2-B4  
八. 中期总结 P#6y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0F)Y[{h<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \9!W^i[+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t(^c]*r~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor POdG1;)  
5PG%)xff*  
8LB+}N(8f  
|eJ4"OPC  
M&xfQNE   
m>~%. (/x  
九. 简化 F.K7w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 m@)K]0g<f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 59IxY ?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J'|qFS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ](:aDHa  
  +-*/&|^等 q*,];j/>k  
2. 返回引用。 YcT!`B   
  =,各种复合赋值等 }h>QkV,{2  
3. 返回固定类型。 pGh2 4E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /wVrr%SN  
4. 原样返回。 ?$v#;n?@I  
  operator, hQvSh\p  
5. 返回解引用的类型。 l$z\8]x  
  operator*(单目) ggfL d r  
6. 返回地址。 ?u"MsnCXYn  
  operator&(单目) $s$z"<  
7. 下表访问返回类型。 hC=9%u{r?  
  operator[] V07e29w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '*|Wi}0R  
  operator<<和operator>> 4l560Fb'U  
L@XhgQ  
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。 1 f).J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q&rpW:^v  
`XS6t)!ik  
template < typename Left > UJ<eF/KSmG  
struct value_return ~Qeyh^wo  
  { +2 !F6"hP  
template < typename T > Tt<Ry'Z$3  
  struct result_1 :VX?j 3qW  
  { QD-#sU]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .|;`qU o  
} ; x~rIr#o  
aPWlV= oG  
template < typename T1, typename T2 > _py%L+&{  
  struct result_2 lZ'-?xo  
  { +eg$Z]Lht  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |W<wPmW_{+  
} ; d~u+:[\=/  
} ; )=8MO-{  
$_%yr ~2  
M S)(\&N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /{#1w\  
"z8L}IC!e5  
下面我们来剥离functor中的operator() 4Bsx[~ u&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8xW_N"P.>  
Tl6%z9rY@  
return l(t) op r(t) =Wn11JGh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) be}^}w=  
return op l(t) WgF Xv@Jjt  
return op l(t1, t2) T1.`*,t)=  
return l(t) op u|z B\zd  
return l(t1, t2) op ^(r?k_i/  
return l(t)[r(t)] Yh\ } i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0.Pd,L(  
OB FG!.)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #p_3j 0S  
单目: return f(l(t), r(t)); 4{7O}f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pfj{TT.#L  
双目: return f(l(t)); O'a Srjl  
return f(l(t1, t2)); .gh3"  
下面就是f的实现,以operator/为例 L}7c{6!F7  
Wt*&_+ae  
struct meta_divide D7T(B=S6  
  { bX23F?  
template < typename T1, typename T2 > ,#@B3~giC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) : z*OAl"  
  { t>:2F,0K9  
  return t1 / t2; c4E=qgP  
} u2,V34b-  
} ;  Gqvj  
l6IpyIex  
这个工作可以让宏来做: maW,YOyRN  
R] L|&{   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _1S^A0ft  
template < typename T1, typename T2 > \ `uo'w:Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #0V$KC*>  
以后可以直接用 wyvrNru<l4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M}MXR=X,  
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 O:3LA-vA  
(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。。。) Uax[Zh[Cg  
~vgm; O  
zBg>I=hiG  
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 fS+Ga1CsH  
=QXLr+ y@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bq{":[a  
class unary_op : public Rettype ~Q}JC3f>  
  { rw/WD(  
    Left l; x2/L`q"M?=  
public : ?4vf 2n@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s_xWvx8?4.  
_PUgK\  
template < typename T > P0WI QG+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # Un>g4>Rh  
      { :I*G tq   
      return FuncType::execute(l(t)); 7)aitDD  
    } X;25G  
4 qMO@E_  
    template < typename T1, typename T2 > IMjz#|c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7.@$D;L9  
      { tCH4-~,#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OW!cydA-  
    } SUwSZ@l^|  
} ; ^|-*amh  
X=$WsfN.h  
UZ#Yd|'PD  
同样还可以申明一个binary_op 0*0]R C5?  
