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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c~u91h?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eC`G0.op  
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, >[S\NAE>  
j%i6H1#.Z  
K{0 gkORF  
Sb^o`~ Eh  
  class filler 7`tJ/xtMy;  
  { wQYW5X  
public : }(!3)k7*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i93^E~q]  
} ; 3x)jab  
vG~JK[  
wZt2%+$6m  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: cUTG! P\R  
T:g%b @  
p21li}Iu  
?~<NyJHN%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z  GrDa  
uP.dCs9-  
aa}U87]k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z<#h$XUA  
AE=E"l1]  
!ezy  v`  
cG{  
二. 战前分析 k0,]2R  
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。 t(UdV  
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 .@psW0T%  
P?+ VR=t  
0~e6\7={  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $Y8iT<nP  
  /* --------------------------------------------- */ 4ULdf|oP"  
vector < int *> vp( 10 ); cXK.^@du  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qfF2S  
/* --------------------------------------------- */ 6 2t 9SY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w`[`:H_z  
/* --------------------------------------------- */ s3=sl WY=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5:%`&B\  
  /* --------------------------------------------- */ OV`li#H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cyB2=,  
/* --------------------------------------------- */ qUk-BG8^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }O2P>Z?V  
p ^Y2A  
De<i 8/^=  
Kxi@"<`S  
看了之后,我们可以思考一些问题: rLA^ &P:  
1._1, _2是什么? rq:sy=;  
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。 !{vZvy"  
2._1 = 1是在做什么? Pb<6-Jc[  
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。 on 4 $n7  
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。 6E9o*YSk  
a0 's6C  
5m\)82s  
三. 动工 5>h/LE]"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4GS:kfti  
I>lblI$7  
zICrp  
rVwW%&  
template < typename T > @/xdWN!,  
class assignment tv5N wM  
  { wpt5'|I  
T value; #I#_gjJkx  
public : +1c[!;'  
assignment( const T & v) : value(v) {} H=9{|%iS  
template < typename T2 > 8F/zrPG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |][PbN D  
} ; A-u!{F  
g\H~Y@'{  
n(_wt##wE~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z8Tb43?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yn>FSq^Wp-  
u]P9ip"Z  
$?On,U  
%yK- Q,'O  
  class holder \W|ymV_Ki  
  { r(<91~Ww  
public : 3gv?rJV  
template < typename T > eh, _g.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;rl61d}NH#  
  { ~I]aUN  
  return assignment < T > (t); fONycXM]  
} ?gCP"~  
} ; 57EL&V%j  
X$eR RSW  
uM9Gj@_  
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: [K1z/ea)V  
XII',&  
  static holder _1; rd,!-w5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rb0{W]opt+  
1";s #Jq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KBA& s  
而不用手动写一个函数对象。 Z>*a:|  
=-avzuy#  
 WfQZ7e  
oo1h"[  
四. 问题分析 QN#tj$x  
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。 K14v6d  
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。 +9M";'\c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \b#`Ahf`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jVna;o)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7?8+h  
Ym 2Ac>I4  
五. 问题1:一致性 q-S#[I+g  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tO3#kV\,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IV%Rph>d  
!E^\)=E)P  
struct holder ~SI G0U8  
  { PR%n>a#  
  // 3!8u  
  template < typename T > $5DlCN  
T &   operator ()( const T & r) const M2nUY`%#v  
  { 9&s>RJ  
  return (T & )r; J 2k4k  
} 28j/K=0(  
} ; )GOio+{H  
=+H,}  
这样的话assignment也必须相应改动: Dy{lgT0k  
^ZFK:|Ju  
template < typename Left, typename Right > f,Am;:\ |  
class assignment s<5PsR  
  { ViU5l*n;  
Left l; p9&gKIO_m  
Right r; [@@EE> y  
public : HIda%D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?>My&yB  
template < typename T2 > +mYK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H% FP!03  
} ; 9{Igw"9ck  
3il$V78|  
同时,holder的operator=也需要改动: #Fkp6`Q$x  
<&tdyAT?&  
template < typename T > E0.o/3Gw6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const znAo]F9=J"  
  { 9}+X#ma.Nc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3;AJp_;  
} I~nz~U:ak  
%8>0;ktU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s0DT1s&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'f8'|o)  
;_0frX  
return l(rhs) = r; c7nbHJi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 LtV,djk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "d2JNFIHb  
,lVQ-qw5  
template < typename Tp > FJB B@<>:  
class constant_t csV3mzP  
  { % zO>]f&  
  const Tp t; [rz5tfMp  
public : H;#C NB<e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /h@3R[k  
template < typename T > 5yjG\ ~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NHe[,nIV  
  { U#{(*)qr  
  return t; WwUHHm<v  
} !t?5U_on  
} ; |O;vWn'U2  
R: [#OH.c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H#G3CD2&  
下面就可以修改holder的operator=了 7c8`D;A-K  
u"8KH u5C@  
template < typename T > #VxN [770  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lUw=YM  
  { t_+owiF)M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B_RF)meux  
} 3mL(xpT.8z  
lHE \Z`  
同时也要修改assignment的operator() R0K{wY58  
AEUR` .  
