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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mAtG&my)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8DmX4*  
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, oD|+X/F K  
8I|1P l  
DXw9@b  
k/6G j}l'o  
  class filler `^@g2c+d  
  { dh7)N}2  
public : lqwJ F &  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^U|CNB%.  
} ; 9fk\Ay1P  
}tg:DG  
%[31ZFYB  
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: KfN`ZZ<  
m/"=5*pA  
i(TDJ@}  
Jh hT7\h(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `dq3=  
2+hfbFu,1  
W.7d{ @n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ](( >i%%~  
2&G1Q'!  
uR[PKLh  
GqF.T#|  
二. 战前分析 -p]`(S%  
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。 AfbA.-  
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 R2Fh^x  
clU3#8P!=  
9jJ/ RXp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JCMEhI6d*  
  /* --------------------------------------------- */ Z~.]ZWj -  
vector < int *> vp( 10 ); E;+OD&|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1Tk\n  
/* --------------------------------------------- */ Yi! >8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z]4g`K+  
/* --------------------------------------------- */ s Gm(Aax*0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6d?2{_},  
  /* --------------------------------------------- */ Z6 |'k:R8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5 <>agK]  
/* --------------------------------------------- */ gpTF^.(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %2FCpre;  
%A Du[M.  
M`,Z#)Af  
,, -[P*@  
看了之后,我们可以思考一些问题: 28L'7  
1._1, _2是什么? 7ump:|  
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。 , $F0D  
2._1 = 1是在做什么? X +  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pkMON}"mj  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I3y4O^?  
Bjrv;)XH  
lPSDY&`P  
三. 动工 i(qYyO'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C%7,#}[U/  
9/qS*Zdh)  
uL{~(?U$  
V<R+A*gY:  
template < typename T > 1RO gUJ;  
class assignment 1VM5W!}  
  { NCh(-E  
T value; ur quVb  
public : &+|4(d1  
assignment( const T & v) : value(v) {} b5,}w:  
template < typename T2 > y5tAp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FZI 4?YD?<  
} ; S5JR`o  
ReGb .pf  
/8-VC"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2dlV'U_g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .KMi)1L)  
4oEq,o_  
u$ / ]59  
jtOsb91c}  
  class holder Oh85*3  
  { ? F), 4Q  
public : uF|ix.R6  
template < typename T > >WS& w;G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wk 7_(gT`0  
  { Xv(9 Yh S  
  return assignment < T > (t); X!+ a;wr  
} ,$(v#Tz  
} ; T1]X   
vrldRn'*9  
z7}zf@Y-qv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >Ezwl5b  
Xr6 !b:UX  
  static holder _1; U[ungvU1U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?cxK~Y\  
}4ju2K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sWCm[HpG  
而不用手动写一个函数对象。 [<I `slK  
zi&d  
g#2X'%&+  
3jVm[c5%]  
四. 问题分析 )'CEWc%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]|BSX-V.%i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MOeLphY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hd BC ^n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A0k>Nb\c3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g>-[-z$E3  
*^5,7}9Qo  
五. 问题1:一致性 xa*gQ%+F  
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?| ^W05Z!}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )GKgK;=~  
s;M*5|-  
struct holder {mitF  
  { R}26"+~  
  // qiryC7.E  
  template < typename T > 0-~x[\>>  
T &   operator ()( const T & r) const [$Bb'],k  
  { ll09j Ef  
  return (T & )r; 9>>}-;$  
} y5D?Bg|M  
} ; +E[)@;T  
w[G_w:$a  
这样的话assignment也必须相应改动: Z69 IHA[  
bbkI}d%(Ng  
template < typename Left, typename Right > >U/g*[>  
class assignment TAoR6aE  
  { z$5C(!)  
Left l; ng*E9Puu[  
Right r; A:J{  
public : Xkm2C)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -d)n0)9  
template < typename T2 > !QspmCo+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dkp[?f)x  
} ; -{%''(G  
Y6PA\7Y\  
同时,holder的operator=也需要改动: xJGeIh5  
s@iCfXU  
template < typename T > *?"{T;4u~O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K! j*:{  
  { 28yxX431S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AAY UXY!  
