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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N) '|l0x0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #L+ZHs~  
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, 6vf<lmN  
(05a 9  
mbXW$E-&R2  
[ z,6K=  
  class filler .TO#\!KBv  
  { K'oy6$B  
public : nG~^-c+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n K6(0?/  
} ; jIjW +D`  
+[7 DRT:  
;8g[y"I  
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: 2#X>^LH  
D2'J (  
U*\ 1d  
-u~AY#*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n!h952"  
.5!Q(  
`<(o;*&Gd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ."j=s#OC(  
]SUW"5L-  
AZva  
^K0oJg.E  
二. 战前分析 OjsMT]  
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。 _-z;  
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 o'=i$Eb  
nZ4@g@e2  
og`g]Z<I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T/ P   
  /* --------------------------------------------- */ bA07zI2  
vector < int *> vp( 10 ); ^zKP5nzL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H=6-@+ !o  
/* --------------------------------------------- */ jH[{V[<# X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VEx )  
/* --------------------------------------------- */ m%U$37A 1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y4,t=Gq7^  
  /* --------------------------------------------- */ GpXU&A'r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zU";\);  
/* --------------------------------------------- */ G \|P3j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <x1,4a~  
3u oIYY  
:?:R5_Nd=  
-SF50.[  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3XhLn/@  
1._1, _2是什么? V3$zlzSm,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e#^ vA$d  
2._1 = 1是在做什么? wUH:l  
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。 @6V kNe9  
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。 X4/3vY  
4o kZ  
%";ap8J04F  
三. 动工 +<'>~lDg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $.O(K4S  
YbJB.;qK  
r TK)jxklX  
s[%@3bY!7  
template < typename T > rQ)I  
class assignment :8Ugz~i  
  { m0]Lc{  
T value; 1 Ay.^f  
public : vs{xr*Ft  
assignment( const T & v) : value(v) {} F@1Eg  
template < typename T2 > p*|Ct  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M-A{{q   
} ; QURpg/<U  
9j<7KSj  
xpWY4Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &G_XgQsg{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e|4U2\&3y  
G!U `8R  
bf/z T0  
Xbc:Vr  
  class holder ;M5]XCP k  
  { Oe&gTXo  
public : K%YR; )5A  
template < typename T > HJ!P]X_J1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WnQ+  
  { :U6Q==B$_  
  return assignment < T > (t); %)=c#H1  
} >(F y6m  
} ; VujIKc#4  
m">2XGCn  
yK w.69.  
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: e84O 6K6o  
gt!t Du  
  static holder _1; ' [%?j?2r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ( c +M"s  
F+/#ugI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4]no#lVRJ  
而不用手动写一个函数对象。 *C,1 x5  
<h*$bx]9 +  
~X,ZZ 9H  
Ki\J)l  
四. 问题分析 p*~b5'+ C+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 N2&h yM  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :)kWQQ+,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lGX8kAv?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K*N8Vpz(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [q~3$mjQ  
_aw49ag;  
五. 问题1:一致性 oI x!?,1  
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?| ]>,Lw=_[_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?, cI!c`  
p;)@R$*  
struct holder VTn6@z_ x  
  { vO8CT-)  
  // Oo x,4 &  
  template < typename T > YT<(2u#Ng  
T &   operator ()( const T & r) const $;j{?dvm.  
  { Z>hGqFZ0{  
  return (T & )r; kI,O9z7A7  
} TeH_DVxj  
} ; z*`nfTw l  
%] !xr6d  
这样的话assignment也必须相应改动: #X*=oG  
GoPK. E$  
template < typename Left, typename Right > 2 5I a  
class assignment =HHb ]JE  
  { }XfRKGQw  
Left l; Fr1OzS^&(  
Right r; gk4DoOj#P  
public : .}3K9.hkr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z/|tsVK  
template < typename T2 > >C -N0H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R?}<Cj I  
} ; xDIl  
Q=#Wk$1.  
