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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ! V;glx[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pj9s=}1 '  
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, e` D?x1-  
/2e,,)4g  
qx\P(dOUf  
;tu2}1#r  
  class filler lC(g&(\{  
  { QF`o%mI  
public : uNRT@@oCq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G .k\N(l  
} ; [I7([l1Wvd  
#^&.*' z%z  
66shr  
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: e.ksN  
8ORr  
/A~+32 B  
 #mcU);s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kf-rthO  
AT]Ty  
TdH~ sz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9J'3b <  
h9L/.>CX  
>n^[-SWJCT  
sOLR*=F{  
二. 战前分析 &24z`ZS[w6  
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。 h9 &V   
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 hz_F^gF  
v"a.%" oN8  
O:3DIT1#>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n32.W?9  
  /* --------------------------------------------- */ esVZ2_eL  
vector < int *> vp( 10 ); v\?J$Hdd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ffp<|2T2_  
/* --------------------------------------------- */ MW6KEiQ"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fKZgAISF  
/* --------------------------------------------- */ koAM",5D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jIs2R3B  
  /* --------------------------------------------- */ y?s8UEC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Nt#a_  
/* --------------------------------------------- */ '+{dr\nJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l]o)KM<  
PC}m.tE  
SQd`xbIuL  
iNAaTU  
看了之后,我们可以思考一些问题: z7P] g C$\  
1._1, _2是什么? =q-HR+  
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。 ^U4|TR6mub  
2._1 = 1是在做什么? Z6vm!#\  
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。 \v}3j^Yu  
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。 19t'  
{b6g!sE  
vz_ZXy9Z  
三. 动工 /4Lmu+G4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?nAKB5=  
#Qp.O@e  
E@F:U*A6%  
xz$S5tgDQK  
template < typename T > @0>3))  
class assignment /Aq):T T  
  { 2dF:;k k  
T value; N%.Dj H  
public : 5{&<X.jv  
assignment( const T & v) : value(v) {} [d_sd  
template < typename T2 > zsx12b^w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WrGz`  
} ; sR1 &2hB  
br9`77J8  
?)~j>1"S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $ (gR^L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @GiR~bKZ  
t[ZumQ@HC  
!F|iL  
k5@_8Rc  
  class holder hoQ?8}r:  
  { c.\J_^  
public : fii\&p7z  
template < typename T > -^JGa{9*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *I}_B\kY  
  { *G{Zo*2< i  
  return assignment < T > (t); G Riu]   
} Q4;br ?2H  
} ; UT9=S21  
HGgw<Os-k  
92k}ON  
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: -~HlME *~f  
e]+ [lq\p@  
  static holder _1; c[Mz#BWG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DjT ekn  
M\s^>7es  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qp?n0WXZ  
而不用手动写一个函数对象。 ^gdg0y!5~  
LEJ7.82  
E5%ae (M^  
63$ R')  
四. 问题分析 2ju1<t,8)  
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。 }fo?K|Xx  
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。 RhJL`>W`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2,>q(M6,EA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Yb|zE   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z^f-MgWG  
CDcs~PR@B  
五. 问题1:一致性 h,@x5q>g  
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?| &\C{,:[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T_}\  
_l?5GLl_F$  
struct holder ^/Hj^4~_U  
  { wBcDL/(>  
  // DOXRU5uP3  
  template < typename T > ~~ON!l9n  
T &   operator ()( const T & r) const >oc7=F<8lS  
  { Lh &L5p7  
  return (T & )r; } V4"-;P  
}  *ihg'  
} ; w?AE8n$8  
n#N<zC/  
这样的话assignment也必须相应改动: ;e0>.7m  
dBG]J18  
template < typename Left, typename Right > 'Ph4(Yg  
class assignment K@{jY\AZNx  
  { <EI'N0~KG  
Left l; T T0O %  
Right r; Y5 4*mn  
public : v] *W*;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,>(M5\Z/c  
template < typename T2 > H[x9 7r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ji( S ?^  
} ; D0QXvrf  
.)Se-'  
同时,holder的operator=也需要改动: r _r$nl  
q9Y0Lk  
template < typename T > U hCd,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (6\A"jey\x  
  { ,ASY &J5)7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $^7 &bQ  
} cQPH le2  
]dDyz[NuvD  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,)L.^<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &TbnZnv  
B0Z~L){i  
return l(rhs) = r; V!KtF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y&__ 2t^u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TF^]^XS'  