template < typename T2 > O^_CqT%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  j}w  
现在代码看起来就很一致了。 ^FZ9q  
+^%)QH>9   
六. 问题2:链式操作 KL"_h`UW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6q,CEm  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (px3o'lsh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^2i$AM1t  
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。 7cO1(yE#vr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {7` 1m!R  
;D@F  
template < typename T > gUYTVp Vf  
struct result_1 a%`L+b5-$  
  { @9l$j Z~x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2nCHL '8N  
} ; w|4CBll  
EAE#AB-A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yoz-BS  
xm tD0U1  
template < typename T > "G Jhx/zt  
struct   ref ! 6R|  
  { k#Qjm9V  
typedef T & reference; h?vny->uJ  
} ; <- R%  
template < typename T > 'C@yJf  
struct   ref < T &> %BQ?DTtb7'  
  { W,:j >v g  
typedef T & reference; 09i7 7  
} ; Vddod  
),$^h7[n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !j3Xzn9  
R _2#7Xs  
template < typename T > {c7@`AV]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M XuHA?  
  { .=) *Qx+  
  return l(t) = r(t); ONUa7  
} j"+6aD/lv  
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。 :*-O;Yw?S@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !uA'0U?ky  
c?6(mU\x  
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 +~7[T/v+n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [8vqw(2Tm(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =FM rVE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z7 ++c<|p  
最后的布局是: b,47 EJ}  
                Add 3TN'1D ei  
              /   \ 6U,:J'5gP  
            Divide   5 Q+'fTmT[,  
            /   \ /K;AbE  
          _1     3 -6^Ee?"  
似乎一切都解决了?不。 21] K7  
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。 i%MR<M  
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。 DmZ_tuVI  
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: h]4qJ  
9l,8:%X_  
template < typename Right > .~a8\6t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `W7;-  
Right & rt) const \*pS 4vy5x  
  { Kr`.q:0GK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SN`L@/I  
} COd~H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -L2?Tap  
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。 U^-RyE!}  
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 l;Y7l  
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。 COD^osM@  
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。 2\gbciJ[{(  
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? (~(FQ:L %U  
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: swMR+F#u*  
S<5.}cR  
template < class Action >  h}}7_I9  
class picker : public Action "o@R}_4]q  
  { -*2b/=$u  
public : 3Qp6$m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c~6ywuq+M`  
  // all the operator overloaded {@s6ly].  
} ; $>Gf;k  
[3qJUJM  
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。 >f;oY9 {m  
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: lxBcO/  
|r4&@)  
template < typename Right > ,pW^>J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VotI5O $  
  { \;+b1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (D+%*ax  
} S Z &[o&H  
Rb <{o8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > , _xJ9_  
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。 T<RWz  
Iapzhy2l  
template < typename T >   struct picker_maker >_X(rar0  
  { wHQYBYKcd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7K!n'dAi6  
} ; HBw0 N?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /#}%c'  
  { 7/\SN04l  
typedef picker < T > result; / $'M  
} ; ])WIw'L!  