} y ]%,Y=%X  
cN>i3}fq  
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。 =Q/>g6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m3-J0D<  
_=x_"rz x  
return l(rhs) = r; xB+H7Ya  
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。 [wG%@0\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ljON_*  
v |2j~  
template < typename Tp > R!qrb26k  
class constant_t (W!$6+GT  
  { [0#hgGO]P  
  const Tp t; Lc?O K"[m  
public : Acv{XnB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5^/[]*  
template < typename T > mIo7 K5z{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W fNMyI  
  { RBD MZ  
  return t; p2(_YN;s  
} LTct0Gh  
} ; db~:5#*  
/vMyf),2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XCriZ|s  
下面就可以修改holder的operator=了 3~la/$?p0  
b15qy?`y  
template < typename T > j #YFwX4.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J@iN':l-  
  { #Q7$I.O]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -P&e4sV{  
} i`'^ zR(`i  
H-w|JH>g  
同时也要修改assignment的operator() <z)G& h@  
?Fpl.t~  
template < typename T2 > 18`%WUPnT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E%B Gf}h  
现在代码看起来就很一致了。 SqB|(~S  
D0i30p`  
六. 问题2:链式操作 +Bfi/>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }C.{+U  
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。 =rF8[Q0K  
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。 $(=1A>40  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]H2aYi$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $t}1|q|  
,[ L$  
template < typename T > 1}*;  
struct result_1 jRAL(r|  
  { 0g-ESf``{n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q(Q9FonU  
} ; 1bkUT_  
T@.D5[q0:  
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: "mK (?U!A  
SI5QdX  
template < typename T > Bx4GFCdifC  
struct   ref ]E^f8s0#V  
  { I1O?)x~  
typedef T & reference; 6QQ oHYtZ  
} ; <vDm(-i3  
template < typename T > ?%Fk0E#>2  
struct   ref < T &> UULL:vqq  
  { \ 6 a  
typedef T & reference; 9YhsJ~"Q  
} ; 8$Yf#;m[  
9zd/5|W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D[M?27  
 H>6;I  
template < typename T > IIiN1 Lu,5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mM>|fHGA  
  { 4V8wB}y7e  
  return l(t) = r(t); pr(\?\a  
} taaAwTtk?A  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 DU8LU*q'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S '+"+%^tj  
k1zt|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]5/U}Um  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GJPZ[bo  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qCN7i&k,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BxYA[#fd}  
最后的布局是: Xm'K6JH'  
                Add 1H7Q[ 2E  
              /   \ yG$@!*|  
            Divide   5 :PkZ(WZ9  
            /   \ 8f5^@K\c  
          _1     3 wkA!Jv%  
似乎一切都解决了?不。  _Qc\v0%  
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。 l&xD3u^G  
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。 8-YrmP2k  
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: v"~I( kf$  
p5VSSvV\K  
template < typename Right > u_=y,~s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kZ%W?#  
Right & rt) const %tQ{Hf~  
  { >+8I =S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r0 C6Ww7u  
} _\PoZ|G4y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E,yK` mPp^  
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。 VTfaZ/e.  
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。 L-{r*ccIW  
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。 rF3]AW(  
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。 g>P9hIl  
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? {`CWzk?  
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: ZY$@_DOB}  
~la04wR28  
template < class Action > >Fk `h=Wd  
class picker : public Action T?{9Z  
  { v=-3 ,C  
public : Qp&yS U8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h xJgxM  
  // all the operator overloaded @ibPL+~-_  
} ; ?Zp!AV  
2!?z%s-S  
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。 X.9MOdG70  
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: n3j h\  
pY#EXZ#   
template < typename Right > +Z2<spqG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X>8?p'*  
  { fhx:EZ:~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ){6)?[G  
} UVUO}B@[S  
z>;+'>XXgx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E?U]w0g  
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。 wN hR(M7  
rss.F3dK  
template < typename T >   struct picker_maker w*}yw"gP*0  
  { [iy;}5XK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ATp  6-  
} ; 4 xzJql  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r ;8z"*  
  { a;(zH*/XK  
typedef picker < T > result; JMl hBh  
} ; \[I .  
