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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^Er`{|o6u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6p6Tse]  
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, Z a1|fB  
gsR9M%mv  
y=qo-v59'  
n]fbV/ x  
  class filler ]GR q  
  { DUliU8B}\  
public : -r'seb5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -Tkd@  
} ; WAmoKZw2  
-hR\Y 2?  
m#K%dR  
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: {2clOUi  
u,,WD  
hYv 6-5_  
ec[[OIO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'U{: zBh  
59Q Q_#>  
wJR i;fvi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H_=[~mJ  
<07W&`Dw  
 2:/MN2  
z==}~|5  
二. 战前分析 yxUVM`.~  
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。 !=:MG#p  
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@!Xw;  
E1ob+h:`d  
_ N f[HP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g+r{>x  
  /* --------------------------------------------- */ e27CbA{_w  
vector < int *> vp( 10 ); c%/&@vs7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _v=WjN  
/* --------------------------------------------- */ %c/"A8{eb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vfTG*jG  
/* --------------------------------------------- */ la|l9N^,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?[/,*Q%  
  /* --------------------------------------------- */ H1qw1[%0y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (0m$W<  
/* --------------------------------------------- */ 2LH;d`H[0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e.ym7L]$O  
Wy>\KrA1  
E/P53CD  
zp-~'kIJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: |Pl{Oo+  
1._1, _2是什么? 35kbE'  
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。 OSi9J.]O  
2._1 = 1是在做什么? ]%8;c  
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。 ;U3Vows  
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。 *"sDaN0@R  
,vw`YKg  
gL"Q.ybA  
三. 动工 #&KE_ n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6U9Fa=%>}  
c!wB'~MS#  
VD`2lGdF  
9}$dwl(  
template < typename T > vS__*} ^  
class assignment 7t Kft  
  { 8B+^vF   
T value; 7:E#c"S q  
public : N%E2BJ?  
assignment( const T & v) : value(v) {} *LdH/C.LIf  
template < typename T2 > ^l9 *h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,k' 6<Hw  
} ; 7$P(1D4  
xm, yqM!0A  
R*eM 1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <f{`}drp/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QnLg P7Ft  
9sU,.T  
EoW zHa  
yZaDNc9'  
  class holder IVODR  
  { Cs=i9.-A  
public : =C1Qo#QQ%  
template < typename T > ([o:_5/8I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y,}43a0A  
  { R:x04!}  
  return assignment < T > (t); )?y"NVc*  
} 8Kkr1}!wd  
} ; #|E. y^IC  
&scD)  
2;r^~:  
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: urjp&L&  
&Sp:?I-  
  static holder _1; RW8u0 ?b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <{Wa[1D  
8k'em/M~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v~QZO4[ '  
而不用手动写一个函数对象。 d}J#wT  
wk/U"@lq  
Q[tz)99~  
i.,B 0s] Z  
四. 问题分析 uW_ /7ex  
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。 < _uv!N  
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。 >m{-&1Tx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~36XJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uoc-qmm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e}w!]  
fltc dA  
五. 问题1:一致性 u)>*U'bM  
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?| c{ (%+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rn*VL(Yd(  
sRI8znus  
struct holder .W:], 5e  
  { sOenR6J<$  
  // Q-CVq_\3I  
  template < typename T > _fw'c*j  
T &   operator ()( const T & r) const hV>Ey^Ty  
  { R_DQtLI  
  return (T & )r; =J\7(0Dz4t  
} $"1&!  
