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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %v_w"2x;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JQp::,g  
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, +$b_,s  
8!T6N2O6d  
aUBGp: (  
f.~-31  
  class filler wj'5D0   
  { tsLi5;KA]  
public : _^;;vR%   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ca?:x tt  
} ; Pl>S1  
t5qNfiKC  
VEuT!^0Z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Jbmi[` O  
\"X<\3z2  
w[A$bqz   
`h:$3a:5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J'%  
<DM /"^*  
OjUZ-_J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &f:"p*=a\  
i r-= @@  
Rqk;!N  
S S/9fT"[  
二. 战前分析 n&51_.@Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 JS&=V 67[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _"Bh 3 7  
TCC([  
I`~ofq?r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rTgCmr'&  
  /* --------------------------------------------- */ + \DGS  
vector < int *> vp( 10 ); CfSpwkg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )sh+cfTCb  
/* --------------------------------------------- */ JIGoF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Lyy7 B9  
/* --------------------------------------------- */ 905%5\Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8w:A""  
  /* --------------------------------------------- */ 4^KeA".  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K_fQFuj+  
/* --------------------------------------------- */ #K5)Rb-H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }=+J&cR  
?3x7_=4t@  
"-pQL )f  
4t%g:9]vr  
看了之后,我们可以思考一些问题: g^V4+3v|a'  
1._1, _2是什么? Q1?0R<jOU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k4:e0Wd  
2._1 = 1是在做什么? 'mH9 O  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h7}D//~p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aBH!K   
&at^~ o  
}i"\?M  
三. 动工 xUiSAKrcM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4490l"  
:#?Z)oQpT  
z/B[quSio  
aQMUC6cPM@  
template < typename T > K!JXsdHK  
class assignment .5i\L OTd  
  { J<<Ph  
T value; XtJ _po  
public : \fHtk _  
assignment( const T & v) : value(v) {} * mzJ)4A  
template < typename T2 > v(=?ge YLo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KqM!7  
} ; [SFX;v!9  
N,iYUM?  
0""t`y&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pCE,l'Xa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &.> 2@  
aSKLSl't`  
s$V'|Pt  
 8>}k5Qu  
  class holder 'Mfn:n+  
  { 7 )2Co[t  
public : _I"T(2Au  
template < typename T > <6 LpsM}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qx B0I/ {  
  { |wnXBKV(  
  return assignment < T > (t); f.Uvf^T}2  
} mHm"QBa!  
} ; &2~c,] 9C  
O?6ph4'  
5#DtaVz  
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: b6@(UneVM  
D4@'C4kL  
  static holder _1; ~^&]8~m*d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J6WyFtlyLc  
^7q qO%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cZd9A(1"^  
而不用手动写一个函数对象。 @w8MOT$  
Kzj9!'0R  
lK}W%hzU  
)_m#|U?Rex  
四. 问题分析 [>rX/a%c  
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。 Ewfzjc  
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。 j9V*f HK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cgQ4JY/6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N8]DW_bsB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kM#ZpI&0%  
8PR1RC J  
五. 问题1:一致性 7Fg-}lJAC  
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?| %\ifnIQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o=&tT,z  
8lI'[Y?3.  
struct holder H=_ Wio  
  { BI BBp=+  
  // mbij& 0  
  template < typename T > $CgJ+ua\8  
T &   operator ()( const T & r) const /nbHin#we  
  { MmZs|pXk  
  return (T & )r; 9kpCn.rJ  
} yF~iVt  
} ; 6N6}3J5  
 QB/H  
这样的话assignment也必须相应改动: u?ALZxj?  