同时,holder的operator=也需要改动: a@N 1"O  
c6LPqPcN  
template < typename T > yS@xyW /  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H~?p,h  
  { eI+p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HQ^:5 XH  
} fU'[lZ  
L%I8no-Q  
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。 i 8:^1rHp)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A<{&?_U  
p~dj-w  
return l(rhs) = r; X,`e1nsR  
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。 O:+?:aI@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cT# R B7  
1qhSN#s{_  
template < typename Tp > q[%SF=~<k{  
class constant_t $i$Z+-W4'  
  { >0I\w$L  
  const Tp t; :6W * ;<o  
public : >{#QS"J#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y-o54e$4Cq  
template < typename T > k Hh0&~ (  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^Dys#^  
  { ]gmkajCzD  
  return t; G/&Wc2k  
} N@R?<a  
} ; + EM^  
-{eI6#z|\A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lNB<_SO  
下面就可以修改holder的operator=了 xU'% 6/G  
7DIFJJE'  
template < typename T > Mgg m~|9)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^qV6 khg  
  { ]/odp/jm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MO_;8v~0  
} h2vD*W  
SaA-Krn  
同时也要修改assignment的operator() |\SwZTr  
lM[FT=M  
template < typename T2 > ;%PI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2~QN#u|UC3  
现在代码看起来就很一致了。 P yN{  
zE]h]$oi  
六. 问题2:链式操作 =Y-mc#{8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1IWP~G  
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。 =yLJGNK[  
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。 Ypw:Vp  
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。 jC L 1Bj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <xr\1VjA  
>npFg@A  
template < typename T > $@<cZ4  
struct result_1 zN,2 (v"  
  { ~A-D>.ZH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fnn /akGKI  
} ; ;g_<i_ *x#  
7SjWofv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `r*bG=  
] F2{:RW  
template < typename T > ]McDN[h:  
struct   ref g5~wdhpb  
  { u51Lp  
typedef T & reference; 7/6%92T/B  
} ; \mDBOC0eK  
template < typename T > BVv{:m{w  
struct   ref < T &> '"J``=  
  { RV_+-m{]  
typedef T & reference; i" >kF@]c8  
} ; j~k+d$a  
v42Z&PO   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L'<.#(|  
d`4F  
template < typename T > U t.#h="  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \Culf'iX  
  { ,2lH*=m;  
  return l(t) = r(t); aYcc2N%C  
} :U/x(  
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。 i E)Fo.H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q a3+9  
D@o8Gerq~  
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 '*n2<y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )jed@?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3Jw}MFFV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mI-9=6T_  
最后的布局是: n@y*~sG]  
                Add }TwSSF|}3  
              /   \ vs(x;zpJ  
            Divide   5 Hjc *W Tu  
            /   \ 03a<Cd/S  
          _1     3 4pZ=CB+j  
似乎一切都解决了?不。 l]z=0  
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。 nsyeid*  
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。 u]s}@(+.  
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: _?a.S8LxJZ  
_vr;cjMI  
template < typename Right > K)9+3(?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P2sM3C  
Right & rt) const 's 'H&sa  
  { QLOcgU^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q'Vejz/  
} [ .c'22R6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s:Io5C(  
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。 D~7L~Q]xI  
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。 +/DT#}JE  
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。 %2<u>=6byG  
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。 SX@zDuM  
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? Y@Ti2bI`v  
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: B%/N{i*Z  
}+i~JK  
template < class Action > P%Tffsl  
class picker : public Action Wtqv  
  { zoHFTD4 g  
public : t BKra  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U$^$7g 3  
  // all the operator overloaded 1eMz"@ Q9  
} ; >PoVK{&y  
C !6d`|  
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。  @t<KS&  
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: uZ8^"  W  
f/{*v4!  
template < typename Right > nv_9Llh=z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OzS/J;[PO[  
  { \I #}R4z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m! _*Q  
} A7=k 9|  
?`U=Ps  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j=n<s</V  
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。 9y(491"o  
7V-'><)gI  
template < typename T >   struct picker_maker !7jVKI80  
  { R/?ZbMn]!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d0D*S?#8,C  
} ; ":V,&o9n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J~k'b2(p3  
  { _68{ {.  
typedef picker < T > result; >j_N6B!  