} ; =5F49  
:7*\|2zA  
这样的话assignment也必须相应改动: .1M>KRSr,  
{'C74s  
template < typename Left, typename Right > cn{l %6K  
class assignment Gl9a5b  
  { "$9ZkADO  
Left l; i?9Lf  
Right r; xSZw,  
public : kp"cHJNx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -7Wmq[L /  
template < typename T2 > '.yr8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ] "_'o~  
} ; |V]E8Qt  
2V 'Tt3  
同时,holder的operator=也需要改动: Yb*}2  
jL>r*=K)%  
template < typename T > {'[1I_3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #xB%v  
  { r&;AG@N/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \ 02e zG  
} ~o$=(EC  
>dY"B$A>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \GP c_m:qL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 huE#VY /t  
Rwk|cqr  
return l(rhs) = r; Joj8'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E}+A)7mA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FT6cOMu  
z /=v@@tj  
template < typename Tp > = %m/  
class constant_t ( d.i np(  
  { uOx$@1v,  
  const Tp t; Qfi5fp=f  
public : !bg3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~@bKQ>Xw  
template < typename T > AF}HS8eYy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8wd2\J,]  
  { (;3jmdJhK  
  return t; ]]4E)j8  
} 2}A V_]]  
} ; `,O^=HBM  
=O<BMq{d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =&'j;j  
下面就可以修改holder的operator=了 "%Ak[04'  
CpXv?uU   
template < typename T > H#D=vx'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s*@.qN  
  { o2L/8q.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *V/SI E*8  
} X}Lp!.i9o  
sAxn ; `  
同时也要修改assignment的operator() LO229`ARr|  
FoLw S%+yO  
template < typename T2 > JkmL'Zk>:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6Jm4?ex  
现在代码看起来就很一致了。 ,LvJ'N  
@`yfft  
六. 问题2:链式操作 C-7.Sa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qJ !xhf1  
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。 T&%>/7I>  
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。 a Sj$62G"  
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。 | v+b?@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $f%_ 4 =  
=uH`EkY:  
template < typename T > bCsQWsj^NW  
struct result_1 s`{O-  
  { uf6{M_jXZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [T|~K h%#  
} ; .Qaqkb-Ty  
7@`(DU`z  
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: ^t*BWJxPC  
%$08*bAtB7  
template < typename T > 0Z\fK>yw  
struct   ref BB-`=X~:m  
  { I4$a#;  
typedef T & reference; [|3 %~s|Sv  
} ; `CV a`%  
template < typename T > !tVV +vT#  
struct   ref < T &> 84k;d;  
  { #Rs7Ieu+  
typedef T & reference; /{lls2ycW%  
} ; &EMm<(.]a  
y ^YrGz.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z7(hW,60  
vi'K|[!?  
template < typename T > :Q%&:[2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OS3J,f}<=  
  { e}kG1C8  
  return l(t) = r(t); :ZUy(8%Wl  
} ?p5Eo{B  
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。 2oN lQiE_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Yd@9P 2C  
nX   
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"[ ][  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: twJck~l~n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ys\l[$_`*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 } nQHP4'  
最后的布局是: %K zURv  
                Add 5K8\hoW{  
              /   \ i'a M#4V  
            Divide   5 Y }0-&  
            /   \ /%.K`BMN  
          _1     3 Y.-i;Mmu  
似乎一切都解决了?不。 c;j]/R$i  
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。 [ML4<Eb+ x  
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。 !a0HF p$9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U_w)*)F  
':HV9]k  
template < typename Right > nkpQM$FW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $XJe)  
Right & rt) const |/q*Fg[f  
  { L)Kn8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PoC24#vS  
} #0weN%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I qma vnM#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {|a' =I#2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 h.DQ6!?;s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ieObo foD  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )xi|BqQz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? BV<LIrAS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: B64%| S  
g|W~0A@D  
template < class Action > ;]p#PNQ0  
class picker : public Action E;%{hAD{  
  { Wc(?ezn  
public : @#sQ7eMoy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q+SDJ?v  
  // all the operator overloaded '?#e$<uS-  
} ; H>M0G L  
y1P?A]v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Hd4&"oeY  
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: 4H{L>e  
?onZ:s2  
template < typename Right > T1D7H~ \lG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N!hp^V<7  
  { zVp|%&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X^"95Ic  
} _))_mxV{  
5Pn$@3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y9:|}Vh  
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。 e=YvM g  
N-lXC"{)  
template < typename T >   struct picker_maker 8^+Q n/b_%  
  { t:W`=^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cD7q;|+  
} ; $lUZm\R|k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lxV> rmD  
  { +i{&"o4}  
typedef picker < T > result; }Vg &9HY  
} ; cJL>,Z<|%  
@aI`ru+a  
下面总的结构就有了: QRx'BY$5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KrG$W/<tg  
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。 b5KX`r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _bFX(~37z?  
