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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yQ/E0>Uj!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dBG5IOD  
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, q Q/<\6Sl  
.zQ'}H1.C  
'k1vV  
|{j\7G*5  
  class filler *$Tz g!/  
  { Es^=&2 ''  
public : TEEt]R-y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {*NM~yQ  
} ; upc-Qvk  
#FwTV@  
dSkx*#FEE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0%b !ARix  
J^xIfV~ zt  
./r#\X)dc  
 ()`cW>[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >713H!uj  
Tsc2;I  
E8Y(C_:s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G{!adBna  
Pgh)+>ON  
8oxYgj&~X  
0\DlzIO  
二. 战前分析 s^lm 81;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L8.u7(-#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mgL{t"$c  
FrL ;1zt  
ll#_v^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yE=tuHv(0  
  /* --------------------------------------------- */ 0J5IO|1M  
vector < int *> vp( 10 ); u7G9 eN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f)9{D[InM^  
/* --------------------------------------------- */ d:GAa   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m1{OaHxKh  
/* --------------------------------------------- */ >DkRl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U!D\Vd  
  /* --------------------------------------------- */ b 8~7C4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *If ]f0?%  
/* --------------------------------------------- */ ,Z aPY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bQBYzvd  
nZP%Z=p7  
wU(N<9  
_]q%Hve  
看了之后,我们可以思考一些问题: &br_opNi  
1._1, _2是什么? r6 :c<p[c  
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。 n\'@]qG)Z4  
2._1 = 1是在做什么? c3X8Wi7m  
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。 csCi0'u  
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。 .~jn N  
p5?8E$VHV  
=qy{8MsjA  
三. 动工 s3+6Z~g'B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #1VejeTi  
FTT=h0t  
_ H$^m#h  
(rB?@:zN  
template < typename T >  Zzea  
class assignment T*v@hbJ  
  { ^/_1y[j  
T value; /aX#j`PrH  
public : |\] _u 3  
assignment( const T & v) : value(v) {} vm4q1!!(  
template < typename T2 > /Z m5fw9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `@#,5S$ E  
} ; q+)csgN  
UukHz}(E  
!PuW6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \r^*4P,,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "u.4@^+i  
n&;-rj^qq  
[X=J]e^D  
zbyJ5~  
  class holder VSQxlAGk@  
  { O({vHqN>  
public : gW_^GrKpI  
template < typename T > XJ9l, :c,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I15g G.)  
  { L; f  
  return assignment < T > (t); ]id5jVY  
} zyF[I6Gs  
} ; w 7Y>B`wm?  
97~*Z|#<+  
.>bvI1  
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: qw mZOR#  
o])2_e5  
  static holder _1; F2k)hG*|{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xfqW~&  
-4!i(^w[m/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fm,} sP"Qx  
而不用手动写一个函数对象。 L?~-<k  
"i3Q)$"S  
W$_@9W(Bl  
2Y'=~*tV  
四. 问题分析 ecl$z6'c  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~IP3~m D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]'a9>o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <+2M,fq+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "Ca?liy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2 - ?  
5 qW*/  
五. 问题1:一致性 v\gCgx=%j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2~BId&]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \%ZF<sV W  
%}%vey  
struct holder i'}Z>g5D  
  {  V6{P41_  
  // *=O~TY<](  
  template < typename T > lY_&P.B  
T &   operator ()( const T & r) const ]\Tcy[5  
  { _'lrI23I  
  return (T & )r; Tfba3+V  
} _a3,Zuv  
} ; ;2=H7dq  
zXHCP.Rmg  
这样的话assignment也必须相应改动: d;kdw  
E?/Bf@a28=  
template < typename Left, typename Right > E'J| p7  
class assignment I 8 \Ka=w  
  { jLEwFPz  
Left l; Zg@NMT  
Right r; M6+_Mi.  
