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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H'0S;A+Y6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k K(,FB  
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, lEJTd3dMi  
3UEh%Ho  
3z#16*  
KR63W:Z\'  
  class filler fjf\/%  
  { *e=e7KC6kI  
public : 3i<*,@CY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6K6ihR!d  
} ; H"sey +-  
6b0#z#E  
#gP\q?5Ov  
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: :7maN^  
U-(d~]$  
= 619+[fK  
7_LE2jpC,5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [>fE{ ~Y  
iqpy5  
gs'( px  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V@F~Cx  
n#iL[ &/Aw  
F C"dQ  
Y,{Xv  
二. 战前分析 K-/fq=z  
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。 |o`TRqs  
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 P+JYs  
;G ?_^ 0  
Z^b1i`v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R lv|DED$  
  /* --------------------------------------------- */ !,]_tw>R  
vector < int *> vp( 10 ); |&7l*j(\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6<2 7}S  
/* --------------------------------------------- */ <7qM;) g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $8b/"Qm  
/* --------------------------------------------- */ k;]&`c^5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F"_SCA?9?  
  /* --------------------------------------------- */ -Y YQnN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z5?xmffB  
/* --------------------------------------------- */ n/?_]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *5 5yF `  
UGIyNMY  
J::dY~@  
{ Uh/ ~zu  
看了之后,我们可以思考一些问题: \JX8`]|&  
1._1, _2是什么? PR6{Y]e%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nlKWZYv  
2._1 = 1是在做什么? N( Cfv3{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (URWi caB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]kr OPM/  
=6ojkTk  
1L3L!@  
三. 动工 mwBOhEefNJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M!,WU[mP  
 {sbQf7)  
V7.EDE2A3  
Nt/>RCh  
template < typename T > =OCHV+m  
class assignment /P320[B}m&  
  { x.!%'{+ {  
T value; ~qRP.bV%f  
public : ^;M!u8[  
assignment( const T & v) : value(v) {} V^"5cW  
template < typename T2 > Vg0Rc t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M Su_*&j9T  
} ; R{/nlS5  
vU::dr  
&R25J$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XvWUJ6M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,?728pfw  
v]BN.SHE_  
`uY77co6  
(c_E*>c)  
  class holder 26j ; RV  
  { Y2}\~I0  
public : Z{|wjZb(  
template < typename T > +as(m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XK>B mq/]  
  { 0P z"[  
  return assignment < T > (t); 2 g,UdG  
} C/!kMMh>vV  
} ; nF]lSg&]X  
c<|;<8ew  
ftRf~5d2  
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: Bf.@B0\  
"4Cb dD//  
  static holder _1; Y'wQ(6ok  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yi PMJ  
aVEg%8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;BsyN[bF  
而不用手动写一个函数对象。 }Til $TT%H  
ZJ1 %  
ry0P\wY}  
R]H/Jv\'  
四. 问题分析 }9=VhC%J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 z^bv)u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *Mk5*_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NvY%sx,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mGb,oj7l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (V 5_q,2  
D}OvD |<-  
五. 问题1:一致性 63 F@F t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rxJmK$qd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l!5fuB8  
I'm.+(1m,  
struct holder WZ> }  
  { }N dknut,  
  // Tc$Jvy-G4A  
  template < typename T > @p~f*b4H?  
T &   operator ()( const T & r) const F$X"?fj  
  { ?U$H`[VF}  
  return (T & )r; 4-1=1)c*  
} +G)L8{FY(  
} ; hX;JMQ915  
K?`Fpg (  
这样的话assignment也必须相应改动:  Em?bV(  
`saDeur#X  
template < typename Left, typename Right > >|IUjv2L  
class assignment >NDI<9<'0}  
  { Gf*|f"O  
Left l; sF[7pE  
Right r; <A"[Wk  
public : Xy0*1$IS]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TL'^@Y7X5  
template < typename T2 > g$+ $@~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j6}/pe*;;T  
} ; [TRHcz n  
|L wn<y  
同时,holder的operator=也需要改动: ROb2g|YXG  
SA!P:Q?h  
template < typename T > P3Ocfpf Bp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^26vP7  
  { :Aq==N_/2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R<]f[  
} !X5n'1&  
hUR>NUK@8  
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。 w8~B@}%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FK ? g  
+9yV'd>U  
return l(rhs) = r; v@n0ma=  
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。 d>k)aIYp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DNwqi"  
?Pbh&!  