RC!T1o~L  
下面总的结构就有了: 6X$\:>  
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。 XLm@, A[  
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。 " j:15m5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _$v$v$74^  
至此链式操作完美实现。 ^AO2%09.S  
xCMuq9zt@  
C+gu'hD  
七. 问题3 1i Q(q\%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5zt5]zl'  
l_2YPon  
template < typename T1, typename T2 > h5))D!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +:z%#D  
  { i^/ H>E%u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [U{RDX  
} 'b_SQ2+A  
*Oy%($'  
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: ?[lKft  
-AKbXkc~\  
template < typename T1, typename T2 > o7g6*hJz  
struct result_2 ?\a';@h  
  { [+:KIW<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {1GIiP-U  
} ; "~IGE3{  
nm<S#i*  
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? RY*s}f  
这个差事就留给了holder自己。 ;fv/s]X86I  
    G""=`@  
iEMIzaR  
template < int Order > 'RCX6TKBnR  
class holder; 3[To"You  
template <> KYFkO~N  
class holder < 1 > zrur-i$N+  
  { n\YWWW[wf  
public : JI92Dc*o  
template < typename T > McU]U 9:z  
  struct result_1 8V:yOq10  
  { 0y#TGM|0D  
  typedef T & result; f=40_5a6  
} ; J_XbtCmt  
template < typename T1, typename T2 > kC+dQ&@g{  
  struct result_2 v=+>ids  
  { *\[GfTL  
  typedef T1 & result; OH~I+=}.  
} ; m*TJ@gI*t  
template < typename T > k12mxR/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $h'>Zvf  
  { GoKMi[b  
  return (T & )r; ?s: 2~Qlu  
} 1Q9e S&  
template < typename T1, typename T2 > 7ZgFCK,8m,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z^9df(  
  { $qhVow5~  
  return (T1 & )r1; FDRpK 5cw  
} #'kVW{  
} ; YCB=RT]&`  
a~[]Ye@H  
template <> 26c1Yl,DMn  
class holder < 2 > C8 2lT_7"  
  { [Uu!:SZ  
public : *:V"C\`^n  
template < typename T > aAkO>X%[  
  struct result_1 1He'\/#  
  { RIxGwMi%  
  typedef T & result; @Tf5YZ*  
} ; XZ&q5]PJI  
template < typename T1, typename T2 > zDof e*  
  struct result_2 ;+]GyDgVq  
  { G(y@Tor+  
  typedef T2 & result; xBMhk9b^0  
} ; \9dC z;  
template < typename T > dD"o~iEC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (g]J hG  
  { uEkUK|  
  return (T & )r; gkNvvuQXc  
} $+ ?A[{JG  
template < typename T1, typename T2 > }\!38{&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C$$lJ=>  
  { [z`m`9Aq  
  return (T2 & )r2; 'm+)n08[  
} c1p*}T  
} ; A ZYu/k  
kVe_2oQ_>  
}x1p~N+;  
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> >。 QK%6Ncv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O hcPlr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QA&BNG  
Y r^C+Oyg  
return l(i, j) = r(i, j); KBo/GBD]|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |>P`Gl]E  
p V^hZ.  
  return ( int & )i; rz%=qY  
  return ( int & )j; u%=M4|7  
最后执行i = j; #b4Pn`[   
可见,参数被正确的选择了。 )/F1,&/N`e  
} .cP  
NPM}w!  
