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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YnwP\Arfq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }x+s5a;!3/  
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, X.)D"+xnH  
tRmH6  
^<v]x; 3  
S1E=EVG  
  class filler $LJCup,1"  
  { b:YyzOqEu  
public : #RVN 7-x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vF .Ml  
} ; .Eg[[K_iD  
"V:E BR  
1ZRSeh  
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: ['\ u?m  
{U7A&e0eW  
tN&_f==e  
&?#!%Ds  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z|WDqB%/I  
|<w Z;d  
4<l&cP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tjt#2i8/  
{aYCrk1  
ca?;!~%zA  
O K2|/y  
二. 战前分析 BZs?tbf  
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。 \"AzT{l!;  
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 )d"s6i  
` EgO&;1D)  
`ILO]+`5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +i6XCN1=  
  /* --------------------------------------------- */ }@NT#hD  
vector < int *> vp( 10 ); `'}c- Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +,A7XBn  
/* --------------------------------------------- */ ~4C:2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  mIkc +X  
/* --------------------------------------------- */ vGI?X#w3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [;qZu`n>  
  /* --------------------------------------------- */ 1,(uRS#bk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XdGA8%^cY  
/* --------------------------------------------- */ DgRA\[c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); # `b5kqQm  
k5TPzm=y{  
ma7@vD  
;sfk@ec  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7) e#b  
1._1, _2是什么? rulw6vTB(  
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。  4xnM7t\  
2._1 = 1是在做什么? 4Q5 c'  
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。 rhvTV(Bz  
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。 Hpq?I-g<^  
d}_%xkC  
nk-V{']  
三. 动工 [I4&E >  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c&u~M=EW  
=VM4Q+'K  
z9IJ%= R  
,?ci+M)  
template < typename T > z{ydP Ra  
class assignment (#%R'9R v  
  { G2e0\}q  
T value; LSN%k5G7.  
public : Tv`-h  
assignment( const T & v) : value(v) {} PXJ`<XM  
template < typename T2 > +oe%bk|A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 84UI)nE:Q  
} ; a~"<lzu|$  
_M9-n  
7l|D!`BS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Lyj0$wbH`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3f^~mTY9>]  
_$YT*o@0J  
$jtXN E?  
[Csv/  
  class holder %9P)Okq  
  { CxW-lU3G`  
public : 7d"gRM;  
template < typename T > 3^J~ts{*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kEpCF:@A  
  { 9;k!dM  
  return assignment < T > (t); ^lCQHz  
} GO=3<Q{;  
} ; )OgQ&,#  
D?< R5zp  
Lr}>Md  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !JE=QG"  
1} h''p  
  static holder _1; )i{B:w\ ^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =(U&?1R4  
c<J/I_!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UM QsYD)  
而不用手动写一个函数对象。 {^qp~0  
L4C_qb k;:  
M4m90C;dq  
r:*0)UZlD  
四. 问题分析 nax(V  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 98^o9i  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D%=FCmL5@=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g<"k\qs7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e$+/;MRq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3~&h9#7 Ke  
:4, OA  
五. 问题1:一致性 DHnu F@M  
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?| _>"f&nb O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A]k-bX= s  
IU*w 'a  
struct holder Z}*{4V`R  
  { Z 71.*  
  // %x G3z7;  
  template < typename T > :?.RZKXQF  
T &   operator ()( const T & r) const GDUOUl&  
  { bRzw.(k0`r  
  return (T & )r; KqH_?r`  
} a1n j}1M%  
} ; nC> 'kgRt  
#lHA<jI  
这样的话assignment也必须相应改动: &lp5W)D  
E")g1xGaK  
template < typename Left, typename Right > O5?Gv??@  
class assignment Ws>2 S  
  { nD8CP[bRo  
Left l; ]sf1+3  
Right r; aHvsgp]  
public : u:FFZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~-.^eT kP  
template < typename T2 > *>,CG:`D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V<+= t{  
} ; j~a"z40  
ZSo#vQ  
同时,holder的operator=也需要改动: %tRQK$]c  
?\D=DIN-r  
template < typename T > 8A3pYW-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R^*h|7)E  
  { Z1t?+v+Ro*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dY'mY~Tv  
} t@(`24  
`0qBuE_^h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P b(XR+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .h;PMY+  
c+^#(OB  
return l(rhs) = r; _CDl9pP36#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @Pt,N qj:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =oPc\VYW  
IV5B5Q'D  
template < typename Tp > jbU=D:|  
class constant_t >P/Nb]C  
  { 1 ynjDin<  
  const Tp t; T1&^IO-F7$  
public : g[d.lJ=Q-N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V?*\ISB`}  
template < typename T > AK brXKx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *Ou)P9~-L  
  { ]tzO)c)w;  
  return t; zL<<`u?  