template < typename Tp > )/Z% HBn  
class constant_t PLoD^3uG)  
  { fRlO.!0(  
  const Tp t; jxeZ,w o  
public : *{TB<^ *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9\ f%+?p  
template < typename T > pT ]:TRPS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iTUOJ3V7i  
  { _e4%<!1  
  return t; ( &N`N1  
} ~!//|q^ J]  
} ; #u]'3en  
 a>6@1liT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mLGbwm'K  
下面就可以修改holder的operator=了 \+,%RN.  
| 6/ # H*  
template < typename T > }:SWgPfc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `!- w^~c  
  { V\|V1c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $Jc>B#1  
} Z2@_F7cXt  
D0 5JQ*  
同时也要修改assignment的operator() ;cpQ[+$nKp  
_98 %?0  
template < typename T2 > +T!7jC(O Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pA?kv]l(  
现在代码看起来就很一致了。 Yl\p*j"Fid  
.0=VQU  
六. 问题2:链式操作 P80mK-Iyv_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4C]>{osv  
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。 jq_E{Dq1  
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。 'jnR<>N  
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。 wg.TCT2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z~[EZgIg  
lJ>OuSd  
template < typename T > A*x3O%zH  
struct result_1 `bAOhaB,/  
  { E=3UaYr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %Bxp !Bj  
} ; J!+)v  
N Ftmus  
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 #OrsJdu  
<4Ev3z*;Z  
template < typename T > Rlyx& C8  
struct   ref Tup2;\y  
  { =hAH6C  
typedef T & reference; o W<Z8s;p  
} ; ^E]Xq]vd"  
template < typename T > e<Bw duy  
struct   ref < T &>  X<p'&  
  { x9Oo.[  
typedef T & reference; hAi`2GP.  
} ; f?Am)  
qi51'@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #^i.[7p  
:@oy5zib  
template < typename T > ,RXfJh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =wcqCW,]  
  { **KkPjAO?  
  return l(t) = r(t); G?$0OU  
} p3`odmbN  
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。 wbImE;-Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $v \@mW*R  
u#bd*(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gR#lRA/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %D_pTD\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Bj1{=Pvl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Or:a\qQ1  
最后的布局是: KB@F^&L {  
                Add /$-Tg)o5i  
              /   \ v{2euOFE  
            Divide   5 Kf>]M|G c  
            /   \ +CaA%u  
          _1     3 ;l$F<CzJay  
似乎一切都解决了?不。 kZU v/]Y.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y/9aI/O'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c|hT\1XR,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )1PjI9M  
m,|)$R  
template < typename Right > 0x1#^dII  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \ )'`F; P  
Right & rt) const #]vs*Sz  
  { Ex`!C]sQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]>_Ie?L)<  
} v<u`wnt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |,)=-21&;  
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。 lO+6|oF0  
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。 \2U FJ  
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。 _*1{fvv0{  
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。 >0c4C< _  
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? @b]?Gg  
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: 9vL n#_  
z]d2 rzV(_  
template < class Action > Kh' 7N!  
class picker : public Action MpCK/eiC  
  { OA?pBA  
public : 2leTEs5aK`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lKT<aYX  
  // all the operator overloaded x sN)a!  
