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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Na 9l#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HvgK_'  
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, PP[)h,ZL*  
q8 xc70: R  
yCkW2p]s,K  
%{~mk[d3  
  class filler -?w v}o  
  { %Di 7u- x  
public : ds$\vSd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :KV,:13`D  
} ; 'x,GI\;?  
E}b> 7L&w  
W3{<e"  
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: iWN.3|r  
$:u7Dv}\  
3@TG.)N4  
C*y6~AYN#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r< ?o}Qq  
O{ %A&Ui  
0]eh>ab>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !OoaE* s  
me[J\MJ;w^  
?V5Pt s  
vi!r8k  
二. 战前分析 w] 5U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fv j5[Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =O3I[  
MY?O/,6  
i5E:FS^!I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iVpA @p   
  /* --------------------------------------------- */ g?A5'o&Yu  
vector < int *> vp( 10 ); 'tV"^KQHI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d JQ }{,+6  
/* --------------------------------------------- */ mWN1Q<vn,l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *@G(3 n  
/* --------------------------------------------- */ 0'%+X|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cfC;eRgq~  
  /* --------------------------------------------- */ g3|Y$/J7P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^E<~zO=Z  
/* --------------------------------------------- */ )0 n29  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #}t 1   
(J^Lqh_  
<^*+8{*  
+6#%P  
看了之后,我们可以思考一些问题: ."F'5eTT~  
1._1, _2是什么? lN)Y  
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。 gB{]yA"('  
2._1 = 1是在做什么? ^Z-. [Y  
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。 $ gr6  
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。 B'KXQa-$O  
9o_ g_q  
qrM{b=  
三. 动工 Ft"&NtXeZZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MgH1d&R  
K.V!@bPlw9  
VeD+U~ d  
@wEKCn|}o  
template < typename T > _ r^90  
class assignment n&YW".iG  
  { 0$f_or9T  
T value; G&%nF4  
public : `u p-m=zA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9 N*S-Po=  
template < typename T2 > >p]WCb'PH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \sHy.{  
} ;  VNr  
L.IoGUxD  
B~V<n&<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jv 6nlK`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ F?G5cN5  
t-eKruj+  
_#J_$CE#  
cYq']$]  
  class holder vR%j#v|s  
  { 1IOo?e=/bM  
public : _gPVmGG  
template < typename T > 8u:v:>D.'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const as\<nPT{Fj  
  { ^(dGO)/  
  return assignment < T > (t); E'&OOEMN-  
} &AQg'|  
} ;  fW5" 4,  
!7mvyc!'!  
k\+y4F8$x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u@=+#q~/P  
Q*09 E  
  static holder _1; ;1*m} uNz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =9;[C:p0-  
Nl=m'4 @`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]= ?X*,'  
而不用手动写一个函数对象。 P S_3Oq)  
0\\ueMj  
Qm35{^p+  
G| QUujl  
四. 问题分析 Tsm)&$JI8  
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。 [|:QE~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。 ~8H&m,{j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m0x J05Zx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >G-8FL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mHK@(D7X  
#/n|@z'  
五. 问题1:一致性 cS"f  
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?| xQNw&'|UU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g:3d<CS  
msA' 5>  
struct holder ShL1'Z} ^{  
  { PtVo7zO ye  
  // 86;+r'3p.  
  template < typename T > G*P[z'K=  
T &   operator ()( const T & r) const h.4qlx|  
  { ysSjc  
  return (T & )r; 38V $<w  
} ^3Z7dIUww  
} ; [+hy_Nc$  
Y=P9:unG  
这样的话assignment也必须相应改动: Mv/IMO0rR  
@!z$Sp=  
template < typename Left, typename Right > 88Fb1!a5Z  
class assignment S+.21,  
  { ri/t(m^{W  
Left l; w8AJ#9W  
Right r; wb(*7 &eP:  
public : nuf@}W>y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q  `e~MD  
template < typename T2 > >:w?qEaE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jgk{'_ j  
} ; tyc8{t#Z  
;jRL3gAe)  
同时,holder的operator=也需要改动: P1(8U%   
VqcBwJ!?p  
template < typename T > Gkdm7SV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :[y]p7;{f  
  { NEq t).   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y5n z?a  
} #5'c\\?Q  
jo 7Hyw!g  
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。 aqcFY8b '  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lTa1pp Zw  
ljN zYg~-  
return l(rhs) = r; *0=fT}&!  