} [ 4_JK  
} ; Gc'CS_L  
lW!}OzE(m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )O~V3a  
下面就可以修改holder的operator=了 \z4I'"MC.9  
!7KSNwGu  
template < typename T > GkT:7`|C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~fDMzOd  
  { }zkMo ?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *yx&4)Or  
} HZH zjrx  
M^E\L C  
同时也要修改assignment的operator()  GT)63|  
wLDWD,"K  
template < typename T2 > Z?#_3h$"T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A* =r~T5B  
现在代码看起来就很一致了。 Y<vsMf_U  
YR{%p Zp  
六. 问题2:链式操作 ?y@RE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .=nx5y z  
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。 +@QN)ZwVy  
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。 nlfu y[oX  
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。 U60jkzIRH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $\DOy&e  
dHtbl\6  
template < typename T > ygvX}q  
struct result_1 l^@!,Z  
  { Eep*,Cnt0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @"\j]ZEnY  
} ; `Z}7G@ol  
pnvHh0ck_  
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: <#hltPyh  
kbxy^4"X  
template < typename T > VGVZ`|  
struct   ref [CBhipoc  
  { QBNnvg4v  
typedef T & reference; a*pwVn  
} ; g@va@*|~d  
template < typename T > } +@H&}u  
struct   ref < T &> qOusO6  
  { KVvzVQ1  
typedef T & reference; h27awO Q  
} ; F%8W*Y699  
WCg*TL}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %SwN/rna  
%|3I|'%Y  
template < typename T > (\Iz(N["G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nY#V~^|  
  { 8+L,a_q-  
  return l(t) = r(t); }w#Ek=,s#o  
} p;GT[Ds^  
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。 d"1DE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4@qKML  
C;T:'Uws  
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 ?9_RI(a.}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ># q2KXh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `+4>NT6cu9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R3G+tE/Y  
最后的布局是: Q}a,+*N.  
                Add `ehZ(H}  
              /   \ -7^A_!.  
            Divide   5 :%!}%fkxH  
            /   \ wX0m8" g@  
          _1     3 5&y;r  
似乎一切都解决了?不。 \,w*K'B_Y  
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。 zH1pW(  
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。 5kK:1hH7  
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: gbf-3KSp^  
Mp V3.  
template < typename Right > ]kN<N0;\d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?y] q\>  
Right & rt) const 62R9 4  
  { {M7`z,,[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M*r/TT  
} m#D+Yh/y{n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t3#My2=  
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。 \k#|5W  
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。 an4^(SY  
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。 ,_JhvPWR,)  
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。 uN:|4/;{&  
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? },"T,t#  
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: ndSM*Fq  
JJ50(h)U  
template < class Action > ]%{.zl!  
class picker : public Action x2#5"/~4  
  { +>em !~3  
public : hnQDm$k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i/&?e+i  
  // all the operator overloaded o]&w"3vOP0  
} ; 9>t  
wkn r^A  
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。 \(nb >K  
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: -/#VD&MJO=  
SWAggW)  
template < typename Right > ; bBz<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5/v,|  
  { -+'fn$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YL)epi^  
} lZY0A#   
AoaRlk-#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Bf72 .gx{0  
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。 0{ZYYB&"~J  
BFU6?\r  
template < typename T >   struct picker_maker -8L 22t  
  { W"m\|x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A@8Ot-t:\2  
} ; ;XJK*QDN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r'kUU] j9  
  { 5E~?hWAv  
typedef picker < T > result; iqzl(9o.D  
} ; sr0.4VU1  
Xq3n7d.  
