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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PRcW}"m]Qg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2&7:JM~#  
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, RuSKJ,T:9  
[Zc8tE2oN  
&6V[@gmD  
ZT;$aNy  
  class filler ( `T;nz  
  { tjYqdbA)  
public : *\><MXx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a~jU~('4}w  
} ; 5'>DvCp%M  
3BHPD;U  
|Xz-rgkQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: If[4]-dq  
;cKN5#7  
"X<vgM^:  
%i[G6+-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }EM  vEA  
&p|+K XIf  
WrJgU&H{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p,#t[K  
g:&YSjO>G  
4h% G %>j  
2:b3+{\f  
二. 战前分析 zl8O @g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v;_m1UpuW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vKrOIBP  
&d}1) ?  
~^Ceru"<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DXFU~J*  
  /* --------------------------------------------- */ "&!7wH ,A  
vector < int *> vp( 10 ); /Mq9~oC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k2]fUP  
/* --------------------------------------------- */ DAYR=s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ol^uM .k%_  
/* --------------------------------------------- */ Fl8*dXG&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (.r9bl  
  /* --------------------------------------------- */ :@x_& b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'F-; uN  
/* --------------------------------------------- */ ,v^A;,q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gl.uDO%.  
zoh%^8? o  
] {sx#|_S  
OO$YwOKS  
看了之后,我们可以思考一些问题: _-MILkx\  
1._1, _2是什么? 'c]Fhe fb  
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 \G=Y  
2._1 = 1是在做什么? r1pj-   
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。 p"l GR&b  
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。 goa@ e  
_mBFmXHHS$  
@la/sd4`  
三. 动工 Dt#( fuk#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &|]GTN`E  
V= wWY*C  
e^ Aw%t  
:r+BL@9  
template < typename T > ^Kbq.4  
class assignment )c6t`SBwi  
  { ^pc?oDPSg  
T value; z*oe ho  
public : qpt},yn)C  
assignment( const T & v) : value(v) {}  U))2?#  
template < typename T2 > V7S[rI<<r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Tf <8r,  
} ; t>KvR!+`g  
xGkc_  
UM(`Oh8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #qnK nxD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :q>uj5%  
Jc=~BT_G  
7QX p\<7  
|a|##/  
  class holder bxc!x>)  
  { =".sCV9"N  
public : qx'F9I  
template < typename T > 4 (>8tP\Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?PSJQ3BC|  
  { V\m51H1mqo  
  return assignment < T > (t); I9ZJ"29  
} hpBn_  
} ; e~1$x`DH  
b/]@G05>>  
qX"m"ko  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ETQL,t9m  
xXQW|#X\  
  static holder _1; V9\y*6#Y,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  m1#,B<6  
3E$h W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X-']D_f|,  
而不用手动写一个函数对象。 (GJX[$@  
+eVm+4WK  
vO 3-B   
EJm*L6>@R&  
四. 问题分析 VthM`~3  
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。 )J(@e4;Rv  
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。 6xW17P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N 6t`45  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oFDJwOJ'Bj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _h1:{hF  
_OY<Hb3%M  
五. 问题1:一致性 " o>` Y  
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?| J]gtgt^   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }Zp5d7(@w  
a-Ne!M[  
struct holder &B@qb?UE1  
  { *<l9d  
  // fK1^fzV  
  template < typename T > |W;EPQ+<  
T &   operator ()( const T & r) const NVG`XL  
  { gVpp9VB  
  return (T & )r; &Tn7  
} gH[lpRu|7  
} ; /e50&]2w  
BDc "0XH  
这样的话assignment也必须相应改动: E|BiK  
qp`G5bw  
template < typename Left, typename Right > 1+NmiGKg  
class assignment gt:Ot0\7  
  { .ta*M{t  
Left l; //H3{^{  
Right r; 5:x .<  
public : Fwfe5`9'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QAK.Qk?Qu  
template < typename T2 > ko<VB#pOMr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *l\vqgv.Z  
} ; ?Ulc`-d  
Bg0 aLU)[  
同时,holder的operator=也需要改动: #zv'N  
_<P~'IN+n  
template < typename T > ;WpPdR2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m[!AOln)  
  { ||vQW\g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H=k`7YN  