?hz9]I/8  
template < typename Left, typename Right > #@i1jZ  
class assignment gcaXN6C  
  { ckglDhC  
Left l; ,%bG]5  
Right r; uxxS."~  
public : e\9H'$1\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U2lDTRt  
template < typename T2 > Vb _W&Nwd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1ymq7F(2  
} ; F$|Ec9  
eJ=K*t|  
同时,holder的operator=也需要改动: 5kRP Sfh  
n1"QHA  
template < typename T > [K*>W[n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `4@_Y<  
  { i*T>, z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); THFzC/~Q  
} QJsud{ada  
|uT &M`7\{  
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。 +2ZBj6 e9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7QOQG:-  
fsA-}Qc  
return l(rhs) = r; nVO|*Bnf)  
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。 @CxXkR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e5 "?ol0  
^Hdru]A$2  
template < typename Tp > &fIx2ZM[  
class constant_t zFR=inI  
  { -C>q,mDJZ  
  const Tp t; UP8=V>T02  
public : 5D~>Ed;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |t1ij'N  
template < typename T > S7I8BS[*v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w b@Zna  
  { Sh]g]xR  
  return t; U1.w%b,  
} K;n5[o&c  
} ; IK /@j  
6F@2:]W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {m<NPtp910  
下面就可以修改holder的operator=了 &3o[^_Ti  
kW 7 $  
template < typename T > ';CL;A;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e%B;8)7  
  { ~&UfnO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tW=,o&C=  
} +Vf39}8  
_:0)uR LS  
同时也要修改assignment的operator() aCwb[7N  
hv6w=?7  
template < typename T2 > jOE~?{8m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )=PmHUd  
现在代码看起来就很一致了。 !6d6b@Mv  
1z#0CX}Y/H  
六. 问题2:链式操作 dV:vM9+x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f<Co&^A  
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。 Uc?4!{$X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #Q6.r.3@x  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cc$L56q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W,g0n=2V  
HZG<aY="  
template < typename T > .t7mTpi  
struct result_1 Bl >)GX\l  
  { s--\<v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,o_Ur.UJ  
} ; Py3Y*YP  
0VA$ Ige  
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: uPp9 UW  
+ pq/:h  
template < typename T > 2f=7`1RCD  
struct   ref -%h0`hOG{  
  { 60A E~  
typedef T & reference; UP*\p79oO  
} ; nj@l5[  
template < typename T > +dt b~M  
struct   ref < T &> !OO{qw(*g  
  {  =Y0>b4  
typedef T & reference; .ZB/!WiF  
} ; B F,rZZL  
b')Lj]%;k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z Rjqjx  
3=SN;cn  
template < typename T > D+y_&+&,t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,%L>TD'48s  
  { <gdKuoY  
  return l(t) = r(t); p-6(>,+E[  
} /{j")  
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。 oI!L2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sv E|"  
T9c=As_EM  
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 n1Y3b~E?E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *>ilT5q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w^.^XK4v.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8" x+^  
最后的布局是: w(y#{!%+  
                Add Ke_ & dgsq  
              /   \ |<YoH$.  
            Divide   5 X~H ~k1  
            /   \ K)h\X~s  
          _1     3 5:=ECtKi  
似乎一切都解决了?不。 5_d=~whO&2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Tt0:rQ.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 => PBdW  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: * MJl(  
@k~_ w#  
template < typename Right > }iK_7g`yKa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pxF<L\L?:  
Right & rt) const E8:4Z$|c  
  { }-e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~[|zf*ZISG  
} VHyP@JB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G?y'<+Awt  
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。 y[}O(  
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。 pO~VI$7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^aW?0qsH  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R]-$]koQO  
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? NW$C1(oT  
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: f +#  
K}]0<\N  
template < class Action > zW@OSKq4  
class picker : public Action 6Wos6_  
  { T@GR Tg  
public : ()E:gq Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ul<'@A8  
  // all the operator overloaded lu GEBPi  
} ; Tz=YSQy$9  
8Jz/'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 bEXm@-ou  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .Y.{j4[LQ  
)A`Zgg'L7D  
template < typename Right > K{ s=k/h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yxECK&&P0#  
  { U2tsHm.O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `q ;79t  
} pearf2F  
^jO$nPDd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $ljgFmR_  
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。 zEQ<Q\"1  
u#+p6%?k  
template < typename T >   struct picker_maker $Qm-p?f  
  { ,sAN,?eG~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [n`SXBi+n  
} ; A~vZ}?*M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LE15y>  
  { xLE+"6;W  
typedef picker < T > result; )8c`o  
} ; CIM 9~:\  
[_3Rhp:  
下面总的结构就有了: >!j= {hK  
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。 W~1/vJ.*l  
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。 JlR'w]d M,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $RQ7rL3g{  
至此链式操作完美实现。 xHml" Y1  
X^tVq..0  
dYg}qad5:  
七. 问题3 L`i#yXR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 q2I;Ly\3o  
)P^5L<q>|  
template < typename T1, typename T2 > (8!#<$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iL-I#"qT,  
  { 7k<4/|CQ{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6 ~b~[gA  
} I#Q Tmg.  