下面总的结构就有了: LvWl*:z  
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。 ,0'Yj?U>  
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。 ")/TbT Vu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hX-([o  
至此链式操作完美实现。 egBjr?  
+GgJFBl  
AL%gqt]  
七. 问题3 *%G$[=  
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。 U~~Y'R\ NU  
dmq<vVxC  
template < typename T1, typename T2 > wq|~[+y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G}o?lo\#h  
  { L<kIzB !  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e&Z\hZBb  
} $/\b`ID  
h'i8o>7  
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: W\(u1>lj  
+3HukoR(  
template < typename T1, typename T2 > +N161vo7  
struct result_2 ?[$=5?  
  {  0p8Z l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uCA! L)$  
} ; @/S6P-4  
|4UU`J9M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <@B zF0  
这个差事就留给了holder自己。 "[`.I*WNo  
    K !X>k  
s m42  
template < int Order > *cjH]MQ0Ak  
class holder; e ~X<+3<  
template <> 5^Gv!XW  
class holder < 1 > [C GFzxz$  
  { .U8Se+;  
public : ]dXHjOpA  
template < typename T > rsbd DTy  
  struct result_1 x+kP,v  
  { -ff|Xxar{  
  typedef T & result; 2<d l23  
} ; kI|Vv90l  
template < typename T1, typename T2 > KY)r kfo B  
  struct result_2 "3!!G=s P  
  { M7Pvc%\)  
  typedef T1 & result; .YvE  
} ; }yCw|B|a  
template < typename T > }3tbqFiH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CgLS2  
  { 2b+0}u>a  
  return (T & )r; NF& ++Vr6  
} 5zebH  
template < typename T1, typename T2 > %5X}4k!p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const go, Hfb  
  { N4 O'{  
  return (T1 & )r1; rm7$i9DH2  
} ,/.U'{  
} ; jTNfGu0x  
F&{RP>  
template <> S ("Zzq`  
class holder < 2 > Vb|;@*=R&Q  
  { ^wL n  
public : )4d)G5{  
template < typename T > t 6.hg3Y  
  struct result_1 m){.{Vn]  
  { l@+WGh  
  typedef T & result; jB8n\8 Bs  
} ; `={s*^Ta  
template < typename T1, typename T2 > PZ/gD  
  struct result_2 %G%##wv:  
  { ^!]Hm&.a  
  typedef T2 & result; +ahr-v^R<  
} ; ?Rc+H;x=f  
template < typename T > !6eXJ#~[E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j@c fR  
  { M@a?j<7P,m  
  return (T & )r; zu<8%  
} 1Aq*|JSk(  
template < typename T1, typename T2 > {(}Mu R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >wK ^W{  
  { yVThbL_YJ  
  return (T2 & )r2; o E+s8Q  
} 2 }QD>  
} ; 0y$aGAUm  
sPCp20x:y8  
>uN`q1?l'  
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> >。  \Vis  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BX[92~Bq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _VU/j9<+  
,}M@Am0~  
return l(i, j) = r(i, j); gf]biE"k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ({3hX"C@Q  
"7R"(.~>  
  return ( int & )i; =RR225  
  return ( int & )j; @l9qH1  
最后执行i = j; J@ x%TA  
可见,参数被正确的选择了。 _C9*M6IU  
KlgPDV9mg  
e&dE>m  
QN[-XQ>Xt  
(7RxCo=X  
八. 中期总结 ?^i$} .%W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g-=)RIwm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tt=?*n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H'myd=*h~8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GS|sx  
T`g.K6$b  
fI%+  
*uR&d;vg.8  
kJ6=T6s  
!UE' AB  
九. 简化 D_GIj$%N[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yD iL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q<>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W G2 E3y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JZp*"UzQr  
  +-*/&|^等 )^UM8 s  
2. 返回引用。 \H$Ps9Xh  
  =,各种复合赋值等 !dfc1UjB  
3. 返回固定类型。 *|MHQp'A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V\zf yH\~  
4. 原样返回。 Wvl>iHB  
  operator, O YGh!sW  
5. 返回解引用的类型。 (yFR;5Fo  
  operator*(单目) PMk3b3)Z  
6. 返回地址。 ^5TSo&qZ  
