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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j,g.Eo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;7yt,b5&C  
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, v?4MndR  
j`"cU$NRM  
"\kr;X'  
D?cE$P  
  class filler |R>I#NO5  
  { EJO6k1  
public : bhT:MW!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nIqmora  
} ; K9UWyM<(2C  
`L "{sW6S  
ZQDw|*a@  
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: tP/R9Ezp  
y &%2  
dRLvej,  
a~;`&Uj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xwrleB  
r/6h}  
u}KEH@yv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >l!DW i6  
nL* SNQ_  
,m.IhnCV\  
RkBbu4uQ-  
二. 战前分析 !CuLXuM  
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。 " ZFK-jn/  
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 YS&Q4nv-  
^1+&)6s7V  
\YsYOFc|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9@z"~H  
  /* --------------------------------------------- */ TWJ%? /d  
vector < int *> vp( 10 ); ?1MaA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #3Jn_Y%P.  
/* --------------------------------------------- */ 4O3-PU>N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V s1Z$HS`  
/* --------------------------------------------- */ 54, (;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n>I NJ  
  /* --------------------------------------------- */ [ f`V_1d3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5J<ghv>\P  
/* --------------------------------------------- */ b$'}IWNV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a(`@u&]WZ  
i9k/X&V  
mGqT_   
q/yL={H?  
看了之后,我们可以思考一些问题: Sf*b{6lcC  
1._1, _2是什么? Gd%E337d  
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。 nc.X+dx:  
2._1 = 1是在做什么? _8"%nV  
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。 qU,u(El  
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。 3.s.&^  
m%km@G$  
TwXqk>J  
三. 动工 )F) (Hg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V3$Yr"rZ;  
IPT\d^|f  
.`K<Iug1  
/__@a&9t  
template < typename T > o Kfm=TbY  
class assignment [Dq!t1  
  { k),.  
T value; J-g<-!>RM  
public : myeez+@ m  
assignment( const T & v) : value(v) {} T#e ;$\  
template < typename T2 > 7B,a xkr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i>68gfx  
} ; .0>2j(  
,P9q[  
\P|PAU@,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G\1\L*+0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8/dx)*JCq  
u:f.g?!`"  
7U\GX  
"?UBW5nM#  
  class holder &z(E-w/S  
  { g",htYoEnj  
public : [~<X|_L G  
template < typename T > U6@Hgi>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :v!e8kM\x  
  { 9I;d>%  
  return assignment < T > (t); .`3O4]N[  
} ==\Qj{ 7`  
} ; e$3{URg  
yy%'9E ldc  
C.[abpc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _c 4kj  
93*MY7j}  
  static holder _1; x2bKFJ>e@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JXIxk"m  
!w8t`Z['  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i/%+x-#  
而不用手动写一个函数对象。 6RLYpQ$+  
S3iXG @  
?(4E le  
/RzL,~]  
四. 问题分析 xQ=sZv^M  
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。 |99/?T-QW  
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。 B~RVFc +  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jLRh/pbz4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [Grd?mc#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y7quKv7L}  
*|T]('xwC  
五. 问题1:一致性 Xv%1W? >@/  
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?| 8AK=FX&@&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Y81B;/F  
#ONad0T;  
struct holder .W#-Cl&n8  
  { Oist>A$Z  
  // <B?@,S>  
  template < typename T > -<[MM2Y  
T &   operator ()( const T & r) const j<-#a^jb  
  { oXef<- :  
  return (T & )r; Qt@_C*,P  
} +y$%S4>0tp  
} ; .I"Qu:``  
+EZ Lic  
这样的话assignment也必须相应改动: .m&JRzzV  
*t JgQ[  
template < typename Left, typename Right > vjcG F'-  
class assignment 1gwnG&  
  { "+g9}g  
Left l; 3:Mq4 0]x  
Right r; w@&4dau  
public : _bi]Bpxf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %8_bh8g-  
template < typename T2 > qW1d;pt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pu:Ie#xTDf  
} ; jo8hVWJ7V*  
<,r|*pkhp~  
同时,holder的operator=也需要改动: 'Olp2g8=  
;wi}6rF%[i  
template < typename T > ZH:-.2*cj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5,I|beM  
  { [\ M$a|K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s[ ze8:  
} yM *-e m  
@%7IZg;P6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H\Y5Fd9)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?*36&Iq}  
