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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wF@qBDxg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0qJ(3N  
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, Pb]s+1  
;K$E;ZhPN  
]0m4esK`  
wQM(Lm#Q  
  class filler C+y:<oo)  
  { y3;G<9K2c]  
public : "5Kx]y8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z%*ZmF^K  
} ; + ` Em&  
ub,Sj{Mq"  
[|k@Suv |z  
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: O$$s]R6  
[(#ncR8B  
iCl,7$[*  
Bj%{PK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %\r4c*O1q  
$ZQPf  
#FuOTBNvB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '7xmj:.==  
,6a'x~y<r  
wk8XD(&  
T!v%NZj3  
二. 战前分析 BszkQ>#6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3TtnLay.k  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #<v3G)|aS  
*]x]U >EF  
DJrA@hm/Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s'} oVx]  
  /* --------------------------------------------- */ gtCd#t'(V  
vector < int *> vp( 10 ); `n5 )oU2q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !n)2HDYhx,  
/* --------------------------------------------- */ lXv{+ic  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /x$O6gi  
/* --------------------------------------------- */ D_@r_^}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y#?Sqm(  
  /* --------------------------------------------- */ ?LvZEiJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HK:?Y[ebs  
/* --------------------------------------------- */ [[[p@d/Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !\?? [1_e  
G'{4ec0<{  
"hs`Y4U  
#{ `(;83  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nv #vfh9}P  
1._1, _2是什么? #G9S[J=xe  
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。 (hd2&mSy  
2._1 = 1是在做什么? 9.1%T06$  
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。 fS!%qr  
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。 q1NAKcA<U  
RUO,tB|(_;  
"MK:y[+*  
三. 动工 E>SnH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3&3S*1b-H  
--  _,;  
NsWyxcty  
Ej6vGC.,  
template < typename T > g%RL9-z  
class assignment ";s?#c  
  { %3z-^#B=  
T value; zy+|)^E  
public : /pX\)wi  
assignment( const T & v) : value(v) {} \7gLk:  
template < typename T2 > Et`z7Q*e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bnUd !/;  
} ; =3/||b4c  
j<wg>O:s%r  
` [@ F3x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ur*1I/v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d;;]+%  
R2t5T-8`c  
kQ{pFFO  
,}`II|.oB  
  class holder r+ v*(Tu  
  { .xCO_7Rd  
public : 3VA Lrb;  
template < typename T > "'II~/9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \f@PEiARG7  
  { -i?!em'J  
  return assignment < T > (t); HtmJIH:  
} oACuI|b  
} ; a.wRJ  
mY;Y$fz;xL  
b_\aSEaTT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [^~Fu9+"  
Ou8@7S  
  static holder _1; X^fMt]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }MXZ  
9$ UjZ$ v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (K^9$w]tf  
而不用手动写一个函数对象。 NaB8cLURp  
n1.]5c3p  
;se-IDN  
M/ R#f9W  
四. 问题分析 X#gZgz ='  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nmS3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3vNoD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |2{y'?,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mq6.!j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F~{yqY5]n  
}_gCWz-5?  
