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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aZ`ags ofk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I]1Hi?A2  
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, QC,(rB  
j88sE MZ  
?<^AXLiKV  
7#qL9+G  
  class filler 6FMW g:{  
  { F@roQQu  
public : Nj&%xe>].  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PGl-2Cr  
} ; } /3pC a  
"m;]6B."  
%v:h]TA  
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: K/ m)f#  
u@u.N2H.%  
)uuEOF"w  
chzR4"WZFt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D-:<]D:  
0.+eF }'H  
5THS5'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B/kn&^z$|~  
K(fLqXE%  
g_c)Ts(  
bv>lm56  
二. 战前分析 jZ,[{Z(N   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 h!CX`pBM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wD^do  
YKOO(?lv  
&})d%*n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U*"cf>dB(  
  /* --------------------------------------------- */ vD9D:vK  
vector < int *> vp( 10 ); 05I39/T%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2BA9T nxC  
/* --------------------------------------------- */ - :z5m+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4@iJ|l  
/* --------------------------------------------- */ kS#DKo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q)xl$*g  
  /* --------------------------------------------- */ v |2q2bz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q4LlToHn  
/* --------------------------------------------- */ - zw{<+;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^J~A+CEf"W  
TM}'XZ&  
?i EXFYJG  
dN/ "1%9)  
看了之后,我们可以思考一些问题: l~!fQ$~  
1._1, _2是什么? C!k9JAa$Z  
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。 yZ)aKwj%U  
2._1 = 1是在做什么? |abst&yp  
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。 U3+ _'"  
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。 pQ^,.[[  
T_tDpq_|  
f"<@6Axq  
三. 动工 7h#faOP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7e{X$'  
SA+%c)j29  
L[Yp\[#-q  
{F+M&+``  
template < typename T > s?x>Yl %  
class assignment 'BdmFKy1  
  { oT (:33$  
T value; 0mD;.1:  
public : Y!1^@;)^  
assignment( const T & v) : value(v) {} cm 9oG  
template < typename T2 > VIYksv   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P[GX}~_k  
} ; G1;'nwf}  
) UDJ[pL@  
avt>saR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x+y!P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j YIV^o 0  
:e<`U~8m  
Tb0;Mbr  
PUjoi@]  
  class holder Ie&b <k  
  { ]pRfY9w  
public : E?gu(\an@  
template < typename T > L+~YCat|$U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cv*Q]F1%  
  { jFNs=D&(  
  return assignment < T > (t); Q^MXiE O+  
} "^ 6lvZP(  
} ; *iRm`)zC(  
j #I:6yA3  
<A -(&+  
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: ;?L!1wklA  
M o"JV  
  static holder _1; Jm (&G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q f+p0E;  
:ONuWNY N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lO2T/1iMTW  
而不用手动写一个函数对象。 42J';\)oP  
YD='M.n\  
k$-~_^4m  
\n*7# aX/  
四. 问题分析 U!\2K~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 i2FD1*=/?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~6-"i0k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 si^4<$Nr%j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z`oaaO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &8Jg9#  
9o`7Kc/g  
五. 问题1:一致性 Hw?2XDv j  
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?| ,u&tB|,W,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'Uko^R)(  
zD)IU_GWa  
struct holder T}t E/  
  { ovDJ{3L6O  
  //  z _O,Y  
  template < typename T > 2 ]V>J  
T &   operator ()( const T & r) const LmXF`Y$  
  { xMNNXPz(  
  return (T & )r; vcw>v={x  
} +dCDM1{_a  
} ; xBL$]>  
b'7z DZI]  
这样的话assignment也必须相应改动: |k`f/*  
Z&dr0w8  
template < typename Left, typename Right > \o:ELa HY  
class assignment g= FDm*  
  { 5?5- ;H  
Left l; wc7mJxJxA  
Right r; . 0 s[{x  
public : b46[fa   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hgweNRTh!  
template < typename T2 > .# 6n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JO2ZS6k[  
} ; 7b&JX'`Mb  
#+K Kvk  
同时,holder的operator=也需要改动: )D[ "M$ZA^  
af<NMgT2s~  
template < typename T > IpWy)B>Fl3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $hjP}- oUX  
  { M&qh]v gC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =My}{n[  
} &Y54QE".  