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。 Nc G,0K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KotPV  
+90u!r^v  
template < typename Tp > Ak xH  
class constant_t #=X)Jx~  
  { ShC_hi  
  const Tp t; l\K%  
public : Cr' ! "F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kR<xtHW  
template < typename T > +:Lk^Ny  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NzjMk4t  
  { lr9=OlH  
  return t; AyE%0KmraK  
} pp/#Am  
} ; J)-T:.i|0  
?F!EB4E\y}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .i MnWW  
下面就可以修改holder的operator=了 5,F;j<F  
Bj;\mUsk  
template < typename T > 2~vo+ng  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <\>+~p,  
  { @)9REA(U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jb( DJ-&  
} f&6w;T=  
6{5q@9F  
同时也要修改assignment的operator() D~cW ]2  
=YWT|%^uX  
template < typename T2 > A{4Dzm!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *6NO-T; -  
现在代码看起来就很一致了。 ' be P  
u8 |@|t  
六. 问题2:链式操作 C>AcK#-x,{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z+Kv+GmqH  
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。 K|`+C1!  
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。 VMaS;)0f@  
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。 (F/HU"C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6_W<hevI  
^Y$QR]  
template < typename T > pI  &o?n  
struct result_1 2K3MAd{  
  { J cP~-cp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7 rH'1U  
} ; [:Be[pLC  
IbF 4k .J  
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: U$A/bEhw  
Po1hq2-U8  
template < typename T > wHA/b.jH  
struct   ref <#zwKTmK1  
  { XFtOmY  
typedef T & reference; OWqrD@  
} ; -UJ?L  
template < typename T > 3voW  
struct   ref < T &> q5%2WM]6  
  { z9^c]U U)E  
typedef T & reference; Cy`26[E$S  
} ; F|,6N/;!W  
v}Z9+ yRC2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [w,(EE   
+yGY 785b  
template < typename T > p=2zS.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =D{B}=D\IM  
  { }I\-HP8!gv  
  return l(t) = r(t);  wjL|Z8  
} l`DtiJ?$$0  
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。 Y=9qJ`q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F@<O;b#Ip  
i[PvDv"n  
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 mU50pM~/i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]+mjOks~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3u*82s\8T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j H(&oV  
最后的布局是: JwjI{,jY  
                Add Rl1$?l6Rf  
              /   \ `ovgWv  
            Divide   5 \N?7WQ  
            /   \ FtN}]@F  
          _1     3 5!t b$p#z  
似乎一切都解决了?不。 10?qjjb&  
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。 !z?0 :Jg  
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。 l"kx r96  
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: c!mG1lwD.  
"@4ghot t  
template < typename Right > :VJV5f{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N ,+(>?yE  
Right & rt) const vmvFBzLR  
  { m#*h{U$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ("OAPr\2dw  
} vm|!{5l:=y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W,DZ ;). %  
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。 WK*S4c  
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。 R+d< fe  
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。 w(Gz({l+  
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。 kymn)Ea  
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? aV<^IxE;  
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: xHHV=M2l(s  
&-=K:;x  
template < class Action > "NKf0F  
class picker : public Action U~wjR"='  
  { x )3~il5  
public : j AQU~Ol_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C-Ig_Nc  
  // all the operator overloaded   La9r  
} ; a&C.=  
7lwTZ*rnY  
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。 R5~gH6K|  
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: sXiv,  
* MEe,4  
template < typename Right > e{0L%%2K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x~EKGoz3  
  { Rjq a_hxrS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1Fs-0)s8  
} 0vn[a,W<A  
gM#jA8gz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \-c#jo.$8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 :@/"abv  
U;p e:  
template < typename T >   struct picker_maker 1M+oTIN  
  { N 'i,>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -6`;},Yr  
} ; a8zZgIV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mB`D}g$  
  { lufeieW  
typedef picker < T > result; L<=)@7  
} ; (UGol[f<  
'B`#:tX^N  
下面总的结构就有了: [zQ WyDu  
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。 T9?54r  
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。 3 z=\ .R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v,jhE9_O0  
至此链式操作完美实现。 =U"dPLax  
f`?0WJ(M  
Oc~aW3*A(  
七. 问题3 B6MkF"J<  
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。 M&f#wQ  
RLHYw@-j@  
template < typename T1, typename T2 > ybE[B}pOeZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bAiJn<  
  { s"coQ!e1.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \(fq8AL?  
