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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T+!kRigN~P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wB"Gw` D  
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, 7?#32B Gr  
54%}JA][  
AW68'G*m  
hKYPH?b%  
  class filler I%xJ)fIK  
  { 8 \Oiv$r  
public : 4tWI)}+ak  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H4jqF~  
} ; 3Re\ T  
E v#aMK  
. %7A7a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: LXl! !i%  
yK3z3"1M?  
EV$n>.  
pQ8+T|0x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GrC")Z|3u  
7C^ nk z  
UlytxWkUX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >^N :A  
`;@4f |N9  
)FPbE^s(  
m,O !M t  
二. 战前分析 s ~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。 OK(d&   
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 4y.[tk5  
_Oq\YQb v  
miqCUbcU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xM\ApN~W  
  /* --------------------------------------------- */ p60D{UzU  
vector < int *> vp( 10 ); Eq{TZV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  Pq%cuT%  
/* --------------------------------------------- */ pT tX[CE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XvY-C  
/* --------------------------------------------- */ c-d}E!C:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;wrgpP3  
  /* --------------------------------------------- */ Jmx }r,j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lX3h'h  
/* --------------------------------------------- */ |e >-v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pM3BBF%  
2oLa`33c1  
|&7,g  
B?Skw{&  
看了之后,我们可以思考一些问题: H=C;g)R  
1._1, _2是什么? ibyA~YUN/  
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。 %\0 Y1!Hw  
2._1 = 1是在做什么? Pa<X^&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 AAcbY;  
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。 I "4B1g  
Ip0q&i<6  
.<dmdqk]  
三. 动工 4^&vRD,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CgC wM=!r  
4aC#Cv:0  
3I+pe;  
C+5nft6:  
template < typename T > `Fj(g!`  
class assignment J^4k}  
  { 2wCRT}C  
T value; FQ%mNowuj  
public : 5FxU=M1gF  
assignment( const T & v) : value(v) {} !=:c8V  
template < typename T2 >  ~A/_\-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x#D=?/~/Kv  
} ; "RLb wm~  
-w B AFr  
HV@:!zM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {QID@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nKdLhCN'=  
hh9{md\  
#eYVZ=E  
iq$/ 6!t  
  class holder /eQn$ZRP,  
  { V_!i KEU  
public : Pp2 )P7  
template < typename T > N;Bal/kd2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eAMT72_  
  { zKNk(/y  
  return assignment < T > (t); *rLs!/[Z_  
} )T?ryp3ev  
} ; lS^0*(Y  
@zbXG_J  
s><co]  
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: AM>:At Y  
JFZ p^{  
  static holder _1; bb{+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8{C3ijR  
mX89^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fvD wg  
而不用手动写一个函数对象。 *M:Bhw  
|w DCIHzQ  
n[@Ur2&)  
9=|5-? ^  
四. 问题分析 !r<7]nwV  
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。 lK-I[i!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #^Y,,GA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :"4~VDu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `f'P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <mN3:G  
iX=*qiVX  
五. 问题1:一致性 ,P}c92;  
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?| \1Zf Sc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qb Q> z+c  
x+pFu5,  
struct holder Ero3A'f  
  { wrbDbp1L  
  // (rJvE*  
  template < typename T > O%r<I*T^r  
T &   operator ()( const T & r) const >KE(%9y~  
  { LdOB[W  
  return (T & )r; Dng^4VRd  
} >qE$:V "_5  
} ; GOt@x9%  
/?sV\shy  
这样的话assignment也必须相应改动: _3hEYeh  
mIyaoIE|$  
template < typename Left, typename Right > F<$&G'% H  
class assignment )Ii=8etdv  
  { zy|hf<V  
Left l; >97N $  
Right r; Z]tz<YSkG  
public : \4ZQop  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wQ5__"D  
template < typename T2 > ?V0IryF;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Oe$C5KA>LW  
} ; Nx99dr  
|s:!LU&OL\  
同时,holder的operator=也需要改动: 8PQt8G.  