$= xQX  
下面总的结构就有了: ~<OjXuYu  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 i/~QJ1C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 h^$}1[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2BA9T nxC  
至此链式操作完美实现。 - :z5m+  
4@iJ|l  
kS#DKo  
七. 问题3 q)xl$*g  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 v |2q2bz  
Q4LlToHn  
template < typename T1, typename T2 > - zw{<+;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^J~A+CEf"W  
  { _Ge^ -7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5=h'!|iY  
} 1$D`Z/N"A  
;s. 5\YZ"k  
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: Q1\k`J  
i)PV{3v$J  
template < typename T1, typename T2 > EZumJ."  
struct result_2 ;=\5$J9  
  { pQ^,.[[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;Pqyu ?  
} ; q&d&#3Rh  
3H}~eEg,  
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? }>X\"  
这个差事就留给了holder自己。 Q>a7Ps@~  
    L[Yp\[#-q  
{F+M&+``  
template < int Order > s?x>Yl %  
class holder; 'BdmFKy1  
template <> oT (:33$  
class holder < 1 > 0mD;.1:  
  { Y!1^@;)^  
public : cm 9oG  
template < typename T > VIYksv   
  struct result_1 P[GX}~_k  
  { G1;'nwf}  
  typedef T & result; )cqDvH  
} ; 2]aZe4H.  
template < typename T1, typename T2 > x+y!P  
  struct result_2 j YIV^o 0  
  { :e<`U~8m  
  typedef T1 & result; Tb0;Mbr  
} ; t-7[Mk9@  
template < typename T > bqQO E4;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z~phOv  
  { FO(0D?PCR  
  return (T & )r; %6IlE.*,  
} 7l#2,d4  
template < typename T1, typename T2 > &QOWW}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DR yESi  
  { k#Ez  
  return (T1 & )r1; NBqV0>vR  
} gAr`hXO  
} ; zdjM%l);  
{~p7*j^0  
template <> "?eH=!  
class holder < 2 > cR=94i=t  
  { 2}Z4a\YX  
public : ',H$zA?i  
template < typename T > 42J';\)oP  
  struct result_1 1ntkM?  
  { !V]MLA`  
  typedef T & result; $D/bU lFx  
} ; TI[UX16Tz1  
template < typename T1, typename T2 > U%^eIXV|  
  struct result_2 I)XOAf$6  
  { ;]&~D +XH  
  typedef T2 & result; bQdSX8: !R  
} ; 5Q$r@&qp  
template < typename T > KM6N'x^z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dm,}Nbc91(  
  { (,Ja  
  return (T & )r; qF{DArc  
} ;naq-%'Sg  
template < typename T1, typename T2 > NlF0\+h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rW FcIh5  
  { o4/I1Mq  
  return (T2 & )r2;  z _O,Y  
} 2 ]V>J  
} ; i[2bmd!H  
s^g.42?u  
.L^pMU+!^  
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> >。 gv#c~cX]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: . Z*j!{@c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: # cN_y  
_)zmIB(}m  
return l(i, j) = r(i, j); ws>WA{]gq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <}EV*`w4  
B?;' lDz*  
  return ( int & )i; -Wlp=#9  
  return ( int & )j; ]>)u+|  
最后执行i = j; C(V[wvL  
可见,参数被正确的选择了。 ~[| V3h4v  
v@fe-T&0  
O}K_l1  
-t@y\vZF,  
b W=.K>|  
八. 中期总结 3!.H^v?  