} ; 1 JB~G7  
w^8i!jCy  
下面总的结构就有了: fe!{vrS  
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。 ayh= @7*  
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。 c@/K}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g<PglRr"  
至此链式操作完美实现。 3jDAj!_ea  
y]b &3&  
Qs7*_=+h  
七. 问题3 98LyzF9  
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。 ;cp,d~mrf  
XG}9) fT  
template < typename T1, typename T2 > R;`C;Rbf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wi@Qf6(mn  
  { 'rDai [  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p-JGDjR0G  
} 2tI,`pSU  
@tg4rl  
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: <T+{)FV  
-&JQdrs  
template < typename T1, typename T2 > -SN6&-#c_  
struct result_2 "ot# g"  
  { 2C"[0*.[N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1AAOg+Y@U"  
} ; Sgq?r-Q.  
sglH=0MP  
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? i:\|G^h  
这个差事就留给了holder自己。 aDZ]{;  
    MeW?z|x`'  
=gQ^,x0R9  
template < int Order > olca Z  
class holder; !"<~n-$B  
template <> E8"$vl&c]  
class holder < 1 > L=wpZ`@ y  
  { XN}^:j_2  
public : P9jPdls  
template < typename T > ?3a:ntX h  
  struct result_1 F P>.@ Y  
  { xASH- 9  
  typedef T & result; ]3]=RuQK2  
} ; 3H ,?ZFFGz  
template < typename T1, typename T2 > "r[Ob]/  
  struct result_2 +a0` ,Jc  
  { ")@#B=8+3^  
  typedef T1 & result; ,yH\nqEz  
} ; 'T(@5%Db  
template < typename T > |(3"_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z#^;'nnw  
  { AH?4F"  
  return (T & )r; +l<l3uBNS  
} BV=~ !tsl  
template < typename T1, typename T2 > S<eB&qT$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1:22y:^j  
  { '; ;X{a  
  return (T1 & )r1; cUC!'+L  
} s"B2Whe  
} ; e\r%"~v  
?@CbaX~+K  
template <> P(cy@P,D  
class holder < 2 > )W*A[c 2  
  { #Fz/}lO  
public :  {[dY$  
template < typename T > Cf>(,rt};  
  struct result_1 y~^-I5!_ u  
  { -{A*`.[v  
  typedef T & result; +aOQ'*g  
} ; (!%9#  
template < typename T1, typename T2 > 9PdD=9HH  
  struct result_2 ziC%Q8  
  { .zv BV_I  
  typedef T2 & result; 8p_6RvG  
} ; 9J$-E4G.M  
template < typename T > zD;k|"e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uR6 `@F  
  { lRR A2Kql  
  return (T & )r; "{[\VsX|c  
} gUY~ l= c  
template < typename T1, typename T2 > u6SQq-)d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8]Q#P  
  { *USG p<iH  
  return (T2 & )r2; fwNj@fl_,e  
} 0+F--E4  
} ; 8kT`5`}lB  
U1O8u-X  
'OvM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !RSJb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m UUNR,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t~|J2*9l  
8QMib3p  
return l(i, j) = r(i, j); VS@e[,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %~L"TK`?  
~z)JO'Z$  
  return ( int & )i; #mkf2Z=t-  
  return ( int & )j; MUSsanCA  
最后执行i = j; Ll .P>LH  
可见,参数被正确的选择了。 J";4+wA7  
< n/ 2  
}$i/4?dYsQ  
9}5o> iR  
VS>xvF  
八. 中期总结 et?FX K"y  
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: wf`A&P5tF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d,toUI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l=ZD&uK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d/!\iLF  
mM:%-I\$   
-e"A)Bpl(  
:kFPPx?  
OrwVRqW-z  
nc6PSj X  
九. 简化 E+lr{~  
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。 Jv}&8D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 51Vqbtj^  
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: "6 ~5RCZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <w`EU[y_  
  +-*/&|^等 ;cB3D3fR.  