3iWLo Qm  
template < typename Tp > t9pPG{1  
class constant_t nbpN+a%  
  { Zt` ,DM  
  const Tp t; Fr%KO)s2  
public : >5 5/@+^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q)a*bPz  
template < typename T > *pasI.2s#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N=+Up\h  
  { 1*-58N*  
  return t; vJq`l3&  
} T  |j^  
} ; OClY ,@  
Eun%uah6c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r9vC&pWZ  
下面就可以修改holder的operator=了 |E7]69=P  
hV8A<VT  
template < typename T > Pq4sv`q)S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SyYa_=En  
  { jEO;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \W@?revK  
} sox 90o 7  
\O/=g6w|t}  
同时也要修改assignment的operator() 9)YG)A~<  
"J{,P9P6  
template < typename T2 > 5d4-95['_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } AARhGx|L<  
现在代码看起来就很一致了。 HRw,D=  
jN {ED_  
六. 问题2:链式操作 YT:5J%"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N]=.I   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uPp(l4(+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ohh 1DsB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 OQsH,'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =q"3a9 pb7  
3> fuH'=  
template < typename T > ja>Tnfu  
struct result_1 [D?E\Nkk  
  { c&_3"2:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gh 0\9;h  
} ; o4Ba l^=[  
|F=^Cu,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W4|;JmT.r  
QWP_8$Q  
template < typename T > 0 s 4j>  
struct   ref ?D~uR2+Z  
  { 1IsR}uLh  
typedef T & reference; FQ4rA 4  
} ; )i>KYg w  
template < typename T > >%[W2L\'  
struct   ref < T &> 5y~[2jB:  
  { UmJg-~  
typedef T & reference; B=p'2lla  
} ; ><DE1tG  
{M$8V~8D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #\M<6n{  
@rdC/=Y[  
template < typename T > fAm2ls7c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lk'RWy"pw  
  { $H 9xM  
  return l(t) = r(t); C/$IF M<  
} lwB!ti  
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。 s-DtkO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l;C_A;y\  
BdYh:  
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 oc?VAF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &KB{,:)?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U9q*zP_jV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xSf3Ir(,  
最后的布局是: .KD07  
                Add YJ0[ BcZ  
              /   \ 0jyokER  
            Divide   5 2,fB$5+  
            /   \ 8L@di  Y  
          _1     3 xphqgOc12,  
似乎一切都解决了?不。 qnlj~]NV  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 npF[J x[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n-Xj>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {J]|mxo  
8 , =$>@u  
template < typename Right > (*1 A0+S90  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^q6~xC,/  
Right & rt) const $OO[C={v[  
  { -/</7I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v 7R&9kU{  
} Il642#Gh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (1o^Dn3  
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。 6 qq7:  
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。 Em 7q@  
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。 wVVe L$28  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 jL8zH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /IC' R"V a  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: j{PX ~/  
:8ZxOwwv  
template < class Action > Q&J,"Vxw  
class picker : public Action ^/+sl-6/F  
  { ?-f>zx8O  
public : 8+ u8piG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gM*s/,;O"  
  // all the operator overloaded PX'LN  
} ; Dz{e@+>M  
zaZnL7ZJX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RD4)NN6y5}  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 40<&0nn  
u%pief  
template < typename Right > 8%4`Yj=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >&VL2xLy  
  { %L/=heBBd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s*IfXv  
} 6~}H3rvO}  
jz)H?UuDY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > piP8ObGjy  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Rc4EFHL  
|}`5< a!6U  
template < typename T >   struct picker_maker (TE2t7ab|M  
  { =T-w.}27O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1bBK1Uw  
} ; JvDsr0]\#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WdT|xf.Q&  
  { HZ}*o%O  
typedef picker < T > result; gY9"!IVe+  
} ; <%z/6I Af|  
7'|PHQ?S  
下面总的结构就有了: j#&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 xR:h^S^W ~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?@1'WD t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wGvgMZ]?'  
