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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rddn"~lm1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3h6,x0AG  
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, M7#CMLy  
6=x]20  
hMgk+4*  
Fxn=+Xgg  
  class filler F*Ul#yX  
  { AjsjYThV  
public : CY"i|s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JB!*{{  
} ; 9l,8:%X_  
.~a8\6t  
`W7;-  
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: (l/i#  
sosIu  
.!'rI7Kz'i  
Kr`.q:0GK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3%u: c]-wF  
VeH%E.:  
yr)e."#S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '=d y =  
g^U-^ f  
a, `B.I  
K3&k+~$  
二. 战前分析 8jiBLZkRf  
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。 k8cR`5 @PK  
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 swMR+F#u*  
S<5.}cR  
 h}}7_I9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -:wV3D  
  /* --------------------------------------------- */ Vkqfs4t  
vector < int *> vp( 10 ); X.rbJyKe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z; >O5a>z  
/* --------------------------------------------- */ xX~m Fz0C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TC ;Aj|)N  
/* --------------------------------------------- */ "AIS6%,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >f;oY9 {m  
  /* --------------------------------------------- */ lxBcO/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |r4&@)  
/* --------------------------------------------- */ [mF=<G"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {@Z*.G^  
$$R- >  
N8!e(Y K_  
r)<n)eXeD  
看了之后,我们可以思考一些问题: aZmbt,.V  
1._1, _2是什么? D:(h^R0;  
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。 UYpln[S  
2._1 = 1是在做什么? VD{_6  
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。 wHQYBYKcd  
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。 7K!n'dAi6  
HBw0 N?  
}~#qDrK  
三. 动工 t'C9;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N9z!-y'X  
K81&BVx/  
+ Cq&~<B  
XLm@, A[  
template < typename T > s ZokiFJ  
class assignment ^AO2%09.S  
  { DyQvk  
T value; 1z3I^gI*i  
public : l_(4CimOZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} ],wzZhA  
template < typename T2 > O^R ^Aw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8)J,jh9q  
} ; XsMETl"Av4  
=I+5sCF{g  
pf0uwXo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 > !HC ?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m h|HEkM  
ry4:i4/[  
>*}m .'u  
> 'JWW*Y!  
  class holder k59.O~0V  
  { >k u7{1)  
public : IZ]L.0,  
template < typename T > ML X: S?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oXqx]@7  
  { fXkemB^)_  
  return assignment < T > (t); ;fv/s]X86I  
} 4_\]zhS  
} ; |>nVp:t^  
bvo }b-]E  
cp+eh  
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: M]e _@:!  
l,Ixz1S3e  
  static holder _1; 9K{0x7~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 23`pog{n  
et}s yPH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w"j[c#vM  
而不用手动写一个函数对象。 dJZ 9mP!d  
`ln= D$  
/A`Ly p#  
YZp]vlm~  
四. 问题分析 \JZ'^P$Q  
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。 $EuI2.o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y#e<]5I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O[&G6+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p2Fi(BW*q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q.RW_t~  
C6,W7M[c  
五. 问题1:一致性 1Q9e S&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 79MB_Is]s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v>mr  
F}#=qBa[  
struct holder t`A5wqm  
  { MbC&u:@ "v  
  // {7o|*M  
  template < typename T > {I"d"'h  
T &   operator ()( const T & r) const c::Vh  
  { HoKN<w  
  return (T & )r; +JL"Z4b@R}  
} g ??@~\Ov  
} ; `)eqTeW  
aAkO>X%[  
这样的话assignment也必须相应改动: 1He'\/#  
RIxGwMi%  
template < typename Left, typename Right > *AN2&>Y  
class assignment jo=,j/,l  
  { KRP)y{~o  
Left l; Hk;) l3oB  
Right r; !8>tT  
public : [a1}r=6~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YPsuG -is  
template < typename T2 > 'q=Ly?9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q P>Gre  
} ; GvT'v0&+  
w.H\j9E l  
同时,holder的operator=也需要改动: v#`P?B\  
s&zg!~@5b  
template < typename T > 'B4j=K*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  fj])  
  {  &+Pcu5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]w|,n2DG  
} &`[Dl(W  
c1p*}T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Wtwh.\Jba  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |7l*  
l]o&D))R  
return l(rhs) = r; }x1p~N+;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "5R8Zl+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %8yX6`lH  
P$i?%P~  
template < typename Tp > |^E# cI  
class constant_t q#N8IUN}4  
  { YWPAc>uw,  
  const Tp t; (""1[XURQK  
public : gyW##M@{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t,K_!-HX+  