WU wH W  
return l(rhs) = r; []'gIF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8!~8:?6n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4&}V3"lg  
H]6i1j  
template < typename Tp > 2qw-:  
class constant_t ''{REFjK7  
  { vr,8i7*0  
  const Tp t; |a3v!va  
public :  `UC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #Sxk[[KwH*  
template < typename T > cmLGMlFT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .l| [e  
  { 66P'87G  
  return t; r\OunGUP  
} WIe7>wkC  
} ; e;+6U"Jx*  
n9 LTrhLqp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x)Y?kVw21"  
下面就可以修改holder的operator=了 Wchu-]  
toq/G,N Q  
template < typename T > @H{QHi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #DBg8  
  { [Eeanl&x>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ewo]-BQS  
} 8T7ex(w  
)w?DB@Tx  
同时也要修改assignment的operator() %h}Qf&U_  
TzaR{0 1  
template < typename T2 > /s@t-gTi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4pvT?s>68  
现在代码看起来就很一致了。 rBOxI  
#GDnV/0)  
六. 问题2:链式操作 g[oa'.*OB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~AVn$];{  
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。 MI: rH  
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。 KASuSg+  
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。 +-DF3(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct skd3E4  
Q[j'FtP%  
template < typename T > e -!6m #0  
struct result_1 scf.> K2  
  { (E{>L).~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q*L>MV  
} ; (Dy6I;S  
>@b]t,rrK  
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: R`[jkJrc  
B]KR*  
template < typename T > {iGy@?d)zt  
struct   ref ?Uq;>  
  { -YDA,.Ic?  
typedef T & reference; 8 #m,TOp  
} ; InO;DA\  
template < typename T > prHM}n{0  
struct   ref < T &> s+tPHftp  
  { Wq5 }SM  
typedef T & reference; CIxa" MW  
} ; [@VM'@e7  
q9e(YX>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {\1:2UKkr  
1^f7  
template < typename T > b< dwf[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ',WnT:  
  { "QKCZ8_C  
  return l(t) = r(t); YiO3.+H  
}  i/vo  
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。 2 c 2lK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8a,uM :  
,Y:ET1:  
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 fY4I(~Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~ u)} /  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qe[ejj1o:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &RJ*DAmL  
最后的布局是: Fb!Ew`;QT  
                Add kB)u@`</mV  
              /   \ R@X65o  
            Divide   5 V< Ib#rd'  
            /   \ *:5S*E&}V  
          _1     3 K2XRKoG  
似乎一切都解决了?不。 t3qPocYQ  
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。 X[ 6#J  
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。 ]<3n;*8k?  
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: rD\)ndPv  
fT2F$U  
template < typename Right > \,AE5hnO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YE*%Y["  
Right & rt) const r|_@S[hZg  
  { CN{xh=2qY[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d-sT+4o}  
} Q$yMU [l)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1dhuLN%Ce  
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。 e=cb%  
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。 K8=jkU  
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。 Sx0/Dm  
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。 b8 ^O"oDrp  
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? }@y(-7t  
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: {;L,|(o^  
Cqs+ o^q  
template < class Action > W ZT) LYA  
class picker : public Action ^Q\Hy\  
  { Ao U Pq  
public : 2il`'X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o"V+W  
  // all the operator overloaded $a01">q&y  
} ; /szwVA  
A_\`Gj!s%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 68UfuC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2Ij,OIcdBE  
Op'&c0l  
template < typename Right > g8SVuG<DI\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eJ%b"H!  
  { 'ti~TG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7BS5Eq B=  
} `53S[8  
q$;j1X^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sXi~cfFaE  
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。 'ln o#  
z:ZXdB)L)  
template < typename T >   struct picker_maker r j.X"  
  {  :I{9k~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ygbyia|  
} ; [ [#R ry  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3&!v"ms  
  { Eq?U$eE  
typedef picker < T > result; I/*^s  
} ; `h'7X(  
7w<e^H?  
