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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S}}L& _  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Acl?w }Y  
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, <aR sogu"P  
+U^H`\EUr  
V/dL-;W;  
^VOA69n>$  
  class filler tbm/gOBw  
  { YLU.]UC  
public : *~%QXNn`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @?/>$  
} ; * ujJpJZ2  
E=&":I6O  
={k_ (8]  
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: ]*&`J4i  
G)8H9EV  
]ME2V  
.`TDpi9OB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mr[+\ 5  
yBYZ?gc  
PHh4ZFl]_I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G|eJac>  
p?H2W-  
nYE' 'g+x  
F5s`AjU  
二. 战前分析 mJYG k_ua  
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。 "IA :,j.#g  
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 tm|YUat$]r  
:={rPj-nU  
6-t:eo9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9H%dK^C  
  /* --------------------------------------------- */ 6=3;(2u[C"  
vector < int *> vp( 10 ); DPM4v7 S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iQ8T3cC+  
/* --------------------------------------------- */ sz@Y$<o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c*DBa]u2  
/* --------------------------------------------- */ u$Ty|NBjn  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6Q~(ibKx  
  /* --------------------------------------------- */ KGP*G BZr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LKsK!X  
/* --------------------------------------------- */ m+=L}[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =>Q$S  
h{/lW#[  
mFx \[S  
R\Of ,  
看了之后,我们可以思考一些问题: pkEx.R)  
1._1, _2是什么? Y$<p_X,  
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。 QnH;+k ln  
2._1 = 1是在做什么? pzFM#   
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。 o56UlN  
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。 iu.$P-s  
Zk<Y+!  
8k9q@FSln  
三. 动工 0 ~^l*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]uZaj?%J<  
Dk#4^`qp1  
pdq5EUdS  
m;oCi }fL  
template < typename T > ]wHXrB8vx  
class assignment QqCwyK0  
  { Z1N=tL  
T value; & oj$h  
public : kj]m@mS[  
assignment( const T & v) : value(v) {} du>d?  
template < typename T2 > 2"pFAQBw~i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tBtmqxx  
} ; #VU>Z|$@N  
3,dIW*<**  
g..&x]aS(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qE@H~&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #``Alh8  
g=Bge)  
y*vg9`$k  
Y5R|)x  
  class holder rvRIKc|}l  
  { {Z_?7J&z  
public : 9|x{z  
template < typename T > * amZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "YoFUfaNg  
  { Z11I1)%s  
  return assignment < T > (t); :)j& t>aP  
}  +OeoA{-W  
} ; ' )~G2Ys  
jm&PGZ#n=R  
Z,:}H6Mj9  
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: #]}]ZE  
B]wfDUG  
  static holder _1; dz,4);Mg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1pJ?YV  
5$%CRm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~^v*f   
而不用手动写一个函数对象。 / 0y5/  
a'|/=$  
n|Gw?@CU7  
&]jCoBj+_  
四. 问题分析 <qjolMO`  
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。 '~n=<Y  
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。 8ps1Q2|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >d<tcaB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <hB~|a<#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G`R_kg9$  
l *]nvd_  
五. 问题1:一致性 3}x6IM 2  
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?| sHm :G_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PmlQW!gfBi  
4R28S]Gb  
struct holder B/gI~e0  
  { :r+F95e  
  // J  7]LMw7  
  template < typename T > K?gO ]T{6  
T &   operator ()( const T & r) const Z/+H  
  { 4\iy{1{E,C  
  return (T & )r; a @i?E0Fr  
} n{E9p3i  
} ; CooOBk  
F0tx.]uS  
这样的话assignment也必须相应改动: oRQ( l I>  
m:5x"o7)ln  
template < typename Left, typename Right > ^y2}C$1V  
class assignment _GsHT\  
  { tW=oAy  
Left l; KDu~,P]  
Right r; *# ;  
public : <59G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^#&PTq>  
template < typename T2 > j38>5DM6L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !DZ4C.  