o:\RJig<  
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: O<R6^0B42  
x M1>kbo|  
template < typename T1, typename T2 > W|U!kqU  
struct result_2 h(,SAY_  
  { hT&,5zaWdv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {&Kq/sRz  
} ; 5 zlgmCGow  
q8:Z.<%8  
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? +$)C KC  
这个差事就留给了holder自己。 B| IQ/g?  
    e75 k-  
W{OlJRX8  
template < int Order > {IeW~S' &  
class holder; p}KZ#"Q  
template <> eSynw$F2N  
class holder < 1 > Ae,-. xJ  
  { }b9#.H9  
public : @:@0}]%z9  
template < typename T > ,L+tm>I  
  struct result_1 oZ O 6J-ea  
  { /EUv=89{!  
  typedef T & result; e`Xy!@`_  
} ; Sti)YCXH  
template < typename T1, typename T2 > ?Z@FxW  
  struct result_2 XA~Rn>7&H  
  { <zN  
  typedef T1 & result; ;lST@>  
} ; z_#B 4  
template < typename T > pRtxyL"y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }>JFO:v&  
  { @GGzah#  
  return (T & )r; ZdEeY|j  
} ^R.#n[-r2  
template < typename T1, typename T2 > 0 &U,WA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %zHNX4  
  { ^4Ra$<  
  return (T1 & )r1; U,C L*qTF  
} 40pGu  
} ; ^e$;I8l  
O6P0Am7s  
template <> +dm&XW >  
class holder < 2 > pmyHto"  
  { J/j1Yf'9  
public : 09"C&X~  
template < typename T > e{/(NtKf  
  struct result_1 p.q :vI$J  
  { B]< 6\Z?=  
  typedef T & result; nnmn@t(%r  
} ; 65VnH=  
template < typename T1, typename T2 > *LeFI%  
  struct result_2 . m_y5J  
  { E|D~:M%~  
  typedef T2 & result; *=L3bBu?  
} ; E%\iNU!  
template < typename T > 0SV#M6`GX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t=iSMe  
  { -@%*~^~z'  
  return (T & )r; (veGztt  
} SMaC{RPQ  
template < typename T1, typename T2 > krZ J"`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v'B++-%  
  { o)KF+[^  
  return (T2 & )r2; QBa1c-Y  
} Cz x U @  
} ; 1TfK"\  
hS&,Gm`^  
gZgb-$b  
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> >。 QthHQA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y3$i?}?A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :W,6zv(..u  
q{ov62t`  
return l(i, j) = r(i, j); {*H&NI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Pze$QBNoRd  
^Sx 0t  
  return ( int & )i; < pI2}  
  return ( int & )j; _3h(R`VdWO  
最后执行i = j; cTm oz.0  
可见,参数被正确的选择了。 JwbC3 t):@  
Nm%&xm  
|@={:gRJ{x  
-UkP{x)S  
6%NX|4_  
八. 中期总结 >`p`^:  
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: )JE;#m0q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aksyr$d0V<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C$\|eC j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <OF7:f  
jcQ{,9 H`l  
l2>G +t(,  
^8aj\xe(  
u&`7 C  
_n_lO8mK  
九. 简化 7f#[+i  
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。 0\%/:2   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A] pLq`  
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: Q,Vv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }pj>BK>  
  +-*/&|^等  vrdlI^  
2. 返回引用。 ,"  
  =,各种复合赋值等 |$#u~<r_ w  
3. 返回固定类型。 Ol:&cX3G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) LF <fp&C)h  
4. 原样返回。 5+b[-Daz  
  operator, X>2_G ol!  