/W9=7&R0  
template < typename T > <XNLeJdY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y.zW>Mfl  
  { ps2C8;zT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n3(HA  
} 6vDgM fw  
~L2Fo~fw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `6zoZM7?Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SC#  
Vh&uSi1V  
return l(rhs) = r; 99`xY$  
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。 iY="M_kQ_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e*tOXXY1  
m\(a{x  
template < typename Tp > w"~T5%p  
class constant_t hYLu   
  { H_{Yr+p  
  const Tp t; ,D8 Tca\v  
public : BEw(SQH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /O9z-!Jz  
template < typename T > aa|xZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *`kh}  
  { ~%]+5^Ka]  
  return t; d/MMPge3  
} ){v nmJJ%  
} ; G]{)yZ'}  
dQ<EDtap  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l{<@[foc  
下面就可以修改holder的operator=了 ^Oo%`(D?  
, vWcWT  
template < typename T > /wQDcz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {J[0UZ6  
  { MD+Q_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +7=3[K  
} B9]KC i  
i9d.Ls  
同时也要修改assignment的operator() S;Vj5  
[ACa<U/  
template < typename T2 > 1c]GS&(RP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &W1cc#(  
现在代码看起来就很一致了。 r'&VH]m  
;e+ErN`a.~  
六. 问题2:链式操作 4XRVluD%W.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $(BW |Pc  
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。 p &A3l  
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。 [L:,A{rve  
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。 0ZO!_3m$r  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /0A}N$?>:  
V[#jrwhA  
template < typename T > :p89J\  
struct result_1 _f/6bpv  
  { bi QDupTz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ct`89~"  
} ; [j) :2  
=m UtBD.;  
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," u~6Bn  
cY5h6+_  
template < typename T > $. Ih-  
struct   ref eKt~pzXwm  
  { PAJt M  
typedef T & reference; rAgb<D@,H  
} ; 6]M(ElV1H  
template < typename T > X4gs{kx}|  
struct   ref < T &> +5voAx!  
  { L:7%Wdyh  
typedef T & reference; 3{CXIS  
} ; p~qdkA<  
MFRM M%`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }}<^f M  
H8X{!/,^  
template < typename T > G#UO>i0jy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *~cq (PFQ  
  { O.i.<VD7  
  return l(t) = r(t); C1hp2CW$5/  
} 0`:0m/fsU  
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。 NbH;@R)L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !IcP O  
af)L+%Q%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 fTMn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EW]rD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #V@[<S2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b:2# 3;)  
最后的布局是: A|7%j0T  
                Add idEhxvAo  
              /   \ /C}u,dBf  
            Divide   5 %AaZc=a[c  
            /   \ fC&hi6  
          _1     3 vkp_v1F%+  
似乎一切都解决了?不。  _->d41  
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。 EJrP{GH  
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。 iU+O(vi  
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: xQ%N% `  
PY[nnoF"|  
template < typename Right > h:xvnyaI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <v%Q|r  
Right & rt) const G .NGS%v  
  { >4 VN1 ^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8u6*;*o  
} MaN6bM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3s;^p,9 Y  
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。 *mby fu0q  
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。 ;?4EVZ#o  
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。 %py3fzg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %g:6QS|  
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? FN\*x:g  
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: Xh+;$2l.B  
Q WcQtM  
template < class Action > 3?5JY;}h>"  
class picker : public Action 6Z.Fyte  
  { %vUY|3G  
public : tnE),  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FF#T"y0Y  
  // all the operator overloaded k'QI`@l&l  
} ; @q]4]U)  
6+!$x?5|NP  
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。 -!q^/ux  
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: - ({h @  
!y+uQ_IS@  
template < typename Right > x n?$@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4( $p8J  
  { *+(rQ";x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %tB7 &%ut  
} 2ca#@??R  
`3g5n:"g\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }k;wSp[3  
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。 7cB/G:{  
:er(YWF:  
template < typename T >   struct picker_maker F%P"T%|  
  { 7>"dc+Fg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /g$G G9  
} ; L>LIN 1A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U$|q]N  
  { e.\dqt~%y  
typedef picker < T > result; <p/zm}?')  