} Xu#:Fe}:  
Xpl?g=B&u  
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: Xm|ib%no  
,9\Snn  
template < typename T1, typename T2 > K6B4sE  
struct result_2 8teJ*sz  
  { .YR8v1Cp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'I v_mig  
} ; 6,+nRiZ  
B |&F%P0:  
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? a$$ Wt<&Y  
这个差事就留给了holder自己。 QPs:RhV7  
    [7.agI@=  
YE\K<T jH  
template < int Order > '$[Di'*;  
class holder; `Mk4sKU\a  
template <> qfr Ni1\9-  
class holder < 1 > ^A!$i$NON  
  { q@ZlJ3%l,  
public : |')-VhLLK  
template < typename T > cDeZMsV  
  struct result_1 utH%y\NMF|  
  { ,E}$[mHyjz  
  typedef T & result; [l*;E f,  
} ; mU@xc N  
template < typename T1, typename T2 > >DP:GcTG  
  struct result_2 3=- })X ;  
  { !re1EL  
  typedef T1 & result; 6P*O&1hv  
} ; sS9%3i/>  
template < typename T > TzKK;(GX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wkBL=a  
  { 3?`"  
  return (T & )r; ?WHy0x20  
} #epy%>  
template < typename T1, typename T2 > p `P~i&_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c AEokP  
  { ;^3$kF  
  return (T1 & )r1; ; )llt G  
} +pp9d-n  
} ; CVQB"L  
_kN*e:t  
template <> W&C-/O,m  
class holder < 2 > Gx'TkU=  
  { Z0* %Rq  
public : 3ZojE ux`  
template < typename T > <kbyZXV@K  
  struct result_1 Cv^`&\[SW+  
  { 6ep>hS4A&  
  typedef T & result; Fm3t'^SqF  
} ; !9 f4R/ ?  
template < typename T1, typename T2 > c-8!#~M(  
  struct result_2 z<&m*0WYA  
  { &=Y e6 f[  
  typedef T2 & result; .:9s}%Z r  
} ; o~1 Kp!U  
template < typename T > f*fE};  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Eju~}:Lo  
  { WG5W0T_  
  return (T & )r; fdv`7u+}a  
} BsLG^f  
template < typename T1, typename T2 > W^3;F1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1@_T  m  
  { NXU`wnVJ  
  return (T2 & )r2; aE/D*.0NI  
} lddp^ #f  
} ; cdTsRS;E  
XsL#;a C  
xs!p|  
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> >。 JhX=l-?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^Z}Ob= .G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fn}UBzED\  
DtF}Qv A  
return l(i, j) = r(i, j); D7 ?C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P8I*dvu _  
zoZH[a`H  
  return ( int & )i; FWY2s(5p  
  return ( int & )j; IIz0m3';+  
最后执行i = j;  }roG(  
可见,参数被正确的选择了。 AK-}V4C/A  
rU2iy"L  
kWW w<cA  
F L=,YP  
6`\ya@  
八. 中期总结 ]R IVc3?;$  
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: xf,5R9g/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W?XizTW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1*Ar{:+ua  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R_kQPP  
Q@QFV~  
s;1h-Oq (  
:&w{\-0{  
jbte *Ae  
n$["z w  
九. 简化 %y<]Yzv.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 jirbUl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I021p5h|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #A<P6zJXR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0q6I;$H  
  +-*/&|^等 Ee2c5C!|C  
2. 返回引用。 RBGX_v?  