template < typename T > HLcK d`$/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &Q"Ox{~W  
  { '\X<+Sm'  
  return t; /Hl]$sJY  
} _S;L| 1>S  
} ; Y8 a![  
=<,AzuV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pz1[ b$%  
下面就可以修改holder的operator=了 0UvN ws  
(s`yMUC+  
template < typename T > \f_YJit  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wg[D*a  
  { |PED8K:rU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RWi~34r  
} :jq   
3yu{Q z5y,  
同时也要修改assignment的operator() T=w5FT  
EV 8}C=  
template < typename T2 > D-BWgK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Td5;bg6Qy  
现在代码看起来就很一致了。 VL/%D*  
0g@ 8x_3  
六. 问题2:链式操作 c91rc>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4W9#z~'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5? `*i"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sCFqz[I  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8L<GAe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zl j%v/9  
it~>)_7*P  
template < typename T > ^L(}cO  
struct result_1 ;$\d^i{N  
  { /CAi%UH,F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S&@uY#_(*T  
} ;  `Up Zk?k  
MKYXYR  
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: OIa =$l43C  
~E=.*: 5(  
template < typename T > (!U5B Hnd  
struct   ref iQ9jt  
  { )0P>o]fWI  
typedef T & reference; Cu0N/hBT  
} ; 3!0Eh8ncI  
template < typename T > F~dq7 AS  
struct   ref < T &> ~)#JwY  
  { gNO<`9q  
typedef T & reference; J:,>/')n  
} ; ~/6m|k  
Z4/rqU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 40}8EP k)  
Brh<6Btl  
template < typename T > b<B|p|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $*bd})y)I  
  { 99}n %(V  
  return l(t) = r(t); f_r1(o 5:Y  
} 37wm[ Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Wm nsD!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mB.kV Ve0  
xGq,hCQHV  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 H/p<lp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QUp()B1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xoD5z<<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6<+R55  
最后的布局是: Oc;0*v[I  
                Add G l=dL<F  
              /   \ `7P4O   
            Divide   5 -< jb>8  
            /   \ qh/q<  
          _1     3 x)wIGo  
似乎一切都解决了?不。 f$mfY6v  
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。 sH(AsKiNKe  
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。 >WMH.5p  
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: kEtYuf^  
Lnnl++8Y  
template < typename Right > 5r qjqfFa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yG5T;O&  
Right & rt) const "PBUyh-Z  
  { 'g8~539{&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SnRTC<DDh  
} i8w(G<Y=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _^'fp  
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。 R ;^[4<&  
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。 R/M:~h~F!  
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。 (u-i{<   
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。 SeBbI&Ju  
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? :<w3.(Z  
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@0w8i`  
v6 DN:!&  
template < class Action > ` !HGM>  
class picker : public Action LMWcF'l  
  { dZm>LVjG  
public : nJny9g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HHD4#XcU  
  // all the operator overloaded '+NmHu:q  
} ; v9Oyboh(y  
4^VY  
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。 ;8;nY6Ie  
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: g6$X {  
*plsZ*Q8  
template < typename Right > *TA${$K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !m rB+<:  
  { ~wIVw}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ehI*cf({  
} Qw.""MLmN8  
dRyK'Xr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0O?B!Jr]RM  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 X&h4A4#P  
w*r.QzCu,5  
template < typename T >   struct picker_maker X~Uvh8O  
  { w-R>g dm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q[Hx y  
} ; Nhn5 iN1*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '5KgRK"  
  { Ze'AZF  
typedef picker < T > result; u#?K/sU  
} ; vV-ATIf ^  
B=#rp*vwL  
下面总的结构就有了: 3x9O<H}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 V< 0gD?Kx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [a\:K2*'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Lw?4xerLsb  
至此链式操作完美实现。 )H#Hs<)Qy  
Er Ji  
' eO 4h^  
七. 问题3 &}VGC=F;d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~Rk%M$E9  
;14[)t$  
template < typename T1, typename T2 > tt,MO)8 VD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zWgNDYT~  
  { |uQJMf[L)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qr$=oCqa  
} Yva^JB  
3'O+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: cUaLv1:HI  
R~CQ=KQ.  