} ; T~)zgu%q_  
~5 e 1&  
同时,holder的operator=也需要改动: q|S,^0cU  
f1X]zk(=W  
template < typename T > 2PQY+[jx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =e|  
  { t[%ELHV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9}#9i^%}  
} &n9 srs  
{IT;g9x  
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。 31{) ~8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VCc57 Bo  
iuHs.k<z  
return l(rhs) = r; Z.3*sp0 yv  
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。 $##LSTA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X,ok3c4X  
 "xp>Vj  
template < typename Tp > P;[>TCs ]8  
class constant_t AN4(]_ ]  
  { ;0;5+ J7  
  const Tp t; #r;uM+  
public : e|Mw9DIW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $X]Z-RCK3  
template < typename T > cPg$*,]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7&*d]#&~j  
  { k*o>ZpjNH  
  return t; w02t9vz  
} _0!<iN L  
} ; vlx\hJ<I  
d1hXzJs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "j%L*J)  
下面就可以修改holder的operator=了 aKk0kC   
A}z1~Z+  
template < typename T > oPC qv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G:Cgq\+R  
  {  !AFii:#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4 k y/a1y-  
} Fu"@)xw/-q  
kd+tD!:F(  
同时也要修改assignment的operator() *}Nh7 >d(  
mFJb9 ,  
template < typename T2 > :B1a2Y^"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S<nbNSu6+  
现在代码看起来就很一致了。 ah|`),o(k  
zJT,Hv .  
六. 问题2:链式操作 Qm2(Z8Gh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <hzuPi@  
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。 A]AM|2 D  
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。 y>|AX/n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 06fs,!Q@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w$FN(BfA  
>&l{_b\k  
template < typename T > K])| V  
struct result_1 0uO<7IW9  
  { ky0,#ZOF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; of>}fJ_p  
} ; *kKdL  
jWJ/gv~ $  
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: ]]lM)  
SCKpW#2dP{  
template < typename T > 73tWeZ8rvx  
struct   ref NK|m7 (  
  { HQtUNtZ  
typedef T & reference; o!}/& '(  
} ; r!HB""w  
template < typename T > Uiu9o]n  
struct   ref < T &> ?&se]\  
  { kq=tL@W`0}  
typedef T & reference; Eumdv#Qg  
} ; DY!mq91  
[nG[@)G~0M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $-;x8O]u  
A3mSSc6  
template < typename T > kG|pM54:^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oLz9mqp2%  
  { uc-Go 6W  
  return l(t) = r(t); "i/3m'<2  
} s&~.";b  
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。 OCYC Dn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ybgAyJ{J<  
AAld2"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 j aq/]I7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ljRR{HOl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NZ?|#5 3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .47tj`L   
最后的布局是: 4 Q FX  
                Add .W q"  
              /   \ ~L=Idt!9  
            Divide   5 jj*e.t:F  
            /   \ M}W};~V2ng  
          _1     3 tx{tIw^2;  
似乎一切都解决了?不。 i=8){G X4  
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。 `-[+(+["  
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。 LTt| "D  
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: 1$a dX  
+)7Yqh#$  
template < typename Right > 7{:g|dX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5N4[hQrVJ  
Right & rt) const w-(^w9_e  
  { Zfn390_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'P5|[du+  
} 7]6HXR@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^7&0P m  
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。 yyVv@  
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。 'hw_ew   
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。 JdW:%,sv  
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。 60St99@O  
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? Rooem dCM  
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: "J CvsCe  
Al(u|LbQ  
template < class Action > \qh -fW; #  
class picker : public Action .4-I^W"1  
  { FI|@=l;_  
public : zO07X*Bw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (6S f#M  
  // all the operator overloaded 9Ucn 6[W  
} ; MOEB{~v`;  
HJ,sZ4*]]  
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。 $S0eERg a  
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: ooPH [p  
$6]7>:8mz  
template < typename Right > N}2xt)JZz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fl^}tC  
  { Y8yRQ zu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4?a!6  
} 2 !^[x~t  
`X7ns?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (iZE}qf7 g  
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。 X@ Gm:6  
I=3e@aTZ,  
template < typename T >   struct picker_maker ;qF#!Kb5  
  { (~>L \]!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j!H\hj/]  
} ; `y!6(xI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t"@: a Y"  
  { _,M:"3;Z  
typedef picker < T > result; #j{!&4M  
} ; H.ZmLB  
,~_)Cf#CB  
下面总的结构就有了: cn4C K. ?  
