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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ` >!n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  1iT\df  
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, wu<])&F  
jdeV|H} u  
n@C~ev@%S  
u]^N&2UW  
  class filler .V9e=yW!*  
  { D-imL;|  
public : /(I*,.d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ek aFN\  
} ; _zxLwU1(x  
_?7#MWe&  
jg  2qGC  
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: :^ i9]  
6< J #^ 6  
a>4uiFiv  
?i\B^uB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NW|f7 ItX  
bok.j  
? Q@kg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hli|B+:m"  
fHrt+_Zn|  
+,+vkpL-%  
%HQ.|  
二. 战前分析 O u>u %  
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。 =6FUNvP#8  
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 A \rt6/  
HC {XX>F^  
bo"%0 ?3n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >>l`,+y  
  /* --------------------------------------------- */ {C`GW}s{4  
vector < int *> vp( 10 ); vP%tk s+.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pi(-A  
/* --------------------------------------------- */ "\"DCDKmG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P47V:E%  
/* --------------------------------------------- */ 6[ qA`x#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); foF19_2 ,  
  /* --------------------------------------------- */ w"m+~).U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); + j+5ud`  
/* --------------------------------------------- */ 9CGNn+~YI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); { kSf{>Ia  
dBsX*}C  
.@)mxC:\K9  
\e=_ 2^v!_  
看了之后,我们可以思考一些问题: ubsSa}$q  
1._1, _2是什么? vg Ipj3u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,y`CRlr:  
2._1 = 1是在做什么? p1pQU={<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1[F3 Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ->z54 T  
BC>=B@H0  
uhH^>z KA  
三. 动工 Xy,lA4IP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <>xJn{f0c  
:nHKl  
d9*hBm  
hD,:w%M  
template < typename T > MiT}L  
class assignment Kemw^48ts  
  { wZT%Ee\D%  
T value; 5V[oE\B  
public : k- V,~c  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^VW PdH/Fe  
template < typename T2 > @[<nQZw:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K`&oC8p  
} ; CQ7{1,?2  
{%)s.5Pfw  
+:=(#Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "]'?a$\ky:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~0$NJrUy  
:a8 YV!X  
`0H g y=  
pA.J@,>`}  
  class holder mE O \r|A  
  { dG QG!l+>  
public : -50 HB`t  
template < typename T > H>Q%"|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c0c|z Ym  
  { D.D$#O_n.S  
  return assignment < T > (t); AT2v!mNyCw  
} ,y4I[[  
} ; 5Dp#u  
a8u 9aEB  
}7fZ[J3  
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: CO-_ea U(  
eD$M<Eu  
  static holder _1; W)'*m-I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i 8!zu!-0  
1}hIW":3Sr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o:Qv JcB  
而不用手动写一个函数对象。 kdz=ltw  
9[!,c`pw  
}(a+aHH  
$VAx:Y|  
四. 问题分析 G;> _<22  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Nu8Sr]p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }:: S 0l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 umz;F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _X ~87  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *5tO0_L  
\ w3]5gJZ  
五. 问题1:一致性 l4T7'U>`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2|\A7.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =U|N=/y#hJ  
"5cM54Z0  
struct holder r "$.4@gc  
  { 6y%0`!  
  // b~dIk5>O  
  template < typename T > <2C7<7{7  
T &   operator ()( const T & r) const u3Gjg{-N7  
  { **69rN  
  return (T & )r; tx?dIy;  
} v}WR+)uFQ  
} ; cj11S>D  
"3FihE]k  
这样的话assignment也必须相应改动: 6TP7b|  
04r$>#E  
template < typename Left, typename Right > 4k./(f2+  
class assignment lRh9j l  
  { 8H[:>;S I  
Left l; Wg`R_>qQSm  
Right r; q7u'_ R,;  
public : = k\J<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IK*07h/!  
template < typename T2 > p~LrPWHSTP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mN8pg4  
} ; R$zH]  
0'nikLaKy  
同时,holder的operator=也需要改动: hy|b6wF&  
D7_*k%;@  
template < typename T > qZ@s#UiB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g+X}c/" .  