0%xR<<gir  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3XeXzPj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d~{jEg  
t."g\;  
return l(rhs) = r; \7Gg2;TA6o  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {W5ydHXy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hWD !  
t&GA6ML#s  
template < typename Tp > YgE]d?_h  
class constant_t 9 wO/?   
  { A1T<  
  const Tp t; J [ YtA  
public : |SGgy|/a#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (Wd_G-da  
template < typename T > << 3 a<I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :+~KPn>w5  
  { _PXG AS  
  return t; hLb;5u&!kW  
} P?9nTG  
} ; u0m5JD0/  
-VS9`7k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8tb6 gZz  
下面就可以修改holder的operator=了 M{`/f@z(  
:s'o~   
template < typename T > -O|&c9W.O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -DTB6}kw  
  { /> ^@ O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yim{U:F  
} J=I:T2bV&s  
WnD^F>  
同时也要修改assignment的operator() @S`$C  
3B@y &a#&  
template < typename T2 > *#3*;dya]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P^ptsZ%  
现在代码看起来就很一致了。 Dt.0YKF  
CF]i}xpWV  
六. 问题2:链式操作 P DRnW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ne3R.g9;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。 Lltc 4Mzw  
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。 86 *;z-G  
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。 `AWy!}8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y Wpi|  
Lj}>Xy(7<  
template < typename T > _p\629`  
struct result_1 &!ED# gs  
  { ?2{bKIV_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _|N}4a  
} ; 3pvYi<<D'  
!X^Hi=aV  
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: :6XguU  
c\At0.QCA  
template < typename T > /\ytr%7,'  
struct   ref _ `H.h6h  
  { bF*NWm$Lf  
typedef T & reference; YRPm^kW  
} ; _w 5RK(  
template < typename T > g%ubvu2t]  
struct   ref < T &> pgT9hle/  
  { [`d$X^<y;  
typedef T & reference; p8Iw!HE  
} ; 7_-w_"X  
0axxQ!Ivx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q#MM  
!lAD q|$  
template < typename T > _2b9QP p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zbNA \.y  
  { dm6~  
  return l(t) = r(t); eqq`TT#Z  
} *l{yW"Su  
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。 g?B3!,!9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MU'@2c  
zF8'i=b&  
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 PocYFhWQ`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qD#VbvRc9+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bp#:UUO%S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2R]&v;A  
最后的布局是: J{`eLmTu  
                Add !22yvT.;[  
              /   \ SyO79e*t  
            Divide   5 h{k_6ym  
            /   \ h4/X 0@l`  
          _1     3 tAjx\7IX  
似乎一切都解决了?不。 b.b@bq$1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2jl)mL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Cs wE  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: in<}fAro6  
yPV' pT)  
template < typename Right > P-CB;\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const . V$ps-t  
Right & rt) const ~]BMrgn  
  { ZsZcQj6G,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BYi)j6"  
} UNDi_6Dy   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9GgA6#  
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。 q_ %cbAcD  
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。 $+cAg >  
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。 lv]quloT  
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。 f6!D L<  
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? 6 {}JbRNf  
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: MxOD8TDF4  
2| B[tt1Z  
template < class Action > >E:<E'L  
class picker : public Action eWvo,4  
  { MAqLIf<G  
public :  QV qK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '7*=`q{  
  // all the operator overloaded aQ#qRkI  
} ; w%dL 8k  
PmR*}Aw  
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。 Ri#H.T<'  
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: B@O@1?c[  
at6149B\)  
template < typename Right > ]"F5;p; y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /qU>5;  
  { 1zftrX~v!X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~9=aT1S|  
} w8iR|TV  
@*MC/fe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FB:<zmwR  
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。 #z!^ <,  
aRJcSV  
template < typename T >   struct picker_maker 5\Fz!  