五. 问题1:一致性 a|T P2m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| hp Lo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 im4V6 f;%  
YX!%R]c%  
struct holder Aw9^}k}UfD  
  { 1&Nk  
  // 4vp,izNW  
  template < typename T > f>-OwL($P  
T &   operator ()( const T & r) const 73 D|gF*  
  { lj'c0k8  
  return (T & )r; " 0K5 /9  
} )#IiHBF  
} ; xREqcH,vU  
>Y)jt*vQ  
这样的话assignment也必须相应改动: FU5vo  
mi%d([)%<  
template < typename Left, typename Right > YNHn# 98\  
class assignment &Q(Q/]U~  
  { w*$nG$  
Left l; sqj8c)6  
Right r; 5pE[}@-c9  
public : T3%yV*F,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?Z*LTsPr  
template < typename T2 > 2syKYHV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ny p5=  
} ; YDC[s ^d5  
>L?/Ph%d  
同时,holder的operator=也需要改动: 6hAeLlU1  
mY#[D; mUe  
template < typename T > lNls8@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L ?4c8!Q  
  { nWmc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tjuW+5O  
} mNWmp_c,1  
a}0\kDe  
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。 u <D&RT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WI](a8bm  
E3_EXz9 h  
return l(rhs) = r; j?[fpN$  
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。 V ,*YM   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FzA_-d/_dg  
j#3}nJB%#i  
template < typename Tp > (#X/sZQh  
class constant_t X -w#E3  
  { !`)-seTm  
  const Tp t; OZQhT)nS]  
public : =JX.* MEB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Euk#C;uBg  
template < typename T > k "'q   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dxUq5`#G,  
  { u}qfwVX Z  
  return t; Z\6azhbI}  
} :*)~nPVV  
} ; 1sGkbfh{t  
s80:.B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z,I7 PY& G  
下面就可以修改holder的operator=了 "Yq-s$yBi  
q~_Nv5r%O  
template < typename T > ~}$:iyJV(>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J0C<Qb[  
  { }\OLBg/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +m Mn1&  
} e7>)Z  
()}O|JL:K  
同时也要修改assignment的operator() ;)u}`4~L  
UVxE~801Y  
template < typename T2 > Ajs<a(,6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >"5^]o2?~l  
现在代码看起来就很一致了。 zPH1{|H+l  
uy~5!i&  
六. 问题2:链式操作 @@'zMV%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2fFNJ  
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。 Q^b_+M  
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。 9Rb-QI  
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。 !M)!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iG6 ^s62z7  
^$`xUKp`pn  
template < typename T > ;!Ojb  
struct result_1 T,`'qZ>  
  { B#B$w_z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J55K+  
} ; zTAt% w5  
Haaungb"  
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: <@A/`3_O)  
E )09M%fe  
template < typename T > cx1U6A+  
struct   ref mhnD1}9,Ih  
  { J,4]d u$  
typedef T & reference; |.*),t3 (w  
} ; pvDr&n9  
template < typename T > HJ !)D~M{  
struct   ref < T &> [qIi_(%o  
  { wU2y<?$\8  
typedef T & reference; RR75ke[Hs  
} ; pIC CjA?3@  
ryW1OV6?_0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V%<<Udu<  
fP&F$"o8  
template < typename T > @zT.&1;`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jt S+y)2  
  { gD@ &/j7  
  return l(t) = r(t); q4xB`G  
} f8lBxK  
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。 HP3~.1Sp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8rGW G  
^h1VCyoR*  
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 #fk)Y1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: / h0-qW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ie 2X.#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^ B=x-G.  
最后的布局是: v"F.<Q  
                Add dt',)i8D  
              /   \ &oWWc$  
            Divide   5 Hm-+1Wx  
            /   \ })M$#%(  
          _1     3 |n}W^}S5  
似乎一切都解决了?不。  --Dw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 PC.$&x4w1  
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。 awHfd5nRS  
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: )gmDxD ^C  
fB3O zff  
template < typename Right > X']>b   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l^u P?l"  
Right & rt) const $Y,,e3R3  
  { ^R,5T}J.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _>dqz(8#  
} >tr_Ypfv,c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /raM\EyrlP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 = EyxM  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1 _fFbb"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9x;/q7  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 OV7vwj/-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^W_}Gd<-#Y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3${?!OC  
Zj<oh8  
template < class Action > Zv7@  
class picker : public Action "f!*%SR: 1  
  { c72Oy+#  
public : ~BERs;4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \xDu#/^  
  // all the operator overloaded jm.pb/  
} ; .x(&-  
` eND3c  
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。  ,H1J$=X'  
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: i>ORCOOU  
MeQ(,irr^  
template < typename Right > CV]PCq!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `DG6ollp{  
  { )N)ziAy}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +(/XMx}a  
} smIZ:L %  
"sAR< 5b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > thipfS  
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。 %f6l"~y  
6ynQCD  
template < typename T >   struct picker_maker xXA$16kd  
  { <j:3<''o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XhWMvme  
} ; iV'-j,-i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v0"|J3  
  { +GP"9S2%R  
typedef picker < T > result; X-:Ni_O\ty  
} ; M\\TQ(B  
])m",8d&T  
下面总的结构就有了: Ef%8+_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <Ks?g=K-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eb9qg.9Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n 8AND0a1C  
至此链式操作完美实现。 "*+epC|ks  
*9j9=N?  
