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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0gu_yg!R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k`cfG\;r  
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, [@_Jj3`4  
vRTkgH#4l  
dUD[e,?  
P7ao5NP  
  class filler :^<3>zk  
  { 5p,RI&nlN  
public : =?5]()'*n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nd`1m[7MNu  
} ; L@rcK!s,lD  
 }t!Gey  
e_^26^{q  
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: Q*GN`07@?d  
pj8=wch  
m%0p\Y-/  
44J]I\+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :S]\0;8]  
`T1  
PgAf\.48a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ),_@WW;k  
O4 w(T  
g9OY<w5s]  
>e lJkq|  
二. 战前分析 ?C]vS_jAh  
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。 6]i-E>p3R  
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 OU E (I3_  
y4yhF8E>;U  
`4r 3l S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YH$-g  
  /* --------------------------------------------- */ zE*li`@  
vector < int *> vp( 10 ); SV4E0c>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .C%<P"=J4h  
/* --------------------------------------------- */ 1> ?M>vK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); gE-tjoJ  
/* --------------------------------------------- */ ]dVGUG8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y!xF ;a  
  /* --------------------------------------------- */ _r#Z}HK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $L `d&$Vh  
/* --------------------------------------------- */ %64 )(z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #I.+aV+2oQ  
/*~EO{o  
 OHN_  
|*Yr<zt  
看了之后,我们可以思考一些问题: BX/8O<s0  
1._1, _2是什么? #&+{mCjs  
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。 y<UK:^t31V  
2._1 = 1是在做什么? E#RDqL*J  
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。 goNG' o %|  
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。 $V;i '(&7  
_{ue8kGt  
1}+3dB_s  
三. 动工 Ha#= (9.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t3WiomNCc  
2YL?,uLS  
>-?f0 K  
g @Z))M+  
template < typename T > `?H]h"{7Q  
class assignment _oL?*ks  
  { d7^}tM  
T value; r wL`Czs  
public : zC:ASt  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^S<Y>Nm]  
template < typename T2 > NSMyliM1Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @)+AaC#-  
} ; of~4Q{f$6  
9)yJ: N#F  
1#g2A0U,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  'c&Ed  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qx(xvU9  
P;y45b  
3Aip}<1  
jdP2Pf^^  
  class holder hNiE\x  
  { ~D+bh~  
public : E =67e=h  
template < typename T > iU918!!N   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Hvauyx5T  
  { G't$Qx,IC  
  return assignment < T > (t); je-!4r,  
} }Bh8=F3O Q  
} ; +480 l}  
g axsv[W>^  
ssA`I<p#  
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: \w>y`\6mX  
7"D", 1h  
  static holder _1; XW H5d-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u#fM_>ML  
:G=fl)!fE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \7eUw,~Q>  
而不用手动写一个函数对象。 j;Gtu  
wu6;.xTLl  
s) t@ol  
j_[tu!~  
四. 问题分析 nPtuTySG  
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。 sdrfsrNvB-  
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。 {?0lBfB"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >uB?rGcM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C =xa5Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QL/(72K  
:4w ?#  
五. 问题1:一致性 lFj]4  
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?| E=Bf1/c\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `[yKFa I  
"{xrL4BtC  
struct holder 'oVx#w^mf  
  { 3M`M  
  // ^ +\dz  
  template < typename T > G4;Oi=  
T &   operator ()( const T & r) const Z\rwO>3  
  { |-ALklXr  
  return (T & )r; pllGB6X  
} T763:v  
} ; MN>b7O \.?  
3,w_ ".m`#  
这样的话assignment也必须相应改动: j;r-NCBnz  
4J? 0bZ  
template < typename Left, typename Right > 1&OW4_  
class assignment TX/Xt7#R:  
  { v1JzP#  
Left l; pki%vRY  
Right r; NxY#NaE:?4  
public : 0mVNQxHI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HiFUv>,u  
template < typename T2 > gQuw1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Om@;J%u/  
} ; T-L||yE,h  
\)[j_^  
同时,holder的operator=也需要改动: j$:~Rek  
JbbzV>  
template < typename T > pv&sO~!iC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^ @5QP$.  