  { {_#yz\j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; la <npX  
} ; pFsc}R/0/8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ir16   
  { }LP!)|E  
typedef picker < T > result; zf[`~g  
} ; 8FkFM^\1L  
a%BeqSZh  
下面总的结构就有了: -n5 B)uw=  
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。 }-@4vl x$  
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。 Z5(enTy-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ad$n4Ze  
至此链式操作完美实现。 is?2DcSl5  
gRJfX %*F  
|o<8}Nja6  
七. 问题3 *[+)7  
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。 %Sk@GNI_  
v4Ga0]VN$8  
template < typename T1, typename T2 > RthT \%R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WO</Mw  
  { LN2D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AVw%w&|%  
} 17.x0 gW,  
zsXoBD\h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: wnLi2k/Dt<  
m-/j1GZ*  
template < typename T1, typename T2 > qTQ!jN  
struct result_2 r\`+R"  
  { Jb["4X;h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <?Wti_ /M  
} ; q2rUbU_A(  
x]|+\1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m~hoE8C$  
这个差事就留给了holder自己。 s;flzp8  
    6\jf|:h  
}MbH3ufC  
template < int Order > Q,h7Sk*  
class holder; C1EtoOv K  
template <> 76cG90!Z  
class holder < 1 > X+k}2HvNG  
  { cLY c6  
public : qU6nJi+-I  
template < typename T > US [dkbKo  
  struct result_1 Gfp1mev   
  { `qVjwJ!+  
  typedef T & result; L I>(RMv  
} ; )~6zYJ2  
template < typename T1, typename T2 > {nT^t Aha  
  struct result_2 J?UQJ&!@O  
  { )6KMHG  
  typedef T1 & result; wd(Hv  
} ; !R-z%  
template < typename T > s@hRqGd:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D}C,![   
  { '_k+WH&  
  return (T & )r; :!a 2]-D}  
} '})0!g<Y  
template < typename T1, typename T2 > P|tNL}2`;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `+:.L>5([  
  { !HeSOzN  
  return (T1 & )r1; ^u}L;`L  
}  7R#+Le)  
} ; *+'2?*  
(+<1*5BEkT  
template <> h N2:d1f0  
class holder < 2 > wkqX^i7ls  
  { Cv ejb+  
public : ?Iyo9&1&  
template < typename T > )}vNOE?X~  
  struct result_1 ps .]N   
  { ,j:|w+l  
  typedef T & result; +ISz?~8  
} ; h7*W *Bd  
template < typename T1, typename T2 > `Q3s4VEC  
  struct result_2 `U#55k9^5  
  { Z+j\a5d?,  
  typedef T2 & result; r;L>.wl*I  
} ; ^EG\iO2X  
template < typename T > 7@lS.w\#-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3kcTE&1^  
  { /&F,V+x  
  return (T & )r; 6 5y+Z  
} Y{v(p7pl  
template < typename T1, typename T2 > Hn>B!Bm*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I):!`R.,  
  { DypFl M*  
  return (T2 & )r2; K{b(J Nd  
} @';B_iQ  
} ; ZCKka0*  
\<}&&SuH  
y2]-&]&  
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> >。 ydw)mT44K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X U/QA [K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M?b6'd9f  
aL J(?8M@  
return l(i, j) = r(i, j); )ZrS{vY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :=%0Mb:  
o?1;<gs  
  return ( int & )i; Xc"&0v%;#  
  return ( int & )j; E0%~! b  
最后执行i = j; s&\I=J.  
可见,参数被正确的选择了。 B+^(ktZp@  
\AL f$88>@  
h~{aGo  
\#o2\!@`  
/%_OW@ ?  
八. 中期总结 '13ZX:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ) ri}nL.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p.+ho~sC,.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |#6QThK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3^s/bm$g  
Bs?7:kN(  
1]orUF&_  
N2.AKH  
:Mm3 gW)  
zIP6\u  
九. 简化 k} ]T;|h]  
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。 \J+*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8NaqZ+5x  
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: ,`ZYvF^%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }y9mNT  
  +-*/&|^等 ^Y-]*8;]  
2. 返回引用。 T \w?$ s  
  =,各种复合赋值等 []a[v%PkG  
3. 返回固定类型。 Ag F,aZU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JQ4{` =,b  
4. 原样返回。 r$]HIvJD  
  operator, dnV[ P  
5. 返回解引用的类型。 1hcjSO  
  operator*(单目) Or !+._3i  
6. 返回地址。 hXqD<?  