} ; _X/`7!f  
r!C#PiT}I  
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。 YYs/r  
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: W3~xjS"h  
2Y-NxW^]  
template < typename Right > d) i64"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }bA@QEJ  
  { jwQ(E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sc)}r_|g  
} E(p*B8d  
qh)10*FB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s k>E(Myo  
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。 XI/LVP,.  
kaG@T,pH(  
template < typename T >   struct picker_maker &CcUr#|  
  { =_)yV0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \LbBK ~l-I  
} ; .KeZZLH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i"Z  
  { z7$,m#tw  
typedef picker < T > result; PYhRP00}M  
} ; 2M`:/shq  
r&0IhE  
下面总的结构就有了: >u=Dc.lX  
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。 tX'2 $}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S?BI)shmg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KP*cb6vA  
至此链式操作完美实现。 #fQ}8UxU,  
[5T{`&  
MUjfqxTT  
七. 问题3 F15Yn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &4}Uaxt)  
8H7=vk+  
template < typename T1, typename T2 > % Ix   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Ts_;uId  
  { g*-%.fNA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N:% }KAc  
} Spm7kw  
Z6\H4,k&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >"?jW@|g  
cy{ ado2  
template < typename T1, typename T2 > QRFBMq}'  
struct result_2 .d?2Kc)SV\  
  { L[rxs[7~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tH^]`6"QUa  
} ; i[7<l&K]  
DYej<T'?3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5N /NUs   
这个差事就留给了holder自己。 [==x4N b  
    K?$|Y-_D^M  
j.O+e|kxU  
template < int Order > 4Uzx2   
class holder; 2, R5mL$  
template <> UVz}"TRq.  
class holder < 1 > 1n-+IR"  
  { FofeQ  
public : A(v5VvgZE  
template < typename T > {1Hs5bg@  
  struct result_1 Q xm:5P  
  { C(!A% >  
  typedef T & result; eJ3;Sd''  
} ; #Et%s8{  
template < typename T1, typename T2 > =6H  
  struct result_2 EgB$y"fs  
  { 5SQqE@g%  
  typedef T1 & result; :JD*uu  
} ; _|f_%S8a_=  
template < typename T > T6^ H%;G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "f N=Y$G  
  { qS?uMms7w  
  return (T & )r; dK d"2+fH  
} kPvR ,  
template < typename T1, typename T2 > 8H@]v@Z2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W"[Q=$2<<  
  { I:=rwnd  
  return (T1 & )r1; 5!jU i9  
} 3Q:HzqG  
} ; O;83A  
hRaX!QcG3  
template <> D\0q lCAs  
class holder < 2 > zbgH}6b  
  { ({!S!k  
public : 1G`zwfmh~  
template < typename T > }[mLtv%&  
  struct result_1 `x:8m?q05  
  { Z(wj5;[G  
  typedef T & result; HF;$Wf+=J  
} ; MfG8=H2#|  
template < typename T1, typename T2 > PW QRy  
  struct result_2 ["N_t:9I  
  { kR/Etm5_  
  typedef T2 & result; a%XF"*^v  
} ; /Dj-@7.C/  
template < typename T > /L^pU-}Z0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <1eD*sC?g  
  { h,@tfd U^  
  return (T & )r; hUP?r/B  
} H63?Erh>a  
template < typename T1, typename T2 > F1GFn|OA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p:?h)'bA<  
  { \PL0-.t,  
  return (T2 & )r2; 'aqlNBG*  
} w0&|8y  
} ; Y{D?&x%yq  
_h^er+d!_  
';zS0Yk  
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> >。 PFI^+';  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &1Cif$Y4w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  sDl @  
*|({(aZ  
return l(i, j) = r(i, j); 3{H&{@Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e#!,/p E  
dj2w_:&W  
  return ( int & )i; (;cKv  
  return ( int & )j; j^6,V\;l  
最后执行i = j; BK)3b6L=%  
可见,参数被正确的选择了。 W'{o`O=GGr  
4)Ab]CdD  
)'i n}M  
pv"QgH  
zXaA5rZO  
八. 中期总结 2ut)m\)/)  
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: .g>0FP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XE($t2x,M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W4&Itj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I' 'X\/|  
Vi<6i0  
,u S)N6'b6  
THy{r_dx  
'4)4*3z,  
,Q,3^v-  
九. 简化 e !N%   
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。 Y,M 2 D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b NR@d'U  
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: _jM+;=f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /RemLJP F  
  +-*/&|^等 ^KUM4. 6  
2. 返回引用。 }m93AL_y  
  =,各种复合赋值等 <tgfbY^nL  
3. 返回固定类型。 nj=nSD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [13NhF3.P  
4. 原样返回。 D:0?u_[W  
  operator, +ux170Cd3  
5. 返回解引用的类型。 gQ$0 |0O  
  operator*(单目) %@^9(xTE  
6. 返回地址。 Pf#DBW*  
  operator&(单目) DbrK, 'b%  
7. 下表访问返回类型。 I/_,24[  
  operator[] F0KNkL>&g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (V<pz2\  
  operator<<和operator>> &I7T ?  