5. 返回解引用的类型。 B;[{7J]  
  operator*(单目) ?ltTJ(Po  
6. 返回地址。 OwV>`BIwns  
  operator&(单目) ex7zg!  
7. 下表访问返回类型。 l]inG^s  
  operator[] /ZZo`   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >|!F.W  
  operator<<和operator>> E#r6e+e1Q%  
_)Q) tOW  
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。 ed4:r/Dpo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ji<b#YO4  
ws Lg6  
template < typename Left > `GS!$9j  
struct value_return mJRvC%  
  { <Bb $d@c  
template < typename T > V(1Ldl'a  
  struct result_1 +:?-Xd:p  
  { 8I$B^,N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *W,"UL6U8y  
} ; E~_2Jf\U  
)6iY9[@tN  
template < typename T1, typename T2 > gxpR#/(E~  
  struct result_2 jZS6f*$  
  { Z; Xg5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )Y RVy  
} ; esx<feP)\  
} ; eX7Ev'(H  
oL>m}T  
wxVf6`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LU~U>  
iU{bPyz ,  
下面我们来剥离functor中的operator() aB"W6[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MFcN.M  
Q^/66"Z:Z  
return l(t) op r(t) aiGT!2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AJ[g~ s't  
return op l(t) mZ3i#a4  
return op l(t1, t2) 6c>t|=Ss(  
return l(t) op 1@RctI_}  
return l(t1, t2) op S9}P 5;u  
return l(t)[r(t)] g4!zH};n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _,_>B8  
o0&jel1a  
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: } WY7!Y  
单目: return f(l(t), r(t)); #K'3` dpL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c 6@!?8J  
双目: return f(l(t)); N,V %/O{Y  
return f(l(t1, t2)); Fh9`8  
下面就是f的实现,以operator/为例 .,(bDXl?  
"AP'' XNi  
struct meta_divide He^+>XIam  
  { >/nS<y>  
template < typename T1, typename T2 > VS@o_fUx)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kX."|]  
  { E8J `7sa  
  return t1 / t2; +Tc<|-qQn  
} OsPx-|f S~  
} ; zI8Q "b  
e5maZ(.;F  
这个工作可以让宏来做: n c:^)G  
&N GYV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RN238]K  
template < typename T1, typename T2 > \ &^FCp'J-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iq-n(Rfw~  
以后可以直接用 2-j+-B|i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) , fFB.q"  
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 hc2[,Hju{O  
(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。。。) T5.1qrL  
GiJ|5"  
/ *xP`'T  
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 Yv }G"-=  
Brr{iBz*"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &F9BaJ  
class unary_op : public Rettype &}@U#w]l  
  { JDfkm+}uY  
    Left l; G$ XvxJ  
public : ~V[pu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %sP C3L  
zg+78  
template < typename T > N[d*_KN.!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YpoO:  
      { EWNh:<F?  
      return FuncType::execute(l(t)); zm) ]cq  
    } db$Th=s[  
.pNWpWL.  
    template < typename T1, typename T2 > )dgXS//Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A-1Wn^,> *  
      { F2]v]]F!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K#H}=Y A  
    } M 8a^yoZn  
} ; lrB@n?hk  
/9NQ u  
c<L^ 1,G2  
同样还可以申明一个binary_op I]bqle0M  
5:/ zbt\C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Ba>a(E  
class binary_op : public Rettype v+f:VA  
  { a'U7 t  
    Left l; I-oI,c%+  
Right r; >(S4h}^I  
public : uQazUFw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (f^WC,  
T`7;Rl'Q  
template < typename T > /~NsHStn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i`)bn 1Xm  
      { eU 'DQp*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `G&W%CHB  
    } Er^ijh,  
r/'9@oM  
    template < typename T1, typename T2 > zJWBovT/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0'*whhH  
      { ]4-lrI1#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ."Wdpf`~  
    } BM!\U 6  
} ; G[n^SEY!  