  operator&(单目) V& C/Z}\  
7. 下表访问返回类型。 u%~igt@x  
  operator[] +cD!1IT:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GnP|x}YM  
  operator<<和operator>> s21wxu:  
7^w >Rj  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NPFpq,P>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vN3Zr34  
wdUBg*X8  
template < typename Left > ,t\* ZTt$  
struct value_return S"Zp D.XX  
  { ]p_@@QTC  
template < typename T > 5jUYN-$GO  
  struct result_1 C@jJ.^ <<  
  { $.9{if#o&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XJLQ {  
} ; gY@N~'f;"  
[o F|s-"9!  
template < typename T1, typename T2 > i hh/sPi  
  struct result_2 .BFYY13H  
  { &ZL3{M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tK&' <tZh  
} ; 5Ri6Z#qm  
} ; F <hJp,q9  
kWdi59 5  
vDH>H^9Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qhT@;W/X  
7O, U?p  
下面我们来剥离functor中的operator() 61xs%kxb..  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rk)##)  
Q>n|^y6  
return l(t) op r(t) MNSbtT*^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (PfqRk1Y  
return op l(t) >3c@x  
return op l(t1, t2) @xB*KyUW  
return l(t) op ,_"AT! r  
return l(t1, t2) op UKM2AZ0lb  
return l(t)[r(t)] A45A:hqs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ar:+;.n  
byv[yGa`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +|tC'gCnV  
单目: return f(l(t), r(t)); @-+Q# Zz`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rL}YLR  
双目: return f(l(t)); {#)0EzV6  
return f(l(t1, t2)); 6 ~ >FYX  
下面就是f的实现,以operator/为例 e^O(e  
kYLM&&h  
struct meta_divide ,Jd ',>3  
  { /{|fyKo\?  
template < typename T1, typename T2 > F$[ U|%*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9Lr'YRl[W  
  { `3:.??7N  
  return t1 / t2; sqW* pi  
} 23h% < ,  
} ; 7U"[Gf  
",!1m7[wF  
这个工作可以让宏来做: P{u0ftyX}  
'3?\K3S4i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6H'HxB4  
template < typename T1, typename T2 > \ / z}~zO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q:5KZm[[  
以后可以直接用 VO"("7L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ntbg`LGf'!  
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 -=(!g&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。。。) *k19LI.5  
hXA6D)   
]8T!qS(UJd  
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 sVl-N&/  
VZ\B<i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s&NX@  
class unary_op : public Rettype {uHU]6d3qy  
  { =KR NvW  
    Left l; f aLtdQi  
public : b?Ki;[+O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mb]rY>B4  
ahPoEh  
template < typename T > ?.YOI.U^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c_V;DcZ  
      { :hM/f  
      return FuncType::execute(l(t)); G>q(iF'  
    } Ud!4"<C_  
7[.6axL  
    template < typename T1, typename T2 > SI=yI-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P><o,s"v  
      { +-G<c6 |  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wR^R M(1  
    } W16,Alf:  
} ; Qm/u h  
0$-xw  
V<j.xd7  
同样还可以申明一个binary_op 65Cg]Dt71  
R~ZFy0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mL4]l(U  
class binary_op : public Rettype J2^'Xj_V  
  { x l#LrvxI  
    Left l; }oNhl^JC  
Right r; [h,QBz  
public : 0D&t!$Ibf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DS)RX.k_#  
a|?4 )  
template < typename T > VhNz8)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iyyh!MVF  
      { EbdfV-E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lg b?)=  
    } 3%E74 mOcD  
(x3.poSt  
    template < typename T1, typename T2 > pbU!dOU~e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q*b]_0Rb  
      { w.0qp)}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <^lRUw  
    } >>5NX"{  
} ; ;W^o@*i{>  
#cCL.p"]  
+9") KQT  
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 >2Kh0rIH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VL*ovD%-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Et/&^&=\-  
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。 !Uq^7Mw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @0SC"CqM  
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。。。 TEaJG9RU>v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uNHF'?X  
