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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2\.23  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f%_$RdU  
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%ZOAu&p  
)CoFRqz<h  
um]N]cCD`  
nTsV>lQY,  
  class filler Y ?~n6<  
  { r9(c<E?,h  
public : ER-Xd9R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ":T"Y;  
} ; i@P= *lLD  
"Ltp]nCR  
ZTqt4H  
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: $l.8  
;W+1 H !  
$A74V [1^  
kz1Z K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i)cG  
G,Yctv  
t:lDFv4s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QHje}  
$B>L_~cS  
Qu<HeSA_  
8Rw:SU9H?T  
二. 战前分析 #,lbM%a  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \QSD*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8Dxg6>  
( Ygy%O%  
2>x[_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %NlmLWF.  
  /* --------------------------------------------- */ Smy J@.L"  
vector < int *> vp( 10 ); ](-[ I#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c\P}Z Q  
/* --------------------------------------------- */ p8F$vx4,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V^.Z&7+E`_  
/* --------------------------------------------- */ 2&s(:=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T|oDJ]\J  
  /* --------------------------------------------- */ /YwwG;1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 26zif  
/* --------------------------------------------- */ uGlz|C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M>RLS/r>d  
23;\l   
eon(C|S7eK  
Z^A(Q>{e  
看了之后,我们可以思考一些问题: }EfRYE$E  
1._1, _2是什么? ou|3%&*"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b[n6L5P5m2  
2._1 = 1是在做什么? n#GHa>p.-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _fj@40i M  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [daR)C  
LWM& k#i  
86&r;c:  
三. 动工 R*dXbI&,e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ax!@vL&@  
^CDh! )  
Bt\V1)  
I.6#>=  
template < typename T > j\.pS^+  
class assignment ^=cX L  
  { xr)m8H  
T value; 'HvW&~i(  
public : HwMe^e;  
assignment( const T & v) : value(v) {} |])Ko08*tE  
template < typename T2 > TSL/zTLDJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mp]UUpt  
} ; [.G~5%974  
Q6X}R,KA1  
.$x822   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <&M5#:u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [z} $G:s  
99q$>nx,w  
,n5 [Y)  
&19z|Id  
  class holder ON_G D"  
  { kA4kQ}q  
public : '_=XfTF  
template < typename T > EX3;|z@5;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'aZAWY d  
  { U@:iN..  
  return assignment < T > (t); BS3BJwf; f  
} G!ryW4  
} ; ybm&g( -\  
s.}:!fBk  
~]K<V h`  
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: 7XIG ne%v  
}W]k1Bsx  
  static holder _1; M^A;tPw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q F_K^(  
N aiZU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0ipYXbC  
而不用手动写一个函数对象。 <_Po/a!c3  
W.b?~  
/0F <GBQ"v  
vi.q]$ohbV  
四. 问题分析 b(g?X ( &  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OEN'c0;5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 j\@|oW0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hRN>]e,!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oakm{I|k}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L@5g#mSl  
\?.M1a[  
五. 问题1:一致性 Uefw  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o{QPW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !}uev  
h|=&a0  
struct holder J 9k~cz  
  { w.0]>/C  
  // h5#V,$  
  template < typename T > (V~PYf%  
T &   operator ()( const T & r) const {?'c|\n Li  
  { W r;?t!  
  return (T & )r; p>]2o\["  
} 2KmPZ&r  
} ; o[eIwGxZ  
d`+cNKf  
这样的话assignment也必须相应改动: >*mLbp"  
F_Mi/pB^`9  
template < typename Left, typename Right > G@n%P~  
class assignment 5/{gY{  
  { = l9H]`T/  
Left l; -@_V|C'?  