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: 't|Un G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =% q?Cr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 11)/] ?/j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %NT`C9][  
1p7cv~#95  
K\IYx|Hm a  
SZ5O89  
F l_dzh,E  
GJ1;\:cQq  
九. 简化 d~{jEg  
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。 L$+d.=]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }W:*aU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \7Gg2;TA6o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .M9d*qp`S  
  +-*/&|^等 aO.\Qe+j  
2. 返回引用。 w4e%-Ln  
  =,各种复合赋值等 bA@ /B'  
3. 返回固定类型。 H96BqNoO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V~(EVF{h  
4. 原样返回。 Gn bfy4Z  
  operator, < /;Q8;0  
5. 返回解引用的类型。 ;wij}y-6  
  operator*(单目) 2;r]gT~  
6. 返回地址。 \{c,,th  
  operator&(单目) _tWJXv~;  
7. 下表访问返回类型。 I1Hw"G"&  
  operator[] FI]P<)*r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lLuID  
  operator<<和operator>> de> ?*%<  
Ps U9R#HL1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \Fj5v$J-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -VS9`7k  
C#MF pT  
template < typename Left > M{`/f@z(  
struct value_return )Y3EQxXa  
  { ([:]T$0 #  
template < typename T > t"<s}~  
  struct result_1 I jZ]_*^!  
  { 4$yV%[j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TZ?Os4+  
} ; g%`i=s&N%  
d"#gO,H0  
template < typename T1, typename T2 > C%giv9a  
  struct result_2 wYZT D*A2h  
  { C=fsJ=a5;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )^4ko  
} ; 3gb|x?  
} ; J+Q+&-a  
P!kw;x  
lj .nCV_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kTnOmA w  
kf<c, 3A  
下面我们来剥离functor中的operator() CY34X2F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &J8 Z@^  
hf;S]8|F  
return l(t) op r(t) Q*]$)D3n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QL2Nz@|k  
return op l(t)  )|v^9  
return op l(t1, t2) 8RVS)D''  
return l(t) op "mP&8y 9F  
return l(t1, t2) op h}<0/  
return l(t)[r(t)] 3pvYi<<D'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G+0><,S  
9]"S:{KSCn  
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: ac9qj  
单目: return f(l(t), r(t)); l^.K'Q1~a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $tI]rU  
双目: return f(l(t)); XC=%H'p  
return f(l(t1, t2)); Y[2Wt%2\6  
下面就是f的实现,以operator/为例 !RS9%ES_?  
rJ'/\Hh5P  
struct meta_divide puOC60zI  
  { K*~]fy  
template < typename T1, typename T2 > _@Y"$V]=Vt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MR`:5e  
  { A]7<'el=  
  return t1 / t2; >ajuk  
} *myG"@P4hW  
} ; a Sf/4\  
# kyl?E  
这个工作可以让宏来做: oBr.S_Qe  
}^9]jSq5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l71 gf.4g  
template < typename T1, typename T2 > \ 9Gca6e3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; - a y5  
以后可以直接用 O`WIkBV!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >&OUGu|  
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 "< v\M85&  
(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。。。) ['z!{Ez  
n|Pr/ddL   
 ?>af'o:  
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 &-M]xo ^  
f|U0s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > baee?6  
class unary_op : public Rettype f;gZ|a  
  { 6xoq;=o  
    Left l; h4/X 0@l`  
public : 1"}cdq.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z?oG*G:  
TI=h_%mO  
template < typename T > QYQtMb,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (zG.aaz*C  
      { .-0%6] cFD  
      return FuncType::execute(l(t)); $6T3y8  
    } n 6{2]&sd  
h>alGLN>  
    template < typename T1, typename T2 > 1G;8MPU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -?<4Og[^  
      { V >Hf9sZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;#TaZN  
    } l?/Y  
} ; !Vheq3"q/  
RW_q~bA9  
1S0pd-i  
同样还可以申明一个binary_op 3NIUW!gr  
+R6a}d/K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n-o3  
class binary_op : public Rettype 3LDsxE=N:q  
  { Gs dnf 7  
    Left l; Rrg8{DZhv  
Right r; *f5l=lDOB  
public : Z)pz,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #D*r]M  
jTb-;4 N'  
template < typename T > w\w(U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u=r`t(Z1H  
      { [Il~K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /\Z J   
    } e8}Ezy"^  
MgJ36zM  
    template < typename T1, typename T2 > K=?VDN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RKZ6}q1n  
      { x0Yse:RE^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S[,8TErz  
    } Vw#{C>  
} ; 5\Fz!  