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) R>(@Z M&  
下面是修改过的unary_op 1Y]TA3:  
/=gOa\k|p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2^l[(N  
class unary_op \xS&v7b  
  { r}jGUe}d  
Left l; k0Uyf~p~  
  t>[KVVg W  
public : 6#QK%[1!>  
Qu]z)";7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7K5P8N ,  
P`e!Z:  
template < typename T > 7Ddaf>  
  struct result_1 FGh] S-A  
  { H `(exa:w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  $O dCL  
} ; gR}35:$Z-  
1)[]x9]^q'  
template < typename T1, typename T2 > /)>s##p*  
  struct result_2 pe{; ~-|6  
  { y})70w@ +_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g=$1cC+(  
} ; ''Cay0h  
 ,qYJioWX  
template < typename T1, typename T2 > eR3$i)5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|ZTaX6A  
  { ti<;7Yb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f0BdXsV#g  
} ^J\~XYg{7  
`8Lo{P  
template < typename T > Z%n(O(^L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZE/o?4k*c1  
  { FTeu~<KpM  
  return OpClass::execute(lt(t)); $O*O/ iG  
} xQp|;oW;z  
T N!=@Gy  
} ; ._+J_ts  
-G|G_$9  
/0eYMG+K=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug izx#3u$P  
好啦,现在才真正完美了。 37RLE1Yf  
现在在picker里面就可以这么添加了: "|HDGA5  
HuV J\%.  
template < typename Right > R%c SJ8O#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XB_B4X1R  
  { 7ek&[SJ>,/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MG{YrX)oi  
} HX6Ma{vBk  
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。 &|`C)6[C  
kGN+rHo   
'_$uW&{NI  
h)Ff2tX  
!0dNQ[$82  
十. bind A+UU~?3y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Vo"RO$%ow*  
先来分析一下一段例子 ^'ryNa;"  
zrU{@z$l  
Usta0Ag  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wW%4d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  *tAg*$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gc?#pP  
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。 3dDX8M?  
我们来写个简单的。 kn/Ao}J74z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t2r?N}"P  
对于函数对象类的版本: H~E(JLcU  
1Zi,b  
template < typename Func > r]0 lo-  
struct functor_trait 5A4&+rdU  
  { 0p@k({]<  
typedef typename Func::result_type result_type; s|NjT  
} ; Uk,g JR  
对于无参数函数的版本: (X?/"lC)  
q`G,L(  
template < typename Ret > c?%(Dp E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LvEnXS  
  { ]]"jw{W}A  
typedef Ret result_type; Zx d~c]n  
} ; Z?O *'#yn  
对于单参数函数的版本: {b@KYR9K  
C*G=cs\i  
template < typename Ret, typename V1 > D3x/OyG(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q@jq0D)g  
  { k`x=D5s\  
typedef Ret result_type; a<h1\ `H7  
} ; x1BobhU~Zl  
对于双参数函数的版本: [S@}T zE  
0V!l,pg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "t0kAG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k}#;Uy=5  
  { ts8+V<g  
typedef Ret result_type; "jaJr5Wv=y  
} ; Tc+gdo>G  
等等。。。 bUY>st'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jx=hJ-FY  
2mq$H_  
template < typename Func > 8Mbeg ,P  
struct func_return ~I(Hc.Q  
  { E.iSWAJ(w  
template < typename T > & V)6!,rb  
  struct result_1 ~QZ"Z tu  
  { 10#f`OPC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (4%YHS8  
} ; g(| 6~}|o+  
 PTS]7  
template < typename T1, typename T2 > 8+Bu+|c%f  
  struct result_2 g%k`  
  { P(a.iu5   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w\19[U3  
} ; g5q$A9.Jl  
} ; U-^[lWn[@4  
> MH(0+B*  
E~kG2x{a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^xZ e2@  
$v b,P(  
template < typename Func, typename aPicker > c   c  
class binder_1 =-o'gL  
  { Ea( ,aVlj  
Func fn; &k8vWXMGk%  
aPicker pk; w ;e(Gb%9  
public : uZi.HG{<)  
&,.Y9; b  
template < typename T > Ei2%DMN7)  
  struct result_1 SI6B#u-i  
  { ')N{wSM9Ft  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A$WZF/x  
} ; ~xIj F1Z  
v~/~ @jv  
template < typename T1, typename T2 > d HJhFw  
  struct result_2 9*:gr#(5  
  { (7DXRcr<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,]5Ic.};p  
} ; > MG>=A  
Ux2U*a ;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pN&c(=If  
m~'? /!!  