  operator&(单目) C+-GE9=  
7. 下表访问返回类型。 hR3lo;'  
  operator[] l-"c-2-!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aH)$#6${Ap  
  operator<<和operator>> 3kFOs$3  
7s_#X|A$  
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。 &H!3]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [B9'/:  
NLFSw  
template < typename Left > 0bxB@(NO  
struct value_return 3X$)cZQ  
  { .$+]N[-=  
template < typename T > ZCi~4&Z#  
  struct result_1 uhL+bj+W  
  { H4LZNko  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JicAz1P1W  
} ; hXi^{ntw,  
p<>%9180!F  
template < typename T1, typename T2 > <,d.`0:y  
  struct result_2 $x5P5^Y  
  { n(.y_NEgV!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]gYnw;W$  
} ; 2Yt#%bj7^  
} ; 5EDN 9?a  
o{yEF1,c\  
\1'3--n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (OT /o&cQ  
3*$A;%q  
下面我们来剥离functor中的operator() @'U9*:}U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *)k}@tY  
 ZSq7>}  
return l(t) op r(t) t>|Y-i3cb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Go3EWM`Cd8  
return op l(t) Tl=cniy]  
return op l(t1, t2) 0!F"s>(H  
return l(t) op !%x8!;za  
return l(t1, t2) op )W)m?%  
return l(t)[r(t)] UKp- *YukT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {]plT~{e  
b:/;  
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: N+x0"~T}I  
单目: return f(l(t), r(t)); AOQimjW9a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /W'GX n  
双目: return f(l(t)); U'zW; Lt  
return f(l(t1, t2)); $$~x: iN  
下面就是f的实现,以operator/为例 !7!xJ&/V  
8;;!2>N  
struct meta_divide uZ( I|N$  
  { R*IO%9O  
template < typename T1, typename T2 > mh]'/C_*<w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8RWfv}:X  
  { Gwxx W   
  return t1 / t2; ')t :!#  
} #}L75  
} ; 6 ]W!>jDc  
#k8bZ?*:  
这个工作可以让宏来做: C4],7"Sw  
xRYL{+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t9S zZ2E  
template < typename T1, typename T2 > \ C{!L +]/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /%|JP{   
以后可以直接用 V %'`nJ!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XVAy uuTg\  
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 4>nY't;0  
(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。。。) E%OY7zf`%  
e>~g!S}G  
G$pTTT6#  
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 $,q~q^0  
NR-d|`P;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?>5[~rMn  
class unary_op : public Rettype GqumH/;  
  { i`/_^Fndyu  
    Left l; q\ FF)H  
public : yjUZ 40Dq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ov"]&e(I[  
PE3FuJGz  
template < typename T > Mg;%];2Nt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Z6g/bD`E  
      { mZ 39 s  
      return FuncType::execute(l(t)); dt(~)*~R  
    } ;]zV ?9  
lY/{X]T.(  
    template < typename T1, typename T2 > 0xrr9X<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QQUeY2}  
      { \O5`R-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )&]gX  
    } ,/AwR?m  
} ; gRv5l3k  
#j -bT4!  
P'f =r%  
同样还可以申明一个binary_op m7wD#?lm  
CY#|VE M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /ylO["<Q  
class binary_op : public Rettype 1ael{b!  
  { )o)<5Iqh  
    Left l; }&D~P>1  
Right r; nmZz`P9g  
public : RY'f%c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} > nV~5f+  
A^:[+PJHN  
template < typename T > >Jh*S`e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F8M&.TE_3  
      { y\K r@;q0w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  H"czF  
    } r_nB-\  
Qb<i,`SN  
    template < typename T1, typename T2 > Qd;P?W6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a5=8zO#%g  
      { W_l/Jpv!W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xY9 #ouF  
    } Fb=(FQ2Y?  