  { =B. F;4 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $1SUU F\.  
} Q_l'o3  
@JdZ5Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 a22XDes=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LR" 9D  
XrZ*1V  
return l(rhs) = r; E!S 78 z:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sVex (X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S6fbf>[  
7g_]mG [6  
template < typename Tp > 0Won9P  
class constant_t ?7{H|sI  
  { R :B^  
  const Tp t; .bio7c6  
public : Yup3^E w&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B7imV@<  
template < typename T > ?IpLf\n-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _YRE (YZ/  
  { /hO1QT}xd  
  return t; m8.U &0  
} K(aJi,e>  
} ; Nz)l<S9>  
kZ"BBJ6w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |fo0  
下面就可以修改holder的operator=了 TsTPj8GAl[  
_o8 ?E&d  
template < typename T > R4-~jgzx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X]y)qV)a[c  
  { 0V?F'<qy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W 5R\Q,x6  
} c [5KG}  
^aW Z!gi  
同时也要修改assignment的operator() {AQ=<RDRF  
I|Gp$ uq _  
template < typename T2 > 2PG [7u^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7 x<i :x3  
现在代码看起来就很一致了。 sq'Pyz[[  
+]Y,q w  
六. 问题2:链式操作 9YBv|A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mml z&h  
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。 QPq7R  
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。 N;[>,0&z  
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。 fj&i63?e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a`0=AQ  
YX#-nyK  
template < typename T > L31|\x]  
struct result_1 /Ju;MeE9  
  { Pfs;0}h5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3g6j?yYqb  
} ; Ox-|JJ=  
@K!&qw  
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: ^urDoB:  
JwXT%op9RP  
template < typename T > x+]\1p  
struct   ref Y &K;l_  
  { F,'exuZ  
typedef T & reference; x)_0OR2lkp  
} ; Cn[0(s6  
template < typename T > ^53r/V}%  
struct   ref < T &> c}0@2Vf  
  { x|5k<CiA  
typedef T & reference; 9WR6!.y#f  
} ; & :7ZQ1  
u#@Q:tnN_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yR\btx|e5~  
SZXY/~=h  
template < typename T > [#sz WNfU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]H1I,`=@  
  { S)/_muP  
  return l(t) = r(t); jfqopiSi  
} 7!N2-6GV  
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。 pt}X>ph{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EE W_gFn  
c[ ]4n  
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 .?hP7;hhI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eET}r 24  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "%x<ttLl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *~x/=.}  
最后的布局是: mOlI#5H  
                Add Kc^;vT>3  
              /   \ ih;]nJ]+-  
            Divide   5 Kp,M"Y  
            /   \ _zwUE  
          _1     3 `{xNXH]@  
似乎一切都解决了?不。 wg]j+r@  
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。 5kz)5,KjM  
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。 x a06i#  
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: yT,.z 0  
=>! Y{: y(  
template < typename Right > KFwzy U"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v*[.a#1^  
Right & rt) const GHeVp/u  
  { w:<W.7y?0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i?F >+  
} 8UVmv=T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4zo5}L `Y  
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。 <N9[?g)  
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。 O~^"  
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。 Sh8"F@P8  
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。 Z7?~S2{c  
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? 9amaL~m  
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: jWE :ek*  
>M/V oV  
template < class Action > "PpN0Rr  
class picker : public Action #: [<iSk  
  { <h'5cO  
public : '5|h)Q5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KW^7H  
  // all the operator overloaded wGP;Vbk  
} ; iB& 4>+N+  
wLOB}ZMT  
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。 H,u<|UMM_  
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: Rw:*'1  
C .~+*"Vw  
template < typename Right > jm Fz51  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e!=kWc  
  { Kiu_JzD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Evjj"h&0J  
} L=sYLC6d  
Y*vW!yu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h9G RI  
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。 :1bWVM)  
x}"uZ$g  
template < typename T >   struct picker_maker 3 C<L  
  { 5X:*/FuS@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b KN@j'M  
} ; j4uvS!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K8UP,f2  
  { zp%Cr.)$  
typedef picker < T > result; 6U R2IxbE  
} ; m1M t#@,$  
qtQ6cq Ld  
下面总的结构就有了: 5?F__Hx*2  
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。 PC-"gi =h  
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。 .Lsavpo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N%*5T[.  