  =,各种复合赋值等 ;#k-)m%  
3. 返回固定类型。 q/gB<p9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G/?~\ }:s  
4. 原样返回。 <{J5W6  
  operator, " I+p  
5. 返回解引用的类型。 ofdZ1F  
  operator*(单目) 6}dR$*=  
6. 返回地址。 l]_=:)" ]  
  operator&(单目) )TmtSSS  
7. 下表访问返回类型。 3,eIB(  
  operator[] ma& To=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }e]f  
  operator<<和operator>> 39TT{>?`w  
O'DW5hBL0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lU2c_4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7;}l\VXHm  
o>lms t%<  
template < typename Left > yTBS=+X  
struct value_return [=%YV# O  
  { C>QIrZu  
template < typename T > Oejq@iM"(  
  struct result_1 , c;eN  
  { \nvAa_,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t+TYb#Tc  
} ; X%{'<baR  
W WG /k17  
template < typename T1, typename T2 > pW?& J>\6  
  struct result_2 .[s2zI  
  { qE7R4>5xjO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u{f* M,k  
} ; )Y]/^1hx  
} ; 5#JJ?  
;/8{N0  
O8u3y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~H6;I$e[  
\h{r;#g  
下面我们来剥离functor中的operator() |M~ON=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %y`7);.q  
yy2I2Bv  
return l(t) op r(t) cu7(.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q(@IK&v  
return op l(t) D!LX?_cD1i  
return op l(t1, t2) 9'~- U  
return l(t) op FG-L0X  
return l(t1, t2) op ;</Lf=+Vm  
return l(t)[r(t)]  _^t-9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {G i h&N  
GA3sRFZdQ  
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: =U-r*sGLN  
单目: return f(l(t), r(t)); _}Ps(_5D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x4K`]Fvhl  
双目: return f(l(t)); }IkQA#4$  
return f(l(t1, t2)); HZ"Evl|n  
下面就是f的实现,以operator/为例 f-RK,#^?,  
E;(Rm>lB  
struct meta_divide &Ral+J  
  { ;?L\Fz(<   
template < typename T1, typename T2 > d^D i*&X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6XV<? 9q  
  { W?RE'QV8  
  return t1 / t2; pa]"iZz  
} #gbH^a'  
} ; 2y GOzc  
i%{X9!*%TX  
这个工作可以让宏来做: .p6+l!"  
9s$U%F6}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ & eZfQ27$  
template < typename T1, typename T2 > \ WQePSU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }iN2KeLAF  
以后可以直接用 9@VO+E$7L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3.R#&Zxt  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _D!g4"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x5si70BKC/  
tbDoP Y  
E+xuWdp.*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 pw020}`  
i^"+5Eq[D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U9d:@9Y  
class unary_op : public Rettype &*,:1=p  
  { c| ~6Ie  
    Left l; e 9$C#D> D  
public : %Z]'!X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d5j_6X  
h#}YKWL  
template < typename T > arZ@3]X%a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,TC;{ $O5  
      { x8#ODuH  
      return FuncType::execute(l(t)); x K%=  
    } 9uB(Mx(-:`  
wsfd8T4  
    template < typename T1, typename T2 > \}]iS C.2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |QZ 58)>  
      { ' P"g\;Ij  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [IBQvL  
    } yubSj*  
} ; =!MY4&YX  
P>Qpv Sd_#  
%"$@%"8;3  
同样还可以申明一个binary_op WOytxE  
3K0tC=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `iShJz96  
class binary_op : public Rettype JC;^--0(z  
  { u' Qd,  
    Left l; U yqXMbw@  
Right r; 9ptFG]lZ  
public : '_0]vupvY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?(zoTxD  
Vy)hDa[&  
template < typename T > !sSQQo2Sv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N+W&NlZ   
      { SS.jL)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y}R}-+bD/  
    } xyHejE}  
;&;W T  
    template < typename T1, typename T2 > wdE?SDs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %'Xk)-+y  