+}mj6I  
七. 问题3 K8|6r|x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g?`D8  
4fzq C)  
template < typename T1, typename T2 > xBgf)'W_Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2-j|q6m5  
  { Qi=rhN`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T2Y`q'  
} R&ou4Y:DG  
`c:'il?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7c %@2  
VZAdc*X  
template < typename T1, typename T2 > OUI}jJw+  
struct result_2 "5{Yn!-:  
  { LTzf&TZbx5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <RGRvv  
} ; DOhXb  
!PUhdW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F<V zVEx  
这个差事就留给了holder自己。 }{K)5k@  
    @'C)ss=kj  
Z]w_2- -  
template < int Order > cb'8Li8,j  
class holder; :6HMb^4  
template <> JYv&It  
class holder < 1 > ZmmuP/~2K  
  { CvbY2_>Nh  
public : ec=4L@V*  
template < typename T > {E6W]Mno  
  struct result_1 ?ZDx9*f  
  { sv0kksj  
  typedef T & result; `Z%XA>  
} ; cLR8U1k'  
template < typename T1, typename T2 > Ae ue:u>  
  struct result_2 M\`6H8aLn  
  { #:s'&.6  
  typedef T1 & result; &RROra  
} ; TUpEh Q+*  
template < typename T > D"^ogY#LK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \GMudN  
  { /23v]HEPy  
  return (T & )r; dcHkb,HsO  
} >$R-:>~zN  
template < typename T1, typename T2 > 0 |F (qR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4?%0z) g  
  { c#HocwP@  
  return (T1 & )r1; 5~rs55W  
} $<ZX};/D  
} ; ~gBqkZ# y?  
lPFMNRt~8  
template <> _I$]L8hC  
class holder < 2 > <7 PtC,74  
  { *Gu=O|Mm  
public : l@j!j]nE  
template < typename T > k?J}-+Bm[|  
  struct result_1 D(h|r^5  
  { .S?,%4v%%  
  typedef T & result; |?g2k:fzB7  
} ; BwEL\*$g  
template < typename T1, typename T2 > 8\I(a]kM`  
  struct result_2 8i:b~y0  
  { 58v5Z$%--  
  typedef T2 & result; R0/~) P  
} ; ?C $_?Qi  
template < typename T > J41ZQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2l\Oufer"  
  { C y& L,  
  return (T & )r; {ld([  
} .S5&MNE  
template < typename T1, typename T2 > ko, u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v WhtClJ3  
  { {?m',sG;&  
  return (T2 & )r2; 5@v!wms  
} ~&yaIuW<  
} ; [6/ %ynlP  
;$%+TN  
Pt1Htt:BE  
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> >。 aqyXxJS8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P, >#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p1|@F^Q  
H>Fy 2w  
return l(i, j) = r(i, j); CV& SNA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 90ORx\Oeo  
Wo2M}]0  
  return ( int & )i; h[lh01z  
  return ( int & )j; N86Hn]#  
最后执行i = j; lq%s/l  
可见,参数被正确的选择了。 #v~5f;[AAs  
9JUlu  
/\=g;o'  
_Y~+ #Vc  
7M$>'PfO  
八. 中期总结 T %cN(0 @  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i^gzl_!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |5FyfDaFBX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3 F4I{L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GQ[\R&]q<  
/#Xz+#SqY  
9wI1/>  
RWoa'lnu  
=nY*,Xu<  
@0)bY*njj  
九. 简化 2smLv1w@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 : 0%V:B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( E0be.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: CF$^we  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y\@XW*_?  