  { C!!M%P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `w Vyb>T  
} WH}y"W  
t{kG<J/l  
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。 Y.UFbrv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e !Y~Qy  
am'7uy!ka~  
return l(rhs) = r; GxxW&y  
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。 bE..P&"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LRA8p<Rs  
q9_OGd|P  
template < typename Tp > 4VSU8tK|N]  
class constant_t 0S~rgq|O  
  { eMsd37J  
  const Tp t; D>q9 3;p  
public : F41=b4/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >bW #Zs,6  
template < typename T > ?a5!H*,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0h_|t-9j  
  { cwg"c4V  
  return t; 5;EvNu  
} 0,")C5j  
} ; 5j(k:a+!H  
&QgR*,5eo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %h@EP[\  
下面就可以修改holder的operator=了 :o3N;*o>)0  
3w'tH4C[Y  
template < typename T > L8B! u9%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0l6.<-f{  
  { fHFE){  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *2l7f`K  
} !Vk^TFt`  
U xGApK=X  
同时也要修改assignment的operator() >[#f\bG>  
[(lW^-  
template < typename T2 > M= (u]%\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !Uo4,g6r+  
现在代码看起来就很一致了。 ygcm|PrS  
upmx $H>  
六. 问题2:链式操作 &D<yX~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y9ZvV0  
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。 !a\^Sk /  
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。 ? J0y|  
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。 z24q3 3O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2?Vd5xkt  
$& c*'3  
template < typename T > *.[. {qG(  
struct result_1 'w aaw_>b  
  { \FaP|28h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @0''k  
} ; jP.dDYc  
8s@3hXD&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >t+P(*u  
nw<uyaU-t  
template < typename T > [a(#1  
struct   ref xmoxZW:  
  { * ;FdD{+  
typedef T & reference; (ZlU^Gw#UB  
} ; -9?]IIVb  
template < typename T > QT}tvm@PMq  
struct   ref < T &> <P<z N~i9j  
  { 5^Zg>I  
typedef T & reference; ~W/z96' 5  
} ; V7/Rby Q  
h";L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dE3) | %  
 bN.Pex  
template < typename T > Id9TG/H7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const er\|i. Y  
  { L~3Pm%{@A  
  return l(t) = r(t); 0jfuBj5!  
} 4+tEFxvX&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4qa.1j(R/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U<XG{<2  
"dlV k~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /-s6<e!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;Rf'P}"]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LzL So"n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Y,Z %d  
最后的布局是: kx^/*~ex  
                Add K=&>t6s<  
              /   \ !)$Zp\Sg  
            Divide   5 XWw804ir  
            /   \ +ZV5o&V>  
          _1     3 /9X7A;O  
似乎一切都解决了?不。 Hn:Crl y#  
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。 b.938#3,  
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。 <UCl@5g&  
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: /wG2vE8e  
MQ2_`pi  
template < typename Right > mE[y SrV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V]^$S"Tv  
Right & rt) const jEwIn1  
  { cwL_tq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ssL\g`xe  
} xSu >  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F0# 'WfM#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,,r>,Xq 6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5r0YA IJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lhJ'bYI  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 30{ gI0jk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I1J-)R+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *1"+%Z^  
=~gvZV-<  
template < class Action > 9YGY,s x  
class picker : public Action Y:`&=wjP~  
  { 7 8,n%=nG  
public : ~ri5zb20  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 05R@7[GWq  
  // all the operator overloaded HOi`$vX }N  
} ; - YBY[%jF>  
Wn6Sn{8W{  
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。 1;iUWU1@  
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: ry]l.@o;  
{8etv:y  
template < typename Right > HZOMlOZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?]5qr?W%  
  { OrW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u? EN  
}  :11 A  
n"8Yv~v*2j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EX"yxZ~  
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。 `0svy}  
/kG_*>.Z  
template < typename T >   struct picker_maker /_.|E]  
  { IGgL7^MF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )5H?Vh>36  
} ; Fzcwy V   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *^r}"in  
  { o;*Q}Gr<M  
typedef picker < T > result; fV~~J2IK  
} ; _v:SP LU  
@9:uqsL  
下面总的结构就有了: ]@TCk8d$0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 'fW-Y!k%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y>LBl]  
至此链式操作完美实现。 {h4E8.E  
bd`P0f?  
9JwPSAo;  
七. 问题3 T>>c2$ x  
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。 Xc.`-J~Il  
#z42C?V  
template < typename T1, typename T2 > afk>+4q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4!$"ayGv;D  
  { zeRyL3fnmb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m+9#5a-  
} ;a3}~s  
/@5YW"1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 13f)&#, F  
)}v l\7=  
template < typename T1, typename T2 > P {'b:C  
struct result_2 `_h&glMJ,q  
  { R#KU^]"(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8k79&|  
} ; :KO2| v\  
=u;MCQ[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z%kULTL  
这个差事就留给了holder自己。 !9x}  
    R-Sym8c  
TZ`SZDc7_  
template < int Order > 8Y?;x}  
class holder; X?Au/  
template <> 'q.!|G2U  
class holder < 1 > .^.z2 e  
  { ce(#2o&`  
public : Ca\6vR  
template < typename T > N21smC}  
  struct result_1 ;}t(Wnu.  