'<1Q;3Ho  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6F; |x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f"Kl? IN8  
6ANA oWg*  
template < typename Left > ZO& F15$P  
struct value_return PMZ*ECIJU  
  { q DPl( WXb  
template < typename T > 91|~KR)  
  struct result_1 jwO7r0?\`G  
  { # B@*-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; * TByAa{  
} ; :LLz$[c8  
s)}EMDY  
template < typename T1, typename T2 > 5"z~BE7  
  struct result_2 TGzs|-  
  { >K*TgG6!X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rnQ9uNAu  
} ; o?><(A|  
} ; MZS/o3  
} QpyU%  
3Gt@Fo=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #C+7~ns'  
@vPGkM#oW  
下面我们来剥离functor中的operator() V PI_pK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Y=uBl  
I&>5b7Uf  
return l(t) op r(t) cdTG ]n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ALt^@|!d  
return op l(t) XL`i9kV?  
return op l(t1, t2) @!mjjeG+1  
return l(t) op kY#sQz}8  
return l(t1, t2) op <ELqj2`c  
return l(t)[r(t)] O6]X\Cwj%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lB(P+yY,/'  
~`<_xIvrq  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 23'Ac,{  
单目: return f(l(t), r(t)); Bi|-KS.9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aj}#~v1  
双目: return f(l(t)); W<M\ b#  
return f(l(t1, t2)); qhOV>j,d  
下面就是f的实现,以operator/为例 =po5Q6@i  
+?+iVLr!l}  
struct meta_divide <^"0A  
  { r-ljT<f%J[  
template < typename T1, typename T2 > VE*& t>I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Xagz(tm/  
  { VV"1IR  
  return t1 / t2; \= Wrh3  
} w C-x'  
} ; T^H`$;\  
*wV`7\@  
这个工作可以让宏来做: L87=*_!B;  
DHh30b$c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CM 8Ub%  
template < typename T1, typename T2 > \ lQ|i Ws  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )P9&I.a8  
以后可以直接用 ~}ba2dU8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g&d tOjM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2qPQ3-'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p/Ri|FD6  
M][Zu[\*  
M (.Up  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C[nacAi  
T9]:, z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jo ~p#l.'  
class unary_op : public Rettype 7jYW3  
  { :+UahwiRD"  
    Left l; Q*]y=Za#:  
public : ]-g4C t_V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zN>tSdNkI-  
H)NT2@%{P  
template < typename T > T@j@IEGH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hA387?  