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。 G;%Pf9 o26  
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。 6T_Mk0Sf+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l&d 6G0  
至此链式操作完美实现。 g(0 |p6R  
$LF  
=*YK6  
七. 问题3 K"sfN~@rT[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n_n0Q}du  
hC.7Z]  
template < typename T1, typename T2 > <E|K<}W#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +{j? +4(B  
  { 43;@m}|7$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _r}oYs%1  
} @:~O  
f*g>~!  
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: kxg]sr"  
'`Smg3T!~S  
template < typename T1, typename T2 > wOy1i/oj  
struct result_2 y^gazr"  
  { k]Y#-Q1p~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ul e]eRAG  
} ; F%Lniv/N  
e_wz8]K)n  
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? u|=G#y;3  
这个差事就留给了holder自己。 C'hI{4@P  
    _|ucC$*  
WRJ+l_81  
template < int Order > 0O>8DX  
class holder; Xz=MM0o  
template <> w49Wl>M  
class holder < 1 > 8E/]k\  
  { SrN;S kS  
public : Es kh=xA {  
template < typename T > ZpHT2-baVe  
  struct result_1 dyjzF`H  
  { W&]grG2/  
  typedef T & result; W9?Yzl  
} ; <4y1[/S  
template < typename T1, typename T2 > -0Q:0wU  
  struct result_2 0:**uion  
  { :XMw="u=  
  typedef T1 & result; <v"C`cga  
} ; Wx&AY"J  
template < typename T > p1HU2APFP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !UD62yw~  
  { zVs_|x="  
  return (T & )r; Hi{c[;  
} )@3ce'  
template < typename T1, typename T2 > QJo)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xu$xO(  
  { #Xri%&~  
  return (T1 & )r1; ke~O+]  
} jz|zq\Eek  
} ; \qAMs^1-  
`"M=ZVk  
template <> A==P?,RG  
class holder < 2 > >#R<*?*D}  
  { qyc:;3?wm  
public : GD|uU  
template < typename T > )vsiX}3  
  struct result_1 K,' ]G&K  
  { Zb7KHKO{  
  typedef T & result; KMznl=LF  
} ; (@O F Wc"p  
template < typename T1, typename T2 > Y.@ vdW  
  struct result_2 7I`e5\ u  
  { q+t*3;X.  
  typedef T2 & result; fk P@e3  
} ; fL"-K  
template < typename T > &:8a[C2=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6@!<' l%z  
  { 3bpbk  
  return (T & )r; )KR9alf3  
} !5 %c`4  
template < typename T1, typename T2 > _p7c<$ ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p[&'*"o!/  
  { IQdiVj  
  return (T2 & )r2; D<}KTyG]  
} oj@B'j  
} ; 5_M9T 3  
Te2XQU2,F  
ZSYXUFz  
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> >。 c3!d4mC:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g`gH]W FcG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F%6al,8P  
W*-+j*e|_P  
return l(i, j) = r(i, j); _=j0Y=/IF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bR49(K$~  
^Ebaq`{V\'  
  return ( int & )i; x!MYIaZ7  
  return ( int & )j; .BlGV2@^#  
最后执行i = j; T\b e(@r  
可见,参数被正确的选择了。 tp_*U,  
]gkI:scPA  
h5x FP  
pF#nj`L  
3Zdkf]Gh  
八. 中期总结 >va#PFHA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: lW?}jzuo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &iL"=\#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3yDa5q{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [1dlV/  
W:b8m Xx  
<;+&`R  
N4}/n  
Z|uUE   
>I8R[@  
九. 简化 ?^2(|t9KU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 n'1pNL:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )fpZrpLXE  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: EG59L~nM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yFshV\   
  +-*/&|^等 1'R]An BV  
2. 返回引用。 P$N\o@  
  =,各种复合赋值等 e[yk'E  
3. 返回固定类型。 L=VJl[DL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M2[;b+W9  
4. 原样返回。 {*`qL0u]^  
  operator, 3uz@JY"mK  
5. 返回解引用的类型。 !V$m!i;  
  operator*(单目) PE|_V  
6. 返回地址。 -2w\8]u  
  operator&(单目) 4rc4}Yu,JI  
7. 下表访问返回类型。 STL_#|[RM  
  operator[] 8{@|M l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5pI2G  
  operator<<和operator>> i(2s"Uww,  
tqAh &TW3+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X&TTw/J!^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UOZ"#cQ  
g,7`emOX  
template < typename Left > bwqla43gX  
struct value_return !GURn1vcAe  
  { xYRN~nr  
template < typename T > siZw-.  