public : TLk=H Gw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZxRD+`  
template < typename T2 > -r!N; s$t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qq+fUfB2:  
} ; !a[1rQH  
~Z'3(n*9  
同时,holder的operator=也需要改动: liUrw7,  
?r,lgaw  
template < typename T > u}7#3JfLn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ttwfWfX  
  { IaU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n0T'"i[  
} W]UGo,  
HZ1e~IIw  
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。 @ qfVt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v_gQCS  
7O)U(<70  
return l(rhs) = r; [8VB"{{&  
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。 d2x|PpmH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tCk;tu!d  
P>dMET  
template < typename Tp > /8GgEW9Q~G  
class constant_t /l,V0+p  
  { 'wd-!aZAd  
  const Tp t; 8- ?.Q"D7%  
public : "(hhb>V1Wl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R^.oM1qu|  
template < typename T > =-`}(b2N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d (Fb_  
  { McgTTM;E  
  return t; t&SC>8M<  
} 4*4s{twG  
} ; ;R E|9GR  
T<|B1jA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >5&'_  
下面就可以修改holder的operator=了 cp0@wC#d  
?=B$-)/  
template < typename T > 9=j"kXFf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?q(7avS9  
  { -bo5/`x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b8QA>]6A  
} Tw< N  
FY [WdZDZ  
同时也要修改assignment的operator() G}d-L!YbE'  
r=<Oy1m/  
template < typename T2 > JpEE'#r|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C:/O]slH  
现在代码看起来就很一致了。 [2UjY^\;T  
CBA MAr  
六. 问题2:链式操作 S ni Ck*T,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  u%<Je  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \ %Er%yv)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;Ft_ Xiq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Gpws_ jw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c rPEr  
VLuhURI)  
template < typename T > IWvLt  
struct result_1 _ji"##K  
  { Y]aVa2!Wb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cF9bSY_Eh  
} ; 7q<2k_3<  
3~~KtH=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R _WP r[P  
xJtblZ1sr  
template < typename T > /s"mqBXCG  
struct   ref v /{LC4BF  
  { v1Tla]d  
typedef T & reference; eAh~ `  
} ; }{Ab:+aNd  
template < typename T > <H{%`  
struct   ref < T &> fmf3Hp@  
  { ;*^2,_  
typedef T & reference; +G';no\h  
} ; `iYiAc  
0b%"=J2/p.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {3F;:%$`c  
#~l(t_m{  
template < typename T > ~Ts^z(v~D2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vt@5Hb)  
  { w Q /IT}-  
  return l(t) = r(t); 'thWo wE  
} P(BjXMd  
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。 k%|7H,7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u`I&&  
(- `h8M  
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 36mp+}R#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ol QT r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u;f${Wn'3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?.t naE  
最后的布局是: ru#,pJ=O(  
                Add LT7C>b  
              /   \ -FRMal4Pg0  
            Divide   5 |[apLQ6  
            /   \ h"Qp e'D}  
          _1     3 eT33&:n4  
似乎一切都解决了?不。 )Qe<XJH!  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 77D>;90>?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jFbj)!;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h3 -y}.VjG  
Bx9R!u5D  
template < typename Right > \1Tu P}P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VfWU-lJ  
Right & rt) const B:Y"X:Y  
  { 8S*3W3HY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cu{c:z~  
} nn[OC=cDN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?=zF]J:G1w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  A [W3.$s  
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。 h9<*+T  
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。 6Ih8~Hu  
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。 L'(ei7Z  
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? 7i- G5%w7  
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: \ZN>7?Vs  
^pgVU&-~]/  
template < class Action > n~ w.\939@  
class picker : public Action }7?n\I+n"  
  { Rq`B'G9|c  
public : G8bc\]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yN-o?[o  
  // all the operator overloaded XT2:XWI8  
} ; h 8Shf"  