2. 返回引用。 .><-XJ  
  =,各种复合赋值等 -Aojk8tc  
3. 返回固定类型。 Y&H<8ez  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +lb&_eD  
4. 原样返回。 kc(m.k!|f\  
  operator, i%[+C  
5. 返回解引用的类型。 [+Fajo;0  
  operator*(单目) a~ dgf:e`  
6. 返回地址。 !o1IpTN  
  operator&(单目) 83 <CDjD  
7. 下表访问返回类型。 HQ]mDo  
  operator[] )Xa_ry7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 05g %5vHF  
  operator<<和operator>> @dx 8{oQ  
&>&6OV]P'  
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。 x-]:g&5T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t+_\^Oa)  
<ZheWl  
template < typename Left > hz*T"HJ]t  
struct value_return 6l[ v3l"t  
  { `So/G  
template < typename T > +(PUiiP'"v  
  struct result_1 *ow`}Q  
  { XRO(p`OE-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b $yIM  
} ; -DK6(<:0  
RMiDV^.u`  
template < typename T1, typename T2 > UI"UBZZ$  
  struct result_2 KJ:z\N8eo  
  { yjsj+K pL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; un4fnoc  
} ; FSm.o?>  
} ; 6aOyI ;Ux  
/QWXEL/M=  
4wkv#vi7!-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^RO<r}B u  
} C:i0Q  
下面我们来剥离functor中的operator() `hdff0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1YQYZ^11  
AwjXY,2  
return l(t) op r(t) ZuybjV1/f6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [N Afy~X*  
return op l(t) kJpO0k9?eY  
return op l(t1, t2) TY'c'u,  
return l(t) op [T,Hpt  
return l(t1, t2) op 2x9.>nwhb  
return l(t)[r(t)] W=3#oX.GsU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #4./>}G  
^lt2,x   
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: ZE-vroh  
单目: return f(l(t), r(t)); x"g)pGsT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S3l^h4  
双目: return f(l(t)); wU>Fz*  
return f(l(t1, t2)); /,\U*'-  
下面就是f的实现,以operator/为例 QS!Z*vG  
yQMwt|C4  
struct meta_divide !+A%`m  
  { )obgEJ7Y`l  
template < typename T1, typename T2 > H`'a|Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w7.,ch  
  { 1Acs0` 3  
  return t1 / t2; tsL ; wT_  
} l _%<U  
} ; 1O< 6=oH  
g4b#U\D@)/  
这个工作可以让宏来做: IdN3Ea]  
/ Ws>;0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sc/l.]k+  
template < typename T1, typename T2 > \ y: x<`E=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }6!/Nb  
以后可以直接用 kl]MP}wc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h x&"fe  
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 |T@SlNi]  
(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。。。) |=*)a2  
M:GpyE%  
nj:w1E/R  
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 NXFi*  
%~PcJhz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '/NpmNY:L  
class unary_op : public Rettype w2UEU5%  
  { *U,J Q  
    Left l; NS2vA>n8R  
public : vQyY %  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vx2/^MiXy  
Yi?bY  
template < typename T > @;`'s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +/Y2\ s  
      { S'8+jY  
      return FuncType::execute(l(t)); +^+'.xQ  
    } P%lD9<jED  
s{R ,- \_  
    template < typename T1, typename T2 > vhbHt_!u&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;<d<V}*  
      { QMz=e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c0'ryS_Z9  
    } D<d, 9S,)  
} ; 8 5X}CCQ  
4r7F8*z  
rAfz?  
同样还可以申明一个binary_op u+r!;-0i  
)f|`mM4DW!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WM?-BIlT=  
class binary_op : public Rettype Lo1ySLo$G  
  { ;W|NG3_y  
    Left l; XDJE]2^52?  