下面总的结构就有了: i5,yrPF  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 HU/2P`DGP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 '~9w<dSB!r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q@^^jlHP  
至此链式操作完美实现。 !,^y!+,Qy  
x*sDp3f[*  
;:,U]@  
七. 问题3 ? Rk[P cX<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uznYLS  
ICEyz| C  
template < typename T1, typename T2 > D$AvD7_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1u8hnG  
  { 4?fpk9c{2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O I0N(V  
} sU+8'&vBp  
0v,fY2$c  
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%,?v 9  
y`i?Qo3  
template < typename T1, typename T2 > M>Q3;s  
struct result_2 vGnFX0?h  
  { 25Ro )5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kWacc&*|  
} ; bzr QQQ  
Hr7?#ZX;e  
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? Om*(dK]zHQ  
这个差事就留给了holder自己。 c*y*UG  
    O#k eoC4  
73_=CP" t  
template < int Order > .EReYZO  
class holder; (hBph+  
template <> o`Af6C;Q  
class holder < 1 > )MF 4b ][  
  { :-WNw n  
public : *b_Iby-ZD  
template < typename T > }4T`)  
  struct result_1 3B='f"G  
  { ))dw[Xa  
  typedef T & result; Fi'ZId  
} ; ilXKJJda  
template < typename T1, typename T2 > rvU^W+d  
  struct result_2 2rW9ja  
  { w59q* 2  
  typedef T1 & result; P+Gz'  
} ; 764eXh  
template < typename T > Eg&:yF}?(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C}|.z  
  { %{7*o5`  
  return (T & )r; 052Cf dq  
} 6oq5CDoq  
template < typename T1, typename T2 > gj iFpW4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ACy}w?D<  
  { >9mj/P D  
  return (T1 & )r1; C=(Q0-+L|  
} (?g+.]Dt,  
} ; $)nPj_h  
lU%oU&P/"S  
template <> Wx8:GBM$2  
class holder < 2 > F3K<-JK+  
  { `zrg?  
public : aOw#]pB|  
template < typename T > Cn{v\Q~.4  
  struct result_1 lo1bj*Y2  
  { \#]C !JQ  
  typedef T & result; pY[b[ezb  
} ; YR? E z<p  
template < typename T1, typename T2 > |h%HUau  
  struct result_2 eXD~L&s[  
  { 7W*a+^   
  typedef T2 & result; .jg@UAK  
} ; 3~7!=s\v  
template < typename T > EJ>rW(s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @/?i|!6  
  { b`$qKO  
  return (T & )r; B'Jf&v  
} 4:S]n19nq  
template < typename T1, typename T2 > &ds+9A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xJAQ'ANr  
  { kI9I{ &J&  
  return (T2 & )r2; n.qT7d(  
} IU5T5p  
} ; Yi,`uJKh  
V9SL96'[I  
S-}c_zbl;  
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> >。 VKZP\]$XG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m?4hEwQxf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I]i( B+D  
7y3WV95Z\  
return l(i, j) = r(i, j); X.S<",a{qz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LGW:+c  
fI`gF^u(  
  return ( int & )i; l$pz:m]Id  
  return ( int & )j; QuG"]$  
最后执行i = j; 71%$&6  
可见,参数被正确的选择了。 ;/_htdj  
Y#Q!mbp  
[OTn>/W'  
cD6^7QF  
W7'<Jom|?  
八. 中期总结 ']>9 /r#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?}v/)hjp=?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 99`w'Nlk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {d*OJ/4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 343d`FRa}  
DO *  
+v 3: \#  
Su7N?X!  
K:jn^JN$  
i!}6FB Z  
九. 简化 Axns  
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。 S<NK!89  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 akt7rnt?i  
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: bEj}J_#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \?R#ZxP@  
  +-*/&|^等 gSw4\R  
2. 返回引用。 vG'#5%,|  
  =,各种复合赋值等 8Th,C{  
3. 返回固定类型。 O1c:X7lHc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o+}k$i!6  
4. 原样返回。 I/O/*^T  
  operator, Z#Kf%x.  