  +-*/&|^等 0<P -`|X  
2. 返回引用。 R"82=">v  
  =,各种复合赋值等 Q}m)Q('Rk  
3. 返回固定类型。 K}wUM^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A46y?"]/30  
4. 原样返回。 k|g~xmI;  
  operator, Tlf G"HzZ%  
5. 返回解引用的类型。 R_ Z H+@O  
  operator*(单目) #nu?b?X'  
6. 返回地址。 fYH%vr)  
  operator&(单目) fo5!d@Nv  
7. 下表访问返回类型。 2pB@qi-]  
  operator[] jmAWto}.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?5+=  
  operator<<和operator>> J[<:-$E  
/O&j1g@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gN(8T_r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K\;b3  
IJs` 3?  
template < typename Left > RE*SdazY?  
struct value_return #^eviF8  
  { Dpof~o,f  
template < typename T > >S!QvyM(V  
  struct result_1 ^Ji5)c  
  { ,c7 8O8|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rt."P20T  
} ; 3 UBG?%!$f  
& }}o9  
template < typename T1, typename T2 > ,H.q%!{h_  
  struct result_2 q5QYp  
  { e&wW lB![  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v_oNM5w  
} ; #Ok*O r  
} ; *xt3mv/<z  
OHH wcJ7N  
-,p(PK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &%INfl>o7.  
 G#K=n  
下面我们来剥离functor中的operator() Qs*g)Yr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y.=v!*p?}  
M3x%D)*  
return l(t) op r(t) i"zWv@1z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p5Y"W(5_  
return op l(t) sH#UM(N  
return op l(t1, t2) +Pn+&o;D  
return l(t) op UB=I>  
return l(t1, t2) op ]JtK)9  
return l(t)[r(t)] H{9di\xnEm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^TnBtIU-B  
p"Fj6T2  
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: LL.YkYu  
单目: return f(l(t), r(t)); Rsqb<+7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ULAAY$o@5  
双目: return f(l(t)); 7X1T9'j I2  
return f(l(t1, t2)); KLlW\MF1  
下面就是f的实现,以operator/为例 *qGxQ?/  
-Vw,9VCF  
struct meta_divide ,GGr@})  
  { lS9rgq<n  
template < typename T1, typename T2 > P b2exS(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p]IF=~b  
  { NtSa# $A  
  return t1 / t2; )CEfG  
} ~x`OCii  
} ; `0Qzu\gRb  
<+pwGKtD  
这个工作可以让宏来做: l *.#g  
gHA"O@HgDI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "ifYy>d  
template < typename T1, typename T2 > \ leX&py  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *N<~"D  
以后可以直接用 hb zU?_}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a\aJw[d{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ZB<goEg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A2g +m  
g!cTG-bh>J  
TDk'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 iIA&\'|;i  
M-"%4^8_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jBarYg  
class unary_op : public Rettype Hj$JXo[U  
  {  WOG=Uy$  
    Left l; i4&"-ujrm  
public : G2zfdgW${/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @9-z8PyF  
Hq3"OMGq  
template < typename T > X^eTf-*T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Fm(  
      { &}Cm9V  
      return FuncType::execute(l(t)); pQ!NhzQ  
    } [n44;  
a9`E&Q}z  
    template < typename T1, typename T2 > v&D^N9hy9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tc.R(F96  
      { >7p?^*&7;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u-$(TyDEl|  
    } d.3-@^P  
} ; X@2[!%nm  
I_oJx  
Cpz'6F^oP  
同样还可以申明一个binary_op D({% FQ"  
}v"X.fa^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OV_Y`u7YR  
class binary_op : public Rettype nK)U.SZ  
  { `rN,*kcP  
    Left l; I>B-[QEC  
Right r; 4U*J{''L  
public : Om,+59ua*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !MOVv\@O  
hjtkq .@  
template < typename T > #qtAFIm'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b*\K I  
      { ! av B&Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?k CK$P  
    } D .oX>L#:  
^y]CHr  
    template < typename T1, typename T2 > o['HiX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aqSHo2]DX9  
      { ~k'KS 7c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]v{f!r=}  