  struct result_1 X.}:gU-  
  { O2us+DhQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lSUEE0V%Q  
} ; ; ob>$ _  
*ELbz}Q  
template < typename T1, typename T2 > C3u/8Mrt7  
  struct result_2 )Pakb!0H@t  
  { 35?et-=w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s|dcO  
} ; 0[7\p\Q  
} ; ,Za!  
^0R.'XL  
PP.QfY4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D4ESo)15'  
p}.L]Y  
下面我们来剥离functor中的operator() S2kFdx*Zf  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  T+9#P4  
-[|R \'i  
return l(t) op r(t) kKr7c4q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y>3Zh5=  
return op l(t) 3u^U\xB  
return op l(t1, t2) Jv %, v?  
return l(t) op \ty{KAc&  
return l(t1, t2) op b<P9@h~:  
return l(t)[r(t)] Q.>@w<[!L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <[@AMdS  
)/1AF^ E  
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 ,Ac:  
单目: return f(l(t), r(t)); D kl4 ^}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JQj?+PI  
双目: return f(l(t)); 4%LGP h  
return f(l(t1, t2)); |77.Lqqy,  
下面就是f的实现,以operator/为例 fr#Y<=Jo  
"G].hKgbk*  
struct meta_divide <kN4@bd;  
  { / Of*II&  
template < typename T1, typename T2 > J70#pF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (, /`*GC  
  { CH[U.LJQ-O  
  return t1 / t2; )q 8w+'z  
} JcL4q\g  
} ; :3pJGMv(  
V##=-KZ  
这个工作可以让宏来做: =&;orP  
]B/Gz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  s!X@ l  
template < typename T1, typename T2 > \ 0?8O9i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <^c?M[ j  
以后可以直接用 y[:\kI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9=O`?$y  
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 dl mF?N|EC  
(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。。。) y{ %2Q)  
u9ObFm$7  
6c,]N@,Zw  
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 0+L:+S  
 S<#>g s4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {4J:t_<nKO  
class unary_op : public Rettype zP$0B!9  
  { 1O]'iS"  
    Left l; epuN~T  
public : j*+[=X/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tw *:Vw  
mSF>~D1_  
template < typename T > VW:WB.K$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _&)^a)Nu  
      { n}/?nP\%  
      return FuncType::execute(l(t)); rp^= vfW  
    } 6<X.]"u+E~  
_<s[HGA`z  
    template < typename T1, typename T2 > un([3r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a9]F.Jm  
      { s.7\?(Lg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ecaEWIOG  
    }  mo+zq~,M  
} ; v|fA)W w  
;,2i1m0"  
v;m`d{(i2  
同样还可以申明一个binary_op sA$x2[*O  
6a6;]lsG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sdN@ZP  
class binary_op : public Rettype cCx@VT`0  
  { ~Cc%!4f'  
    Left l; h,%`*Qg6  
Right r; W%&t[ _21  
public : WzG]9$v &  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} omz%:'m`~  
011 N  
template < typename T > DQ%bcXs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [hzw..?g  
      { 7QV@lR<C2R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )aSj!X'`;  
    } .)=T1^[hI  
jB) RvvMU5  
    template < typename T1, typename T2 > &U*MLf83`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a7$-gW"Z(,  
      { (zbV-4C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BNi6I\wa  
    } ^u2unZ9BK!  