} O-K!Bv^ Q  
wfc[B;K\  
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。 d8T,33>T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DozC>  
`%M} :T  
return l(rhs) = r; q'p>__Ox  
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。 ^Wz3 q-^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -hP-w>  
gDJ@s    
template < typename Tp > r]vD]  
class constant_t k&>l#oH  
  { |Zo_x} 0  
  const Tp t; )iG+pP@.@  
public : Fttny]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f{[,!VG  
template < typename T > %C8fv|@:f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const wOp# mT  
  { umWZ]8  
  return t; <AB.`["  
} y|+ltAK  
} ; t(:6S$6{e  
.W+ F<]r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K{00 V#  
下面就可以修改holder的operator=了 ^(0tNX/XD  
dsxaxbVj%  
template < typename T > ?JD\pYg[/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %KmB>9  
  { ptmPO4f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }PY? ZG  
} +C)auzY7N  
r4xq%hy  
同时也要修改assignment的operator() ab 1\nzpd  
,b@0Qa"  
template < typename T2 > :l>T~&/98  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NB&u^8b  
现在代码看起来就很一致了。 (;T; ?v`-  
IfZaK([  
六. 问题2:链式操作 >P=xzg79  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @$79$:q N  
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。 GSW{h[Op  
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。 ma }Y\(38  
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。 FK#>E[[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Dg#Ab8  
]~(Ipz2NP  
template < typename T > ii*Ty!Sa  
struct result_1 $XI5fa4Tt  
  { m[{*an\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *k'9 %'<  
} ; kkrQ;i)Z  
i*Y/q-N|  
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: $}k"wI[  
|U^ ff^]  
template < typename T > Vb 4Qt#o  
struct   ref 'EREut,>'  
  { ?V[yw=sl04  
typedef T & reference; [-$&pB>w8'  
} ; SQ5*?u\  
template < typename T > #OWwg`AWv  
struct   ref < T &> fD\h5`-  
  { O|j5ulO}&"  
typedef T & reference; 1"odkM  
} ; ]jHB'Y  
}C#YR( ]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {=g-zsc]K  
m2|0<P@k!  
template < typename T > K)Db3JIIk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >/bl r}5 H  
  { DO03vN  
  return l(t) = r(t); \\)-[4uC  
} $LRFG(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 dIO\ lL   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *qb`wg  
82)d.>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cR5<.$aY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;v0sM*x%V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =_yOX=g|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6!"15dPN  
最后的布局是: Zo0&<QWj  
                Add 2qr%xK'^B  
              /   \ NOS5bm&-  
            Divide   5 QHs]~Ja  
            /   \ y ph  
          _1     3 N{ 9<Tf*  
似乎一切都解决了?不。 ^5T{x>Lj  
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。 Xj/ X.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [U jbox  
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: e8lF$[i  
;c>Yr ?^  
template < typename Right > v l*RRoJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gN]`$==c[  
Right & rt) const d=5D 9' +  
  { "7<4NV@yQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hsE!3[[  
} #SqOJX~Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R*[ACpxr  
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。 1Xs! ew)>  
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。 ,5\n%J:  
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。 uyA9`~p=#  
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。 %d7iQZb>  
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? +.R-a+y3  
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: uVO9r-O8p  
ZE\t{s0  
template < class Action > ,H%\+yn{  
class picker : public Action I&xRK'  
  { ld?M,Qd  
public : ;I7Z*'5!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8zGzn%^  
  // all the operator overloaded @!MbPS  
} ; wd]Yjr#%Ii  
W[?B@sdSZ  
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。 k@Tt,.];  
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: xl9l>k6,  
m,KY_1%M  
template < typename Right > |s^ar8)=)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5cADC`q  
  { i!HGM=f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?~K2&eo  
} f65Sr"qB3  
b?^n'0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O>Sbb2q?"  