Right r; 6T'UWh0S  
public : =DJ:LmK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'k[qx}  
,\iHgsZ  
template < typename T > 0(wu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Fon!_$:  
      { KCyV |,+n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (g@\QdH`|  
    } mdEJ'];AH  
0|Fx Sc  
    template < typename T1, typename T2 > x C&IR*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zplv.cf#q  
      { RB+Jp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hvm}@3F|  
    } h;jO7+W  
} ; nK :YbLdK,  
ah:["< z<  
b(GV4%  
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 dT*Yv`h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H5x7)1Ir|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Kh\ 7%>K#  
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。 d,Aa8I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L? DlR hu  
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。。。 9=ygkPY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $ ubU"  
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) IU"  
下面是修改过的unary_op O'wmhLa"W  
bpwA|H%{M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O|,9EOrP  
class unary_op p?y2j  
  { W+#Q>^Q>  
Left l; cb /Q<i  
  +Pb:<WT}%  
public :  /RJ  
yO1 7C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F]yB=  
!92e$GJ} ;  
template < typename T > 6/S. sj~  
  struct result_1 y|ZL< L  
  { #j~FlY5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }8x+F2i  
} ; NS z }  
oL@-<;zKO  
template < typename T1, typename T2 > T<pG$4_  
  struct result_2 w-pgtO|Us  
  { ce\d35x!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !6'N-b1  
} ; Dhn7N8(LF!  
nUP, Yd  
template < typename T1, typename T2 > d=xjLbsZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _J!^iJ  
  { h5'hP>b#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^1.*NG8  
} m}wn+R  
TM(y%!\  
template < typename T > -_ I)5*N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D8wf`RUt  
  { W]oD(eZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); z)^|.  
} 2/*u$~  
xc#t8`  
} ; N x&/p$d  
~|} ]  
^f! M"@  
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-c3@ >v  
好啦,现在才真正完美了。 m>vwpRBOA  
现在在picker里面就可以这么添加了: .Z [4:TS  
}(t`s  
template < typename Right > #-;W|ib%z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [Jt}^  
  { >4X2uNbZS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); | ky40[C  
} "sN%S's  
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。 $CEdJ+0z  
cb9-~*1  
?.VKVTX^  
4[$:KGh3  
_U^[h!  
十. bind ~9+01UU^  
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。 GJ*IH9YR  
先来分析一下一段例子 O%T?+1E  
" !EnQB=  
M_ukG~/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o0R?vnA=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ur}'Y^0iR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $IE}fgA@5  
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。 Gw<D'b)!  
我们来写个简单的。 !l $d^y345  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w{W+WJ  
对于函数对象类的版本: P5<9;PPbZ  
j hm3:;Z  
template < typename Func > ,' | J  
struct functor_trait s-"KABEE  
  { _Z0 .c@0  
typedef typename Func::result_type result_type; +06{5-,  
} ; <YU?1y?V  
对于无参数函数的版本: ^L2d%d\5  
Hx gC*-A$/  
template < typename Ret > s6|'s<x"j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1jg* DQ7L  
  { 4,sE{%vb  
typedef Ret result_type; cz9J&Le>  
} ; 0~ho/_  
对于单参数函数的版本: zzf@U&x<  
PeIx41. +s  
template < typename Ret, typename V1 > f]/2uUsg %  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {1SsH ir>  
  { dS6 $  
typedef Ret result_type; G+<XYkz*  
} ; g5nJ0=9  
对于双参数函数的版本: +LRKS  
b e8T<F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0/su`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yI: ;+K  
  { ' 4FH9J  
typedef Ret result_type; sG u.G  
} ; O6G\0o  
等等。。。 KHAc!4lA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;g!rc#z2g  
dkw.o.e  
template < typename Func > aoey 5hts  
struct func_return Gm B&TD m  
  { ,&UKsrs_  
template < typename T > UOZ+ &DL,L  
  struct result_1 EQ$k^Y8 "  
  { UDG1F_&h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9)oi_U.  
} ; r%=-maPL[  
B"_O!  
template < typename T1, typename T2 > 2GptK"MrD  
  struct result_2  V;%ug'j  
  { _;k<=ns(=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,H{9`a#+:  
} ; c7XBZ%D  
} ; &+#5gii1i  
Yg8* )u0  
-P;0<j@6k5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9A"s7iJ)  
'SXHq>#gA  
template < typename Func, typename aPicker > o.ZR5`.  