0"7 xCx  
"-Gjw B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 exrsYo!%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 - FV$Sne  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L ?g|:  
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。 #\KSv Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pXf@Y}mH  
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。。。 RB.&,1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pV{MW#e  
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) %5 V!Fdb  
下面是修改过的unary_op ['ol]ZJ  
$Nvt:X_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y E-H-r~I  
class unary_op 8Kt_irD  
  { =8O057y  
Left l; #Ki(9oWd  
  x=Z\c,@O  
public : yG|^-O}L  
5!u.w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w^Qb9vTa8  
ln%xp)t  
template < typename T > |#8u:rguy  
  struct result_1 Q3> 3!FAO  
  { </F@ 5*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :W(3<D7\  
} ; zM{'GB+en  
DqyJ]}|  
template < typename T1, typename T2 > )j(13faW|  
  struct result_2 7|LJwXQ-  
  { ga&l.:lo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wU,{ 5w  
} ; 7_C;-  
3kFSu  
template < typename T1, typename T2 > w^MU$ubx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y>wrm:b-O  
  { B5h-JON]-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?#?[6t  
} ks|[`FH  
BqC, -gC  
template < typename T > LW6&^S?4{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =S/$h}Vi  
  { maQE Bi,  
  return OpClass::execute(lt(t)); >yFEUD:  
} 3"=% [  
0jCYOl  
} ; ^{&Vv(~!Q  
WF\ hXO  
TJFxo? gC"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug y;Xb." e~  
好啦,现在才真正完美了。 Rr ! PU  
现在在picker里面就可以这么添加了: U]j4Izq  
U;Z6o1G  
template < typename Right > f"t\-ux.b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {o"X8  
  { IPmSkK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C{>@b:]p  
} 4]9+   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nB"r<?n<  
]jiM  
jqxeON  
@s!9 T  
Kn3qq  
十. bind {N1Ss|6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V\^rs41$;  
先来分析一下一段例子 /.<%y 8v  
D>M a3g  
e^kccz2f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qj: D=j8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ' 7G'R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <,p|3p3  
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。 *O-1zIlp  
我们来写个简单的。 ?95^&4Oh0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kG_ K&,;@  
对于函数对象类的版本: gX<"-,5jc  
N: 'v^0  
template < typename Func > ?8[,0l:|  
struct functor_trait T|^rFaA  
  { jqq96hP,  
typedef typename Func::result_type result_type; Jj+|>(P  
} ; 3 EH/6  
对于无参数函数的版本: tdSy&]P  
&ywAzGV{s  
template < typename Ret > Nq'Cuwsp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DQO~<E6c  
  { )W9W8>Cc5_  
typedef Ret result_type; @Ee{ GH^-  
} ; USfpCRj9  
对于单参数函数的版本: @igGfYy  
YT\x'`>Q  
template < typename Ret, typename V1 > pQ%~u3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;okFm  
  { OAPR wOQ^=  
typedef Ret result_type; I>ks H  
} ; V`xZ4 i%L  
对于双参数函数的版本: ^@?-YWt   
n'R9SnW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >qh8em  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rlG& wX  
  { ~]X4ru5,4  
typedef Ret result_type; 7U68|\fI!  
} ; Nd!0\ "AE  
等等。。。 4_qd5K+n"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ; (I(TG  
Ut:>'TwG  
template < typename Func > lc1?Vd$  
struct func_return 4i0~t~vDpr  
  { ,'[L6=#  
template < typename T > |uo<<-\jTO  
  struct result_1 )]x/MC:9r  
  { y ,][  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #xL^S9P  
} ; >DX\^86x  
\49LgN@\  
template < typename T1, typename T2 > R3+y*< <e  
  struct result_2 2q V.`d  
  { &K2J$(.t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .OFwGOL%  
} ; ,{wA%Oy,  
} ; uk%C:4T  
%oVoE2T{@  
Wr+?ul*_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oc .H}Eb%Z  
 d(PS  
template < typename Func, typename aPicker > ?EP>yCR9  
class binder_1 BR\3ij  
  { qr>:meJy4  
Func fn; R'R LF =  
aPicker pk; Hq9yu*!u  
public : 0}:- t^P  
;Zfglid  
template < typename T > 57r?`'#*  
  struct result_1 bxX[$q  
  { &w\E*$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I2G4j/c=z  
} ; ^8dd  
!Ld0c4  
template < typename T1, typename T2 > JU^ {!u  
  struct result_2 pzcV[E1  
  { L ;5R*)t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q{D_p[q  
} ; b0W~*s [4  
)Los\6PRn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r|!w,>.  