至此链式操作完美实现。 +RkYW*|$S  
ca =e_sg  
z7q2+;L  
七. 问题3 (5> ibe  
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。 sYXS#;|M  
>-P0wowL  
template < typename T1, typename T2 > GHy#D]Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k 3 l  
  { f[I c hCwX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i.sq^]j  
} guv@t&;t0  
0R& U18)y  
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: z(3"\ ^T  
8|({ _Z  
template < typename T1, typename T2 > vrzX%'  
struct result_2 j;)6uia*A  
  { qedGBl&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MbfzGYA2~  
} ; eEQ[^i  
 qR qy  
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? yjd'{B9{  
这个差事就留给了holder自己。 (5~C _Y  
    PAHlj,n)  
0Mg8{  
template < int Order > 3ZlI$r(  
class holder; >K :"[?  
template <> "NU".q  
class holder < 1 > 8(>.^667  
  { c~xo@[NaS  
public : yf)`jPM1<  
template < typename T > -`OR6jd  
  struct result_1 ` a>vPW  
  { v=tj.Vg  
  typedef T & result; ozC!q)j  
} ; a[n$qPm}  
template < typename T1, typename T2 > `?JgHk  
  struct result_2 QIK73^  
  { pGY]Vw Y  
  typedef T1 & result; 7X(]r1-+\  
} ; |Vi&f5p,@  
template < typename T > n#Roz5/U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4Umsc>yfK  
  { aLi_Hrb9  
  return (T & )r; Z~c'h  
} -kbm$~P  
template < typename T1, typename T2 > @@83PJFid  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _wNPA1q0J  
  { LUck>l\l  
  return (T1 & )r1; N@6OQ:,[F  
} Z=@)  
} ; Jwd&[ O  
d&uTiH?0  
template <> m > (h_j  
class holder < 2 > SDHc[66'  
  { ex \W]5  
public : H@E" )@92  
template < typename T > _}OJPahw  
  struct result_1 GQ2PmnV +  
  { @b\ S.  
  typedef T & result; .vS6_  
} ; 1?|6odc  
template < typename T1, typename T2 > HhmVV"g  
  struct result_2 vt@Us\fI  
  { `t0f L\T  
  typedef T2 & result; j yRSEk$  
} ; =nx:GT3&[  
template < typename T > H'{?aaK|t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [!@oRK=~  
  { :z.Y$]F@  
  return (T & )r; drKjLo[y  
} M J,ZXJXs  
template < typename T1, typename T2 > xs!g{~V{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1Xr"h:U_X  
  { T_?nd T2  
  return (T2 & )r2; QZ3(u<f  
} HDVl5X`j'  
} ; fu<2t$Cn>  
`E5"Pmg  
rA1r#ksQ  
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> >。 `%M-7n9Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !?o$-+a|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^YR|WKY  
8A^jD(|  
return l(i, j) = r(i, j); /;&+ < }  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vA"niO  
E0 eQ9BXh  
  return ( int & )i; ^8NLe9~p3?  
  return ( int & )j; HCG@#W<wc  
最后执行i = j; B>Cs&}Y!  
可见,参数被正确的选择了。 q^1aPz  
$tCcjBK\  
{^2W>^  
#)0Tt>d6  
y168K[p  
八. 中期总结 :X1cA3c!  