} ; pRR1k?  
m8M2ka  
(bhMo^3/*  
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 %G6Q+LMwm  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %!DdjC&5*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ac^hZ.qPz  
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。 N;Hoi8W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7`eg;s^  
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。。。 (<GBhNj=c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S $j"'K  
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) 0\tV@ 6p2=  
下面是修改过的unary_op ?{=& Ro  
rtM29~c>@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )M3} 6^s]  
class unary_op f2h`bO  
  { Ln-UN$2~F  
Left l; M2Q*#U>6r  
  oZ]^zzoEcg  
public : v7-z<'?s~  
$-^ ;Jl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LV}Z[\?   
VT ikLuH  
template < typename T > ;]gj:6M  
  struct result_1 +az=EF  
  { !AR@GuQPE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #*;G8yV  
} ; EBQ,Ypv  
aI.5w9  
template < typename T1, typename T2 > :O?+Ywn  
  struct result_2 UP<B>Y1a  
  { \7V[G6'{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Sb QM!Q  
} ; !LI 8Xk  
DP@F-Q4  
template < typename T1, typename T2 > d.e_\]o<@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N[=c|frho  
  { K&"ZZFd_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c"*xw8|  
} LI}@qLe  
}BYs.$7  
template < typename T > xg(* j[ff3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const op8[8pt%  
  { E;1QD/E$  
  return OpClass::execute(lt(t)); eP(|]Rk  
} !l9i)6W  
q"LE6?hs  
} ; :,Zs {\oI3  
R6m6bsZ`  
"!S7D >2y#  
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 %+pF4f8]  
好啦,现在才真正完美了。 "J(T?|t  
现在在picker里面就可以这么添加了: hQb3 8W[  
Mq~g+` '  
template < typename Right > U{C& R&z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }Y~<|vZ  
  { <nvzNXql  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D4OJin^}  
} zp'Vn7  
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。 ~o8  
`g}po%k  
@|2sF  
'"m-kor  
f]4j7K!e]  
十. bind r}S>t~p:  
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。 j^5VmG  
先来分析一下一段例子 ]Uj7f4)k  
aG&t gD{  
OC6v%@xa  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uqHI/4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0<[g7BbR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vJ?j#Ch  
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。 r91b]m3xL  
我们来写个简单的。 Bo +Yu(|cL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Je*hyi7  
对于函数对象类的版本: }PUY~ u  
a7U`/*  
template < typename Func > 0/5{v6_rG  
struct functor_trait d_1uv_P  
  { GIM'H;XG  
typedef typename Func::result_type result_type; IkP; i_|  
} ; GMKY1{   
对于无参数函数的版本: dbG902dR  
G2 0   
template < typename Ret > T9NTL\;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b QgtZHO  
  {  0`QF:  
typedef Ret result_type; GHR r+  
} ; ruU &.mZ  
对于单参数函数的版本: $tqr+1P  
_T.T[%-&=  
template < typename Ret, typename V1 > &{e:6t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PfN[)s4F{R  
  { ':d9FzGKa  
typedef Ret result_type; cGM?r}zJ  
} ;  myOdf'=  
对于双参数函数的版本: ;q33t% j  
Sa9p#OQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FY9nVnIoI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kXN8hU}iq  
  { R ~?9+  
typedef Ret result_type; yvCX is  
} ; w 6  
等等。。。 dZkj|Ua~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P`L, eYc  
ePo :::  
template < typename Func > LV8{c!"  
struct func_return X:JU#sI  
  { rVM?[_'O  
template < typename T > !j%#7  
  struct result_1 'FM_5`&  
  { #i  5@G*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 888"X3.T  
} ; ms6dl-_t  
PI&@/+  
template < typename T1, typename T2 > :Aa5,{v _  
  struct result_2 $O^"O Q_@  
  { ~m3Tq.sYrY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6KE?@3;Om  
} ; U>hpYqf_  
} ; UO( ?EELm  
)v+\1  
UT%?3}*u"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .#{m1mr  
xM:9XhH1  
template < typename Func, typename aPicker > O ]!/fZ;(  
class binder_1 M*Ri1   
  { wBz5_ OFVw  
Func fn; m't8\fo^w  
aPicker pk; rm%MQmF  
public : s x2\  
+[":W?j  
template < typename T > 7|DPevrk  
  struct result_1 >Yx,%a@~R  
  { !bBx'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mvu$  
} ; y4%[^g~-  
,56objaE  
template < typename T1, typename T2 > M7.H;.?  