{_#yz\j  
f[sF:f(zI  
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 -"Q-H/qh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9 [jTs3l:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5,pSg  
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。 %zeATM[`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j>Ag\@2ME  
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。。。 la <npX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ceT&Y{T  
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) d2S~)/@S  
下面是修改过的unary_op .>pgU{C`!  
uj|BQ`k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~u87H?  
class unary_op 2+o |A  
  { &|Pu-A"5~  
Left l; Xm1[V&  
  cK`"lxO  
public : >TjJA #  
AoaN22  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [xb]Wf  
nZy X_J,Vd  
template < typename T > sC"}8+[)S3  
  struct result_1 %XTcP2pRJ  
  { 2Y!S_Hw8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }(XdB:C8  
} ; kJQ#Wz|z]  
j' 0r'  
template < typename T1, typename T2 > ?7MqeR4/E  
  struct result_2 =Gk/k}1  
  { ]@^coj[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xz 4 x  
} ; lb*8G  
ww k PF  
template < typename T1, typename T2 > KvPX=/&Zu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const up '  
  { o*g|m.SjL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $2~\eG=u H  
} vhuw &.\  
ULH0'@BJ  
template < typename T > 6\jf|:h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sj?3M@l95W  
  { AJ^#eY5  
  return OpClass::execute(lt(t)); {yA$V0`N{  
} Q&'}BeUbm  
JRMM?y  
} ; Wu6<\^A  
A'&n5)tb  
Mwp$  
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  '1^B +m  
好啦,现在才真正完美了。 X^9d/}uTa  
现在在picker里面就可以这么添加了: fq[;%cr4  
+>~?m*$  
template < typename Right > YW \0k5[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R%D'`*+  
  { ;6ecrQMw&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mo{MR:>)  
} `#-P[q<v-  
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。 sbj(|1,ac  
!QI\Fz?  
8vSse  
YW@#91.  
hwN?/5  
十. bind xM[Vc  
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。 ENF"c$R  
先来分析一下一段例子 G` fC/Le  
/walu+]h  
JO<wK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "P-lSF?T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )Or  .;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [YrHA~=U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &N~ZI*^  
我们来写个简单的。 h:zK(;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NLPkh,T:  
对于函数对象类的版本: :j')E`#   
&!aAO(g  
template < typename Func > |2\{z{?  
struct functor_trait m'\2:mDu0  
  { <<](XgR(  
typedef typename Func::result_type result_type; mkh"Kb*{  
} ; Ch$*Gm19Z  
对于无参数函数的版本: jcNT<}k C  
'I;!pUfVp  
template < typename Ret > km^^T_ M/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ofm%:}LV  
  { n+lOb  
typedef Ret result_type; V7G7&'  
} ; )irRO8  
对于单参数函数的版本: Y HSYu  
"8^5>EJWv  
template < typename Ret, typename V1 > u]u[(K5F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OouPj@r  
  { [gy*`@w  
typedef Ret result_type; ZCKka0*  
} ; bl_H4  
对于双参数函数的版本: y2]-&]&  
ydw)mT44K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X U/QA [K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M?b6'd9f  
  { kn)t'_jC  
typedef Ret result_type; [V'QrcCF  
} ; ^Q*atU  
等等。。。 OO?]qZa1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /kt2c[9  
Y]]}*8  
template < typename Func > pwwH<0[  
struct func_return Y6,Rj:8  
  { ?bM_q_5  
template < typename T > <E\$3Ym9  
  struct result_1 H$G0`LP0/a  
  { Mu'8;9_6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FnJ?C&xK  
} ; lWBb4 !l  
=@k%&* Y?  