      { &~DTZg Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z'v-F^  
    } T6 #"8qz<  
} ; 'W. V r4  
Z+:D)L  
[Gr*,nVvB  
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 y6HuN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bstk{&ew  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $So%d9k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +{`yeZ9S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <&!]K?Q9i  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lT8\}hNI+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E">T*ao  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) VrP}#3I  
下面是修改过的unary_op n]CbDbNw7)  
5ua?I9fY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,5k-.Md>2*  
class unary_op I0= NaZ7  
  { "i)Yvh[y  
Left l; do/)~9[4\  
  "E!mva*NU  
public : N1EezC'^  
f`<FT'A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b%(6EiUA  
Zy"=y+e!E;  
template < typename T > tB(4Eq \  
  struct result_1 f>Td)s1 M  
  { uYO|5a<f~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rjA@U<o  
} ; e,1u  
ik1tidw  
template < typename T1, typename T2 > n(Y%Vmy  
  struct result_2 rx ~[Zs+*  
  { 5t:8.%<UK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0au)g!ti  
} ; '{?C{MK3Q  
YhKZ|@  
template < typename T1, typename T2 >  NY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FpV`#6i7  
  { YrI|gz)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "AueLl)  
} c$E)P$<j  
`i!wq&1g7  
template < typename T > > dZ3+f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !4#"!Md4o  
  { D@Da0  
  return OpClass::execute(lt(t)); J@"utY6N  
} Xg<[fwW  
~fN%WZ;_  
} ; UV7%4xM5v  
"u^EleE!  
m$Y :0_^-  
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 X!,@ j\L  
好啦,现在才真正完美了。 P~CrtTss  
现在在picker里面就可以这么添加了: pJpNO$$w  
Gy29MUF  
template < typename Right > !R{R??  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n[+'OU[  
  { ReB7vpd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F}?<v8#z0  
} x4?10f(9=  
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。 o3Ot.9L  
}U 5Y=RYo  
GRYe<K  
#XIc "L)c  
('k<XOi  
十. bind @M;(K<%h  
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。 [uuj?Rbd  
先来分析一下一段例子 s'I)A^i+  
V-W'RunnW  
L^Wz vv]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &V=7D#L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6 DF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Rs;15@t@  
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。 -e-e9uP  
我们来写个简单的。 W.}].7}h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9 t:]  
对于函数对象类的版本: BR_TykP  
D#rrW?-z  
template < typename Func > C*~aSl7  
struct functor_trait HD`>-E#  
  { eQN.sl5  
typedef typename Func::result_type result_type; JNU/`JN9f  
} ; I2Ev~!  
对于无参数函数的版本: TRvZ  
cgZaPw2 bw  
template < typename Ret > D@54QJ<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J\co1kO9/  
  { >>'C :7+Y  
typedef Ret result_type; 6F0(aGs  
} ; m\0cE1fir  
对于单参数函数的版本:  mw$Y  
.J.vC1 4gi  
template < typename Ret, typename V1 > b[^{)$(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W:s@L#-  
  { **;p (CI  
typedef Ret result_type; 7} O;FX+x  
} ; -$k>F#  
对于双参数函数的版本: xF8S*,#,*  
I}0_nge  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J1F{v)T '?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4jwu'7 Q  
  { = 7/-i  
typedef Ret result_type; = 1|"-  
} ; [Eq<":)  
等等。。。 d "<F!?8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [s6C ZcL  
S3 \jcgrS  
template < typename Func > E,"&-`/2v  
struct func_return JSVeU54T^<  
  { ^$?qT60%d|  
template < typename T > APBK9ky  
  struct result_1 :h5J r8  
  { pA4 ,@O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q+[ .Y&  
} ; &y. dmW  
a-0cN 9  
template < typename T1, typename T2 > C8b''9t.  