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。 Xm4wuX"e=  
Vg+SXq6G  
template < typename T >   struct picker_maker d;^?6V  
  { !eq]V9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yru[{h8hw`  
} ; L8G4K)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3pp w_?k  
  { [Ok8l='  
typedef picker < T > result; 3u^TJt)  
} ; } :mI6zsNj  
{2x5 V#6  
下面总的结构就有了: EyeLC6u  
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。 =FbfV*K 9  
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。 F"=MU8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fz&}N`n  
至此链式操作完美实现。 t>fB@xHBB  
NIfc/%  
T42g4j/l~  
七. 问题3 $VA4% 9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 = I(s7=Liu  
%awS*  
template < typename T1, typename T2 > a)1,/:7'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A E711l-  
  { Lk9>7xY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ="DgrH  
} ,ln uu  
v,+@ U6i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zEW:Xe)  
rd)) H  
template < typename T1, typename T2 >  ~^S-  
struct result_2 o FLrSmY)E  
  { + joE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; arP+(1U  
} ; )ta5y7np  
u B\& Q;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r!^\Q7  
这个差事就留给了holder自己。 d_+8=nh3  
    <.b$ gX  
d_uy;-3  
template < int Order > /wE_eK.  
class holder; !5j3gr ~  
template <> aS vE  
class holder < 1 > yU"G|Ex  
  { <6C9R>  
public : "yTh +=  
template < typename T > :dN35Y]a  
  struct result_1 NE3wui1 V  
  { V(u2{4gZ  
  typedef T & result; RRqMwy>%  
} ; aT#{t {gkA  
template < typename T1, typename T2 > N[bN"'U/1  
  struct result_2 J'yN' 0  
  { s;s-6%p  
  typedef T1 & result; RYl3txw  
} ; Rr4CcM  
template < typename T > @>2rz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $|(|Qzi%  
  { lE)rRG+JLW  
  return (T & )r; xH_ie  
} npcBpGL{  
template < typename T1, typename T2 > :ECK $Cu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0DB<hpC:5  
  { 8TZA T%4  
  return (T1 & )r1; ;"Y;l=9_  
} V-;nj,.mY  
} ; d Zz^9:C+  
J(0=~Z[  
template <> $Kz\ h#}  
class holder < 2 > >|/ ? Up  
  { G^rh*cb K  
public : d50IAa^p6J  
template < typename T > .8qzU47E  
  struct result_1 h2|vB+W-  
  { 4 uy@ {  
  typedef T & result; p (xD/E  
} ; $qtU  
template < typename T1, typename T2 > ,}IER  
  struct result_2 'RV\}gqZ  
  { ).+xcv   
  typedef T2 & result; k]$E8[.t  
} ; !|<f%UO  
template < typename T > y:|.m@ j1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a&s"# j  
  { }8V;s-1  
  return (T & )r; B`Or#G3ph  
} ay:\P.`5)  
template < typename T1, typename T2 > ?%dCU~ z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;h-G3>Il  
  { iTugvb  
  return (T2 & )r2; 1x\W52 1  
} 2>MP:yY;K  
} ; oj^5G ]_ <  
/R(U>pZ  
o >Rw}R  
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> >。 S0.- >"L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h2/dhp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _yxe2[TD  
Ql#W /x,e  
return l(i, j) = r(i, j); ^;)SFmjg%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KtfkE\KP  
E2qB:  
  return ( int & )i; UPVO~hB;  
  return ( int & )j; #"o6OEy$A#  
最后执行i = j; c+E//X|  
可见,参数被正确的选择了。 [L*[j.r7[  
f#;ubfi"z  
ui.QYAYaV  
GFQG(7G9  
uFrJ:l+  
八. 中期总结 %;=IMMK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2\nBqCxR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [.#p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qe @A5#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d6t)gG*5  
uHUvntr  
qXP1Q3  
?b*/ddIs  
;Xfd1    
VeNNsg>&  
九. 简化 `r~`N`o5A  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @sB}q 6>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :>tF_6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `eMrP`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F1?CqN M  
  +-*/&|^等 r%Q8)nEo  
2. 返回引用。 YZ"+c&V"  
  =,各种复合赋值等 L;.VEz!  