至此链式操作完美实现。 Zb3E-'G+  
?f:FmgQk  
2g|+*.*`  
七. 问题3 E}yl@8g:#  
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。 ASPfzW2  
pM.>u/=X  
template < typename T1, typename T2 > zPZy#7/A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y1FS?hSD0  
  { yG{'hx6H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !c'a<{d@  
} -&%#R_RV  
eCdMDSFO3  
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: HSq&'V  
UjUDP>iz.>  
template < typename T1, typename T2 > bv-s}UP0  
struct result_2 pv;}Sv$ ]-  
  { ?tg(X[h{S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (?;Fnq  
} ; 89?AcZ.D  
h{qB\aK  
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? Tgc)'8A;BN  
这个差事就留给了holder自己。 c2-NXSjsW  
    /5EM;Mx  
WR%x4\,d#  
template < int Order > `gSqwN<x%  
class holder; ;WWUxrWif  
template <> l0l2fwz(  
class holder < 1 > 1s"6  
  { IEmtt^C  
public : 1-Sc@WXd  
template < typename T > cEhwv0f!qS  
  struct result_1 t,)` Zu$  
  { wRCGfILw  
  typedef T & result; IJhJfr0)Oo  
} ; +Gg6h=u  
template < typename T1, typename T2 > S{XV{o  
  struct result_2 S8TJnv`?'  
  { 5~5d%C^3k  
  typedef T1 & result; ckHHD|  
} ; YQ:F Bj  
template < typename T > c!d>6:\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NnRR"'  
  { [yF>W$Bn%  
  return (T & )r; F]:@?}8R  
} gf$5pp-  
template < typename T1, typename T2 > /r^J8B*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FZ)_WaqGf  
  { :<=A1>&8  
  return (T1 & )r1; JPltB8j?  
} c*sK| U7)  
} ; HN9!~G  
{9S=:  
template <> Vv8e"S  
class holder < 2 > 38ChS.(  
  { Ztu _UlGC  
public : :FcYjw  
template < typename T > kmXpj3  
  struct result_1 J5b>mTvb  
  { I<PKwT/?  
  typedef T & result; ? BtWM4Id8  
} ; =B-a]?lM  
template < typename T1, typename T2 > )4q0(O)d  
  struct result_2 wDJbax?  
  { )FVW/{NF@q  
  typedef T2 & result; )GhMM  
} ; nK=-SQ  
template < typename T > 6EfGJq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HIM>%   
  { c 4xh  
  return (T & )r; /G[; kR"  
} Pp.qDkT  
template < typename T1, typename T2 > s wgn( -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }g6:9%ZMu  
  { |O =Fz3)  
  return (T2 & )r2; EA_6L\+8&  
} *E lR  
} ; 46^LPC"x  
OJ0Dw*K<  
 (o`"s~)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yf5X=f.%@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <7Igd6u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^,F8 ha  
;/.ZjTRw  
return l(i, j) = r(i, j); n u|paA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lB_&Lq 8G  
9;,_Q q  
  return ( int & )i; Rf7*Ut wVr  
  return ( int & )j; V0y Q  
最后执行i = j; ,jVj9m  
可见,参数被正确的选择了。 ra#s!m1  
[;O 6)W  
uEp v l  
DxX333vC  
gHCk;dmq81  
八. 中期总结 D4jf%7X!Lu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: h|z{ (v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (W.euQy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F^Q[P4>m\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WPbWG$Li  
d3 h^L  
'&~A  
;-Bi~XD  
l+$ e|F  
SVvR]T&_  
九. 简化 9H ~{2Un  
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。 "f'pa&oHi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |UbwPL_L  
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: ~c8Z9[QW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K]q9wR'q  
  +-*/&|^等 \A-w,]9^V  
2. 返回引用。 xv! QO  
  =,各种复合赋值等 "+^d.13+]  
3. 返回固定类型。 C+/D!ZH%P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e%#8]$  
4. 原样返回。 v&CKtk!3{  
  operator, 0>jo+b\D$  
5. 返回解引用的类型。 _SS6@`X  
  operator*(单目) neC]\B[Xm  
6. 返回地址。 -u6`B -T  
  operator&(单目) UnjUA!v  
7. 下表访问返回类型。 }^J&D=J5V  
  operator[] 2+G_Y>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zw=as9z1-  
  operator<<和operator>> ebF},Q(48  
a8fLj  
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。 A]nDI:pO|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GvQ|+vC  
VK9I#   
template < typename Left > m .2)P~a  
struct value_return AuZ?~I1  
  { 2fc8w3  
template < typename T > l\8 l.xP  
  struct result_1 h[d|y_)f  
  { H9)$ #r6i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @vf{_g<  
} ; ~mUP!f  
o5+N_5OE}E  
template < typename T1, typename T2 > 9\W~5J<7  
  struct result_2 Py(l+Ik`>  
  { S\<]|tM:x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ilv6A9/  
} ; k07JMS?  