} ; DG?g~{Y~b  
D%L^[|)c\s  
下面总的结构就有了: oz:"w nX  
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。 'Fy"|M;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。 (\ge7sE-oo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t0,=U8]w  
至此链式操作完美实现。 AXF 1{  
ClG\Kpi rh  
x ]">  
七. 问题3 p]0`rf!|  
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。 JkhWLQ>o  
LTxP@pr  
template < typename T1, typename T2 > ^hXm=r4ozR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KRz~3yH{ c  
  { wx^Det  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hC[ =e`j  
} ]VL} eHZ  
Z_[ P7P  
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: 4%2APvLW  
63'm @oZ  
template < typename T1, typename T2 > 9#TD1B/  
struct result_2 @R%* ;)*F  
  { {n|ah{_p|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "AU.Eh"-1  
} ; nNq<x^@83  
l`.z^+!8@  
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? D&i\dgbK  
这个差事就留给了holder自己。 FQJiLb._Z  
    %N)B8A9kh  
To}eJ$8*5  
template < int Order > SIapY%)h  
class holder; EB| iW2'  
template <> dP?prT  
class holder < 1 > 58XZ]Mc0  
  { q8_(P&  
public : ynv{ rMl  
template < typename T > 3_<l`6^Ns/  
  struct result_1 ").gPmC  
  { $33E-^  
  typedef T & result;  $TfB72  
} ; (?m{G Q  
template < typename T1, typename T2 > D'<L6w`  
  struct result_2 R\|,GZ!`+  
  { 1~t.2eUG  
  typedef T1 & result; ]XU4nNi  
} ; HdN5zl,q  
template < typename T > |Fe[RGi+8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ULqI]k(  
  { +q'\rpt  
  return (T & )r; ?h6|N%U'  
} vo f8bQ{&  
template < typename T1, typename T2 > WW+xU0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -=nk,cYn  
  { u"q5 6}Q?]  
  return (T1 & )r1; vP x/&x  
} ~v%6*9  
} ; ?V,q&=9  
uLafO=Q  
template <> w%.hALN5-C  
class holder < 2 > X8VBs#tLE  
  { /i3 JP}  
public : )O"E#%  
template < typename T > Qn7T{ BW  
  struct result_1 5]>*0#C S  
  { a;t}'GQGk  
  typedef T & result; ._^}M<o L  
} ; :~ pGHl  
template < typename T1, typename T2 > 3("C'(W  
  struct result_2 KEtV  
  { Sp492W+  
  typedef T2 & result; [a04( 2g  
} ; `p&[b]b  
template < typename T > lhKn&U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /kY9z~l  
  { db~^Gqv6k  
  return (T & )r; |]4!WBK  
} T[Zs{S  
template < typename T1, typename T2 > HwHF8#D*l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O;~e^ <*  
  { }3^m>i*8  
  return (T2 & )r2; *[{j'7*cc  
} sSh{.XuB+3  
} ; &1$d`>fn  
r|EN5  
R3~,&ab  
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> >。 B:T s_9*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J-hJqR*;K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jqj!k*=/  
H:@hCO[a  
return l(i, j) = r(i, j); >E>yA d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HEBeJ2w  
q7X#LYk  
  return ( int & )i; @khFk.LBD  
  return ( int & )j; x "{aO6M  
最后执行i = j; SI=$s>1  
可见,参数被正确的选择了。 rZKfb}ANQ  
<Z]#vr q  
"E(i<  
SLKpl LO  
Wd:pqhLh  
八. 中期总结 umIGI  
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: bZ\R0[0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s0/O/G?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $D1ha CL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor itg_+%^R  
j(=w4Sd_W  
5tYo! f  
(-gomn  
h^SWb9 1"G  
`gX|q3K\s  
九. 简化 Q#\Nhc  
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。 d5$D[,`1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'OsZD?W{  
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: 8M99cx*K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wM+1/[7  