Right r; ep"54o5=d  
public : 7_#i,|]58  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t[L'}ig!q  
template < typename T2 > wq&TU'O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R'r^v  
} ; lFL iW  
gobqS+c  
同时,holder的operator=也需要改动: KI Ua  
wKAc ;!  
template < typename T > pn~$u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \uV;UH7qe  
  { FPPGf!Eq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^Ru/7pw 5  
} FLekyJmw~  
ztS'Dp}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。 O8:,XTAN  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6,|)%~VUm  
A5ps|zidI  
return l(rhs) = r; D~Y 3\KP  
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。 xem:#>&r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ge;plD-f  
U= PG0  
template < typename Tp > .sDVBT'%  
class constant_t 9f4#b8  
  { cx8H.L  
  const Tp t; WNPdym  
public : =p)Wxk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pJ#R :#P  
template < typename T > )#dP:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^25[%aJI  
  { ?qQRA|n*  
  return t; B6b {hsO  
} [sY>ac  
} ; n300kpv  
nNFZ77lg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =kvYE,,g_  
下面就可以修改holder的operator=了 WVf>>E^1  
RSY{IY  
template < typename T > cwxO| .m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &?<o692  
  { 3RP}lb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %G$KahxV>  
} vF=d`T<  
NY ZPh%x  
同时也要修改assignment的operator() 89'XOXl&1  
Z\y@rp\l  
template < typename T2 > eID"&SSU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'N0/;k0ax  
现在代码看起来就很一致了。 )nS;]7pB@  
Q[y75 [  
六. 问题2:链式操作 (v^L2Po  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }_L@CpG  
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。 v:<UbuJw  
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。 KPUc+`cN%  
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。 |T9p#) ec2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (6G5UwSt  
RCq_FY  
template < typename T > x=bAR%i~  
struct result_1 dOe|uQXyD  
  { ts Zr n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J~:/,'Ea  
} ; mYN|)QVKy  
KwRO?G9&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )A['+s  
.Tdl'y:..  
template < typename T > y@G5I>v  
struct   ref ,bCPO` 45  
  { (y AQm pp  
typedef T & reference; t\]CdH`+  
} ; -C5Qh&~W  
template < typename T > Tc`LY/%Od  
struct   ref < T &> w8(qiU  
  { Tp`by 1s  
typedef T & reference; ('xu2 ;<  
} ; 'wX'}3_/g  
^=wG#!#V"1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~OEP)c\k  
vGC^1AM  
template < typename T > #uT-_L}s w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?iUAzM8  
  { 8KW}XG  
  return l(t) = r(t); M*E4:A9_M  
} r$6z{Na\[  
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。 #oi4!%*M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ue$\ i=jw  
.Lp0_R@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0%+TU4Xx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G;MgrA#\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <vA^%D<\~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hsljJvs  
最后的布局是: }$;T.[ ~  
                Add fdzD6K ZI  
              /   \ >=i47-H  
            Divide   5 9QI\[lT&  
            /   \ <Dt,FWWkv'  
          _1     3 s0.yPA  
似乎一切都解决了?不。 Hi9;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。 RIM"MR9qe=  
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。 I, .`w/I+  
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: 9+SeG\Th  
C 9,p-  
template < typename Right >  vu  YH+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u /cL[_Q  
Right & rt) const iR(A ^  
  { {`~{%2ayq7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NJ 7N*   
} ^gh/$my;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2[Q*?N  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [cru+c+O:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =[?2'riI  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5 8p_b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 _pKW($\  
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? -";'l @D=  
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: VA)3=82n  
M0x5s@  
template < class Action > o 1#XM/Z  
class picker : public Action W==HV0n  
  { bUp%87<*X  
public : FcsEv {#U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ab-S*| B  
  // all the operator overloaded * "ER8\  
} ; ?'$=G4y&?  