5. 返回解引用的类型。 yc~<h/}#  
  operator*(单目) =k.%#h{  
6. 返回地址。 O^=+"O]  
  operator&(单目) aQ $sn<-l  
7. 下表访问返回类型。 xSd&xwP  
  operator[] BCe'J!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^Z#G_%\Y:  
  operator<<和operator>> +|d]\WlJ  
[.fh2XrVM  
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。 "Kp#Lx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @L~erg>8=  
]"HaE-`%  
template < typename Left > #@OPi6.#!<  
struct value_return GW'v\O  
  { z2t+1 In,  
template < typename T > hXth\e\[{`  
  struct result_1 jzJTV4&zjs  
  { 0&|0l>wy.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N10U&L'w  
} ; 18sc|t  
5]LWWjT  
template < typename T1, typename T2 > QK+,63@D\=  
  struct result_2 KzO"$+M  
  { YwET.(oo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H}5WglV.  
} ; vE'{?C=EM  
} ; M Zz21H  
Znb7OF^#"  
jhf3(hx&F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p>+9pxx~U  
xmcZN3 ){+  
下面我们来剥离functor中的operator() vio>P-2Eho  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f\dfKNm6  
M)+pH  
return l(t) op r(t) -)oUb=Lk{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y`buY+5l  
return op l(t) ]/1\.<uJId  
return op l(t1, t2) #l4T/`u'9!  
return l(t) op EZ .3Z`  
return l(t1, t2) op )S%t) }  
return l(t)[r(t)] iBAP,cR?`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z``wqK  
) yMrE T m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iO5g30l  
单目: return f(l(t), r(t)); aim\ 3y~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8]&:'  
双目: return f(l(t)); T8z?_ *k  
return f(l(t1, t2)); y0mNDze  
下面就是f的实现,以operator/为例 RSym9t90t  
UTyV6~  
struct meta_divide hk4t #Km  
  { {owuYVm  
template < typename T1, typename T2 > K-C,n~-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WV$CZgL  
  { {IV% _y?  
  return t1 / t2; \6&Ml]1  
} `9K5 ;]  
} ; h9ScN(|0y  
":Tm6Nj  
这个工作可以让宏来做: Yw3'9m^  
)ciP6WzzbI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W]ca~%r  
template < typename T1, typename T2 > \ g) u%?T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vz/w.%_g  
以后可以直接用 _=s9o/Cn]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~SQ xFAto  
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 :Fb>=e  
(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。。。) ]q%r2 (y,k  
U*$P"sS`  
xrg?{*\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y)X7*iTi'j  
E@ U]k$M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bJ!\eI%ld  
class unary_op : public Rettype X"r)zCP+t  
  { vNGE]+QX  
    Left l; edp I?  
public : D:/ n2_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gfg,V.:  
fx_#3=bXi  
template < typename T > ,\\ba_*z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Xxmj!nOf  
      { #%p44%W  
      return FuncType::execute(l(t)); c,2& -T}  
    } Lkm-<  
tf~B,?  
    template < typename T1, typename T2 > w_56y8Pd4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o?Hfxp0}  
      { +;q\7*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Res U5Ce~  
    } _ Ncbo#G  
} ; sh$-}1 ;  
H>EM3cFU  
TBBnsj6e  
同样还可以申明一个binary_op SU~a()"  
INi$-Y+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  lln"c  
class binary_op : public Rettype (E0   
  { .r<a Py$  
    Left l; h4pS~/  
Right r; { ] R'U/  
public : XA2Ld  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NZq-%bE  
Pqomi!1  
template < typename T > =*,SD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q4"\k. ?  