至此链式操作完美实现。 <BMXCk  
'g m0)r  
/! "|_W|n  
七. 问题3 ~ijVmWNk  
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。 e3nYbWBy]  
h1B16)  
template < typename T1, typename T2 > uJC~LC N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = 's(|  
  { #x 177I\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q$B>|y U  
} #0P$M!%  
)W;o<:x3  
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: \ b?" b  
}:KEj_~.  
template < typename T1, typename T2 > eOs)_?}  
struct result_2 #/Vh|UeX  
  { O06"bi5Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @oV9)  
} ; }}\vV}s  
06c>$1-?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? x:7b/ j-  
这个差事就留给了holder自己。 /tf5Bv'<  
    y)W@{@{kl  
~,oMz<iMV  
template < int Order > oPXkYW  
class holder; CsoiyY -2  
template <> I+[>I=ewa  
class holder < 1 > ebUBrxZX  
  { ,D]QxbwZ  
public : #t: S.A@  
template < typename T > +'I+o5*  
  struct result_1 MHX?@. v  
  { *KV0%)}sbL  
  typedef T & result; X.f>'0i  
} ; ][9%Kl*%@p  
template < typename T1, typename T2 > {f2S/$q  
  struct result_2 Z{ X|6.  
  { $o0 iLFIX/  
  typedef T1 & result; WJkZ!O$"j  
} ; -EkWs/'h  
template < typename T > T`\x,` ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z$/_I0[  
  { $Q96,rb}k;  
  return (T & )r; u'|4?"uz  
} M<.d8?p )  
template < typename T1, typename T2 > a!< 8\vzg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1 u| wMO  
  { 723bkJw V  
  return (T1 & )r1; h]5C|M|  
} aJ-K?xQ  
} ; k.vBj~xU  
f]`#J%P  
template <> JEahGzO  
class holder < 2 > s:/8[(A  
  { kI 4MiK  
public : s.N7qO^:E  
template < typename T > p?7v$ev_  
  struct result_1 tD(7^GuR  
  { e;Ti&o}  
  typedef T & result; wKZ$iGMbz  
} ; }XV+gyG=@  
template < typename T1, typename T2 > )}D'<^=#T  
  struct result_2 \W1,F6&j  
  { V5sg#|&  
  typedef T2 & result; tyXuG<  
} ; CFzNwgv]z  
template < typename T >  [F0s!,P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ne8Cgp  
  { -8:&>~4`  
  return (T & )r; \K@'Z  
} uC+V6;  
template < typename T1, typename T2 > PP;}e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !%^^\,  
  { Rn`x7(WA  
  return (T2 & )r2; Sp@^XmX(S  
} W-x?:X<}  
} ; k9  "[H'  
s }UjGFP  
WHsgjvh"  
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> >。 YQ+tDZY8`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q1O}ly}JS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4}_j`d/8|  
mef<=5t  
return l(i, j) = r(i, j); L\)ZC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :=/85\P0SU  
#33fGmd[  
  return ( int & )i; S4^vpY DeN  
  return ( int & )j; W3IpHV  
最后执行i = j; aGJC1x  
可见,参数被正确的选择了。 Bg&i63XL$$  
mQCeo}7N5  
CN#+U,NZV  
SH_(rQby  
`tHvD=`m.  