#:?vpV#i  
RWi~34r  
八. 中期总结 ~Xg@,?Zr  
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: -\!"Kz/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XZeZqBr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lT3, G#(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |:i``gFj  
9+\3E4K  
S 5Q$dAL  
X,<n|zp  
8*^Q#;^~99  
)MZQ\8,)]  
九. 简化 1dF=BR8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8ctUK|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F$FCfP7  
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: el*C8TWlw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f`?Y+nu}  
  +-*/&|^等 q8 ;WHfGf  
2. 返回引用。 mzz77i  
  =,各种复合赋值等 1B;sSp.>  
3. 返回固定类型。 ui,#AZQ#{4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fa$ pr`  
4. 原样返回。 shwKB 5  
  operator, $*bd})y)I  
5. 返回解引用的类型。 E3\O?+ h#  
  operator*(单目) hgCeU+H  
6. 返回地址。 hmOhXE[ a&  
  operator&(单目) H/p<lp  
7. 下表访问返回类型。 \5$N> 2kO  
  operator[] )A a98Eu?2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 [lF  
  operator<<和operator>> dwKre#4F  
t,;1?W#  
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。 z./M^7v?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1q*85 [Y  
Lnnl++8Y  
template < typename Left > 1o7 pMp=  
struct value_return SnRTC<DDh  
  { -Rhxib|<  
template < typename T > ^.F@yo2}  
  struct result_1 W xyQA:3s  
  { tnz BNW8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jYet!l  
} ; l tr =_  
` !HGM>  
template < typename T1, typename T2 > LMWcF'l  
  struct result_2 9}Tf9>qP>M  
  { '2a}1?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o_p//S#q  
} ; qn#\ro1H  
} ; _JA.~edqM  
\Nu(+G?e  
|<\L B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KUVsCmiT  
dWE[*a\g  
下面我们来剥离functor中的operator() J4h7] qt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `,4"[6S  
. zv F!!z  
return l(t) op r(t) HH3WZ^0>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !}^c.<38Q  
return op l(t)  B&#TbKp  
return op l(t1, t2) SC`.VCfc.  
return l(t) op 6pI =?g  
return l(t1, t2) op B3u5EgZr  
return l(t)[r(t)] L$h.VQv+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I+w3It  
|HJdpY>Uu  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `~[zIq:}7  
单目: return f(l(t), r(t)); Deq~"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '5KgRK"  
双目: return f(l(t)); Ze'AZF  
return f(l(t1, t2)); u#?K/sU  
下面就是f的实现,以operator/为例 vV-ATIf ^  
3@?#4]D{'  
struct meta_divide Ob?>zsx  
  { "[(_C&Ot4  
template < typename T1, typename T2 > )h,+>U@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @#1k+tSA,  
  { )H#Hs<)Qy  
  return t1 / t2; Er Ji  
} ' eO 4h^  
} ; &}VGC=F;d  
*@l NL=%R  
这个工作可以让宏来做: Ooz+V;#Q  
uh%%MhTjv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,IxAt&kN  
template < typename T1, typename T2 > \ iCao;Zb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C',D"  
以后可以直接用 m>$+sMZE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d l@  
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 ,2DKphh  
(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。。。) 7NRq5d(lP  
=U!'v X d  
j/{F#auI  
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 gAC}  
f GE+DjeA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :S0r)CNP  
class unary_op : public Rettype Xdsd5 UUM  
  { R:x4j#(  
    Left l; bqN({p&  
public : &4sUi K"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} AQU4~g mI  
[#kfl  
template < typename T > F*o{dLJ)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x"K<@mR5G  
      { uO>$,s  
      return FuncType::execute(l(t)); gfw,S;  
    } "3LOL/7f  
1bF aQ50t  
    template < typename T1, typename T2 > 1]aM)},  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q-eC=!#}  
      { 2)h i(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *L%HH@] %_  
    } rXuhd [!(P  
} ; +'2Mj|d@p  
YwQxN"  
9xyj,;P>  
同样还可以申明一个binary_op 2B3H -`  
.slA }  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,>V|%tD'  
class binary_op : public Rettype e3"GC_*#  
  { &Vg+n 0  
    Left l; '}e_8 FS  
Right r; Bab`wfUve  
public : C$SuFL(pb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U8-#W(tRR  
_(5SiK R  
template < typename T > oS0l Tf\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ii%^z?'  
      { B BbGq8p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A&jkc'  
    } E'j>[C:U  
Xa=oryDt  
    template < typename T1, typename T2 > tq H7M0Ry  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const __teh>MC  
      { NE,2jeZQ.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [5e}A&  
    } )o;/*h%@  
} ; iagl^(s  
aTuD|s  
9u^PM  
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 u\ro9l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7"@^JxYN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^[,Q2MHCT(  
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。 g(B&A P_e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KV9'ew+M  
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。。。 ,7KP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F&%@p&  
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) ztTj2M"  
下面是修改过的unary_op ]W~\%`#8?  