E[6JHBE*r  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 /%rbXrR4w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dt) BMF8  
i3*?fMxhu)  
template < typename Right > Wb!%_1dER  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `t:7&$>T  
  { T2} I,{U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lVXgp'!#j  
} _jK\+Zf  
7~eo^/Pb S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -^$CGRE6A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 n@5pS3qZ  
brNe13d3~"  
template < typename T >   struct picker_maker V@8 4Cb  
  { wQp,RpM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JXGIVH?Rpu  
} ; iX.=8 ~3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Rmn|"ZK  
  { X!CLOHVA a  
typedef picker < T > result; Q{H88g^=J  
} ; \h :Rw|  
X`:(-3T  
下面总的结构就有了: xp1 +C{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R?>a UFM  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -t?S:9 [w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g;\zD_":l  
至此链式操作完美实现。 ^Cyx "s't  
x7l)i!/$  
2#*Bw=  
七. 问题3 H<%7aOwO2  
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。 0[T!}F^%e  
FD#?pVyPn^  
template < typename T1, typename T2 > @*q\$Eg}2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Hf^& yo  
  { Gc4N)oq)}b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =@binTC4  
} sG0cN;I]t  
9 o-T#~i  
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: H4KwbTT"+  
E[nWB"pxE  
template < typename T1, typename T2 > L,waQk / @  
struct result_2 ^gH.5L0]gH  
  { phl5E:fIKx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (bH"x  
} ; 2j4VW0:  
f>waF u-  
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? {;Mcor3  
这个差事就留给了holder自己。 )+oDa{dZ  
    1 < <`T%&  
EZIMp8^  
template < int Order > jLD=EJ  
class holder; {NKDmeg:D  
template <> y= cBpC  
class holder < 1 > ;r- \h1iA'  
  { ]Vl * !,(i  
public : MrLDe {^C2  
template < typename T > Y$Js5K@F  
  struct result_1 @a>+r1  
  { Puily9#  
  typedef T & result; uMPJ  
} ; *ta|,  
template < typename T1, typename T2 > sTeL4g|%{  
  struct result_2 %nF6n:|:  
  { \[]36|$LS  
  typedef T1 & result; eAu3,qoM  
} ; rNfua   
template < typename T > 0}PW?t76  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =o{zw+|% %  
  { ',kYZay  
  return (T & )r; Xn$]DE/r}N  
} $62ospR^Y  
template < typename T1, typename T2 > 9j:?s;B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const He)v:AH  
  { l K}('7\  
  return (T1 & )r1; L;fhJ~ r  
} O#Xq0o  
} ; I#Iu:,OT  
7,j}]  
template <> 1reJ7b0  
class holder < 2 > G:c)e ,pD  
  { +S^Uw'L$=T  
public : a`q">T%q  
template < typename T > cEve70MV  
  struct result_1 h+,zfVJu  
  { 2B=yT8  
  typedef T & result; yew9bn0a=  
} ; 46Nl];g1`  
template < typename T1, typename T2 > j@ UIN3  
  struct result_2 RA>xol~xy  
  { SL pd~ZC?  
  typedef T2 & result; *;Hvx32I  
} ; 7$Bq.Lc#z  
template < typename T > <3O>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) (PA:j  
  { 4 FGcCE3  
  return (T & )r; %$`pD I)  
} I Zi1N  
template < typename T1, typename T2 > 3 5B0L.R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fk#SD "iJ  
  { 2o6KVQ  
  return (T2 & )r2; ^Ml)g=Fq  
} ;5PXPpJ  
} ; tP"C >#LO  
zK k;&y|{  
k~`pV/6  
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> >。 `L]cJ0tAs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rzLpVpTaz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y71io^td~j  
*]W{83rXQ  
return l(i, j) = r(i, j); w/~,mzM"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #If}P$!  