      { fe7DS)U  
      return FuncType::execute(l(t)); 9FmX^t$T  
    } qrY]tb^K  
X;3gKiD  
    template < typename T1, typename T2 > >?ckBU9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [-w+ACV~  
      { ~%u;lr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *"sDsXo- I  
    } "U iv[8B  
} ; \-RVPa8k  
kcZz WG|n  
5 DvD  
同样还可以申明一个binary_op FWuk@t[<O  
i`EG80\[Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qh/}/Sl;  
class binary_op : public Rettype H6i;MQ  
  { ZvkBF9d  
    Left l; {WN??eys,  
Right r; <9aa@c57  
public : CYN")J8V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _rfGn,@BH  
2qDVAq^@  
template < typename T > ( 2i{8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y1L7sH 9  
      { @1+({u#B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OM#eJ,MH<)  
    } Nx<%'-9)|  
z#t;n  
    template < typename T1, typename T2 > IGcYPL\&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Un{9reX5  
      { @M8vP H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yn KgNi  
    } 9vJ'9Z2\  
} ; .?;"iv+  
#mH4\s  
Oh/2$72  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 '{:lP"\,L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xQ@gh ( (  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SD=9fh0l  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w$[ck=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .dl4f"k  
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。。。 TZ]o6Bb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \,yX3R3}.~  
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) kac]Rh8vO  
下面是修改过的unary_op 4 X6_p(  
F;<cG `|Rx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4%,E;fB?=  
class unary_op cj9<!"6  
  { FdM xw*}  
Left l; )L%[(iI,x  
  1bpjj'2%x  
public : wsyAq'%L  
b%D}mxbS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ky |Py  
h-=lZ~W~  
template < typename T > -`} d@x  
  struct result_1 Kf'oXCs  
  { J?84WS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `HJRXoLySW  
} ; 9zD^4j7  
~6O<5@k  
template < typename T1, typename T2 > ,[|4{qli\  
  struct result_2 dEWI8Q]  
  { I-o |~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ylBjuD+  
} ; zIh`Vw,t0  
3Fl!pq]  
template < typename T1, typename T2 > <hM`]/J55  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I+_u?R)$  
  { } 2P,Z6L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2]/[  
} [{cMEV&  
OAd}#R\U  
template < typename T > ( | X?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )|CF)T-  
  { \1cJ?/$_Of  
  return OpClass::execute(lt(t)); R[_UbN 28  
} G$!JJ. )d  
'n0u6hCSb  
} ; ,pMH`  
ds D!)$  
c(G;O )ikS  
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 2'5%EQW;0y  
好啦,现在才真正完美了。 8sGaq [  
现在在picker里面就可以这么添加了: *:hHlH* t1  
5p`.RWls  
template < typename Right > D_)n\(3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YQ#o3 sjs  
  { TEt+At`]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %W:]OPURK  
} i\z,)xp  
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。 ]Y@B= 5e/  
n*vzp?+Y  
l~i&r?,]^  
% C.I2J`_  
yp.\KLq8)  
十. bind 13KfI  
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。 uf<nVdC.  
先来分析一下一段例子 N)b.$aC  
2#?qey  
|ZuS"'3_w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^i!6q9<{e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "~^ #{q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -=CZhp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O0Sk?uJ <  
我们来写个简单的。 ^P !} "  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /R% Xkb  
对于函数对象类的版本: u?+i5=N9{  
5$.e5y<&(  
template < typename Func > i $:QOMA  
struct functor_trait M h5>@-fEE  
  { A9L {c!|-  
typedef typename Func::result_type result_type; ofIw7D*h  
} ; RNB ha&  
对于无参数函数的版本: C!Oz'~l  
.PJCBT e  
template < typename Ret > SWrP0Qjc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j`A3N7;  
  { -"Hy%wE  
typedef Ret result_type; ~v+A6N:qC  
} ; 0.}WZAYy~  
对于单参数函数的版本: ygn]f*;?kw  
QKt[Kte  
template < typename Ret, typename V1 > EvQMt0[?EW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Nn]|#lLP  
  { <W<>=vDzyE  
typedef Ret result_type; 9C2DW,?  
} ; k-N` h  
对于双参数函数的版本: `;vJ\$-<  
u >W:SM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > / >q?H)6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1so9w89  
  { ;+-Dg3  
typedef Ret result_type; sF+Bu'9A  
} ; b6y/o48  
等等。。。 y-i6StJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eW>Y*l% B  
 a8wQ ,  
template < typename Func > m^M sp:T,  
struct func_return OX!<{9o  
  { vv% o+r-t  
template < typename T > c^ifHCt|  
  struct result_1 9yt)9f  
  { PBo;lg`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qZz?i  
} ; ;H;c Sn5uL  
RAps`)OR?  