g$X4ZRSel  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b&wyp@k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KZeaM  
^w|D^F=o  
template < typename Right > }4$k-,1S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'Cr2& dy  
  { ;og[ q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); olA 1,8  
} m2sf]-?Y  
{X r|L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "XKcbdr8-  
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。 ||p>O  
=74yhPAW  
template < typename T >   struct picker_maker z5njblUz  
  { ^9_4#Ep(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IA6,P>}N  
} ; +"yt/9AO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $3yzB9\a"  
  { %imI.6   
typedef picker < T > result; F7!q18ew  
} ; tBB\^xq:  
`8x.Mv  
下面总的结构就有了: D MzDV_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2)-V\:;js  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V1l9T_;f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "pA24Ze  
至此链式操作完美实现。 1uwzo9Yg  
r &.gOC  
mMt~4(5  
七. 问题3 dj}y6V&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 s[dq-pc "  
T[(4z@d`5  
template < typename T1, typename T2 > :qAF}|6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BN]{o(EB  
  { 9coN >y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }57d3s  
} +$CO  
W{!Slf  
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: gH u!~l  
Au"7w=G`f  
template < typename T1, typename T2 > C@F3iwTtp  
struct result_2 EJByYk   
  { h\<;N*Xi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IKs2.sj"o  
} ; -dO9y=?t  
yt 5'2!jc  
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? `VL<pqPP  
这个差事就留给了holder自己。 vyhxS.[9  
    9{- Sa  
.ng:Z7  
template < int Order > Ld4Jp`Zg  
class holder; UmNh0nS  
template <> 6 _n~E e  
class holder < 1 > IEj=pI   
  { XEpwk,8*g  
public : <&m `)FJ  
template < typename T > y%Wbm&h  
  struct result_1 +cf.In,{  
  { <8sy*A?0z  
  typedef T & result; Su>UXuNdE#  
} ; O_^X:0}  
template < typename T1, typename T2 > " ra C?H  
  struct result_2 z$]HZ#aRE  
  { p6*|)}T_%  
  typedef T1 & result; dk@j!-q^  
} ; .!2Ac  
template < typename T > \0bZ1"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) mG  
  { B,NHy C1i  
  return (T & )r; 4+2hj*I  
} no UXRQ  
template < typename T1, typename T2 > K[Ao_v2g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WEZ)>[Xj?  
  { U66}nN9  
  return (T1 & )r1; Y)KO*40c  
} R1/87eB  
} ; B`;DAsmT  
Q"D%xY  
template <> >=!$(JgX  
class holder < 2 > bA*T1Db,t>  
  { F qH@i Z  
public : zrazFI0G  
template < typename T > I/Q5Y-atg  
  struct result_1 +jrMvk"  
  { 38HnW  
  typedef T & result; P%^\<#Ya7  
} ; M hJ;)(  
template < typename T1, typename T2 > 1 z5\>F  
  struct result_2 bR&<vrMmrA  
  { ]>'yt #]  
  typedef T2 & result; *JmU",X  
} ; =F>nqklc  
template < typename T > GTBT0$9 g.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _>)=c<HL  
  { eF%IX  
  return (T & )r; TU,k( `tn<  
} .|Bmg6g*  
template < typename T1, typename T2 > mzoNXf:x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GK.U_`4?  
  { u9~RD  
  return (T2 & )r2; Xy'qgK?  
} .}||!  
} ; 4}t&AW4  
v*.#LJEm  
Df L>fk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 AG==A&d>$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4t;m^Iv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %G>|u/:U  
k3FpD=N  
return l(i, j) = r(i, j); x[i Et%_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g bc])`aJ>  
4 fxD$%9  
  return ( int & )i; ?=lnYD j  
  return ( int & )j; ;N/=)m  
最后执行i = j; OJH:k~]0!  
可见,参数被正确的选择了。 @N0(%o&  
%M_5C4&6  
-$J%.fdPs  
9X2 lH~C  
gc6T`O-_;  
八. 中期总结 9&t!U+  
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: $3C$])k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /\B[lRn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4{1 .[##]o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0Q_@2  
(KDv>@5  
L beMP  
)5M9Ro7  
/`Wd+  
G?OwhX  
九. 简化 BkTGH.4G%  
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。 @$(/6]4p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UkY `&&ic  
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: F ;m1I+;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1jhGshhp  
  +-*/&|^等 ]GS@ub  
2. 返回引用。 e!5nz_J1}  
  =,各种复合赋值等 q&-A}]  
3. 返回固定类型。 N!e?K=}tL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9N[vNg<n  
4. 原样返回。 @zJhJ'~ Sl  
  operator, AjQ^ {P  
5. 返回解引用的类型。 M zLx2?  