template < typename T1, typename T2 >  |X`xJL  
struct result_2 1?`,h6d*=  
  { /}r%DND'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "0+_P{w+  
} ; 9M:wUYHT  
HQK%Y2S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gAC}  
这个差事就留给了holder自己。 !E,$@mvd  
    B cd6 ~  
Wu<  
template < int Order > 97e fWYj  
class holder; B%Dy;zdWd/  
template <> VjSb>k   
class holder < 1 > K0yTHX?(.  
  { rv1kIc5Za<  
public : 2J^6(vk  
template < typename T > U5z^R>k  
  struct result_1 }XWic88!~  
  { /}-]n81m  
  typedef T & result; {7[^L1  
} ; S3i%7f^C?N  
template < typename T1, typename T2 > aAF:nyV~~0  
  struct result_2 F*o{dLJ)  
  { MQ5#6 vJ  
  typedef T1 & result; x"K<@mR5G  
} ; _\>?.gg$  
template < typename T > uO>$,s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C[gCwDwl  
  { cPi 3UjY~  
  return (T & )r; XgP7 !  
} .6+j&{WNo!  
template < typename T1, typename T2 > `+1+0?9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1`r 4  
  { XL>Vwd  
  return (T1 & )r1; r5Jy( ~  
} bv5,Yk  
} ; ;hJTJMA6/6  
)}hp[*C  
template <> ^IOf%  
class holder < 2 > E< "aUnI  
  { k'&BAC.K,  
public : rXuhd [!(P  
template < typename T > vr/V_  
  struct result_1 :"g^y6i  
  { XU5/7 .  
  typedef T & result; mS6 #\'Qa  
} ; ~tn*y4uK  
template < typename T1, typename T2 > m ,,-rC  
  struct result_2 |3/=dG  
  { YH&`+ +  
  typedef T2 & result; f%` =>l  
} ; b/5?)!I  
template < typename T > SN(:\|f 2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AcyiP   
  { $IA(QC_]AO  
  return (T & )r; HsGXb\  
} #Z)e]4{!l  
template < typename T1, typename T2 > m{x[q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RZ:Yu  
  { Bab`wfUve  
  return (T2 & )r2; WW\u}z.QJ  
} (BEGt '7  
} ; O&V}T#8n  
O;9u1,%w  
Dz:A.x@$*  
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> >。 21bvSK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ii%^z?'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B BbGq8p  
A&jkc'  
return l(i, j) = r(i, j); E'j>[C:U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Xa=oryDt  
tq H7M0Ry  
  return ( int & )i; __teh>MC  
  return ( int & )j; ^Wo/vm*]  
最后执行i = j; [5e}A&  
可见,参数被正确的选择了。 sI7d?+  
f <fa +fB  
>0Y >T6!  