3. 返回固定类型。 2_oK 5*j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <t?x 'r?@  
4. 原样返回。 7~!I2DV_  
  operator, m{:"1]  
5. 返回解引用的类型。 *tTP8ZCQ[  
  operator*(单目) YiIddQ  
6. 返回地址。 p~Yy"Ec;p  
  operator&(单目) Vr&el  
7. 下表访问返回类型。 3JlC/v#0  
  operator[] b[J-ja.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }"%!(rx  
  operator<<和operator>> wo7N7R5  
Kf:2%_DB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L<f-Ed9|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CbTf"pl  
]6a/0rg:t  
template < typename Left > Z-4K?;g'k  
struct value_return Ap F*a$),  
  { nu4Pc  
template < typename T > ]iz_w`I\  
  struct result_1 ~I8v5 H  
  { bjM-Hd/K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >VRo|o<D  
} ; L"""\5Bn(  
QE7+rBa  
template < typename T1, typename T2 > g>6:CG"  
  struct result_2 6obQ9L c  
  { bh=\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /`7 IK  
} ; ~fyF&+ibp'  
} ; +G5'kYzJ  
C!$Xv&"r  
ox(*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &M0o&C-1/  
^K7q<X,  
下面我们来剥离functor中的operator() A m2*-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &FL%H;Kfx  
#Y;.>mF  
return l(t) op r(t) EG F:xl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1zdYBb6;j  
return op l(t) NJ >I%u*  
return op l(t1, t2) =^Bq WC2~  
return l(t) op vg+r?4Q3  
return l(t1, t2) op am]3 "V>  
return l(t)[r(t)] LTg?5GwD\j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <2n'}&F  
jFgZ}Xp  
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: Q<z)q<e  
单目: return f(l(t), r(t)); ^bF}_CSE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 08`f7[JQo]  
双目: return f(l(t)); fy9uLl}h  
return f(l(t1, t2)); =ft9T&ciD  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;])I>BT[  
S|l&fb n  
struct meta_divide 5k K= S  
  { w+Ad$4Pf"  
template < typename T1, typename T2 > Q]!6uA$A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4#TnXxL  
  { #N; $  
  return t1 / t2; RwUW;hU  
} }%_qx|(P|t  
} ; ymHKcQ  
Tsu\oJ[  
这个工作可以让宏来做: *^n^nnCwp  
55LgBD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x<8\-  
template < typename T1, typename T2 > \ Lt>?y& CcQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yU> T8oFh  
以后可以直接用 /#29Y^Z)=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]OUD5T  
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 wbBE@RU>!  
(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。。。) KUbJe)}g  
! &y  
y*_K=}pk  
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 tzZ|S<e6=\  
[S%J*sz~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4>l0V<  
class unary_op : public Rettype 5Lw{0uLr  
  { "@(58nk  
    Left l; q5!0\o:  
public : II&<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} anLbl#UV  
 2mQOj$Lv  
template < typename T > vnDmFqelz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O(odNQy~  
      { r9<V%PH v  
      return FuncType::execute(l(t)); fD0{ 5  
    } Ohc^d"[7  
^[0" vtb  
    template < typename T1, typename T2 > k/U>N|5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ur n  
      { L+7*NaPY*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -E:(w<];  
    } ,eDu$8J9  
} ; ~bWhth2*  
1PmX." a  
% ^e@`0L  
同样还可以申明一个binary_op *aI~W^N3  
=ydpU<aS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y!F!@`%G  
class binary_op : public Rettype uO"y`$C$_  
  { s88y{o  
    Left l; \PzN XQ$  
Right r; <vL}l:r  
public : L(;.n>/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o7J{+V  
mLQUcYfR  
template < typename T > loLKm]yV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CPVmF$A-  
      { j|k @MfA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (xbIUz.  