  struct result_2 ~j yl  
  { \hD jZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Jc54d  
} ; )@_5}8  
vw*,_f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -r%k)4_  
^=arKp,?5  
template < typename T > yk/BQ|G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )sLXtV)nm6  
  { BM[jF=0  
  return fn(pk(t)); 3M"eAK([  
} j/, I)Za  
template < typename T1, typename T2 > h| N!U/(U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W[qQDn!r  
  { )\+1*R|H}  
  return fn(pk(t1, t2)); "H|hN  
} lNx:_g:SrZ  
} ; *n_7~ZX  
J0 UF(  
O^r,H,3S  
一目了然不是么? j[|mC;y.  
最后实现bind ~m&q@ms&  
64l(ru<  
;uaZp.<um&  
template < typename Func, typename aPicker > MX s]3M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I` q"  
  { 6]fz;\DgP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .&rL>A2U  
} g_e_L39  
DS ^ `:^hv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~y>NJM>1  
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。 ^v&)z ,  
:xZ^Jq91  
十一. phoenix Rv|X\Wm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [4b_`L  
-5GRit1q?  
for_each(v.begin(), v.end(), e VRjU  
( Jj7he(!_1  
do_ Rz"gPU4;`  
[ .Lp\Jyegs  
  cout << _1 <<   " , " *eAzk2  
] .$-GGvN]  
.while_( -- _1), C/YjMYwKgv  
cout << var( " \n " ) :y^%I xs{1  
) ?dY|,_O  
); -GT&46hX  
sW0<f& 3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VH6J @m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jbTsrj"g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OFn#C!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wqA7_ -  
J'@`+veE  
,rWej;CzN  
template < typename Cond, typename Actor >  4_d'Uh&]  
class do_while 6.k>J{GG  
  { !T~C=,;  
Cond cd; TSUT3'&~p  
Actor act; +t*Ks_V,*  
public : 1(jDBP!8  
template < typename T > c63yJqiW  
  struct result_1 !1xX)XD4y  
  { M5c~-}Ay  
  typedef int result_type; UJk/Lxv  
} ; -P-&]F5  
-P We  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {qb2!}FQ  
Kq;s${ |G  
template < typename T > lR0WDJv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O_^t u?x  
  { _qsg2e}n  
  do ':DLv{R  
    { %)sG 34  
  act(t); s'=w/os  
  } r;8X6C  
  while (cd(t)); |6!L\/}M%  
  return   0 ; /Gvd5  
} ;}4^WzmK^(  
} ; UBM :.*wN  
%>E M ^Z  
[)t1"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L(DDyA{bA  
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。 X% X &<  
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。 |6GDIoZ  
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。 HD153M,  
下面就是产生这个functor的类: ]OLe&VRix  
YOQ>A*@4  
s> JWNP  
template < typename Actor > Q=#N4[W'  
class do_while_actor ?k+>~k{}a  
  { s}bv o  
Actor act; ,O`~ D~$  
public : ^(~%'f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M&^Iun  
1XJLGMW,  
template < typename Cond > Wph@LRB]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mH /9J  
} ; Z^O_7I<5E  
=jkiM_<h  
Jo4iWJpK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \7] SG  
最后,是那个do_ H1-eMDe  
")D5ulb\  
UQ}#=[)2e  
class do_while_invoker sU0W)c;  
  { V~fPp"F  
public : pd}Cg'}X  
template < typename Actor > MP$9W)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?C(3TKH  
  { Zk> #T:{h  
  return do_while_actor < Actor > (act); B;c2gu  
} ;%!]C0 ?  
} do_; $HP<C>^Z8  
VRD:PVz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]La~Bh6;m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '|@?R|i0  
最后来说说怎么处理break和continue $$e"[g  
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。 lky5%H  
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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