    } ;!v2kVuS]  
} ; R'`q0MoN1  
U R>zL3  
$e)d!m.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J=JYf_=4bc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zxTcjC)y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wt0^R<28  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B"ZW.jMaI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .DiH)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 q\cH+n)C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o{f|==<t3#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;}"_hLX  
下面是修改过的unary_op [p^N].K$  
X`JWYb4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BU(:6  
class unary_op xb1 i{d  
  { >~8;H x].d  
Left l; ;[V_w/-u  
  _w0t+=&  
public : ^1^k<  
:L*"OT7(6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /Uth#s:  
Ab ,n^  
template < typename T > :vZ8n6J[  
  struct result_1 ? FGzw  
  { J6r"_>)z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bw\fKZ  
} ; &MKG#Y}  
3z';Zwz &X  
template < typename T1, typename T2 > 5 0uYU[W  
  struct result_2 M0zJGIT~b  
  { ofH=h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^m8T$^z>  
} ; Dvbrpn!sk  
&7"a.&*9xX  
template < typename T1, typename T2 > /T1z z2l~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  yV[9 (  
  { "Ah (EZAR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l$N b1&  
} 6bF?2 OC  
sLrSi  
template < typename T > Z M_ 6A1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ywWF+kR_  
  { qKNX^n;  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y7(E<1Yx  
} ChO?Lm$y  
mO<sw  
} ; wTb7 xBI  
Whp;wAz  
B7BXS*_b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s3@sX_2  
好啦,现在才真正完美了。 t>.1,'zb  
现在在picker里面就可以这么添加了: [!1z; /  
29]-s Utqv  
template < typename Right > q/w<>u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k]?M^jrm  
  { tl9=u-D13@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Mwp[?#1j  
} y"q7Gx*^j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \9k$pC+l  
l`=).k   
WwG +Xa  
jR-DH]@y  
&S[tI$  
十. bind FdwT  
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。 pn3f{fQ  
先来分析一下一段例子 <q|IP_  
Q M7z .  
-wv5c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7.g)_W{7}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X{KWBk.1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gSLwpIK%  
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。 5dOA^P@`,M  
我们来写个简单的。 %.^8&4$+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =qPk'n9i8  
对于函数对象类的版本: Q-;ltJ  
N5 ITb0Tv  
template < typename Func > Y8!T4dkn  
struct functor_trait L(tS]yWHw  
  { \|^fG9M~  
typedef typename Func::result_type result_type; %~%1Is`4J  
} ; P5M+usx  
对于无参数函数的版本: zWvG];fsN  
`.>5H\w0e  
template < typename Ret > Fq3[/'M^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wUkLe-n,dE  
  { 3?|gBiX  
typedef Ret result_type; gEC*JbA.3  
} ; 2B&Yw  
对于单参数函数的版本: .s$#: ls?  
+9Z RCmV  
template < typename Ret, typename V1 > [ox!MQ+s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r"#h6lYK&  
  { _|%pe]St  
typedef Ret result_type; q@ !p  
} ; lsmzy_gV7  
对于双参数函数的版本: R:=C  
 FkJa+ZA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Kp,}7%hDw!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #k? Rl  
  { _Y F~DU  
typedef Ret result_type; ,Nl]rmI  
} ; aIaydu+\  
等等。。。 !R,9Pg*Ey  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?3 J  
A6w/X`([O  
template < typename Func > ~:7AHK2  
struct func_return PRm Z 3  
  { =uKGh`^[  
template < typename T > N!6{c~^  
  struct result_1 +js3o@Ku{\  
  { bh=d'9B@&J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .UNh\R?r  
} ; t6 :;0[j  
FI@2K M  
template < typename T1, typename T2 > ^9T6Ix{=  
  struct result_2 EFeGxM  
  { !NuYx9L?L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -x )(2|  
} ; pGw|T~e%  
} ; TnET1$@qr*  
YLk; ^?  