    } J,9%%S8/C  
eJW[ ]!  
    template < typename T1, typename T2 > Jb9F=s+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;KL9oV!<f  
      { YlrB@mE0n$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\~v&  
    } BO]=vH  
} ; [#>{4qY2  
F'rt>YvF  
.8:+MW/  
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 22|"K**3J|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YQ+^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i0iez9B  
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。 [t$4Tdd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :SK<2<8h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,2ME2@OP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qv$!\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) VcrVaBw  
下面是修改过的unary_op r,Ds[s)B  
lJUy;yp_+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bb}?h]a   
class unary_op Oi6Eo~\f  
  { l^ Rm0t_  
Left l; JdO)YlM-  
  X5 j=C]  
public : E0<)oQ0Xa>  
8<{;=m8cQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XddHP;x  
R5gado  
template < typename T > Fe5jdV<  
  struct result_1 %Lyz_2q A  
  { x~z_,':  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Uri|^t  
} ; c_Tzyh7l4  
K\aAM;)-  
template < typename T1, typename T2 > Xo8DEr  
  struct result_2 2kVp_=c  
  { rw]yKH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3p&jLFphL  
} ; St2Q7K5s{  
M%|f+u&  
template < typename T1, typename T2 > Je@kiE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M/} aq  
  { -;U3w.-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6rT4iC3Q{  
} <6R"h-u"  
Dkw*Je#6PX  
template < typename T > T/NjNEd#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 URj1 W  
  { 79wLT \&  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'in@9XO  
} {+Sq<J_`M  
O_AGMW/2+  
} ; ,Bf(r  
@hsbq  
l&Q!mU}  
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 rVcBl4&1*g  
好啦,现在才真正完美了。 `kPc!I7Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ul=7>";=|  
:u-.T.zZl  
template < typename Right > ]F+K|X9-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GI_DhU]~)  
  { tr=@+WHp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ($S Lb6  
} a:b^!H>#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <m]wi7  
.8(%4ejJ(  
s!de2z  
/>F.Nsujy  
I7zn>^0}  
十. bind /WYh[XKe  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H(&Z:{L  
先来分析一下一段例子 %t[K36,p  
\iga Q\~  
+v-LL*fa  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?ZX!7^7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ia7D F'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {cR3.%wX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 " '[hr$h3  
我们来写个简单的。 Ag6uR(uI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Q[yD<)Ubs  
对于函数对象类的版本: tN2 W8d  
jyQVSQ s  
template < typename Func > 3I*uV!notJ  
struct functor_trait m[rL\](-  
  { 61|B]ei/  
typedef typename Func::result_type result_type; =~J fVozU  
} ; U|?,N0%Z1  
对于无参数函数的版本: RUX8qT(Z  
Z Xb}R^O-  
template < typename Ret > L$hc,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 41}/w3Z4  
  { s0lYj@E'  
typedef Ret result_type; Ay%:@j(E  
} ; xiCN qk3  
对于单参数函数的版本: +'%\Pr(  
X" \}sl 5  
template < typename Ret, typename V1 > c/'M#h)"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I.a0[E/,  
  { HfZtL  
typedef Ret result_type; *B{-uc3o  
} ; OL9]*G?F  
对于双参数函数的版本: SUu >6'LN  
MA6P"?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [+gzdLad  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5~U:@Tp  
  { -[$&s FD  
typedef Ret result_type; (: OHyeNt  
} ; O<`,,^4w/  
等等。。。 :kN5?t=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 27iy4(4  
7E\gxQ(vU  
template < typename Func > kwF]TO S  
struct func_return (#z;(EN0t  
  { \u8,!) 4i  
template < typename T > =GTD"*vwr  
  struct result_1 pL)xqKj  
  { y\Dn^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @'gl~J7  
} ; e?=elN  
"Z~`e]>  
template < typename T1, typename T2 > ]#5^&w)'  
  struct result_2 }P. K2ku  
  { }$:#+ (17  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 l1 i>_R  
} ; \k4pK &b  
} ; 9FNwpL'C  
[Auc*@  
OHhs y|W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -5xCQJ[  
?`aTu:1#Z  
template < typename Func, typename aPicker > a[i>;0  
class binder_1 J 8q  
  { ] R<FKJ[  
Func fn; >HIt}Zh  
aPicker pk; R+F,H`  
public : L;Vq j]_  
/n8 psj  
template < typename T > 4oN${7k0  
  struct result_1 Xy!&^C` J`  
  { kXEtuO5FUM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $`v+4]   
} ; $l#{_~ "m7  
y7La_FPrl  
template < typename T1, typename T2 > ~?-qZ<9/  
  struct result_2 ig$jKou F  
  { RF!'K ko  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wibwyzo  
} ; e2bLkb3c  
"qgu$N4/>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hv{87`L'K(  
&D)2KD"N  
template < typename T > Oa1'oYIHg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IhwN],-V  
  { Ysl9f1>%  
  return fn(pk(t)); Wz5=(<{S  
} ,S0UY):(A  
template < typename T1, typename T2 > wB 2}uk7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7O9n!aJ  
  { egWx9xX  
  return fn(pk(t1, t2)); `{<JC{yc?  