,l&Dt,  
  return ( int & )i; hG uRV|`  
  return ( int & )j; HB||'gIC  
最后执行i = j; \P^WUWY  
可见,参数被正确的选择了。 p#qQGJe  
#=OKY@z/  
:nC Gqg  
xl5mI~n_~  
|@sUN:G4k  
八. 中期总结 CS:j->  
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: k9 .@S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vCFMO3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^UEI`_HO0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t}c ymX~  
BCJo/m  
fp.,MIS  
kHo0I8  
)_,*2|b  
Nm\0>}  
九. 简化 =Qsh3b&<P  
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。 5T:e4U&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A'c0zWV2  
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: _o'ii VDuD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -,uTAk0+@  
  +-*/&|^等 /v U$62KA  
2. 返回引用。 ]- ")r  
  =,各种复合赋值等 <wW#Wnc]  
3. 返回固定类型。 P5P:_hr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l"W9uS;\T  
4. 原样返回。 }/4 AT  
  operator, 3PIZay  
5. 返回解引用的类型。 ?k TVC  
  operator*(单目) }cn46 L%/  
6. 返回地址。 `J'xVq#O  
  operator&(单目) *l)_&p  
7. 下表访问返回类型。 ?S~HnIn  
  operator[] O6pswMhAc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }JeGjpAcV  
  operator<<和operator>> g"EvMv&  
fFMGpibkM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 fIN F;TK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qg7.E+  
6y)TXp  
template < typename Left > 47|Lk]+O  
struct value_return n;@PaE^8=  
  { W-qec  
template < typename T > "T=Z/@Vy  
  struct result_1  "_eHK#)  
  { E/v.+m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <4ccTl  
} ; aHNR0L3$}{  
]>tYU   
template < typename T1, typename T2 > 0M7Or)qN  
  struct result_2 $5yH(Z[[  
  { ",!#7h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (dd+wx't  
} ; :.e`w#$7  
} ; |]1-ck!  
]P;uQ!  
|_"JyGR2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >v7fR<(%s  
[CL.Xil=  
下面我们来剥离functor中的operator() Hbu8gqu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m2F2  
2&MIt(\-  
return l(t) op r(t) Y,w'Op  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2BZYC5jy  
return op l(t) jfP2n5X83  
return op l(t1, t2) L.ScC  
return l(t) op ]VtVw^ir  
return l(t1, t2) op mk(O..)2  
return l(t)[r(t)] 4y\qJw)~U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W/!M eTU&E  
`% IzW2v6  
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: -^LUa]"E  
单目: return f(l(t), r(t)); ?oana%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gqV66xmJ3  
双目: return f(l(t)); *oopdGue  
return f(l(t1, t2)); ZUePHI-dP  
下面就是f的实现,以operator/为例 _1Iy/T@1  
KJn@2x6LP  
struct meta_divide Ir&rTGFN  
  { q,`"Z)97  
template < typename T1, typename T2 > FJ XYKpY[r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2l]*><q|  
  { t5t,(^;f  
  return t1 / t2; I,TJV)B  
} ,cZhkXd  
} ; l/1u>'  
+Ysm6n '  
这个工作可以让宏来做: 5pSo`)  
-AnQZy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2;Vss<hR4A  
template < typename T1, typename T2 > \ uu ahR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jr[(g:L   
以后可以直接用 )[fjZG[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'NJGez'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 j5Kw0Wy7  
(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。。。) ZByxC*Cz  
mN^w?R41m  
jz,Mm,Gi  
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 7k,pUC-w7c  
NwAvxN<R(f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <;Q1u,Mc  
class unary_op : public Rettype KaVNRS  
  { g)0>J  
    Left l; F6 mc<n  
public : x }\x3U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {1?94rz  
?,s]5   
template < typename T > KLb"_1z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0s9-`nHen|  
      { d}D%%noIu  
      return FuncType::execute(l(t)); yS#)F.  