zUXQl{  
I'HPy.PV  
八. 中期总结 Zy|B~.@<j  
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: /17Qhex  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u n\!K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +%7v#CY &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q [kbEhv;  
NQz*P.q  
JGOry \  
@X+m,u  
%O B:lAeJ  
1PpZ*YK3z  
九. 简化 V zuW]"  
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。 Oq@+/UWX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f(:+JH<P~  
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: u,AP$+Qk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B(7oHj.i2  
  +-*/&|^等 "XfCLc1 T  
2. 返回引用。 y$|%K3  
  =,各种复合赋值等 kd)Q$RA(  
3. 返回固定类型。 )' +" y~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) < aJl i   
4. 原样返回。 H )hO/1 m  
  operator, !iA 3\Ai"  
5. 返回解引用的类型。 v_mk{  
  operator*(单目) G d~ v _  
6. 返回地址。 p.6C.2q~s]  
  operator&(单目) `|coA2$rw  
7. 下表访问返回类型。 WfpQ   
  operator[] uNCM,J!#~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /4/'&tY  
  operator<<和operator>> 6D|[3rXr  
pMB!I9q  
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。 L#O1 >  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3.+TM]RYN  
.7&V@A7  
template < typename Left > 5{Q5?M]  
struct value_return F] e` -;  
  { lC/1,Z/M  
template < typename T > |_."U9!Z^  
  struct result_1 8C]K36q  
  { )Tjh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @W}cM  
} ; -!;2?6R9{  
;\j7jz^uC  
template < typename T1, typename T2 > $`j%z@[g  
  struct result_2 ,1/O2aQ%\0  
  { 9$[6\jMh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ipro6 I  
} ; Ln:6@Ok)5%  
} ; $inlI_  
fwQVxJe  
YBh|\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )U12Rshl  
6_|iXs(&  
下面我们来剥离functor中的operator() z^lcc7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yq.<,b=87  
f~Y;ZvB  
return l(t) op r(t) 4`yE'%6.}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mi[t1cN)=  
return op l(t) OT 0%p)  
return op l(t1, t2) ]1hyvm3  
return l(t) op /pY-how%!  
return l(t1, t2) op GDF/0-/Z  
return l(t)[r(t)] aeZ$Wu>]W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pwvzs`[;  
1WjNFi  
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: @k=UB&?I  
单目: return f(l(t), r(t)); 0JFS%Yjw[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "s-3226kj  
双目: return f(l(t)); y0vJ@ %`  
return f(l(t1, t2)); H9;0$Y(e-  
下面就是f的实现,以operator/为例 0N;~(Vt2  
Z(j"\d!y  
struct meta_divide Hlhd6be  
  { }NjZfBQW`  
template < typename T1, typename T2 > Ri>4:V3K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nTsKJX%\  
  { e!W U  
  return t1 / t2; "C0?s7Y  
} wZ4w`|'  
} ; WwsH7X)  
>|X )  
这个工作可以让宏来做: Q":,oZ2  
/< k&[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X)e#=w!fi3  
template < typename T1, typename T2 > \ d| #&j. "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |d$4Fu(M~  
以后可以直接用 6ChFsteGFr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r7)qr%n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s\+| ql  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mT:NC'b<9  
vtq$@#?~ b  
xU/7}='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 |kY}G3/  
clG@]<a`_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7|5X> yt  
class unary_op : public Rettype Ii9[[I  
  { F f{,zfN+3  
    Left l; BLN|QaZ  
public : 3 daI_Nx>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D@2L<!\  
arIEd VfNa  
template < typename T > Um}f7^fp^l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eFh7#~m  
      { 6Hbu7r*tm  
      return FuncType::execute(l(t)); g,9&@g/  
    } 3 ,zW6 -}  
?g\emhG  
    template < typename T1, typename T2 > nb<e<>L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u,V_j|(e  
      { _tUh*"e&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V&*|%,q   
    } iYZn`OAx  
} ; _9g-D9  
y\omJx=,  
e2e!"kEF  
同样还可以申明一个binary_op ;FQNO:NP  
9X?RJ."J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +4$][3.  
class binary_op : public Rettype @XJ#oxM^  
  { C}#$wge  
    Left l; b)@D@K"5  
Right r; ph}%Ay$  
public : Ngj&1Ta&[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6P3h955c  
UX+vU@Co[  
template < typename T > k".kbwcaF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TjDtNE  
      { ua"2nVxK_K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;4U"y8PVTh  
    } Q 0G5<:wc  
j]FK.G'  
    template < typename T1, typename T2 > qu1+.z=|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =z;]FauR!  