}  -tMA  
} ; =R2l3-HA=  
ez+yP,.#  
*73AAA5LKa  
一目了然不是么? F0&O/-w&u  
最后实现bind ZHcONYAr  
ZBC@xM&-  
)gjGG8 Ee  
template < typename Func, typename aPicker > 8 #Fh>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VW~Xbyf  
  { d "B5==0I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ozuIwzi7N  
} hRLKb}  
"\<P$&`HA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d{3I.$ThH  
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。 7~D`b1||  
;&q]X]bJ  
十一. phoenix ?l>e75V%w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2$3kKY6$e  
aTX]+tBoe  
for_each(v.begin(), v.end(), }I)z7l.  
( > R#9\/s  
do_ LjCykk  
[ }`#B f  
  cout << _1 <<   " , " ,.h$&QFj;  
] I0(8Z]x  
.while_( -- _1), [m %W:Ez  
cout << var( " \n " ) 5/k)\`  
) h>.9RX &  
); &62` Wr0C  
?N(u4atC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y6+k9$h  
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 bYK]G+Ww  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -h=c=P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tgc@7  
vmMV n-\#  
<jg8y'm@0  
template < typename Cond, typename Actor > "AV1..mu  
class do_while yTP[,bM  
  { 3JTU^-S<  
Cond cd; > e;]mU`,  
Actor act; ??q!jm-m  
public : 8.PXTOhVL  
template < typename T >  H RWZ0 '  
  struct result_1 *TJ<  
  { O.dux5lfBd  
  typedef int result_type; )\(lg*?:  
} ; F>TYVxQ  
zo/0b/lQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?!R %o  
UP5%C;  
template < typename T > p_A5C?&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tnA_!$Y a  
  { 8xc8L1;  
  do </8be=e7p  
    { LR hP7D+A  
  act(t); r*c82}tc  
  } }k4`  
  while (cd(t)); _!| =AIX  
  return   0 ; buc,M@>  
} h 3eGq:!9  
} ; ^ yY{o/6  
f2BS[$oV4  
nomu$|I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ScM} m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b/T20F{W\o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~+7ad$   
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。 h4J{jh.  
下面就是产生这个functor的类: QJ[(Y@ O6a  
mjWp8i  
{vf+sf ^^q  
template < typename Actor > GZxglU,3T  
class do_while_actor N02zPC 8  
  { %V@Rk.<  
Actor act; Y8x(#qp,  
public : eA3`]XP.`b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,Zf :R  
MoC*tImWR  
template < typename Cond > oHYD_8'f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; azz#@f1  
} ; CpBQ>!CW  
COxZ Q  
!gD 3CA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xCDA1y;j  
最后,是那个do_ 2@"0} po#  
HV#?6,U}  
03i?"MvNo  
class do_while_invoker !UUmy% 9  
  { c ,g]0S?gu  
public : B}l}Aq8  
template < typename Actor > zLJ:U`uh\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !#cKF6%  
  { t?3{s\z8+  
  return do_while_actor < Actor > (act); PHe~{"|d?  
} . }-@;:yh  
} do_; 's56L,^:  
|j.KFu845  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4iL.4Uj{N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %^Q@*+{:f  
最后来说说怎么处理break和continue $=@9 D,R  
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。 '&_y*"/c  
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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