  operator*(单目) /?; 8F  
6. 返回地址。 _S(]/d(c  
  operator&(单目) 5[Ryc[  
7. 下表访问返回类型。  uT}Jw  
  operator[] | ZI~#V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 p5KM(N6f  
  operator<<和operator>> f]BG`rJX  
E&/D%}Wl  
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。 rX%qWhiEJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jnK8 [och  
<h/\)bPB  
template < typename Left > ezt_ct/Z  
struct value_return %KeQp W  
  { I [J0r  
template < typename T > )y7SkH|  
  struct result_1 AUnRr+o  
  { [G/q*a:K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H]. 4~ 8  
} ; u_o>v{&i  
GRC=G&G  
template < typename T1, typename T2 > \kiCczW_  
  struct result_2 -o+_PL $\  
  { 6/9h=-w&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Musz+<]  
} ; Qr;es,f  
} ; j~G^J  
(WK $ )f  
%<e\s6|P:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '"5" $)7  
NA`3   
下面我们来剥离functor中的operator() _c|>m4+X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7cn"@h rJ  
;<#fZ0(l;  
return l(t) op r(t) hGH{Xp[mW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <?P UF,  
return op l(t) oOuhbFu  
return op l(t1, t2) 1;ulqO  
return l(t) op i4.s_@2Y  
return l(t1, t2) op S\Qh#y FT  
return l(t)[r(t)] #](k,% 2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4];Qpln  
x#e(&OjN7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b9(d@2MtK  
单目: return f(l(t), r(t)); Y#c11q Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E~zLhJTUL'  
双目: return f(l(t)); IPcAE!h6zN  
return f(l(t1, t2)); k 6~k  
下面就是f的实现,以operator/为例 :&`Yz   
c3|;'s  
struct meta_divide yov:JnWo  
  { [^W4%S  
template < typename T1, typename T2 > fPHv|_XM>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sm}v0V.Js  
  { M6!kn~  
  return t1 / t2; Y[;Pl$  
} pM\)f  
} ; 4(&00#Yxg2  
kT UQ8U  
这个工作可以让宏来做: 3l>P>[<o  
6(oGU4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2?ZH WS>U  
template < typename T1, typename T2 > \ mCtuyGY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )xP]rOT  
以后可以直接用 ~@z5Ld3xz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @P"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 )G ,LG0"-  
(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。。。) g i:;{  
Ih`n:aA  
bqf=;Nvog  
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 X8bo?0  
~m uVQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )TM![^d  
class unary_op : public Rettype RgQ\Cs24Q  
  { 8&ZUkDGkJ  
    Left l; HqOSQ<-Fo  
public : rN{&$+"2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} guSgTUJ}  
Y*f7& '[  
template < typename T > >K-O2dry*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c.&vWmLSGE  
      { jRB:o?S  
      return FuncType::execute(l(t)); cY#TH|M  
    } ~AK!_EOs`  
3 %dbfT j  
    template < typename T1, typename T2 > d&?B/E^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /R k5n  
      { |fTQ\q]W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K( 6=)  
    } ?ArQ{9c  
} ; :n'QN Gj  
;=)CjC8)  
X^9_'T9  
同样还可以申明一个binary_op pPh_p @3I  
{(7. X4\x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q97Dn[>3  
class binary_op : public Rettype 66)@4 3V  
  { _BtlO(0&  
    Left l; _V:D7\Gs  
Right r; S~/iH Xm  
public : 1Q?hskL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x 6,S#p  
g:;v]   
template < typename T > qg.[M*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rIge6A>I  
      { ,*S?L qv^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c q3C N@  
    } 30<dEoF  
92 Pp.Rh  
    template < typename T1, typename T2 > "5dh]-m n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b;m6m4i'f{  
      { mvUYp,JECl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R"O9~s6N  
    } =nid #<X  
} ; ~`-9i{L  
#0xvxg%{  
%$]u6GKabi  
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 HNU[W8mg8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IUc!nxF#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z"!C  
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。 U}Xc@- \ ?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'd6hQ4Vw4  
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。。。 =$BgIt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _/E>38G]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XkdNWR0  
下面是修改过的unary_op } doj4  
Tm3$|+}$f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -BoN}xE4  
class unary_op "n]B~D  
  { %&gx@ \v  
Left l; &# @1n  
  lc5NC;JR  
public : L</"m[  
Z6h.gaQ7 H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u:,B"!  