class binder_1 !_ W/p`Tc  
  { s/7Z.\  
Func fn; =%m{|HQ`  
aPicker pk; J#$U<`j*G  
public : ^bv^&V&IB  
q-`&C  
template < typename T > SZKYq8ZA)V  
  struct result_1 =cEsv&i  
  { 3mHzOs\jU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }nlS&gew^  
} ; J%CCUl2  
g!XC5*}  
template < typename T1, typename T2 > INA3^p'w  
  struct result_2 F^.A~{&L  
  { kO\ O$J^S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LI%dJ*-V  
} ; VL*KBJ  
H{Ewj_L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X)KCk2Ax  
/JS_gr@DK  
template < typename T > C 7C4 eW8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @5^&&4>N  
  { Xfk DMh  
  return fn(pk(t)); xh2r?K@k>  
} y > =Y  
template < typename T1, typename T2 > uN)c!='I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o-rX4=T  
  { u+j\PWOtm  
  return fn(pk(t1, t2)); "9_$7.q<y  
} *6?mZ*GYY  
} ; >`AK'K8{M  
PuJ3#H T  
N0p6xg~  
一目了然不是么? a^%)6E.[,  
最后实现bind p3A9 <g  
_Ay^v#a  
qSNCBn '  
template < typename Func, typename aPicker > UQDAql  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MKfK9>a  
  { pT|s#-}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G=zNZ  
} ;5ki$)v"  
=Ydrct  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >=0]7k;  
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。 T_D3WHp  
 v%:deaF  
十一. phoenix E<jajYj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lng. X8D  
GNJ /|9  
for_each(v.begin(), v.end(), M 2hZ'  
( un 5r9  
do_ A`uHZCwJ5  
[ r &.~ {  
  cout << _1 <<   " , " JN/=x2n.  
] UfX~GC;B  
.while_( -- _1), zcP=+Y)YA  
cout << var( " \n " ) c]u ieig0~  
) tpGT~Y(  
); ye.6tlW  
#KiJ{w'  
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: W_}j~[&  
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 I(*3n"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I,hw0e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K%dQ; C*?  
],weqs  
a<&K^M&  
template < typename Cond, typename Actor > Oo :Dt~Ib  
class do_while d3c.lD)L9  
  { Tow=B  
Cond cd; Rt?CE jy  
Actor act; Pg8.RvmQ  
public : `$/a-K}  
template < typename T > 2jyWkAP'  
  struct result_1 f 0H.$UAL  
  { DP @1to@  
  typedef int result_type; J!l/.:`6  
} ; <W #G)c0  
M*0^<e~]F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q? ">  
bh@CtnO  
template < typename T > 9I/l+IS"X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PRU&y/zZmG  
  { -W9DH^EL<  
  do ]`)5 Qe4  
    { &?R/6"J  
  act(t); V| V 9.  
  } He=C\"  
  while (cd(t)); J:Fq ip  
  return   0 ; qGA|.I9,  
} ;d}>8w&tfy  
} ; }!_z\'u  
NfClR HpVc  
HXU#Ux  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8lM=v> Xc  
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。 2OJlE) .  
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。 v ;\cM/&5  
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。  BI?, 3  
下面就是产生这个functor的类: G[ U5R?/  
$l*?Ce:  
)8C`EPe  
template < typename Actor > m538p.(LIR  
class do_while_actor I$.lFQ%(  
  { GKFRZWXdT  
Actor act; 7K.75%}  
public : nms[No?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a(vt"MQ_  
IVPN=jg?  
template < typename Cond > q'8*bu_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rj";?.R*e  
} ; 71@ eJQ  
.jD!+wv{9  
R%szN.cI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (e'8>Pv  
最后,是那个do_ R Th=x.  
S9!KI)  
d'96$e o~  
class do_while_invoker !Wr<T!T  
  { uZL]mwkj]  
public : 4m< ]qw  
template < typename Actor >  skl3/!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =x -7 Wy  
  { JlnmG<WLT  
  return do_while_actor < Actor > (act);  a[nSUlT&  
} F:m6Mf7L  
} do_; D=^&?@k<  
*1EmK.-'u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {j$2=0Cec  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i975)_X(  
最后来说说怎么处理break和continue y!1X3X,V  
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。 Jpduk&u  
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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