  +-*/&|^等 4.!1odKp  
2. 返回引用。 } ?j5V  
  =,各种复合赋值等 @@AL@.*  
3. 返回固定类型。 6Ijt2c'A}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t3@+idEb  
4. 原样返回。 &BRk<iwV  
  operator, J!2Z9<q5  
5. 返回解引用的类型。 /eI|m9ke  
  operator*(单目) G&ck98  
6. 返回地址。 0 0N[ : %  
  operator&(单目) .xN<<+|_v'  
7. 下表访问返回类型。 X`.##S KC  
  operator[] zmo2uUEd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i "h\*B=  
  operator<<和operator>> w:t~M[kTW  
nGH6D2!F  
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。 jr=9.=jI8k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >v]^nJl  
N d].(_  
template < typename Left > \N9=13W<lK  
struct value_return 3`bQ0-D;  
  { $aV62uNf  
template < typename T > =Hg!@5]H  
  struct result_1 mtmC,jnD  
  { <tD,Uu{P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O] @E8<?^  
} ; j'D%eQI,V  
WXy8<?s  
template < typename T1, typename T2 > ~*HQPp?v  
  struct result_2 w"j>^#8  
  { |V a:*3u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~CNB3r5R  
} ; @G4Z  
} ; ], lLD UZ\  
C%z)D1-  
Tqt-zX|>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "w:h  
8ymdg\I+L  
下面我们来剥离functor中的operator() BJjic%V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,"EaZ/Bl/  
2lTt  
return l(t) op r(t) (!* l+}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *ERV\/  
return op l(t) "t0^4=c+7  
return op l(t1, t2) zjmo IE  
return l(t) op cYA:k  
return l(t1, t2) op e$[O J<t  
return l(t)[r(t)] , Y:oTo=~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fi i(dmn  
wW%b~JX  
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: $|~ <6A{y  
单目: return f(l(t), r(t)); uj8saNu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `NIb? /!f  
双目: return f(l(t)); QTHY{:Rmu  
return f(l(t1, t2)); t\M6 d6  
下面就是f的实现,以operator/为例 eC-&.Fl  
 NNt n  
struct meta_divide r8EJ@pOF2w  
  { @Tu`0 =8  
template < typename T1, typename T2 > " .7@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cfTT7O#Dc  
  { y\??cjWb]  
  return t1 / t2; |/Vq{gxp+  
} eKiDc=@  
} ; U1YqyG8  
.RroO_H   
这个工作可以让宏来做: 7h\is  
"Hw%@]#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RdX+:!lD  
template < typename T1, typename T2 > \ tK3$,9+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?/.])'&b  
以后可以直接用 2+&;jgBP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HZ9>4G3  
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 {y"Kn'1  
(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。。。) JLd%rM\m  
nE]rPRU}[  
YuhfPa  
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 n*\o. :f  
sPNm.W$_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1UMEbb  
class unary_op : public Rettype \'2rs152  
  { {,Z|8@Sl%  
    Left l; y3efie {J  
public : uH89oA/H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QBa+xI_ J  
*$9U/  d  
template < typename T > WOO3z5 La  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L(3&,!@  
      { "]eB2k_>  
      return FuncType::execute(l(t)); kX L0  
    } U6-47m0%  
Mi.#x_  
    template < typename T1, typename T2 > ;` L%^WZ;-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k+"];  
      { ep8UWxB5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |sGJum&=  
    } ,a>Dv@$Y  
} ; vv)q&,<c  
;pm/nu  
;MQl.?vj  
同样还可以申明一个binary_op "}X+vd``  
g[~{iu_$d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .s\lfBo9  
class binary_op : public Rettype 2*sTU  
  { &<><4MQ  
    Left l; M[qhy.  