    } r<'ni  
{!RDb'Zp  
    template < typename T1, typename T2 > /x%h@Cn!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -e_91W I  
      { )6+Z99w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G^r`)ND  
    } YnR8mVo5Q  
} ; q+iG:B/Z  
%G0J]QY{(x  
;R5@]Hg6q  
同样还可以申明一个binary_op bG0 |+k3O  
87!D@Xn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %x'}aTa  
class binary_op : public Rettype ( p(/  
  { @},|i*H/  
    Left l; $>JfLSyC  
Right r; < `$svM  
public : J#.f%VJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p9>{X\eT:  
R$XHjb)  
template < typename T > 1NAGGr00  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n~"qbtp}  
      { *S xDwN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t1JU_P  
    } L@5sY0 M  
p< Y-b,&  
    template < typename T1, typename T2 > M)F_$ ICE-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]OSq}ul  
      { g6 H}a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Iuyq!R4:7  
    } ! k[JP+;  
} ; ~8 B]  
[vGkr" =  
_<E.?K$gbU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /Nc)bF%gX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5cvvdO*C0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H#S`m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y\,aJL$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tk)J E^'  
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。。。 nTtE+~u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oE.Ckz~*d  
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) eMV{rFmT  
下面是修改过的unary_op k vpkWD;  
e# U@n j6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2Z-[x9t  
class unary_op nt]'>eX_}  
  { Y{Ff I+  
Left l; {#.<hPXn  
  cR{F|0X  
public : (@1>G ^%  
2 \<u;9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PNz]L  
0HO'%'Ga*  
template < typename T > P BVF'~f@j  
  struct result_1 f\rE{%  
  { Vx}e,(i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ken.#>w  
} ; =]r2;014  
q@G}Hjn  
template < typename T1, typename T2 > 1V wcJd  
  struct result_2 2,Aw 6h;  
  { EKD#s,(V*X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dVPY07P  
} ; $dxA7 `L  
!{4'=+  
template < typename T1, typename T2 > P5H_iH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m2H?VY .^K  
  { ny%$BQM=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (j~T7og  
} ;"2VU"  
UT5xUv5'  
template < typename T > K_AdMXF9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UlWm). b;v  
  { o[1#)&  
  return OpClass::execute(lt(t)); OkAgO3>Y/  
} ^D1gcI  
}$'XV.  
} ; GKbbwT0T|  
]61Si~Z  
Yi]`"\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^D]J68)#a  
好啦,现在才真正完美了。 <$@I*xk[  
现在在picker里面就可以这么添加了: c^O&A\+;  
o%f:BJS  
template < typename Right > }VRl L>HAC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oB%_yy+  
  { &qK:LHhj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); : h(Z\D_  
} gkX7,J-0  
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。 0VrsbkS  
{n&n^`Em  
{/(.Bpld  
(t\U5-w  
IRdR3X56  
十. bind 5 HsF#  
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。 e/_QS}OA  
先来分析一下一段例子 MD*dq  
J2 /19'QE  
BzzZ.AH~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xmEom  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]v0Z[l>yf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qo$ls\[X  
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。 Q-!gO  
我们来写个简单的。 REgM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j>e RV ol  
对于函数对象类的版本: g1?9ge 1  
NjT*5 .  
template < typename Func > o<iU;15  
struct functor_trait 1<fW .Q)  
  { O) TS$  
typedef typename Func::result_type result_type; _si5z  
} ; @tPr\F  
对于无参数函数的版本: K3<A<&W_-  
_;U%`/T b  
template < typename Ret > =-_hq'il  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %$kd`Rl}  
  { w3"L5;oH  
typedef Ret result_type; lz ::6}  
} ; ?pfr^ !@$  
对于单参数函数的版本: -Ci&h  
J^ewG  
template < typename Ret, typename V1 > ~b m'i%$k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qrp@   
  { GB^`A  
typedef Ret result_type; VH~YwO!x  
} ; :F@Uq<~(  
对于双参数函数的版本: "&/2 @  
g`Cv[Pq?at  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0M roHFh9`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p}h.2)PO  
  { \o/eF&  
typedef Ret result_type; x~R,rb   
} ; :b(W&iBWhI  
等等。。。 \>pm (gF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zRD-[Z/-  
'fGKRd|)  
template < typename Func > (xN1?qXB.  
struct func_return a*LfT<hmU3  
  { e3W~6P  
template < typename T > nDX Em6|e  
  struct result_1 8 /t';  
  { '7PaJj=Nx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G"E_4YkJ  
} ; >;hAw!|#  
i>,AnkI&  
template < typename T1, typename T2 >  U-4F  
  struct result_2 ~CkOiWC0  
  { :>;F4gGVG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r~h#  
} ; K)! ^NT  
} ; 5\XD/Q M  
.?Y"o3  
xlJWCA*>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =#[oi3k  
M*ZN]9{^.  