      { n(F!t,S1i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P9cx&Hk9  
    } 2^WJ1: A  
d+JK")$9C  
    template < typename T1, typename T2 > o]e,5]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lnZ{Ryo(  
      { 5.~Je6K U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F<* /J]  
    } 1VX3pkUET  
} ; ~wb1sn3  
v03cQw\"WE  
6$k#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 X1| +9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7=6:ZSI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) At(88(y-W  
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。 )5Khl"6!z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K&L!O3#(  
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。。。 _ >OP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ANhtz1Fl  
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) K|P0nJT  
下面是修改过的unary_op !/is+ xp  
y *i&p4Y*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2zBk#c+  
class unary_op J6Z[c*W  
  { 2Xt4Rqk$  
Left l; u;`]U$Qq9  
  QHk\Z  
public : Dl;hOHvKk  
7Aqg X0)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tru{8]uMH  
7Q .Su  
template < typename T > \zO.#H  
  struct result_1 r<`:Q]  
  { d9f7 &  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +K 4XMf  
} ; G$<(>"Yr~$  
5p0~AN)  
template < typename T1, typename T2 > a1cX+{W  
  struct result_2 d6luksO*9  
  { hhTtxC<:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cI=6zMB  
} ;  >;fVuy  
OdzeHpH3g  
template < typename T1, typename T2 > /%T/@y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !m@cTB7i   
  { fzSkl`K}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /7AHd ;  
} BPY7O  
nQF& ^1n  
template < typename T > Qd} n4KF\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Kpm&vd(  
  { ; vH2r~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0]DOiA  
} 8?yIixhw  
.hT>a<  
} ; O =Z}DGa+  
.a%6A#<X  
e=sc$1|4=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mxv ?PP  
好啦,现在才真正完美了。 }je<^]a  
现在在picker里面就可以这么添加了: .p#kW:zspA  
]*2),H1 c  
template < typename Right > E)v~kC}7.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const noZbsI4  
  { K.Xy:l*z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h3MdQlJ&  
} :@L7RZ`_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 72<9xNcB!}  
x5lVb$!G  
Fy=GU<&AI  
EmNVQ1w  
VE\L&d2S  
十. bind m eF7[>!U  
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。 */aY $aWv  
先来分析一下一段例子 .n 9.y8C  
k6tCfq;  
=M\yh,s!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bxXpw&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GkAd"<B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -X.#Y6(  
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。 ~;"eNg{ T  
我们来写个简单的。 (}A$4?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LO`0^r  
对于函数对象类的版本: 46?z*~*G  
W{,fpm  
template < typename Func > Hv/C40uM-  
struct functor_trait eR!# 1ar  
  { A*h8 o9M  
typedef typename Func::result_type result_type; uo:RNokjJ  
} ; E?w#$HS  
对于无参数函数的版本: mv9D{_,pD  
-)A:@+GF  
template < typename Ret > t^#1=nK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )vtbA=RH?  
  { i~!g9o(  
typedef Ret result_type; yFE0a"0y  
} ; N8 sT?  
对于单参数函数的版本: 1 iH@vd  
']}-;m\  
template < typename Ret, typename V1 > Tu vs}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *DJsY/9d}'  
  { 1g;2e##)  
typedef Ret result_type; Kw fd S(  
} ; <J8c dB!e  
对于双参数函数的版本: ?eJ'$  
,EQ0""G!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #$WnMJ@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u(9pRr L  
  { +)c<s3OCE  
typedef Ret result_type; q;K]NP-_p  
} ; @&*TGU  
等等。。。 %Wtf24'o;v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =ejcP&-V/  
|~9jO/&r  
template < typename Func > xF_u:}7`  
struct func_return IOHWb&N6  
  { XpAJP++  
template < typename T > z_c-1iXCW  
  struct result_1 $WYt`U;*lj  
  { ekx(i QA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [if(B\&  
} ; X}#vt?mu  
G4 7^xR  
template < typename T1, typename T2 > w,1N ;R&  
  struct result_2 9SC1A-nF  
  { h7]+#U]mi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 49"C'n0wST  
} ; ~}OaX+!  