} ; 1 sCF -r  
 /A|cO   
WU1 I>i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait whP>'9t.w  
jr" ~  
下面我们来剥离functor中的operator() (mHFyEG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <wTkPErUG  
Y=/3_[G   
return l(t) op r(t) ->vfQwBFd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )|/t}|DIx  
return op l(t) ee&QZVL>  
return op l(t1, t2) $Vp&Vc8  
return l(t) op GpF,=:  
return l(t1, t2) op NW=j>7  
return l(t)[r(t)] hBLg;"=Em  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =_cWCl^5  
T$%u=$E%F  
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: D8W:mAGEu  
单目: return f(l(t), r(t)); e,I-u'mLQs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -GP+e`d  
双目: return f(l(t)); L~ V 63K  
return f(l(t1, t2)); Yl1@ gw7  
下面就是f的实现,以operator/为例 #.}Su+XF  
LnZz=  
struct meta_divide +C\?G/  
  { 1`_Mc ]  
template < typename T1, typename T2 > NLb/Bja  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wlKpHd*  
  {  [.z1  
  return t1 / t2; /]]\jj#^  
} *goi^ Xp  
} ; IG +nrTY0  
r~nrP=-%  
这个工作可以让宏来做: y9\s[}c_  
GLc+`,.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uK(+WA  
template < typename T1, typename T2 > \ 3 ;.{ O%bX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]RnX'yw^  
以后可以直接用 >1s:F5u"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X+ iA"B  
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 {br4B7b  
(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。。。) Q'~;RE%T  
Bb:jy!jq_  
H3OH  
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 Vzbl* Zmx  
N.eSf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o/)\Q>IY  
class unary_op : public Rettype =K8`[iH  
  { &B3\;|\  
    Left l; f.+e  
public : nk-6W4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]iLfe&f  
+~FH'DsT  
template < typename T > RSmxwx^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zKV {JUpG  
      { DU1,i&(  
      return FuncType::execute(l(t)); AS;{O>}54  
    } RFA5vCG  
zO)9(%LS  
    template < typename T1, typename T2 > fvNGGn!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \mc~w4B[)3  
      { <B u*:O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (Z`Y   
    } toIljca  
} ; iQa Q"s  
yDd&*;9%Qg  
$g|g}>Sc  
同样还可以申明一个binary_op u4+VG5.rhT  
u%*;gu"2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Zqam Iq  
class binary_op : public Rettype 8%nTDSp&t  
  { ,9+@\  
    Left l; MF E%q  
Right r; f$WO{ J  
public : 5gJQr%pS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $k!@e M/R  
XTeU 2I  
template < typename T > L YH9P-5H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qvk?5#B  
      { [9+M/O|Vs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N+}yw4lb  
    } ! B)Em  
 ;\iQZ~   
    template < typename T1, typename T2 > )(!vd!p5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const has5"Bb  
      { +JQN=nTA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mfx 'Yw*{  
    } 6s|C:1](b  
} ; @8_K^3-~e  
Pel3e ~?t  
#4" \\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7`WK1_rR\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C(gH}N4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x3M`l|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^AEg?[q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LL,~&5{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4s$))x9p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f 8uVk|a  