      { RL:B.Lv/W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3.@LAF  
    } $ay!'MK0d  
} ; oYdE s&qq  
&?1O D5  
^2H;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dB6['z)2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tKS[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _RzF h  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (H5#r2h%Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,{mv6?_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m}u)C&2>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %ufh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  IMr#5  
下面是修改过的unary_op XmD(&3;v-  
?2l `%l5(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +%v1X&_\  
class unary_op jQxhR  
  { O/|))H?C  
Left l; U(0FL6sPC  
  d#TA20`  
public : &8w# 4*W  
PW|=IPS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k_{?{:X;y  
JO`r)_  
template < typename T > J$sBfO D  
  struct result_1 ~+j2a3rv-{  
  {  63 'X#S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MT"&|Og  
} ; )=sbrCl,C/  
=6qTz3t  
template < typename T1, typename T2 > ) [?xT  
  struct result_2 #D/*<:q5  
  { R)BXN~dQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e@qH!.g)  
} ; -$?t+ "/E  
]+46r!r|  
template < typename T1, typename T2 > (:qc[,m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zBlv?JwG  
  { gs;^SRE I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r8@] |`j  
} (ix.  
l_/(J)|a  
template < typename T > CvmIDRP*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lyX3'0c  
  { SOq:!Qt  
  return OpClass::execute(lt(t)); b~}$Ch3ymW  
} |4g0@}nr+W  
/W)A[jR  
} ; =qc+sMo  
hO&b\#@~  
CxeW5qc  
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 `:Gzjngc  
好啦,现在才真正完美了。 JC%&d1  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4MS#`E7LrC  
s :7/\h  
template < typename Right > h Fik>B#!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3r, ~-6  
  { 'St6a*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ) PTvw>  
} ZaU8eg7  
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。 BaW4 s4u  
uZtN,Un  
+:uz=~m o`  
'Zp{  
i ? ~-%  
十. bind n'v\2(&uYN  
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。 -z~!%4 a  
先来分析一下一段例子 Q8%_q"C  
?T2>juf]5~  
n V7Vc;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o^vX\a?`u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sde>LZet/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7Vsp<s9bj  
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。 A$3Rbn}"  
我们来写个简单的。 gr SF}y!3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GM0Q@`d  
对于函数对象类的版本: J _;H  
29,ET}~  
template < typename Func > IGcq*mR=  
struct functor_trait s@ r{TXEn  
  { #M16qOEw  
typedef typename Func::result_type result_type; X8Q'*  
} ; LXK!4(xaW  
对于无参数函数的版本: 8s$6R|ti  
|g)C `k  
template < typename Ret > L)bMO8JH~m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ##=$ $1Ki  
  { OQ&N]P2p  
typedef Ret result_type; B6Kl_~gT  
} ; 7bzm5w@v  
对于单参数函数的版本: lb. Q^TghU  
6sSwSS  
template < typename Ret, typename V1 > <'~m1l#2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4MzQH-U>/  
  { dHUbaf:e)T  
typedef Ret result_type; Ctz#9[|  
} ; m+hI3@j  
对于双参数函数的版本: k?14'X*7yu  
Q !;syJBb.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1j$\ 48Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O`9c!_lis  
  { gHLI>ew*QR  
typedef Ret result_type; JP5e=Z<  
} ; E(P 6s;LZ  
等等。。。 FKTF?4+\U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;"Kgg:K>W  
}+9?)f{?@  
template < typename Func > FAEF  
struct func_return ]8\I{LR  
  { s2{SbOBis  
template < typename T > Ev5~= ]  
  struct result_1 LigB!M  
  { fz=?QEG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {siOa%;*  
} ; G kjfDY:  
172G  
template < typename T1, typename T2 > p H  y  
  struct result_2 C7FQc {  
  { y4Jc|)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I_ mus<sE  
} ; iPTQqx-m$7  
} ; Hw]E#S  
tp] 5[U  
V:kRr cX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .J)TIc__|A  
T;/GHC`{Y  
template < typename Func, typename aPicker > iYStl  
class binder_1 `F7]M  
  { =\oH= f  
Func fn; }tW-l*\U  
aPicker pk; %+(AKZu:  
public : t]LiFpy2IC  
={O ~  
template < typename T > :Z//  
  struct result_1 H2s:M  
  { _J l(:r\%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~?F,kmO}?  