Right r; ?b7ttlX{  
public : E:qh}wY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V?OTP&+J%  
~C{:G;Iy0  
template < typename T > VP!4Nob  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#XXwm ^I  
      { r`- 8+"P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T'6`A<`3  
    } l$5nv5r  
(&.T  
    template < typename T1, typename T2 > *C55DO^w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mx)!]B"  
      { %oqKpD+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ko&4{}/  
    } 2|"D\N  
} ; /[?} LrDO  
P<>NV4  
&j~9{ C  
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 f@`|2wG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @q!T,({kx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zsuqRM "  
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。 .$s']' =  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A,&711Y  
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。。。 [.&JQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r], %:imGr  
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) 9qDM0'WuU  
下面是修改过的unary_op RR=WD-l  
</'n={+q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0xZ^ f}@L  
class unary_op ^P{y^@XI  
  { I:t ?#)wl  
Left l; ^/2HH  
  gdCit-3  
public : H*G(`Zl}  
}bRn&)e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I Tl>HlS  
p9jC-&:  
template < typename T > (Q*x"G#4>  
  struct result_1 V0D&bN*  
  { 8Vz!zYl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pek[j)g}  
} ; PCwc=  
N( 7(~D=)B  
template < typename T1, typename T2 > 5$!idfDr|m  
  struct result_2 +UWv}|  
  { 'C}ku>B_r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CF3x\6.q}  
} ; R<f F ^^  
p8XvfM  
template < typename T1, typename T2 > lV:feX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const db_Qt'>  
  { }Tk:?U{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :YRHO|  
} NL:dyV }  
&*o4~6pQ#  
template < typename T > {Y/0BS2D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  #*rJI3  
  { #yIHr&'oX  
  return OpClass::execute(lt(t)); IG|u;PH<  
} )n"0:"Ou  
2u-J+  
} ; .h4NG4FIF  
,){#J"W  
X*MK(aV3  
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 Z^Um\f   
好啦,现在才真正完美了。 Z796;qk  
现在在picker里面就可以这么添加了: u[KxI9Q  
>VZxDJ$R  
template < typename Right > ]@21KO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W{J e)N  
  { phG *It}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F3vywN1$,  
} 0'f\>4B  
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。 OmkJP  
ELV~ ayp5  
wZ0bD&B  
YJ6:O{AL1  
wEq&O|Vj  
十. bind #5h_{q4l  
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。 $Tv~ *|a  
先来分析一下一段例子 ,d*1|oUw  
A",}Ikh='`  
oj.J;[-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G:1QXwq\j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wm"q8-<<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8.jf6   
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。 "6IZf>N@#  
我们来写个简单的。 1`|Z8Jpocj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0827z  
对于函数对象类的版本: %CYo, e  
D1+1j:m  
template < typename Func > c2Z !Vtd  
struct functor_trait Z3MhHvvgp{  
  { F5+F O^3E  
typedef typename Func::result_type result_type; M  hW9^?  
} ; wO.d;SK  
对于无参数函数的版本: 7bbFUUUG"  
HCrQ+r{g  
template < typename Ret > LUxDP#~7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,[ppETz  
  { UAz^P6iQ`~  
typedef Ret result_type; u0<yGsEGD  
} ; 9W(&g)`  
对于单参数函数的版本: \>*.+?97  
|J`v w  
template < typename Ret, typename V1 > l x;87MDs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R}w}G6"\  
  { z &P1C,n)  
typedef Ret result_type; 5m'AT]5Tn_  
} ; d3\?:}o,  
对于双参数函数的版本: %^E 7Iqc  
_(?`eWo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "9^b1UH<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \tvL<U"'  
  { bh5P98s  
typedef Ret result_type; W tw,YFT  
} ; 6wu`;>  
等等。。。 >`&2]Wc)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )N~ p4kp  
ChUE,)  
template < typename Func > xx1lEcj  
struct func_return &QD)1b[U  
  { Z~h6^h   
template < typename T > k7@QFw4 j  
  struct result_1 ]=ApYg7!  