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) EIf~>AI  
下面是修改过的unary_op o\2#}eie  
khEHMvVH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8`*`4m  
class unary_op Z&}94  
  { Kk/qd)nk  
Left l; #U6Wv1H{Lp  
  q&P"  
public : q=6M3OnS>  
duwZe+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5SK.R;mn  
@h$7C<  
template < typename T > ]p$fEW g  
  struct result_1 5$9j&&R  
  { GadD*psD2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .-<o[(s  
} ; &0N 3 p  
*d)B4qG  
template < typename T1, typename T2 > XLOk+Fn  
  struct result_2 $)PNf'5Zg  
  { Q+#, VuM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T@f$w/15  
} ; XV!P8n  
<ZCjQkka>r  
template < typename T1, typename T2 > eLl ;M4d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zR]l2zL3  
  { `qUmOFl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )2:d8J\  
} h( Iti&  
6LUB3;g7  
template < typename T > `@eQL[Z9x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z i<C 5E`  
  { HbV[L)zYG  
  return OpClass::execute(lt(t)); G;`+MgJ)  
} *n}{ )Ef  
^F_c'  
} ; y/ vE  
a^|mF# z  
f`vB$r>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [9*+s  
好啦,现在才真正完美了。 &(irri_  
现在在picker里面就可以这么添加了: gh3_})8c  
l8jm7@.E  
template < typename Right > V\4'Hd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2gukK8R$  
  { !$Nh:(>:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1XL^Zhr  
} a$"3T  
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。 Qp]V~s(  
T[q2quXgk  
THkg,*;:  
4Bs '5@  
eUQrn>`  
十. bind }cEcoi<v!  
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。 AwUcU;"9>  
先来分析一下一段例子 M;-PrJdyt  
g-Vxl|hR  
lE'2\kxI?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?s6v>#H%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,F!zZNW9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #8i DM5:EQ  
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。 -QN1= G4  
我们来写个简单的。 W2&o'(P\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <Y:{>=  
对于函数对象类的版本: "A6m-xE~  
SFv'qDA  
template < typename Func > Uc^eIa@  
struct functor_trait <Z5-?wgf9  
  { Y 3h`uLQ  
typedef typename Func::result_type result_type; GRM6H|.  
} ; @IhC:Yc  
对于无参数函数的版本: c#( Hh{0  
w;W# 'pE  
template < typename Ret > g[';1}/B4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dhv?36uE  
  { ~@=(#tO.  
typedef Ret result_type; Bs)'Gk`1  
} ; 6I2` oag  
对于单参数函数的版本: 2*Zk^h=  
i' V("  
template < typename Ret, typename V1 > V^Y'!w\LGI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'HKDGQl`  
  { >m]LV}">O  
typedef Ret result_type; v|\3FEu@  
} ; 17$'r^t,S  
对于双参数函数的版本: ]-8WM5\qJM  
P q0 %oz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vMd3#@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B6=?Qp/f  
  { J-#V_TzJ?  
typedef Ret result_type; A]Bf&+V  
} ; v5>A1\  
等等。。。 L4,b ThSG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `AYq,3V  
IjGPiC  
template < typename Func > .7]P-]uOZ  
struct func_return w4(L@1  
  { CYRZ2Yrk?"  
template < typename T > T/a=z  
  struct result_1 4 km^S9  
  { pO_IUkt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G54J'*Z  
} ; gk6UV2nE?  