~$xLR/{y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WxwSb`U|  
class binary_op : public Rettype xrb %-vT  
  { Rrh?0qWs  
    Left l; \l)<NZ\  
Right r; ODa+s>a`^  
public : [^sv.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} owHV&(Go(B  
5=]q+&y\H  
template < typename T > r#ES|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V8AF;1c?-'  
      { CZaUrr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); evOy Tvc  
    } aBv3vSq> Q  
"BSSA%u?c  
    template < typename T1, typename T2 > i Lr*W#E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Th) &  
      { {v{qPYNyh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "f/91gIzm'  
    }  }NX9"}/  
} ; |KEq-  
 =d07c  
?z,^QjQ}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 IRy!8A=X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C/AqAW1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m]LR4V6k|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 " o.V`Bj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {@j0?s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N0A PX4j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zGKDH=Yy ;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) lFvRXV^+f  
下面是修改过的unary_op :6R0=oz  
hF`e>?bN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M-> /vi  
class unary_op ={_.}   
  { ND);7  
Left l; Np$peT[  
  ':al4m"  
public : kT|{5Kn&s  
Oa7x(wS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ut"~I)S{LT  
 -)  
template < typename T > CZE!rpl  
  struct result_1 :9`'R0=i^  
  { llG^+*Y8t  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .-Y3oWV  
} ; S<), ,(  
w#V{'{DKp  
template < typename T1, typename T2 > nT UKA  
  struct result_2 )nJo\HFXv  
  { % H"A%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1O" Mo  
} ; gT 8^  
}Ej^M~Vv  
template < typename T1, typename T2 > 00s&<EM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ="%nW3e@  
  { mDJF5I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QEd>T"@g  
} 'C=8.P?  
&E98&[`7  
template < typename T > L0ZgxG3:g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l+# l\q%l  
  { 2Eq?^ )s  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8S;]]*cD~  
} ;O8Uc&:P  
m e\S:  
} ; G)qNu}  
V?KACYd@O  
t{)Z$ )'  
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 c;\}R#  
好啦,现在才真正完美了。 cW+6Emh  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZM)Y Rdh  
#is1y3yh  
template < typename Right > $|0_[~0-n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @WcK<Qho  
  { (W*~3/@D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {\tHS+]  
} CH |A^!Zm  
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。 OGmOk>_  
i1ph{;C  
&V. ps1  
bj6-0`  
Ie3 F  
十. bind H)XHlO^  
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。 45cMG~]p  
先来分析一下一段例子 f<!3vAh  
%;5AF8#c  
OyTEd5\3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lZyxJDZ A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t- Rp_2t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?Bg<74  
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。 ` oBlv  
我们来写个简单的。 a3o4> 9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hg8gB8Xq  
对于函数对象类的版本: t\[aU\4-7  
uXxc2}  
template < typename Func > ^G5BD_  
struct functor_trait }lN@J,q  
  { lTNfTO^  
typedef typename Func::result_type result_type; B~p` 3rC  
} ; "2cJ'n/L  
对于无参数函数的版本: d'1 L#`?  
AEjkqG4qv  
template < typename Ret > ts2;?`~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &r0b~RwUv  
  { ~N</;{}fL4  
typedef Ret result_type; V wj^h  
} ; Qg dHIMY  
对于单参数函数的版本: YHoj^=/b  
g[P.lpi{U  
template < typename Ret, typename V1 > k M/cD`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L0j&p[(r  
  { l.tNq$3pS  
typedef Ret result_type; 6mH0|:CsY  
} ; 7nh,j <~;2  
对于双参数函数的版本: x50,4J%J'r  
WdXi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C %l!"s^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KH4 5A'o  
  { PA5_  
typedef Ret result_type; +-=o16*{ !  
} ; p h[ ^ve  
等等。。。 z"`q-R }m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3`9H  
D;@*  
template < typename Func > cE7xNZ;Bh  
struct func_return FB<#N+L\  
  { 'B;aXy/JC  
template < typename T > I?sA)!8  
  struct result_1 2{t i])  
  { U1&pcwP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J \iyc,M<M  
} ; v634{:'e  
B1]5%B  
template < typename T1, typename T2 > [<~1.L^I  
  struct result_2 W}6(;tI  
  { _sU|<1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }t4?*:\  
} ; fFG, ^;7-O  
} ; Y..   
,X Zo0 !  