2d3wQ)2  
template < typename T > ,cC4d`  
  struct result_1 UZ] (X/  
  { rSEJ2%iF*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r2sog{R  
} ; dOiy[4s  
) Fm  
template < typename T1, typename T2 > sgB3i`_M  
  struct result_2 j6v +S  
  { &F.lo9JJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >eUAHmXQ|  
} ; B:x4H}`vh  
P_ ZguNH  
template < typename T1, typename T2 >  K8 ThZY%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ak}l6{ ..  
  { k8*=1kl"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t}oxHEa V  
} f%@Y XGf  
Q kQd;y  
template < typename T > TR%?U/_4;r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^NnZYr.  
  { KR522YW  
  return OpClass::execute(lt(t)); uNRGbDMA=  
} 3(PU=  
qmL!"ZRLF  
} ; ^ul`b  
`b%/.%]$  
G&n_vwZ%  
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 ]\3dJ^q|%  
好啦,现在才真正完美了。 KM\`,1?x92  
现在在picker里面就可以这么添加了:  u?'X%'K*  
Jp,ohVRNq  
template < typename Right > {u5)zVYC,U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UHCx}LGe  
  { (ZI&'"H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z1Ju;k( 8  
} C]):+F<7  
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。 'Uc|[l]  
OVivJx  
<$=8'$T81  
n1;V2k{uV  
{9=U6m^R2  
十. bind Tw`l4S&  
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。 Hv IN'  
先来分析一下一段例子 6>vj({,1Y*  
0<Pe~i_=  
@?%"nK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5GRN1Aov<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >i ~zG6H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )1i)I?m  
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。 iFDQnt [t  
我们来写个简单的。 X:!%"K%}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2KzKNe(  
对于函数对象类的版本: U  *I52$  
8t7hN?,t  
template < typename Func > O;zW'*c+  
struct functor_trait 9c?izpA  
  { LS_QoS  
typedef typename Func::result_type result_type; i&KbzOY  
} ; Nyo6R9^  
对于无参数函数的版本: &\(YmY  
@Ab<I  
template < typename Ret > v>e4a/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +HcH]D;  
  { m[7a~-3:J  
typedef Ret result_type; $i2gOz  
} ; <l6CtK@  
对于单参数函数的版本: .9E`x>C  
t +#Ss v8  
template < typename Ret, typename V1 > Iq52rI}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jQdfFR  
  { kOc'@;_O  
typedef Ret result_type; A} "*`y  
} ; LnL<WI*Pq  
对于双参数函数的版本: tJn2:}-s  
QJTC@o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vSyN_AB?$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ae<KUThm.  
  { !bY{T#i)k  
typedef Ret result_type; T S.lFg:K  
} ; Rza \n8  
等等。。。 nOB ]?{X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mB :lp=c`  
(+U!# T]'D  
template < typename Func > xpnnWHdaq  
struct func_return %NBD^g F  
  { ;L)}blN.  