  { dHiir&Rd9`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4x-,l1NMR  
} ; K%L6UQ;  
^S;{;c+'  
template < typename T1, typename T2 > S'$m3,l(k  
  struct result_2 *7Y#G8 s  
  { "8uNa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T=~d. &J  
} ; /N%i6t<xU  
} ; l i?@BHEf  
+ \%]<YO  
ox<&T|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2G-"HOG  
VHqoa>U,*  
template < typename Func, typename aPicker > 7neJV  
class binder_1 ct|0zl~  
  { {*n<A{$[ m  
Func fn; [G|(E  
aPicker pk; <Qv/# k  
public : o ~y{9Q  
oDD"h,Z  
template < typename T > b'SP,}s5"  
  struct result_1 Kv1~,j6  
  { zRLJ|ejMP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uUx7>algF  
} ; >G"fMOOkW  
IQC[ewk  
template < typename T1, typename T2 > S-\wX.`R1  
  struct result_2 <X{w^ cT_Q  
  { #m UQ@X@K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C4PT(cezR  
} ; #6#n4`%ER  
R!/JZ@au<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4P)#\$d:  
|6?s?tC"u  
template < typename T > RAhDSDf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vf>d{F^rv  
  { "8ZV%%elp  
  return fn(pk(t)); [~|k;\2 +  
} Y R~e_cA:  
template < typename T1, typename T2 > :ln| n6X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z R=[@Oi  
  { F[O147&C  
  return fn(pk(t1, t2)); ,)d`_AD+5  
} ,KM%/;1Dm  
} ; ` W );+s  
OMmfTlM%  
`EMGrw_  
一目了然不是么? \fC;b"j  
最后实现bind bG"FN/vg  
3k>#z%//  
!wd wo0  
template < typename Func, typename aPicker > NWiDNK[VE}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5QXU"kWH  
  { zb[kRo&a0W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g%]<sRl:-  
} PCgr`($U  
]Z\W%'q+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l}-k>fug  
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。 ziO(`"v  
fX,O9d$  
十一. phoenix WW3Jxd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8/)q$zs  
!F~1+V>zP  
for_each(v.begin(), v.end(), bxxLAWQ(  
( Hr}"g@ <  
do_ WhH60/`  
[ 5"3 `ss<m  
  cout << _1 <<   " , " I+kL;YdS  
] BHgs,  
.while_( -- _1), N#-. [9!  
cout << var( " \n " )  )$f?v22  
) *UW 8|\;  
); BH^*K/ ^  
#k>n5cR@0  
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: rmvrv.$3  
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 ' ZTRl+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +ru`Zw5,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4%qmwt*p  
X1o R  
s8]%L4lvu  
template < typename Cond, typename Actor > HES$. a  
class do_while B/lIn' =  
  { qgEzK  
Cond cd; ?uTuO  
Actor act; ph(LsPT-  
public : q0>9T  
template < typename T > ,*lns.|n  
  struct result_1 2w1Mf<IXPo  
  { 5Y`4%*$  
  typedef int result_type; N`N=}&v ]  
} ; W2$rC5|  
7g{JE^u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o8E<_rei  
|mWSS'7fI  
template < typename T > j+AZ!$E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W6EEC<$JL  
  { twldwuN  
  do " @ ""  
    { ^qC.bv]&  
  act(t); 75R4[C6T  
  } og+Vrd  
  while (cd(t)); .*YOyK3H  
  return   0 ; h \`(  
} O\yYCi(  
} ; UBQtD|m\  
MMaS  
Ux" ^3D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CP"5E?dcK  
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。 GpXf).a@  
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。 ~PF,[$?4n  
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。 dE[X6$H[  
下面就是产生这个functor的类: &l{ctP%q  
leizjL\P  
3#udz C  
template < typename Actor > V5h_uGOD  
class do_while_actor e>!]_B1ad  
  { 5gx;Bp^_  
Actor act; ;VCFDE{K=  
public : g0/ R\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x3 Fn'+  
=r`E%P:  
template < typename Cond > Eqny'44  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %(? ;`  
} ; vft7-|8T  
{ByKTx &  
#|:q"l9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #X!seQ7a  
最后,是那个do_ ],R\oMYy|P  
r_'];  
1T~`$zS7  
class do_while_invoker  d*([!!i  
  { Td^62D;  
public : 1,Pg^Xu  
template < typename Actor > "GqasbX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *E|3Vy{4  
  { D2MIV&pahP  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~$ ?85   
} jgpF+V-n$  
} do_; 1)N#  
LG("<CU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ) AGE"M3X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UAI'tRY N_  
最后来说说怎么处理break和continue /k\)q  
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。 ee Bw\f0  
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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