:JH#*5%gQ:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > de1cl<  
class unary_op Ck d@|  
  { 7DDd 1"jE  
Left l; ayfR{RYi  
  ~7+7{9g  
public : GPz0qK  
_v bCC7Bf8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kd)Q$RA(  
>lQ@" U  
template < typename T > c[J?`8  
  struct result_1 gI "ZhYI  
  { 4l7TrCB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c.dk4v%Y5  
} ; :7UC=GKQk  
\@;$xdA$  
template < typename T1, typename T2 > 45. -P  
  struct result_2 v_mk{  
  { rR]U Ff  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {L~j;p_G&  
} ; +wc8rE6+W  
7rQwn2XD{  
template < typename T1, typename T2 > Swz{5 J2C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0b6jGa  
  { G2qv)7{l2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O42`Z9oK  
} |0ATH`{  
"5 ;fuM1  
template < typename T > w^z5O6   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,`PC^`0c}o  
  { waI?X2  
  return OpClass::execute(lt(t)); dp#JvZb  
} vZ,DJ//U,  
2 j.6  
} ; ]8q#@%v }  
M.fAFL  
;\j7jz^uC  
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 Ha~F&H|"O  
好啦,现在才真正完美了。 scX'>\w&c  
现在在picker里面就可以这么添加了: _PT5  
g)$/'RB  
template < typename Right > GsIVx!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R !g'zS'  
  { }`KK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yPY}b_W  
} Ov8^6O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 r$[`A_  
%,T=|5  
4>^LEp  
@k=UB&?I  
#($~e|  
十. bind +YZ*>ki  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yY[9\!  
先来分析一下一段例子 |RjAp.pm  
zh{,.c  
Pi+pQFz5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T@wgWE<0y_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [ Y+Ta,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X)e#=w!fi3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e ,kxg^  
我们来写个简单的。 r7)qr%n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ziDvDu=  
对于函数对象类的版本: ;b{yu|  
uMx6:   
template < typename Func > OZc4 -5  
struct functor_trait F f{,zfN+3  
  { u6nO\.TTtY  
typedef typename Func::result_type result_type; :KmnwYm  
} ; N5[^W`Qf  
对于无参数函数的版本: SR$ 'JGfp  
kmUL^vF  
template < typename Ret > l+#J oc<8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0iYo&q'n  
  { _01wRsm%2  
typedef Ret result_type; nb<e<>L  
} ; u,V_j|(e  
对于单参数函数的版本: _tUh*"e&  
V&*|%,q   
template < typename Ret, typename V1 > iYZn`OAx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vPz$+&{I  
  { y\omJx=,  
typedef Ret result_type; e2e!"kEF  
} ; ;FQNO:NP  
对于双参数函数的版本: NbC2N)L4  
KomMzG:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MaPOmS8?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fat;5XL@  
  { 3eg6 CdT  
typedef Ret result_type; ^T:L6:  
} ; E!'6v DVC:  
等等。。。 AsD$M*It  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G6QD`ED  
+h@.P B^`~  
template < typename Func > ~-<MoCm!  