} ; k#Qav1_  
*I6z;.#  
|57u;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1Q\P] -  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :8b{|}aYV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sC >_ulkoa  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 O 4zD >O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zaWy7@?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Klfg:q:j+b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )!.ef6|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rD=8O#m g  
下面是修改过的unary_op it]im  
}5c%v1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i!g}PbC[  
class unary_op {$D[l hj  
  { j8n_:;i*  
Left l; t80s(e  
  XN9s!5A<L)  
public : Y~\71QE>  
su;u_rc,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R<. <wQ4I  
2%|  
template < typename T > F. 5'5%  
  struct result_1 Z(DCR/U=(>  
  { d: D`rpcC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o V"d%ks  
} ; xxjg)rVuy  
xCN6?  
template < typename T1, typename T2 > Xi$( U8J_  
  struct result_2 ZrY #B8  
  { I5]=\k($  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R_9&V!fl  
} ; 8B#;ffkmN  
t8X$M;$  
template < typename T1, typename T2 > u=_"* :}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qLrvKoEX2  
  { &"H xAK)f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O/g|E47  
} p3tu_If  
DV+M;rs  
template < typename T > ?bFP'.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k1tJ$}  
  { X&C&DTB  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^(z7?T  
} vJZ0G:1  
8vQGpIa,  
} ; m2c>RCq  
@1+C*  
8VG6~>ux'>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^n8ioL\*i  
好啦,现在才真正完美了。 AI KLJvte  
现在在picker里面就可以这么添加了: -& Qm"-?:  
t^ _0w[  
template < typename Right > FY;\1bt<<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MTBHFjXO  
  { k3[rO}>s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u.v 5!G  
} _N8Tu~lqV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *R9s0;&:  
be&5vl  
L8OW@)|  
6Gt~tlt:L  
[zXKS |  
十. bind VnlgX\$}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  )ph**g  
先来分析一下一段例子 L1J \ C  
/V'^$enK!}  
6 3TeTGp$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xjb 4dip  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D5]AL5=Xt2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -64@}Ts*?  
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。 /<[S> ;!kr  
我们来写个简单的。 &6]+a4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '?| (QU:)F  
对于函数对象类的版本: ?:StFlie  
9Z?P/ o  
template < typename Func > M:t!g %  
struct functor_trait l^`& Tnzv  
  { `Fn"%P!  
typedef typename Func::result_type result_type; Q` ?+w+y7  
} ; 'iQ  
对于无参数函数的版本: &d,chb (  
~nit~ ;  
template < typename Ret > `As| MYv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &[u>^VO8  
  { :LE0_ .  
typedef Ret result_type; lKVy{X 3]*  
} ; j@chSk"K  
对于单参数函数的版本: ~kDR9s7  
'8%pEl^  
template < typename Ret, typename V1 > +Dvdv<+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2Y~UeJ_\Lq  
  { TtZZjeg+V  
typedef Ret result_type; Kmy'z  
} ; P9d%80(b4  
对于双参数函数的版本: mM`zA%=  
jM <=>P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /"~ D(bw0=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PK&3nXF%4  
  { C\-Abq c  
typedef Ret result_type; By3y.}'Ub9  
} ; X?6E0/r&9  
等等。。。 mT]+wi&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j[E8C$lW  
'*4>&V.yX  
template < typename Func > v?AQ&'Fk  
struct func_return CMQlxX?  