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: t {SMSp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  (X(1kj3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T5S g2a1&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xN3 [Kp  
8b:clvh  
&.Latx  
Ji6`-~ k  
L; q)8Pb  
?#m<\]S<  
九. 简化 AL]h|)6QpC  
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。 pSQCT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zD2.Q%`IM  
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,~D+s;^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sr+gD*@h  
  +-*/&|^等 5BHOHw D{  
2. 返回引用。 dGsS<@G  
  =,各种复合赋值等 3G%wZ,)C  
3. 返回固定类型。 z0 2}&^Zzk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /&$"}Z6z  
4. 原样返回。 TTZ['HP oI  
  operator, 1a&/Zlr  
5. 返回解引用的类型。 5'X74`  
  operator*(单目) M_h8#7{G  
6. 返回地址。 U.RW4df%E  
  operator&(单目) lMBX!9z  
7. 下表访问返回类型。 \ I^nx+l  
  operator[] W""*hJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9K;k%  
  operator<<和operator>> 4r1<,{gCS  
NTm<6Is`  
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。 RQ^m6)BTo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CYtjY~  
| "Jx  
template < typename Left > j?\$G.Y  
struct value_return > 'aG /(  
  { d $fvg8^  
template < typename T > "($Lx  
  struct result_1 7-".!M  
  { 6[*;M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4[TS4p  
} ; VyecTU"W  
C5es2!^-]O  
template < typename T1, typename T2 > K/vxzHSl  
  struct result_2 894r;UA7  
  { q Vm"f,ruo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4D^ M<Xn  
} ; =`qRu  
} ; x0\e<x9s  
-uA3Y  
Z}8k[*.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]By0Xifew  
|*^8~u3J"  
下面我们来剥离functor中的operator() uW}Hvj;0a*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M=5d95*-}  
;w`sz.  
return l(t) op r(t) *A?8F"6>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {ExII<=6  
return op l(t) h@*lWi2K7  
return op l(t1, t2) qDnCn H  
return l(t) op nnt8 sf@\  
return l(t1, t2) op i`[#W(m  
return l(t)[r(t)] 5vD3K! \u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J| SwQE~  
6OL41g'  
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: YBX)eWslK  
单目: return f(l(t), r(t)); (U|)xA]y!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XC|*A$x,  
双目: return f(l(t)); )v%l0_z{  
return f(l(t1, t2)); z,pNb%*O  
下面就是f的实现,以operator/为例 -#LjI.  
CO-Iar  
struct meta_divide 5>k>L*5J  
  { wgY6D!Y   
template < typename T1, typename T2 > 9p <:=T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [34zh="o  
  { 1ZT^)/G  
  return t1 / t2; Wrmgu}q  
} 3A-*vaySV  
} ; Hm>-LOCcl  
Hx$.9'Oq\Q  
这个工作可以让宏来做: bqSMDK  
h`=r )D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oZgHSRRL  
template < typename T1, typename T2 > \ kMM'[w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,09DBxQq,  
以后可以直接用 wGg0 hL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }FrEF\}]_7  
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 '%R<"  
(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。。。) ~gP7s_ qr{  
qQ^d9EK'?~  
swt tp`  
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 ]k[x9,IU\y  
H#OYw#L"u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %/51o6a  
class unary_op : public Rettype F8;mYuA  
  { 6DB0ni  
    Left l; d$w(-tV42  
public : ~i% -WX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1\/{#c  
9I85EcT^4"  
template < typename T > _=pWG^a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4S tjj!ew  
      { 0; 7#ji  
      return FuncType::execute(l(t)); Z a! gbt  
    } `19qq]  
U_]=E<el  
    template < typename T1, typename T2 > B`i$Wt<7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j_p`Ng  
      { z) :ka"e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 69>/@<   
    } ymYBm: "  
} ; :$Q`>k7A  
1Pm4.C)  
V\0E=M*P  
同样还可以申明一个binary_op I!P4(3skAB  
8) HBh7/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]% K' fXj$  
class binary_op : public Rettype 2`EVdl7B]  
  { 1B 5:s,Oyj  
    Left l; \wYc1M@7V  
Right r; qe<Hfp/p  
public : "Ht'{&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XIKvH-0&  
5$kdgFq(  
template < typename T > J96uyS*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C0QM#"[  
      { oe9lF*$/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V@[rf<,  
    } m^<p8KZ  
:5J_5,?;`  