八. 中期总结 -~v|Rt  
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: Wc,~{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m@"QDMHk.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3Mxp)uG/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (eCJ;%%k  
bu:S:`  
kSR\RuY*  
=+U `-J} g  
giZP.C"0  
4SlADvGl  
九. 简化 Y%PwktQm  
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。 K8>zF/# +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l^|UCgRn  
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: Pl=ZRKn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y.WEj?EL  
  +-*/&|^等 txiP!+3OWB  
2. 返回引用。 BFL`!^  
  =,各种复合赋值等 3gv|9T  
3. 返回固定类型。 ebT:/wu,2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) in~D  
4. 原样返回。 .WPV dwV4U  
  operator, ( M7pT  
5. 返回解引用的类型。 a^`rtvT  
  operator*(单目) q:dHC,fO  
6. 返回地址。 2^^`n1?'  
  operator&(单目) p?B=1vn-2  
7. 下表访问返回类型。 P"W2(d  
  operator[] rW+ =,L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8g&? Cc  
  operator<<和operator>> +pR[U4$  
e6d<dXx  
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。 5[A@ gw0u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Wn(6,MDUN  
xL{a  
template < typename Left > R $&o*K`?  
struct value_return )xbHCoU,  
  { TMig-y*[  
template < typename T > ~nrK>%  
  struct result_1 V&Xe!S  
  { \H=&`?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]cGA~d  
} ; D"J!\_o  
mo[Zb0>  
template < typename T1, typename T2 > j}~86JO+Cw  
  struct result_2 DsT>3  
  { {a4z2"\A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZE2$I^DY-  
} ; q.2ykL  
} ; qL6 |6-?  
oE(7v7iY  
IGtl\b=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Mi/&f   
UmQ?rS8d  
下面我们来剥离functor中的operator() hA33K #bC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 49w=XJ  
qeL5D*  
return l(t) op r(t) o9F/y=.r=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l PK +$f$  
return op l(t) Fv Jd8kV  
return op l(t1, t2) wyQzM6:,yX  
return l(t) op A` AaTP  
return l(t1, t2) op ?HV`| Cw  
return l(t)[r(t)] YBP:q2H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hDp6YV,q  
9`w)  
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: rn=m\Gv e  
单目: return f(l(t), r(t)); L[20m (6?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X0M1(BJgGo  
双目: return f(l(t)); hweaGL t0  
return f(l(t1, t2)); 0#YX=vjX7  
下面就是f的实现,以operator/为例 !Wy[).ZAf  
]/B$br'O{?  
struct meta_divide Iz{R}#8CZ  
  { !\,kZ|#>  
template < typename T1, typename T2 > *s>BG1$<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,57`D'  
  { H_ez'yy  
  return t1 / t2; zWb4([P;  
} 2d {y M(=(  
} ; $8'O  
"n=vN<8(o  
这个工作可以让宏来做: ?l$Nf@-  
f uB)qt!E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WwUv5GZTW  
template < typename T1, typename T2 > \ LT,?$I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .]9c/  
以后可以直接用 _C+b]r/E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bug Ot7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w1|A5q'M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s9>(Jzcf9  
2AVa(  
&V<W>Y>|l*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vc]cNz:mQ  
\AC|?/sH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >R2SQA o  
class unary_op : public Rettype p*8-W(u)  
  { "sKa`WN}  
    Left l; d.2mT?`#  
public : /^ " 83?_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PDLpNTBf  
IB`>'~s&A  
template < typename T > S i nl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"j(b|?e  
      { +~ #U7xgq/  
      return FuncType::execute(l(t)); ]}UgS+g>$  
    } PjIeZ&p  
o y<J6  
    template < typename T1, typename T2 > !tHt,eJy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EHlytG}@  
      { &-1./?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ==cd>03()  
    } hGf-q?7  
} ; ^<0IB#dA  
'yNPhI  
Ea`OT+#h(*  
同样还可以申明一个binary_op [:i sZG*  
0]a15  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Nvr93T,  
class binary_op : public Rettype (G5T%[/U  
  { }Z6nN)[|0Y  
    Left l;  EW5]!%  
Right r; A*Q[k 9B  
public : yGV{^?yoP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /:6Q.onmLn  
&5/JfNe3  
template < typename T > pSrsp r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sUda   
      { -eYL*Pa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,%='>A  
    } 1OPfRDn.bk  
,$i<@2/=m  
    template < typename T1, typename T2 > /a%KS3>V*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qy%xL9  
      { ;7 "Y?*{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _U=S]2 Q W  
    } ^HoJ.oC/  
} ; 6+#,=!hF{  
ypT9 8  
1?]J;9p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {9:hg9;E*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #J3zTG(:@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i\Q":4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _pW 'n=}R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /]l f>\x1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 HqDa2q4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z[bv0Pr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'T{pdEn8u  
下面是修改过的unary_op tQ6|PV  
~s0P FS7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s3y}Yg  
class unary_op 2q$X>ImI$  
  { t.u{.P\Md\  
Left l; 95% :AQLV  
  ;9Hz{ej  
public : td`wNy\  
t>-XT|lV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s!=!A  
@]yQJuXA&Z  
template < typename T > 1(D1}fcul  
  struct result_1 (''$' 5~  
  { ~mW>_[RT;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jeyaT^F(   
} ; ^S3A10f,  
l'P[5'.  