template < typename T > [WK_Vh{  
  struct result_1 xv ja  
  { w_ Ls.K5"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *oPSkEA{  
} ; GphG/C (  
w9oiu$7),  
template < typename T1, typename T2 > v#X? KqD  
  struct result_2 sM4wh_lO  
  { 9}\T?6?8pX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6lhVwgy3A  
} ; [DE8s[i-  
} ; +:t1PV;l  
hb_Ia]b  
RWoiV10  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }FK6o 6  
vZKo&jU k  
template < typename Func, typename aPicker > Jk~T.p?tF  
class binder_1 \i&yR]LF  
  { $`Ou*  
Func fn; BBx"{~  
aPicker pk; e^FS/=  
public : w_-{$8|  
E8nqEx Q  
template < typename T > kz&)a>aA  
  struct result_1 W t8 RC  
  { khIh<-s!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J3zb_!PPE  
} ; =y4g. J\  
J+;.t&5R  
template < typename T1, typename T2 > F3qi$3HM  
  struct result_2 !9!N s(vUM  
  { ecF I"g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o0/03O  
} ; 87HVD Di  
ZNUV Bi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ve.4""\a  
"[8](3\v  
template < typename T > @NVq .z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /Ly%-py-$  
  { 1S=I(n?E  
  return fn(pk(t)); X23TS`  
} dRu@5 :BP  
template < typename T1, typename T2 > s<5t}{x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CEUR-LK0  
  { H p,r @  
  return fn(pk(t1, t2)); We9mkwK7C  
} :&a|8Wi[W  
} ; o~}q@]]  
X{ Nif G  
R1S Ev$  
一目了然不是么? E:i3 /Ep?  
最后实现bind KctD=6  
w@"|S_E  
'rg$%M*(  
template < typename Func, typename aPicker > 9<Bf5d   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S`R ( _eD@  
  { x3vz4m[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B!Qdf8We  
} Bb1dH/8  
C[pAa8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }&!rIU  
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。 >N*QK6"=|  
4];NX  
十一. phoenix 2L,e\]2Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @z2RMEC~  
YY.;J3C  
for_each(v.begin(), v.end(), O" z=+79q  
( c XY!b=9  
do_ C ]#R7G  
[ *mBEF"  
  cout << _1 <<   " , " SKYS6b  
] GI~;2 `V  
.while_( -- _1), S</" ^C51J  
cout << var( " \n " ) F\XzP\  
) 7lh%\  
); 5%W3&F6 %  
P= ]ZXj[  
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: E-Mp|y/V  
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 |d Soq~Vz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x &\~4,TN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nVYh1@yLy  
[szwPNQ_  
Bd7A-T)q!  
template < typename Cond, typename Actor > B[Tw0rQ  
class do_while mMa7Eyaf  
  { CjO/q)vV  
Cond cd; #4|?;C)u\  
Actor act; 9,9( mbWJv  
public : v=/V<3  
template < typename T > |g7E*1Ie  
  struct result_1 }b+=,Sc"  
  { k1%Ek#5  
  typedef int result_type; >`lf1x  
} ; a1Gy I  
G& ;W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u{\`*dNx  
k|BEAdQ%M  
template < typename T > 5v?6J#]2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1~_]"Y'  
  { ]{;K|rCR-  
  do a#mdD:,cF  
    { $+rdzsf)+/  
  act(t); .Wb),  
  } ,@2O_O`:  
  while (cd(t)); 2 OGg`1XX  
  return   0 ; '9b<r7\@  
} 3nG(z>  
} ; yJgnw6>r2  
v[~ U*#i  
wlkS+$<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m2 OP=z@)  
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。 @ VJr0  
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。 &18} u~M  
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。 6vmkDL8{A8  
下面就是产生这个functor的类: ?B[Z9Ef"8l  
H p1cVs  
)ll}hGS  
template < typename Actor > MEo+S  
class do_while_actor )} /9*  
  { $<T)_g  
Actor act; xo?f90+(  
public : fEM8/bhq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fPspJug  
C~:aol i;  
template < typename Cond > {)`5*sd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &hZcj dB  
} ; =n$,Vv4A  
 EI+.Q  
r{Xh]U&>k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U-|g tND  
最后,是那个do_ ~C[R%%Gu  
"ua/65cq9  
D?9 =q  
class do_while_invoker %1e`R*I  
  { k:af  
public : 0WQ0-~wx  
template < typename Actor > cT."  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @aBZ|8  
  { A87Tyk2Pi  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 0hE)!A  
} /X8b=:h  
} do_; }!B<MGBd  
o.sa ?*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "< [D1E\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?2Bp^3ytJ  
最后来说说怎么处理break和continue Oq|pd7fcgm  
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。 '"=C^f  
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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