CZ2&9Vb9I  
template < typename T > p H&Tb4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -*q:B[d  
  { \hGo D  
  return fn(pk(t)); ^rF{%1DT  
} cp@(y$  
template < typename T1, typename T2 >  L~F"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A gKG>%0  
  { JMp>)*YS  
  return fn(pk(t1, t2)); ["4sCB@Tr  
} 5 9$B z'LY  
} ; #H9J/k_  
;-SFK+)R"  
vrVb/hhG  
一目了然不是么? WjfUbKg0  
最后实现bind r![RRa^  
j2GO ZKy  
J:6wFmU  
template < typename Func, typename aPicker > ]fc9m~0N,\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #1-y[w/  
  { aD yHIh8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5Fh?YS=  
} a<AT;Tc  
U)IW6)q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9+'QH  
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。  t~mbe  
L,!3  
十一. phoenix Jpi\n- d!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s)_Xj`Q#  
V}?d ,.m`{  
for_each(v.begin(), v.end(), )$18a  
( >T'=4n['  
do_ _`6fGu& W  
[ MQD%m ;[s  
  cout << _1 <<   " , " t;wfp>El  
] X\X* -.]{  
.while_( -- _1), GLI 5AbQK  
cout << var( " \n " ) 7;cb^fi/  
) oK cgP  
); l2>ka~  
_Wcr'*7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "`pI! nj  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Vc}#Ok  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wc #+ Yh6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hh\\api  
dz^l6<a"n  
1pe eecE  
template < typename Cond, typename Actor > DPENYr  
class do_while IyTL|W6  
  { t__UqCq~h  
Cond cd; j$Ttoo  
Actor act; c.5?Q >!+  
public : q}-q[p? 5  
template < typename T > -{z.8p}IW  
  struct result_1 Jt4&%b-T  
  { 6"+/Imb-  
  typedef int result_type; U`gQ7  
} ; ]"'$i4I{R  
z+ybtS>pZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \^<eJf D  
eow6{CD8  
template < typename T > _D%aT6,G+(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !<!5;f8  
  { sZ`C "1cX  
  do >)g`;iO  
    { j$%KKl8j  
  act(t); Cx>iSx  
  } :f^ =~#!  
  while (cd(t)); 9f ,$JjX[  
  return   0 ; 2=H3yEJq  
} 4k9O6  
} ; f.?p"~!  
w2B If[~t  
d-%!.,F#W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). " 9=F/o9  
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。 !Pnvqgp/  
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。 $[zy|Y(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bzFwQi}>  
下面就是产生这个functor的类: O*MC"%T  
BR1oE3in  
l{U-$}  
template < typename Actor > 9b`J2_ ]k  
class do_while_actor U=_O*n?N-d  
  { xf1@mi[a  
Actor act; rUC@Bf  
public : FI @!7@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @^47Qgj8 U  
7P}&<;5zD  
template < typename Cond > * b+ef  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Kk?P89=*  
} ; ia.95H;  
c(@V t&gE  
vby[# S|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %E q} H  
最后,是那个do_ c"X`OB  
Ktrqrl^IJ  
]MjQr0&M  
class do_while_invoker '1?b?nVo  
  { cx?XJ)  
public : 'gYUyl  
template < typename Actor > 32[lsU>1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h-B&m:gD_U  
  { rzC\8Dd  
  return do_while_actor < Actor > (act); +bwSu)k  
} V+7x_>!&)  
} do_; GC(:}e|  
eil"1$k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 83,ATQg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &Q7vY  
最后来说说怎么处理break和continue 02Z># AE  
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。 2/.E uf   
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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