} ; y&zFS4"x  
! I@w3`  
template < typename T1, typename T2 > by@KdQow  
  struct result_2 ST*h{:u&A  
  { );gY8UL^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  VGV-t  
} ; 6h;(b2p{  
8)X9abC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c* {6T}VZr  
r(>S  
template < typename T > +.V+@!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (F4e}hr&  
  { xnY?<?J"!  
  return fn(pk(t)); *,\"}x*  
} @V%\Gspv  
template < typename T1, typename T2 > qT$k%(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :\OSHs<M  
  { q-JTGCFl  
  return fn(pk(t1, t2)); E=s,-  
} o+a=  
} ; ~rb0G*R>  
ENTcTrTn  
f^$,;  
一目了然不是么? c{=Sy;i@  
最后实现bind }iUK`e  
Bu{Kjv  
}>xwiSF?  
template < typename Func, typename aPicker > ,X?/FAcb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rVz.Ws#  
  { 9F/I",EA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u\*9\ G  
} +0pI}a\  
BsQ;`2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3oCI1>k  
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。 o1.~g'!^  
${ {4L ?7  
十一. phoenix +U o NJ   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YXA@ c  
*)Rm X$v3  
for_each(v.begin(), v.end(), Mn0.! J "  
( 2)f_L|o,m  
do_ ]cpb;UfM  
[ Z=JKBoAY  
  cout << _1 <<   " , " 1sqE/-v1_^  
] yfG;OnkZ  
.while_( -- _1), pR S!  
cout << var( " \n " ) o :d7IL  
) a"vzC$Hxd  
); v)5;~.+%  
[6!k:-t+  
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: }t)+eSUA  
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 jx}&%p X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -b-a21,m>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .zO^"mXjS  
7>yd  
 +A3/^C0  
template < typename Cond, typename Actor > $J7V]c*-b  
class do_while 'UhoKb_p  
  { 8M5)fDu*?  
Cond cd; YdhTjvx  
Actor act; r[L.TX3Ah=  
public : 46C%at M0}  
template < typename T > ReaZg ?:h  
  struct result_1 WcN4ff-  
  { :aNjh  
  typedef int result_type; -<g9 ) CV5  
} ; (p{X.X+  
7[m+r:y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0+>g/ >  
7'\. Q J!<  
template < typename T > 'Ea3(OsuXn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yk Ku4f  
  { n8,%<!F^  
  do 2/?Zp=|j\  
    { C[^VM$  
  act(t); 7<j!qWm0  
  } g257jarkMF  
  while (cd(t)); iuV4xyp  
  return   0 ; :\;9y3  
} \Id8X`,eD  
} ; F-;JN  
zIc6L3w$  
DsdM:u*s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6r~9$IM  
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。 b^W&-Hh  
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。 w~]2c{\Qz  
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。 P27Ot1px  
下面就是产生这个functor的类: C @Ts\);^  
g0,~|.  
,cxqr3 o  
template < typename Actor > (qA F2&  
class do_while_actor $JFjR@j  
  { FWW4n_74  
Actor act; :w^:Z$-hf  
public : :|j[{;asY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KMhrw s{&B  
s\*p|vc  
template < typename Cond > 0F$|`v"0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; | R,dsBd  
} ; RZz?_1'  
Il =6t  
fG2)r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >{^_]phlb  
最后,是那个do_ +R~]5Rxd  
e@hPb$7  
:DH@zR  
class do_while_invoker 1]} \h]*  
  { !&U75FpN}:  
public : =-dnniKW4  
template < typename Actor > N<JI^%HBgP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TXB!Y!RG#  
  { Z_ElLY  
  return do_while_actor < Actor > (act); \%r#>8c8  
} +:Zwo+\kSN  
} do_; @5Z|e  
{V[xBL <  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |]kiH^Ap  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W 8<QgpV*  
最后来说说怎么处理break和continue | 6AR!  
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。 icG 9x  
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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