template < typename Func, typename aPicker > Dqii60  
class binder_1 Tn1V+)  
  { vi UJ4Pn  
Func fn; ;*<R~HJt  
aPicker pk; $.,B2}'  
public : d[p2? ]  
Jj+Q2D:  
template < typename T > eBnx$  
  struct result_1 @WS77d~S  
  { T\bP8D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -yc YQ~R  
} ; o}114X4q;  
t~j 6wsx;  
template < typename T1, typename T2 > ;z.niX.fx  
  struct result_2 r>peKo[X(  
  { ll4CF}k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EG3,TuDH8  
} ; <6Gs0\JB  
>h;]rMD!|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :tU^  
4k@n5JNa  
template < typename T > > d p/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *$-X&.h[  
  { =X7kADRq  
  return fn(pk(t)); %eg+ .  
} A8vd@0  
template < typename T1, typename T2 > FUI*nkZY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k Alx m{  
  { O8$~dzf,2  
  return fn(pk(t1, t2));  )^{}ov  
} 8R3{YJ6@T  
} ; Fb]+h)on  
S \]O8#OX  
7\2I>W  
一目了然不是么? ^_Hf}8H7]  
最后实现bind s<F*kLib  
pvyEs|f=%  
Ph[MXb:*  
template < typename Func, typename aPicker > z eT`kZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H575W"53  
  { *7h~0%WR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OA3J(4!"W  
} <N=k&\  
)dhR&@r*w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tjx8 UgSi  
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。 5U47 5&  
)DXt_leLg  
十一. phoenix S"h;u=5it  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xyGwYv>*KO  
AuXUD9 -  
for_each(v.begin(), v.end(), $3HqVqF^R  
( /Pg)7Zn  
do_ I </P_:4G  
[ ?CQE6ch  
  cout << _1 <<   " , "  Ol }5ry  
] G)?*BH  
.while_( -- _1), }MRgNr'k  
cout << var( " \n " ) )_jboaNzwI  
) larv6ncV  
); rc8HZ  
~{Iw[,MJ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -iDs:J4Iq  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (WT\HR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ['}|#3*w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dP8qP_77A~  
SF:98#pg  
TRi#  
template < typename Cond, typename Actor > #AGO~#aK  
class do_while ! *sXLlS  
  { {zcG%b WJ  
Cond cd; {S=<(A @  
Actor act; J -z.  
public : plWNuEW  
template < typename T > \|Af26  
  struct result_1 ElW\;C:K*  
  { Z2]0brV  
  typedef int result_type; bPOPoq1#  
} ; ,"`20.Lv  
s=jmvvs_V}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %Y ZC dS  
UJ}}H}{  
template < typename T > NRx 7S 9W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yf:0u_&]  
  { uBww  
  do |Gz<I  
    { ([q>.[WbH]  
  act(t); V4R s  
  } { }/  
  while (cd(t)); #-B<u-  
  return   0 ; :(~<BiqR(  
} nN{DO:_o  
} ; RkG?R3e  
P}Ig6^[m\  
w]gLd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %DiQTg7V,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W@AHE?s6g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2@a'n@-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 KJT N"hF   
下面就是产生这个functor的类: .vKgiIC:  
_ooHB>sH  
t[!,puZc#  
template < typename Actor > M#^q <K %  
class do_while_actor D/=05E%[81  
  { k$%{w\?Jf  
Actor act; Gk5'|s  
public : ]#M"|iTR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e2=}qE7  
jF;<9-m&  
template < typename Cond > jj&G[-"bv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z!6_u@^-  
} ; -"xAeI1+  
hXI[FICQU{  
%@:>hQ2;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -`q!mdA2  
最后,是那个do_ LBG`DYR@  
z\tY A  
Q+Nnj(AQY  
class do_while_invoker zKP[]S-  
  { ]CP5s5  
public : A/=cGE  
template < typename Actor > s&ox%L4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &G%AQpDW5  
  { i}LQ}35@  
  return do_while_actor < Actor > (act); qE2<vjRg  
} |h $Gs2  
} do_; *=@8t^fa86  
l atm_\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  $Z &6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]rGd!"q  
最后来说说怎么处理break和continue +jrx;xwot  
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。 Z6gwAvf<  
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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