template < typename T1, typename T2 > upj]6f"(  
  struct result_2 .h0b~nI>>  
  { &>e-(4Xu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 54 >-  
} ; 7j nIv];i  
} ; %dQxJMwj  
+f*OliMD  
^c:Fy+fb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 meN2ZB?Y  
Z|%_oR~b|  
template < typename Func, typename aPicker > Hwo$tVa:=  
class binder_1 Y"OG@1V;8  
  { GA7}K:LP'k  
Func fn; Y0 D}g3`  
aPicker pk; ynA|}X  
public : h3dsd  
&WNf M+  
template < typename T > JaB<EL-9r2  
  struct result_1 'v]u#/7a  
  { lA>DS#_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f!O{%ev  
} ; )(y) A[  
pb#?l6x$+  
template < typename T1, typename T2 > r5!/[_l  
  struct result_2 k)TSR5A  
  { Q#nOJ(KV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,V*%V;  
} ; R+&jD;U{  
!Hys3AP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x\Z'2?u}  
5) -~mW y  
template < typename T > pp7$J2s+j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gY@N~'f;"  
  { S[7WW$lF  
  return fn(pk(t)); 3e(ehLc4DJ  
} P(t[ eXe  
template < typename T1, typename T2 > K_K5'2dE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4lBU#V7  
  { D@!=d@V.  
  return fn(pk(t1, t2)); wm+/e#'&  
} EvOJ~'2 Y%  
} ; SR DXfkoI  
X^WrccNX  
R'S0 zp6  
一目了然不是么? hAHq\  
最后实现bind 9 7ql5  
Z!U)I-x&  
C+|b1/N-  
template < typename Func, typename aPicker > T0&f8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @xB*KyUW  
  { sJ]taY ou  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;A#`]-i C  
} A45A:hqs  
ar:+;.n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 byv[yGa`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 !"eIV@7  
WJ_IuX51'  
十一. phoenix /% N r?V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EY \H=@A  
;\p KDPr  
for_each(v.begin(), v.end(), H"qOSf{  
( @-+Q# Zz`  
do_ rL}YLR  
[ 92^w8Z.  
  cout << _1 <<   " , " 6 ~ >FYX  
]  Br` IW  
.while_( -- _1), tO0!5#-VR  
cout << var( " \n " ) [H=)  
) 4q<=K=F  
); F$[ U|%*  
o`Ta("9^  
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: rD*sl}  
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 y K"kEA[;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 23h% < ,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7U"[Gf  
",!1m7[wF  
:sC qjz  
template < typename Cond, typename Actor > ;&ASkI  
class do_while 6H'HxB4  
  { / z}~zO  
Cond cd; Q:5KZm[[  
Actor act; VO"("7L  
public : Ntbg`LGf'!  
template < typename T > -=(!g&0  
  struct result_1 Dq)j:f#QM  
  { z`\F@pX%wC  
  typedef int result_type; |m2X+s9  
} ; DG?"5:Zd  
Ps 8%J;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CP6LHkM9  
VqS#waNrx  
template < typename T > kcQ'$<Mz<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O9r>E3-q  
  { SCz(5[MZJ  
  do 2Y7)WPn  
    { yR4|S2D3xn  
  act(t); u?+Kkkk  
  } lv]hTH 4T  
  while (cd(t)); 3mOtW%Hl  
  return   0 ; 3YZs+d.;ib  
} pZeE61c/  
} ; k68F-e[i^  
.B\5OI,]  
FHC \?Cg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5Lf{8UxI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TYQwy*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 qkC/\![@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VH[hsj  
下面就是产生这个functor的类: Qm/u h  
DoeiW=  
ndeebXw*  
template < typename Actor > 46 PoM  
class do_while_actor 0A( +ZMd  
  { ;f"0~D2  
Actor act; Yboiw y,n  
public : PP!SK2u "L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t1%_DPD%W  
3}/&w\$  
template < typename Cond > D#o}cC.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2/0v B>  
} ; n-%s8aaVf  
APO>y  
&0`) Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rf$X>M=G  
最后,是那个do_ rp0ZvEX  
d`F&aC  
4!LCR}K  
class do_while_invoker $k2*[sn,  
  { zA1lca0HK  
public : -*XCxU'  
template < typename Actor > nI*v820,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rW0FA  
  { K5XK%Gl"  
  return do_while_actor < Actor > (act); IhA*"  
} (e[}/hf6  
} do_; 8:/e GM  
s%W<dDINl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X0n~-m"m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a(0*um(  
最后来说说怎么处理break和continue @0SC"CqM  
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。 v_nj$1dY6  
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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