template < typename T1, typename T2 > 0l&#%wmJ,  
  struct result_2 ZIo%(IT!c  
  { a(BEm_l3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y>YQx\mK  
} ; |MQ_VZ{6  
} ; 8M&q  
OPtFz6   
,KyG^;Riy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :G\X  
K.T.?ug;:  
template < typename Func, typename aPicker > GjD^\d/  
class binder_1 !:<(p  
  { #Z)8,N  
Func fn; l k?@ =U~  
aPicker pk; 7)U08"  
public : (o5^@aDr  
?7]UbtW[  
template < typename T > / 8 0Q  
  struct result_1 :,'yHVG\  
  { [zv@}@$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (m3 <)  
} ; PZjK6]N\  
#5b}"xK{  
template < typename T1, typename T2 > 9nrmz>es|-  
  struct result_2 td"D&1eQ@  
  { EO: VH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,VdNP  
} ; e [ 9  
2YV*U_\L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oM~;du  
9yrSCDu00  
template < typename T > ~As/cd>9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e#/SFI0m  
  { dbG5Cf#K\  
  return fn(pk(t)); jM%8h$&E  
} %Xfy.v  
template < typename T1, typename T2 > {I:nza  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zlhHSyK  
  { nQ5N\RAZ  
  return fn(pk(t1, t2)); z 7 s&7)a  
} 2iV/?.<Z&  
} ; b\9MM  
o NqIrYH'  
h:3^FV&#  
一目了然不是么? :)eU)r"s4  
最后实现bind B65"jy  
k`u.:C&  
ObyF~j}j  
template < typename Func, typename aPicker > _ \LP P_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t 8,VRFV  
  { 4/J"}S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FIEA 'kUy  
} OKO+(>A Q  
|K,[[D<R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 snm1EPj  
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。 u#^~([ I  
aSVR +of  
十一. phoenix j+6`nN7L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /ho7O/aAa  
Sz'H{?"  
for_each(v.begin(), v.end(), :5, k64'D  
( 1[k.apn  
do_ *MM8\p_PuT  
[ o_@6R"|  
  cout << _1 <<   " , " W#sCvI@   
] *Q XUy  
.while_( -- _1), C=zc6C,  
cout << var( " \n " ) XRx^4]c  
) Yj'/ p  
); hvo7T@*'  
\>N"{T  
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: L2}p<?f  
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 n{8v^x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z\zqmW6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2[QyH'"^E  
.jK,6't^  
%SKJ#b  
template < typename Cond, typename Actor > og)f?4  
class do_while U3OXO 1  
  { 9J4gDw4<  
Cond cd; 55K(]%t  
Actor act; l1uv]t <  
public : $_orxu0W  
template < typename T > &(/QJ`*8  
  struct result_1 mF`%Z~}b  
  { ';iLk[  
  typedef int result_type; gH<A.5 xy  
} ; ^P~NE#p5  
eH' J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'eDV-cB  
yD:}&!\}  
template < typename T > t1rAS.z&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + X0db  
  { -hpC8YS  
  do )gPkL r  
    { KnxK9  
  act(t); W>cHZ. _  
  } m$!Ex}2  
  while (cd(t)); s_RUb  
  return   0 ; rOA{8)jIa*  
}  Ds@nuQ  
} ; C]GW u~QF  
-![>aqWmj1  
</-aG[Fi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a"bael  
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。 #.W^7}H  
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。 ?f&O4H  
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。 Q)L6+gW^  
下面就是产生这个functor的类: /pYp, ak  
%z "${ zw  
SsfHp  
template < typename Actor > 7j~}M(s"  
class do_while_actor &{z RuF  
  { (>M? iB  
Actor act; Gq0Q}[53  
public : I|/\L|vo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j&w4yY  
;!Q}g19C  
template < typename Cond > kDWMget$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /j$`Cq3I  
} ; +V;@)-   
=QJI_veUG`  
/?_5!3KJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bv9nDNPD4  
最后,是那个do_ JSu+/rI1  
z( ^ r  
8/BWe ;4  
class do_while_invoker !63]t?QXMG  
  { owKOH{otf  
public : +LB2V3UZ  
template < typename Actor > zya2 O?s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -4LckY=]1  
  { " gQJeMU  
  return do_while_actor < Actor > (act); cTu"Tu\Qw  
} wNQhg  
} do_; 2e| m3  
X3Yi|dyn T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'wd&O03&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~Hb2-V  
最后来说说怎么处理break和continue kmur={IR  
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。 @;`d\lQ  
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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