template < typename T1, typename T2 > 7?*~oVZW  
  struct result_2 #0xm3rFy4  
  { baA HP "  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s-y'<(ll  
} ; ?T~3B]R  
69[w/\  
template < typename T1, typename T2 > H74NU_   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Q3%!~<\s  
  { [UUM^!1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CA'hvXb.  
} %pQdq[J={  
AJdlqbd'+  
template < typename T > 0R.Gjz*Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tauP1&%oH{  
  { wpJ^}+kF  
  return OpClass::execute(lt(t)); *T1L )Cp  
} `V$cz88b  
?d,acm  
} ; m^(E:6T  
GhaAvyN  
mk$Yoz  
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 1mkQ"E4  
好啦,现在才真正完美了。 4p0IBfVG  
现在在picker里面就可以这么添加了: GZ-n! ^  
\q>e1-  
template < typename Right > p2M?pV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |O #wdnYW  
  { \ltErd-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K[Ws/yc^a  
} |i jW_r  
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。 -b Ipmp?  
UwzE'#Q-  
9 ^=t@  
yBD.Cs@  
~Y}Z4" o  
十. bind a93d'ZE-X  
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。 S(YHwH":  
先来分析一下一段例子 8*Nt&`@  
r A&#>R`  
({}O M=_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )PanJHtU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zrWq!F*-V\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~]D \&D9=?  
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。 tS*^}e*  
我们来写个简单的。 e`gGzyM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OM#OPB rB  
对于函数对象类的版本: 1&>nL`E[3  
CgPZvB[  
template < typename Func > a#~Z5>{  
struct functor_trait (J?}eb;>n  
  { eUUD|U*b   
typedef typename Func::result_type result_type; n!E H>'T  
} ; &t=>:C$1Y  
对于无参数函数的版本: N!4xP.Ps  
K:Xrfn{s  
template < typename Ret > `'tw5}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %<#$:Qb.  
  { 0e5-\a  
typedef Ret result_type; 7l|>  
} ; 1rzq$,O  
对于单参数函数的版本: "Jv,QTIcS  
&#EVE xL  
template < typename Ret, typename V1 > 'c+qBSDA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8aIf{(/k  
  { QW"6]  
typedef Ret result_type; ,LW%'tQ~"  
} ; rF j)5~  
对于双参数函数的版本: 4Hd@U&E  
RX<^MzCDV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NByN}e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SO jDtZ  
  { 2b&;Y/z  
typedef Ret result_type; keq[ 6Lv  
} ; QCY{D@7T  
等等。。。 ?lw[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |&pz,"(  
rp[oH=&  
template < typename Func > J5_ qqD)  
struct func_return aFm]?75  
  { YQ`#C #Wb  
template < typename T > 0FR%<u  
  struct result_1 ,,j=RG_  
  { T_B.p*\BM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?g*T3S"  
} ; L$kAe1 V^m  
GB0b|9(6D"  
template < typename T1, typename T2 > g~["O!K3  
  struct result_2 }8]uZ)[p=  
  { K#+]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r[4F?W  
} ; !?M_%fNE  
} ; [(UqPd$  
1? hd  
s!!t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |0!97* H5  
MAo,PiYb  
template < typename Func, typename aPicker > KKXb,/  
class binder_1 M !XFb  
  { cMk%]qfVo8  
Func fn; $i] M6<Vxn  
aPicker pk; q5?mP6   
public : &rWJg6/  
? bg pUv  
template < typename T > ojqX#>0K  
  struct result_1 `B 0*/ml  
  { S^n4aBm\+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b!P;xLcb  
} ; =YsTF T  
A2bV[+Q  
template < typename T1, typename T2 > OHvzK8  
  struct result_2 s'=]a-l~  
  { *4VP5]!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vt=S0X^$yc  
} ; 7+-}8&s yu  