template < typename T > &J!aw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "<i SZ  
  { CD0VfA>Z  
  return fn(pk(t)); )R sM!}  
} Xe+,wW3YF  
template < typename T1, typename T2 > n$(p-po  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b|5w]<?'  
  { auWXgkwZs/  
  return fn(pk(t1, t2)); t]-uw-E  
} _u}4j9T  
} ; Yif*"oO  
:h,`8 Di  
^JR;epVJ  
一目了然不是么? A%\tiZe  
最后实现bind Ay{t254/  
<:|3rfm#  
tU/k-W3X  
template < typename Func, typename aPicker > eb|i 3.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3CE[(   
  { a8AYcE b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yA[({2%  
} x&A vUJ  
l?*r5[O>n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V,ZY*f0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q|)Q9+6$+  
V84*0&qOW  
十一. phoenix D,ly#Nn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j*;N\;iL!*  
Bf4%G,o5  
for_each(v.begin(), v.end(), kJ)gP2E  
( SNT5Amz!  
do_ G&f7+e  
[ r(2 R <A  
  cout << _1 <<   " , " s4T}Bs r  
] h?,\(KjP#  
.while_( -- _1), f*xpE`&  
cout << var( " \n " ) Z%gx%$  
) xU9@$am  
); 1QJBb \  
1q.(69M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sP$Ks#/  
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 "t(wG{RxY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2}t&iG|0/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gd^Js 1Z  
{b!7 .Cd=  
qS8B##x+=  
template < typename Cond, typename Actor > >[a<pm !  
class do_while DHfB@/q#  
  { t"s5\;IJ  
Cond cd; 1x >iz `A  
Actor act; ?Hy+'sq[  
public : rlznwfr7+  
template < typename T > QYThW7S  
  struct result_1 ~S(^T9R  
  { mgkyC5)d  
  typedef int result_type; {)K](S ~  
} ; FEm=w2  
=7ydk"xM*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0-2"FdeQU  
hRTMFgO  
template < typename T > yFpySvj }  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q^bO*bv  
  { Ttv9" z  
  do ;rBp1[qVe  
    { 5JFV%odo  
  act(t); :%-,Fxl4  
  } /r.6XZs6  
  while (cd(t)); LP`CS849z2  
  return   0 ; MC=G"m:_  
} Rf[V)x  
} ; RazBc.o<  
 . gT4_  
YL^Z4: p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XizPMN5a  
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。 LD55n%|0`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。 FrZ]=:  
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。 d(L{!mm  
下面就是产生这个functor的类: ,8 6K  
/)V4k:#b  
fA8ozL T  
template < typename Actor > WD?Jk9_F  
class do_while_actor T{ -2fp8r[  
  { 3eg5oAZ)G8  
Actor act; W^xZ+]  
public : Zg $Tf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kX8=cL9G  
^g!B.ll`  
template < typename Cond > vg^Myn   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O{n<WQd{CY  
} ; 5N1 K~".  
=s[ &;B`s  
Gc;B[/:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9e5gy  
最后,是那个do_ (fXq<GXAn/  
u@D .i4U  
k!E"wJkpz  
class do_while_invoker F";FG 0  
  { 1VfSSO  
public : 5G? .T?  
template < typename Actor > 7c::Qf[|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oBw}hH,hp  
  { n>llSK  
  return do_while_actor < Actor > (act); +"L$ed(=nJ  
} "=A|K~b  
} do_; (2%>jg0M  
5\G)Q<A]*L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]_2 yiKv&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?L`ZKRD  
最后来说说怎么处理break和continue K^ 6+Ily  
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。 v>at/ef  
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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