    template < typename T1, typename T2 > p}uncIod  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pr_>b`p6  
      { 9YD\~v;x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eeM?]J-  
    } 8] `Ru5nd  
} ; \Wr,<Y  
wjrG7*_Y4v  
M%I@<~wl  
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 Xw t`(h[u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M*w'1fT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jd_;@(Eg=  
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。 ^*0'\/N&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <`)iA-Df;9  
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。。。 L_Q S0_1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (!3;X"l  
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) 8#w)X/  
下面是修改过的unary_op 7b,(\Fm  
ZIDbqQu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _|A+ ) K  
class unary_op {]^O:i"  
  { d1c0l{JV3  
Left l; :S -";.:"  
  DN_W.o  
public : RO.U(T  
<F(><Xw,-4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Wc_Utt  
Qs%B'9")  
template < typename T > B2Z_]q$n*  
  struct result_1 rOcg+5  
  { Y]Vq\]m\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BRzfic :e  
} ; 0J9D"3T)  
\vRd}   
template < typename T1, typename T2 > pvF-Y9Xb  
  struct result_2 ^nNitF  
  { [ *>AN7W   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >P=Q #;v  
} ; MjD75hIZ  
l$XPIC~H  
template < typename T1, typename T2 > Yf}xwpuLk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *z8|P#@  
  { 0^3+P%(o@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \~~}N4  
} sILSey5`  
nL-K)G,  
template < typename T > ,[e\cnq[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SwW['c'*]B  
  { -1u9t4+`  
  return OpClass::execute(lt(t)); .4-,_`T?  
} n}?wVfEy  
\)/yC74r7(  
} ; !5Sd2<N  
y >+mc7n  
?!'Zf Q:zK  
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 iM]o"qOQm  
好啦,现在才真正完美了。 Nd@~>&F  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ef)yQ  
*F`A S>  
template < typename Right > ,r8Tbk]m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oD.r `]k  
  { _S`o1^Ad  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CU)|-*uiK  
} 3\:y8|  
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。 'hqBo|  
&JP-O60  
5Qh?>n>*  
!mMpb/&&S  
bB}5U@G|  
十. bind `5~3G2T  
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。 rsXq- Pq*  
先来分析一下一段例子 p B;3bc  
5d\q-d  
!?!C'-ps  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5ZY<JA3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ye}p~&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >e,mg8u6$  
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。 $I9qgDJ)  
我们来写个简单的。 &--ej|n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )#iq4@)|g  
对于函数对象类的版本: ?OlV"zK  
7msAhz  
template < typename Func > $F'>yop2b  
struct functor_trait DA&?e~L&H  
  { Np+&t}  
typedef typename Func::result_type result_type; hr GH}CU"  
} ; @]aOyb@  
对于无参数函数的版本: "vZ!vt#'Y  
Qnd5X`jF#  
template < typename Ret > RsJ6OFcWV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yz$3;  
  { jPZaD>!  
typedef Ret result_type; 67SV~L#%O  
} ; n\z,/'d"  
对于单参数函数的版本: Z|" p*5O,  
j _L@U2i  
template < typename Ret, typename V1 > ,#?uJTLH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T"7~AbgNU  
  { $(e#aHB  
typedef Ret result_type; X;v$5UKU  
} ; mZz="ZLa:  
对于双参数函数的版本: 4(Iplo*Ys@  
G  uQ=gN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UFAL1c<V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xce0~\_ A  
  { >K9#3 4hP  
typedef Ret result_type; mE%$HZ}  
} ; _j?e~w&0b  
等等。。。 _WXtB#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l>*"mh  
jO*l3:!~\  
template < typename Func > UhA"nt0  
struct func_return @c9^q> Uv  
  { R218(8S  
template < typename T > B/~%h|  
  struct result_1 &`0/CV  
  { YW u cvw&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4lhw3,5  
} ; @Z>ZiU,^  
c:Wze*vI ;  
template < typename T1, typename T2 > <Rh6r}f  
  struct result_2 |sRipWh  
  { Mi'8 ~J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &nBa=Enf  
} ; 9$`lIy@B  
} ; AL#4_]m'  
_4^R9Bt  
l2N]a9bq@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iY"l}.7)  
\%^%wXfp  
template < typename Func, typename aPicker > ]BR,M4   
class binder_1 U!U$x74D5  
  { sBrI}[oyx  
Func fn; ?T+q/lt4  
aPicker pk; ZaNQpH.  