/VZU3p<~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} % 7:  
^Wz{su2  
template < typename T > $&C%C\(>D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R:<AR.)K  
  { >R-$JrU.=  
  return fn(pk(t)); hlEvL  
} m&8_i`%<  
template < typename T1, typename T2 > H9[.#+ln  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %.Y`X(g6/  
  { |@|D''u>6  
  return fn(pk(t1, t2)); v1rGq  
} #2=30  
} ; /UAj]U  
PxY"{-iAM  
pDfF'jt9  
一目了然不是么? H#akE\,  
最后实现bind h|Qh/jCX  
qQryv_QP  
Y?x3JU0_  
template < typename Func, typename aPicker > ~8E rl3=5{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,)8Hl[y  
  { ;pq4El_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wEyh;ID3#  
} i^Q^F  
C%h_!z":  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2Hj]QN7"   
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。 Jr zU-g  
1+zax*gO-  
十一. phoenix )JON&~C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6A<aelE*i  
$ :/1U$  
for_each(v.begin(), v.end(), H6QQ<~_&  
( K+H82$ #  
do_ IFe[3mB5  
[ >FO=ioNY  
  cout << _1 <<   " , " kQtl&{;k?  
] x8t1g,QA  
.while_( -- _1),  `!BUd  
cout << var( " \n " ) R8_qZ;t:z  
) H>?@nYP  
); 7UfyOOFa  
ZO}*^  
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: -!" 8j"pA:  
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 )U?W+0[=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,;g:qe3D$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7Uh}|6PU  
#v1 4"sZ}  
$vd._j&  
template < typename Cond, typename Actor > v~SN2,h  
class do_while OpfFF;"A'  
  { 2]l*{l^ Bl  
Cond cd; 1'iRx,  
Actor act; H}X"yLog*  
public : WO^h\#^n  
template < typename T > 5 m:nh<)#  
  struct result_1 U]d+iz??b  
  { - >2ej4C  
  typedef int result_type; 1*5n}cU~  
} ; am=56J$ig  
*| 'k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )+J?(&6  
15B$Sp!/`e  
template < typename T > [Z1EjeX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @<P [z[  
  { ^^Y0 \3.  
  do hd900LA}  
    { aLr^uce]  
  act(t); j_Fr3BWS  
  } }k%>%xQ.  
  while (cd(t)); DZvpt%q  
  return   0 ; ZyTah\yPM  
} >?5`FC  
} ; oR~+s &c  
kG{(Qi  
&{8 "- dw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N24+P5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f!87JE=<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 iS{)Tll}&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L\"$R":3{d  
下面就是产生这个functor的类: s;A]GJ  
=%bc;ZUu  
Z-WWp#b  
template < typename Actor > n_5g:`Y  
class do_while_actor sbgRl%  
  { +ISB"a  
Actor act; 371E S4  
public : ]UMwpL&rY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1~j.jv$  
Ros5]5=dP  
template < typename Cond > Cu >pql<O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `toSU>:  
} ; @NO&3m]  
z\fk?Tj<ro  
A:N!H_x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !\p-|51  
最后,是那个do_ ]SK(cfA`  
jJ9|  
) m?oQ#`m  
class do_while_invoker Y~Zg^x2  
  { B} &C h  
public : X]`\NNx  
template < typename Actor > 2-2'c?%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^c+6?  
  { K":- zS  
  return do_while_actor < Actor > (act); vG<Mz?wr  
} enZW2o97c  
} do_; U; ev3  
#E>f.:)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d ;ry!X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  d+=;sJ  
最后来说说怎么处理break和continue NmK%k jCx  
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。 w W-GBY3  
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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