  { !WTZ =|  
template < typename T > 8(AI|"A"-  
  struct result_1 | aAu 4   
  { oAnNdo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A/bxxB7w  
} ; 3HtLD5%Q  
?(C(9vO  
template < typename T1, typename T2 > U,G!u=+  
  struct result_2  uj8G6'm%  
  { Kmk}Yz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z`_`^ \"  
} ; 8}B*a;d  
} ; Cx N]fo  
G,jv Mb`+  
#9R[%R7Nz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !@6P>HzY$  
XsH(8-n0  
template < typename Func, typename aPicker > JpI(Vcd  
class binder_1 `zRE$O  
  { *.'9eC0s  
Func fn; F'v3caE  
aPicker pk; 3Jt7IM!9[  
public : t>f61<27eB  
FWi c/7  
template < typename T > g&79?h4UXQ  
  struct result_1 th!$R  
  { ,5Vc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >rbHpLm1`  
} ; 8Ce|Q8<8]  
y15 MWZ  
template < typename T1, typename T2 > [>P9_zID  
  struct result_2 KC"#  
  { %1Ex{H hb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L&gC  
} ; NZu\ Ae  
s!lLdR[g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %NyV 2W=~X  
&1=Je$,  
template < typename T > )+Nm @+B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xH,D bAC;  
  { 2&e2/KEWR  
  return fn(pk(t)); RFsd/K;Zp  
} [RAzKzC\M  
template < typename T1, typename T2 > Fi7G S;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rNi]|)-ET  
  { $ 8"we  
  return fn(pk(t1, t2)); t:NYsL  
} tQ,,krw~  
} ; Z.4 vKO[<  
S.: m$s  
|8QXjzH  
一目了然不是么? iRbTH}4i  
最后实现bind Lip(r3  
U<pG P  
pCB^\M%*  
template < typename Func, typename aPicker > t K $r_*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N5ph70#y3  
  { 3SI~?&HU!/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "7> o"FQ  
} .5S< G)Ja  
rE&` G[(b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )2nx5 "  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D.!ay>o0#  
5B|&+7dCw  
十一. phoenix P!6 v0ezN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G{ |0}  
*A^j>lV  
for_each(v.begin(), v.end(), S= NGJ 0  
( A:-MRhE9X  
do_ nnzfKn:J  
[ ].TAZ-4s  
  cout << _1 <<   " , " Mu1H*;_8  
] #hKaH -j  
.while_( -- _1), B-R& v8F  
cout << var( " \n " ) -a[[1  
) )s#NQ.T[  
); k;7R3O@  
_v[yY3=3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 35;UE2d)<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x|7vN E=Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {?!0<0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /k$H"'`j4  
=&!L&M<<  
n#US4&uT4A  
template < typename Cond, typename Actor > 3 L:s5  
class do_while #Epx'$9  
  { 5qe6/E@  
Cond cd; !ek};~(  
Actor act; *X_-8 ^~  
public : -(Zi  
template < typename T > #4yh-D"  
  struct result_1 >`0l"K<  
  { :2 Fy`PPab  
  typedef int result_type; Iu)76Y@=5=  
} ; M%3P@GRg  
&8!~H<S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &rc]3! B  
#NvL@bH  
template < typename T > Np.] W(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @5[9iY  
  { Tc3~~X   
  do T?DX|?2X  
    { 'j#J1 xwJ  
  act(t); oP"X-I  
  } Au=9<WB%H  
  while (cd(t)); Q#h*C ZT  
  return   0 ; zXEu3h  
} MF41q%9p  
} ; y8HwyU>  
K3;lst>4  
rUz-\H(-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). doX8Tq   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FX yyY-(O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 San=E@3}v!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 sC< B  
下面就是产生这个functor的类: }C'H@:/  
nt5x[xa  
5n1aRA1  
template < typename Actor > Qf'%".*=~8  
class do_while_actor <=yqV]JR  
  { &az :YTq  
Actor act; YF4?3K0F:k  
public : ='\Di '*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ./KXElvQ%  
e7$ZA#A_5v  
template < typename Cond > cu@i;Hb@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4/Mi-ls_  
} ; IAl X^6s*  
1KI,/H"SY  
AB:JXMyK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MS=zG53y  
最后,是那个do_ p'fD:M:  
J% b`*?A  
d%EUr9~?  
class do_while_invoker {,9^k'9  
  { $vR#<a,7>  
public : y-1!@|l0:6  
template < typename Actor > iPuX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]zt77'J  
  { jG E=7  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ofm?`SE*|  
} IQm[ ,Fh  
} do_; Twi7g3}/jB  
Vzmw%f)_+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7<Yf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L3@upb  
最后来说说怎么处理break和continue %77X/%.Y  
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。 z2 m(<zb  
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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