  struct result_2 ?[1SiJT  
  { ?T'][q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2W$lQ;iO  
} ; N+Sq}hI  
} ; s@@1 *VQ  
[?KIN_e#  
'CV^M(o'9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vgG}d8MW37  
;)/@Xx  
template < typename Func, typename aPicker > p8>%Mflf  
class binder_1 &r_uQbx  
  { TUTe9;)  
Func fn; |r =DBd3  
aPicker pk; ExhL[1E  
public : HtBF=Boq  
;bjnL>eW  
template < typename T > .]t5q%}j  
  struct result_1 4O$2]D.\  
  { v|@1(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A" !n1P  
} ; x mo&![P  
ZwJciT!_~  
template < typename T1, typename T2 > sBW3{uK  
  struct result_2 ;;#nV$  
  { /6tcSg)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3'#%c>_  
} ; 8 njuDl  
X#J6Umutm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B@cz ?%]  
2i:zz? 'p`  
template < typename T > tbur$ 00  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {*xBm#  
  { {BOLP E-  
  return fn(pk(t));  rz  
} &?<AwtNN  
template < typename T1, typename T2 > _Z#eS/,O@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8&(-8  
  { 4XG]z_+I  
  return fn(pk(t1, t2)); VXC4%  
} %$n02"@  
} ; dr]&kqm  
&HF]\`RNr  
_}=E^/;(  
一目了然不是么? i^g~~h F  
最后实现bind zO.6WJ  
Rc9<^g`  
mK\aI  
template < typename Func, typename aPicker > ;'1Apy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /H&aMk}J@y  
  { myvh@@N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]N}]d +^6  
} Q_}n%P:u  
j jY{Uq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <94WZ?{p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |5ONFd e"0  
FdxsU DL  
十一. phoenix [x_s/"Md;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eP|)SU  
oyvtZ/@  
for_each(v.begin(), v.end(), mxL;;-  
( TzF0/T!  
do_ *.8:'F  
[ *8-p7,D  
  cout << _1 <<   " , " otnV-7)@  
] 0vckoE  
.while_( -- _1), _S5gcPcF"  
cout << var( " \n " ) V/-MIH7SF  
) cjT[P"5$  
); sp{j!NSL  
dXZP[K#  
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: Lz6*H1~   
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 2f{kBD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AU`OESSI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7A0dl}:  
O5MDGg   
B9W/bJ6%  
template < typename Cond, typename Actor > "::9aYd!  
class do_while ~d+O/:=K_  
  { .0 X$rX=  
Cond cd; lC{L6&T  
Actor act; 04\Ta  
public : ..$>7y}  
template < typename T > a7 )@BzF#  
  struct result_1 R0IF'  
  { M,G8*HI"  
  typedef int result_type;  T{Hf P  
} ; Oga1u  
,\>g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ua:9`+Dff  
1^sbT[%R  
template < typename T > I~k=3,7<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yk#rd~2Z0  
  { ~2 Oc K  
  do sD2Qm  
    { sH@  &*  
  act(t); U,HS;wo;t  
  } 6vWii)O.D  
  while (cd(t)); s((b"{fFb  
  return   0 ; ">,K1:(D  
} Ou!)1UFI  
} ; eoL0^cZj  
?\d5;%YSr  
PL!tk^;6-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J ~'~[,K  
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。 S5/p=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。 Bxt_a.LthH  
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。 un&>  
下面就是产生这个functor的类: 2<m Q,,j  
' tSnH&c  
Q'C 4pn@  
template < typename Actor > Xky@[Td*  
class do_while_actor wOM<X hZ  
  { U,d2DAvt  
Actor act; v C-[#]<  
public : T7s+9CE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2_I+mQ  
l3\9S#3-^  
template < typename Cond > PbQE{&D#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]3 j[3'  
} ; qw)Key  
%0 qc@4  
x' ?.~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]%||KC!O  
最后,是那个do_ !8Y3V/)NU  
(E IRz>  
Ga?UHw~  
class do_while_invoker Pgx+\;w"  
  { 13\Sh  
public : a YR\<02  
template < typename Actor > 9M nem*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CP@o,v-  
  { b sMC#xT  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q>V?w gZ  
} VAt>ji7c  
} do_; TftOYY.hQ  
i(z+a6^@|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iPz1eUj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R'r|E_  
最后来说说怎么处理break和continue R rxRa[{Z  
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。 ^|r`"gOJ3  
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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