public : U- )i+}Ng  
J{^RkGF  
template < typename T > Y%`xDI  
  struct result_1 b[V^86X^  
  { A\8}|r(>9E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K2%w0ohC  
} ; ,^#yo6-  
|$5[(6T|  
template < typename T1, typename T2 > #9K-7je;j  
  struct result_2 ME'|saP  
  { _6 ay-u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k'0Pi6  
} ; 6G=j6gK%P  
M1KqY:9E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -D6exTxh"  
vWGwVH/K  
template < typename T > HRB<Y mP@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " Hd|7F'u=  
  { Y nLErJ  
  return fn(pk(t)); \hCH>*x<  
} {%_L=2n6  
template < typename T1, typename T2 > "etPT@gF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j~*L~7  
  { W.kM7z>G  
  return fn(pk(t1, t2)); 6{txm+U  
} _a1x\,R|DB  
} ; )"pF R4  
uu`G 2[t  
S~|T4q(  
一目了然不是么? @')[FEdW  
最后实现bind 9-MUX^?u  
7hsGua  
5LOo8xN  
template < typename Func, typename aPicker > ,c NLkoN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KZ/=IP=  
  { K'GBMnjD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /~3r;M  
} H)n9O/u  
aA,!<^&}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K.0:C`C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Hw4%uS==V  
M3q|l7|9  
十一. phoenix x)@G;nZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %f]:I  
?!+MM&c-n  
for_each(v.begin(), v.end(), P'_H/r/#  
( 0\eIQp  
do_ wp&=$Aa)'  
[ I1X-s  
  cout << _1 <<   " , " EKO[!,  
] AB4(+S*LA  
.while_( -- _1), UeRj< \"Q  
cout << var( " \n " ) D|{jR~J)xK  
) HPZ}*m'  
); Ftr5k^!  
')$+G152  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4q k9NK2 U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9g mW&{6q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !_Wi!Vr_  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  a24"yT  
o7$'cn  
\ZkA>oO".  
template < typename Cond, typename Actor > ;XBI{CW  
class do_while ]iUx p+  
  { h 5^Z2:#  
Cond cd; ,LnII  
Actor act; OOo3G~2r  
public : k=jk`c{<[  
template < typename T > r8xv#r1  
  struct result_1 Y/*mUS[oa  
  { h%uZYsK  
  typedef int result_type; 2%_vXo=I  
} ; 4GX-ma,  
p"KFJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T: =lz:}I  
fSokm4]vg  
template < typename T > E S//  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !*7 vFl  
  { )84~ugs  
  do l`f/4vy  
    { N$U$5;r~`  
  act(t); NeE t  
  } q-}Fvel u  
  while (cd(t)); 3v1iy / /  
  return   0 ; UdpF@Q  
} <4HDZ{"M  
} ; zo4qG+>o  
Y!nJg1  
3`t%g[D1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  PoxK{Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^rifRY-,yO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xe^Gs]fm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7+\+DujE$  
下面就是产生这个functor的类: =4FXBPoQK  
;wz^gdh;  
Utnr5^].2O  
template < typename Actor > ww], y@da  
class do_while_actor R}*_~7r5  
  { 8Dj c c z  
Actor act; *%%g{ 3$  
public : VHIOwzC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0Ziw_S\d&s  
P\1L7%*lU  
template < typename Cond > ;V*l.gr'2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a,k>Q`  
} ; i3 @)W4{  
~a ]+#D  
x|pg"v&[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _({hc+9p  
最后,是那个do_ Vf] "L .G  
A#EDk U,  
1H6<[iHW  
class do_while_invoker "@iK' c^  
  { :bwjJ}F  
public : y1dDO2mA  
template < typename Actor > n*[XR`r}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;:\<gVi:  
  { <G|(|E1  
  return do_while_actor < Actor > (act); fF7bBE)L/|  
} `d5%.N  
} do_; RI(DXWM|h  
9]f!'d!5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tX_R_]v3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a7r%X -  
最后来说说怎么处理break和continue ;f#v0W`5  
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。 PQ5QA61  
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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