struct func_return 2X<%BFsE  
  { %x.du9  
template < typename T > ]1FLG* sB  
  struct result_1 TjDtNE  
  { 'hE'h?-7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qA;Gl"HF  
} ; uu9IUqEq2  
(\D E1q  
template < typename T1, typename T2 > d~AL4~}  
  struct result_2 ^U5Qb"hz  
  { l\F71pwSI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V@ g v  
} ; [YP{%1*RM  
} ; [GPCd@  
y XKddD  
s`ZP2"`f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -)Bvx>8fq-  
MVnN0K4  
template < typename Func, typename aPicker > > 23$_'2  
class binder_1 *|<T@BXn  
  { IU<lF)PF$  
Func fn; (i L*1f   
aPicker pk; 8v z h5,U  
public : x3g4r_  
J/fnSy  
template < typename T > @I}VD\pF  
  struct result_1 =&6sU{j*  
  { .%y'q!?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;>>n#8`  
} ; Th$Z9+()  
@R}3f6@67  
template < typename T1, typename T2 > 9/! 1J  
  struct result_2 <#J5.I 1  
  { OLPY<ax  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $[}EV(#y  
} ; F~i ~%f,  
4(s HUWT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d!w3LwZ  
u7^(?"x  
template < typename T > 1 _Oc1RM   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N2k<W?wQ  
  { ^D5Jqh)  
  return fn(pk(t)); YGC%j  
} VP>*J`'H  
template < typename T1, typename T2 > [zBi*%5O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O^3kPVr  
  { [al$sCD]+  
  return fn(pk(t1, t2)); A+!,{G  
} r88De=*  
} ; `<yQ`Y_X  
I ^m  
ax>j3HKi  
一目了然不是么? 5wmd[YL  
最后实现bind #GLW3}  
,% Qh S5e  
'UUj(1 f  
template < typename Func, typename aPicker > f+Acs*. GQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WB?HY?[r  
  { :IU7dpwDl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #gqh0 2 7  
} m0 As t<u  
zxx\jpBBk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xI1{Wo*2C}  
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。 c\2rKqFD8  
(T0MWp0  
十一. phoenix k'PvTWR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4")`}T  
2?GMKd)  
for_each(v.begin(), v.end(), }mXYS|{  
( QOo'Iv+EL  
do_ *Q^ z4UY  
[ ) PTvw>  
  cout << _1 <<   " , " ZaU8eg7  
]  k`Ifl)  
.while_( -- _1), -1Dq_!i  
cout << var( " \n " ) p d#Sn+&rf  
) 6_4 B!  
); g&c ~grD  
{='Bd6_=  
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: eFG(2OVg}M  
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 RzjUrt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l>}f{az-T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \$ipnQv  
t$z[ ja=  
^\AeX-q2v'  
template < typename Cond, typename Actor > u30D`sky  
class do_while Inv`C,$7Q#  
  { ?' .AeoE-  
Cond cd; m<hP"j  
Actor act; KF00=HE|]  
public : s 91[@rh/  
template < typename T > !*}UP|8  
  struct result_1 /V:9*C  
  { [K.1 X=O}  
  typedef int result_type; Q}|K29Y:p  
} ; 3y6\0|{1  
8rH6L:]S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8s$6R|ti  
|g)C `k  
template < typename T > d(o=)!p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )^ Y+Vn  
  { ve ysW(z  
  do \jtA8o%n  
    { Os@b8V 8,A  
  act(t); Fs(PVN  
  } Z-Qp9G'   
  while (cd(t)); 2Qp}f^  
  return   0 ; ![\-J$  
} N! 7}B  
} ; iyl i/3|  
RkYn6  
:.,9}\LK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ \6v@  
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。 & "&s,  
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。 G n]qh(N>  
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。 &bW,N  
下面就是产生这个functor的类: uqC#h,~ 0  
Y/kq!)u;%L  
hc3hU   
template < typename Actor > Nv7-6C6<  
class do_while_actor }+9?)f{?@  
  { KOS0Du  
Actor act; H\R a*EO~j  
public : 8u+kA mI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N s+g9+<A  
e~SK*vR%]  
template < typename Cond > Nnl3r@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YpDJ(61+  
} ; z#GZb   
</{Zb.  
yV!4Im.>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cy]=Y  
最后,是那个do_ IC0L&;En  
dT|f<E/P  
CaJ-oy8  
class do_while_invoker P35DVKS  
  { Dcvul4Q  
public : 1.cP3k l  
template < typename Actor > a/j;1xcc<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F3}MM dX  
  { {h?pvH_>  
  return do_while_actor < Actor > (act); &J6`Q<U!  
}  l(?B0  
} do_; XP@dg4Z=z  
,Z@#( =f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 32[}@f2q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 35& ^spb  
最后来说说怎么处理break和continue h=7q;-@7  
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。 b_31 \  
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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