} ; W6?=9].gc  
|gkNhxzB  
<:-4GJH=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zC*FeqFL<  
7FwtBO  
template < typename Func, typename aPicker > ".jO2GO^  
class binder_1 Sct  
  { WsTIdr36x  
Func fn; O_ #++G  
aPicker pk; v&:[?<6-  
public : 'D W|a  
0A} X hX  
template < typename T > veDv14  
  struct result_1 zlLZ8b+  
  { d.}65{F,x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sI\NX$M  
} ; C6ql,hR^h`  
Gs#9'3_U5  
template < typename T1, typename T2 > &>-'|(m+2  
  struct result_2 u^Cl s!C  
  { tM LiG4 |7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #19O5  
} ; #X] *kxQ<  
xxGm T.&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x& _Y( bHA  
wPU5L*/*i  
template < typename T > Y6wr}U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .BxI~d^  
  { U<Oc&S{]*  
  return fn(pk(t)); Vg62HZ |  
} zd_N' :6  
template < typename T1, typename T2 > Ry[7PLn]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #>yOp *  
  { D[^K0<-Z  
  return fn(pk(t1, t2)); i~x]!!  
} EG4~[5[YgI  
} ; Kmx4bp4  
5kqI  
G5hRx@vfrL  
一目了然不是么? `K VSYC  
最后实现bind 39^+;Mev  
)EMlGM'2q  
$`OyGeq"T  
template < typename Func, typename aPicker > d/GSG%zB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tnpEfi-  
  { IV~)BW leT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gZHgL7@  
} KyIUz9$  
Z7wl~Hk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rFcz 0  
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。 ~xzr8 P  
b!t[PShw^  
十一. phoenix #2|biTJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P}'B~ ~9W  
[Zdrm:=]L  
for_each(v.begin(), v.end(), 8XVRRk  
( 6b*xhu\  
do_ `C_qqf  
[ h[! @8  
  cout << _1 <<   " , " tIn`L6b  
]  Xcfd]29  
.while_( -- _1), v$ \<L|  
cout << var( " \n " ) m p_7$#{l  
) a2?@OJ  
); ['>ZC3?"h  
!,$K;L  
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: Bor_(eL^  
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 RaLV@>jPm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z<<=2Xl(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uPho|hDp  
Y'1 KH}sH  
L5UZ@R,  
template < typename Cond, typename Actor > ftmP dha%+  
class do_while bOU"s>?  
  { Sa)sDf1+`  
Cond cd; ai d1eF  
Actor act; Ay Uw  
public : NPv.7,  
template < typename T > w\[l4|g `  
  struct result_1 ?9?A)?O<j~  
  { 7oZPb  
  typedef int result_type; /7#MJH5b6  
} ; :}36;n<['  
{1=|H$wKg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %4` U' j  
O\uIIuy  
template < typename T > {tYY _BI<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $S>bcsAy  
  { )cL(()N  
  do C@;e<  
    { qu#xc0?  
  act(t); m*1  
  } {a\! 1~  
  while (cd(t)); ,ye[TQ\,M  
  return   0 ; W3ms8=z  
} s;Bh69  
} ; ]'n4e*  
YeT{<9p  
K%`]HW@I{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C ]B P}MY<  
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。 qh W]Wd" g  
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。 DXj>u9*%  
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。 Y8%l)g  
下面就是产生这个functor的类: $XcH.z  
AJ}m2EH  
LV1drc  
template < typename Actor > iM7 ^  
class do_while_actor o%-KO? YW  
  { S;t`C~l\  
Actor act; Y>C0 5?>  
public : 9%21Q>Y?b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g :B4zlKG  
)^P54_2  
template < typename Cond > 2oc18#iG (  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jLn#%Ia}  
} ; |<3x`l-`  
k$5l kP.  
 mVS^HQ:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Hr=|xw8.  
最后,是那个do_ k:V9_EI=  
hl0X, G+@  
mw^>dv?  
class do_while_invoker uDJ;GD[yc  
  { z.(DDj  
public : lq.]@zlSO  
template < typename Actor > k(7Q\JKE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H_XspiB@  
  { %H{;wVjK  
  return do_while_actor < Actor > (act); }oiNgs/N  
} e*`ht+  
} do_; GzaGTd.b  
s5G`?/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }^Sk.:;n3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MBjAe!,-  
最后来说说怎么处理break和continue w*~s&7c2B  
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。 `#<UsU,~Lu  
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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