8Qo'[+4;  
template < typename T1, typename T2 > +D@5zq:5  
  struct result_2 6<2H 7'  
  { NMe{1RM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P#O2MiG  
} ; M@#T`aS  
} ; ')U~a  
#=t/wAE y:  
Wl |5EY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2 /FQ;<L  
RWc<CQcL"  
template < typename Func, typename aPicker > f. "\~  
class binder_1 yL*]_  
  { ;xZjt4M1  
Func fn; $c9-Q+pZ  
aPicker pk; 4);_f  
public : yEq7ueJ'  
G@.MP| 2  
template < typename T > z$e6T&u5B  
  struct result_1 CuWJai:nQ;  
  { * :O"R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z Fo11;*D  
} ; DcW?L^Mst  
-}#HaL#'K  
template < typename T1, typename T2 > BH">#&j[  
  struct result_2 maXg(Lu  
  { uMJ \  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gv''A"  
} ; Ho>Np&  
a YWWln  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s_'&_>D  
%up?70  
template < typename T > "f,{d}u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {~3QBMx6  
  { -QrC>3xZR  
  return fn(pk(t)); 6qWUo3  
} vrkY7L3\  
template < typename T1, typename T2 > xT%`"eM}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pk :P;\  
  { \84t\jKR  
  return fn(pk(t1, t2)); <kak9 6A  
} ;2p+i/sVj  
} ; nlwqSXw  
A&Y5z[p  
`*C=R  _  
一目了然不是么? CD$#}Id  
最后实现bind ^"WV E["  
n HseA  
5(3O/C{?~  
template < typename Func, typename aPicker > Zw.8B0W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,/42^|=Z6O  
  { O>~,RI!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZJYn[\]  
} WYw#mSp  
c3$T3Lu1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @(3F4Z.i%.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 szI7 I$Qb  
?=VvFfv%  
十一. phoenix rUiYR]mV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J|`0GDSn  
h>-P/  
for_each(v.begin(), v.end(), 5E]t4"  
( {]0e=#hw  
do_ ~b f\fPm  
[  : T*Q2  
  cout << _1 <<   " , " Nwvlv{k'  
] ;G[V:.o-  
.while_( -- _1), }E'0vf /  
cout << var( " \n " ) j4.wd RK  
) dbI>\khI  
); 34@[ZKJ5  
K\Ea\b[  
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: $l7^-SK`E  
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 bc)>h!'Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;_<R +w3-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k]b*&.EY1  
O'y8q[2KE  
rQ;w{8J\t  
template < typename Cond, typename Actor > Q;M\fBQO}&  
class do_while (3#PKfY+  
  { ?#xl3Z ;I  
Cond cd; }z3j7I  
Actor act; 9!FX *}dC  
public : qQ@| Cj  
template < typename T > 'h>uR|  
  struct result_1 jc^QWK*q  
  { Dg&84,bv^  
  typedef int result_type; 8{ zX=  
} ; VF]AH}H8I  
U1RU2M]v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u-_r2U  
u v%Q5O4  
template < typename T > 9}573M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U|^xr~q!f-  
  { 5]xuU.w'  
  do 0I}e>]:I  
    { eA!o#O.  
  act(t); Lvk}%,S8t  
  } TP }a9-9?  
  while (cd(t)); G\.~/<Mg+  
  return   0 ; QY\k3hiqn  
} Jt~Ivn,  
} ; | ,8z" g  
! 'zd(kv<  
)rc!irac]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L/3A g* ]  
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。 fF Q|dE;cF  
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。 x4_IUIgh  
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。 tbrU>KCBD  
下面就是产生这个functor的类: +WX/4_STV  
#Z&/w.D2  
Fs+ tcr/\[  
template < typename Actor > 1.hWgWDP  
class do_while_actor }nmlN  
  { %sa?/pjK  
Actor act; `e[S Zj\  
public : c*USA eP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [%W'd9`>  
bS_#3T  
template < typename Cond > )^(*B6;z5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %? ~'A59  
} ; lExQp2E  
$l.*;h*  
?K1B^M=8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GgO5=|  
最后,是那个do_ C@M-_Ud>Q  
;(Yb9Mr)z  
q'3{M]Tk  
class do_while_invoker rPxRGoR  
  { >P6"-x,["  
public : 7iB!Uuc  
template < typename Actor > U,GSWMI/K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q*M#e  
  { ULx:2jz  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]m1fo'  
} I8#2+$Be+@  
} do_; ];bRRBEU  
iTxWXij  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L!f~Am:#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (P>nA3:UXB  
最后来说说怎么处理break和continue }U]jy  
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。 pn"!wqg  
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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