]RHR>=;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  I 0ycLx  
Yjz'lWg  
template < typename Func, typename aPicker > wd*i&ooQ*L  
class binder_1 -k\7k2  
  { )f#@`lf[<  
Func fn; Y{y #us1  
aPicker pk; ^EU& 6M2  
public : 'R6D+Vk/  
@'[w7HsJ  
template < typename T > WH :+HNl1d  
  struct result_1 L;.6j*E*  
  { X70vDoW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~h-G  
} ; K8*QS_*  
cqeId&Cg  
template < typename T1, typename T2 > .UbmU^y|  
  struct result_2 vj0`[X   
  { j}8IT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /1++ 8=  
} ; G 8|[.n  
AG) N^yd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [:$j<}UmB  
/b@0HL?  
template < typename T > :j$K.3n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1DcYc-k#  
  { IDBhhv3ak  
  return fn(pk(t)); +AyQ4Q(-o  
} xMg&>}5  
template < typename T1, typename T2 > Y%qhgzz?/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sBp|Lo  
  { FsZM_0>/s  
  return fn(pk(t1, t2)); 4s*P5w_'/  
} Mr:*l`b_  
} ; lj%8(Xu  
)<4o"R:*  
W"Dj+/uS  
一目了然不是么? 9.e?<u*-z  
最后实现bind n]4)~ZIAU  
Rz`<E97-  
93fKv  
template < typename Func, typename aPicker > `u:U{m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #c4LdZu9  
  { Jf`;F :  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M4M 4*o  
} (d993~|h  
tZ>>aiI3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u]E%R&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 WlP@Tm5g/  
jLvI!q   
十一. phoenix 7|zt'.56[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `]]gD EPG{  
]Vjn7P`~ N  
for_each(v.begin(), v.end(), aVuan&]*=  
( Cd#*Wp)s  
do_ f&`v-kiAn=  
[ )Tngtt D  
  cout << _1 <<   " , "  9 N=KU  
] <t]c'  
.while_( -- _1), fFXs:(  
cout << var( " \n " ) eJ{"\c(  
) K *vNv 4  
); /Re1QS  
UkNC|#l)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #CV(F$\1{  
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 &:]_a?|*S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DJ} xD&G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oBqP^uT>a|  
Fh v)  
:;0?;dpO  
template < typename Cond, typename Actor > Vu`dEv L?  
class do_while tP!sOvQ:  
  {  +KFK..  
Cond cd;  aSHZR  
Actor act; y#AY+ >  
public : U YUIpe  
template < typename T > .NjdkHYR  
  struct result_1 >4M_jC.  
  { N _pJE?  
  typedef int result_type; q(.%f3(  
} ; `H/HLCt  
Cy6[p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |&n dQ(!l  
AaTtY d  
template < typename T > O-T/H-J`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n^&QOII@>  
  { R~RY:[5?w  
  do *kyy''r  
    { 8"8{Nf-"  
  act(t); xDADJ>u2K  
  } m$LZ3=v%8  
  while (cd(t)); W\~ZmA.  
  return   0 ; "r"]NyM  
} T>f-b3dk  
} ; qWE"vI22M  
S"3g 1yU^_  
k})9(Sy~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6\0GVM\  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vy|}\%*r~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *y(2BrL>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 T82=R@7  
下面就是产生这个functor的类: SmR*b2U  
[c86b  
)0}obPp  
template < typename Actor > LiV]!*9$KG  
class do_while_actor >^InNJd  
  { <Isr  
Actor act; y Fp1@*ef  
public : Ds}6{']K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wnf`Rf)1z  
|=%$7b\C  
template < typename Cond > _4E+7+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t&r?O dc&m  
} ; |um)vlN;9  
vN4X%^:(  
7gQt k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9(X *[X#  
最后,是那个do_  %;W8;  
m9e$ZZG$  
#='#`5_5  
class do_while_invoker ^Ws~h\{%  
  { um8ZhXq  
public : J7cqnj  
template < typename Actor > D3^v[>E2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T >-F~?7Sv  
  { xq~=T:>/A  
  return do_while_actor < Actor > (act); &H+<uYV  
} 5~[ Fh2+  
} do_; 7L<oWAq  
@~N#)L^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "t\9@nzdX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IS=)J( 0  
最后来说说怎么处理break和continue *M`[YG19!e  
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。 q?0goL  
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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