ZVo%ssVt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 chjXsq#Q^  
-eKi}e  
template < typename Func, typename aPicker > FI,>v`  
class binder_1 *Vk%"rwaG  
  { [da,SM  
Func fn; 1(V>8}zn  
aPicker pk; B7"/K]dR:  
public : a9rn[n1Q  
m>4jRr6sF  
template < typename T > Y)@mL~){  
  struct result_1 I>k >^  
  { ^WDAW#f*<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +dWx?$n  
} ; K\5'pp1  
: `D[0  
template < typename T1, typename T2 > lWj|7  
  struct result_2 K9v@L6pY=  
  { hX#s3)87  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J)O1)fR  
} ; G([8Q8B4 +  
Vl;GQe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w9D<^(_}/  
w*.q t<rH)  
template < typename T > Yk',a$.S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i~\fpay  
  { 5m,{?M`  
  return fn(pk(t)); )zK`*Fa az  
} neW_mu;~Z  
template < typename T1, typename T2 > e %VJ:Dj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  <b7 4L  
  { et|P5%G  
  return fn(pk(t1, t2)); =j[zMO  
} !a&@y#x  
} ; ]^,<Ez  
rM6^pzxe  
(g2?&b iuz  
一目了然不是么? K5U=%z  
最后实现bind 0RY{y n3  
_RG!lmJV  
eto3dJ!R  
template < typename Func, typename aPicker > 9g3J{pKcZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YDBQ6X  
  { yYmV^7G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k$</7 IuH  
} ra \Moy  
mG[S"?C  
2个以上参数的bind可以同理实现。  j I  
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。 tjZ.p.IlG  
%)[mbb  
十一. phoenix fu|N{$h%X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J%']t$ AR  
5p6Kq=jhb  
for_each(v.begin(), v.end(), [KXxn>n  
( w[w{~`([",  
do_ #~um F%#  
[ ND[u$N+5x"  
  cout << _1 <<   " , " %lZ++?&^  
] j.MpQ^eJ7  
.while_( -- _1), 8%s ^>.rG  
cout << var( " \n " ) [Af&K22M(X  
) &wRdUIc  
); G1MuH%4  
Z&W|O>QTl  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z)Xf6&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor usiv`.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sGIY\%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :A35 ?9E?  
zHi+I 7  
d=%:rLm$  
template < typename Cond, typename Actor > WjZJQK  
class do_while t1p}   
  { 6zK8-V?9F  
Cond cd; *OU>s;"$  
Actor act; Xv 3u}nPMq  
public : IuDg-M[  
template < typename T > hNB;29r~  
  struct result_1 .$b]rx7$ ~  
  { e*_8B2da  
  typedef int result_type; %+oWW5q7  
} ; dsP|j (y  
|K?fVL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7kU:91zR  
REnd# V2x  
template < typename T > w)-@?jN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 87%t=X  
  { P9Hv){z  
  do ^_b+o  
    { F/9]{H  
  act(t); b_Ns Ch3@  
  } -jsNAQ  
  while (cd(t)); fLK*rK^{"  
  return   0 ; a5WVDh, cR  
} evf){XhT;n  
} ; Kx9Cx 5B  
<mlQn?u  
Q:Q) -|,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C 5QPt  
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。 ay6G1\0W  
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。 N#{d_v^H?d  
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。 H=]$9ZH!  
下面就是产生这个functor的类: r,=xI` XH  
e#Jx|Ej=  
#.p^ S0\pw  
template < typename Actor > a9z|ef  
class do_while_actor "UVqkw,vt  
  { DUf=\p6`f  
Actor act; "!<Kmh5  
public : 6'W79  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~rE U83  
xB:,l'\G  
template < typename Cond > log{jF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KquHc-fzqr  
} ; ^7v}wpwX\  
Z"#ysC  
tr"iluwGc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >XP]NY}Po[  
最后,是那个do_ i'J.c4  
VVeO>jd  
X5U.8qI3  
class do_while_invoker L>$yslH; b  
  { #(3w6 l2  
public : & Sy0Of  
template < typename Actor > rb%P30qc4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9)l-5o: D  
  { ?H1I,]Di  
  return do_while_actor < Actor > (act); h!56?4,%Y  
} Gxv@a   
} do_; F.c`0u;=  
bTZ/$7pp9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M $#zvcp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d.tjLeY  
最后来说说怎么处理break和continue p?X.I]=vRv  
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。 i;xH  
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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