  { %)n=x ne  
  typedef T & result; Ho%CDz z  
} ; +[P{&\d4}  
template < typename T1, typename T2 > "#48% -'x  
  struct result_2 %znc##j)q  
  { v,t:+ !8  
  typedef T1 & result; ] R*A  
} ; ]f3>-)$*  
template < typename T > PW4q~rc=:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NVs@S-rpX  
  { |hQ;l|SWg  
  return (T & )r;  _4f;<FL  
} aDCwI:Li(  
template < typename T1, typename T2 > v>56~AJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1eKT^bgM  
  { "5 A! jq  
  return (T1 & )r1; r :dTz  
} /<3UQLMa  
} ; KmF]\:sMD  
fR|A(u#9  
template <> EQ ttoOO  
class holder < 2 > Wjc'*QCPl  
  { nP$9CA  
public : ElXFeJ%[G  
template < typename T > s@C}P  
  struct result_1 =Sv/IXX\di  
  { <uJ@:oWG7  
  typedef T & result; |g~ZfnP_%  
} ; `x|?&Ytmf9  
template < typename T1, typename T2 > +n)9Tz5  
  struct result_2 9B4&m|g  
  { n*$ g]G$  
  typedef T2 & result; 2?x4vI np;  
} ; H#&00Q[  
template < typename T > Xeaj xcop#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U~8g_*  
  { `2snz1>!j  
  return (T & )r; xfQ1T)F3g  
} a =QCp4^  
template < typename T1, typename T2 > kP"9&R`E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ceV}WN19l  
  { VE24ToI?W"  
  return (T2 & )r2; 5m*,8]!-  
} c|%6e(g"L  
} ; ^s=8!=A(  
nwWJ7M,A  
OCUr{Nh  
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> >。 ?EL zj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,)XLq8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _L PHPj^Pg  
w@b)g  
return l(i, j) = r(i, j); (?c-iKGc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]3gSQ7  
q@qsp&0/  
  return ( int & )i; /ouPg=+Nl  
  return ( int & )j; :0ep( <|;  
最后执行i = j; OnK4] S5  
可见,参数被正确的选择了。 R8 T x[CJ5  
z}@7'_iJ  
-%~4W?  
M{\I8oOg  
q@&6#B  
八. 中期总结 R@0R`Zs  
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: p[-O( 3Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jv i#)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rZF*q2?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :t[_:3@  
~BF&rx5Q  
j6YOKJX  
;,TFr}p`  
\8 ":]EU  
Kgv T"s.  
九. 简化 %$I;{-LD  
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。 rUl+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %*U'@r(A  
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: -12U4h<e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a}d@ T  
  +-*/&|^等 d1*<Ll9K  
2. 返回引用。 pJ=#zsE0  
  =,各种复合赋值等 ;*N5Y}?j'  
3. 返回固定类型。 ),)lzN%!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !W\+#ez  
4. 原样返回。 2T1q?L?]  
  operator, y9;Yiv r)  
5. 返回解引用的类型。 ~dSr5LUD  
  operator*(单目) Z G:{[sT  
6. 返回地址。 s.#`&Sd>  
  operator&(单目) z{6Z 11|  
7. 下表访问返回类型。 %C0Dw\A*:  
  operator[] ibw;}^m(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D@KlOU{<  
  operator<<和operator>> \!(zrfP{(  
ZC ?Xqp  
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。 n|hNM?v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G B^Br6  
7nSxi+6e  
template < typename Left > fOHxtHM  
struct value_return 5N]"~w*  
  { jylD6IT  
template < typename T > [?gP;,  
  struct result_1 RNL9>7xV  
  { "|NI]Kv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wq{hF<  
} ; xoL\us`A  
+mPx8P&%  
template < typename T1, typename T2 > -/4P3SG/  
  struct result_2 Kq!3wb;  
  { }b}m3i1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jCY %|  
} ; x38 QD;MT  
} ; b$7 +;I;  
IgzQr >  
3R/bz0 V>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'R)Tn!6  
KoRV %@I  
下面我们来剥离functor中的operator()  \*da6Am  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F{wzB  
V+\Wb[zDJ  
return l(t) op r(t) l}h!B_P'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N[hG8f  
return op l(t) QP x^_jA  
return op l(t1, t2) :3PH8TL  
return l(t) op +t.b` U`-  
return l(t1, t2) op ?M2J wAK5  
return l(t)[r(t)] [UR-I0 s!/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6Zo}(^Ovz  
/1 dT+>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xk5 ]^yDp  
单目: return f(l(t), r(t)); jdN` mosJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YUb_y^B^  
双目: return f(l(t)); RCrCs  
return f(l(t1, t2)); ;a/E42eN;  
下面就是f的实现,以operator/为例 :0/ 7,i  
ZcsZ$qt^  
struct meta_divide UG^q9 :t  
  { Wqnc{oq |$  
template < typename T1, typename T2 > x;S @bY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S/ *E,))m  
  { gUlo]!$  
  return t1 / t2; +|v90ed  
} ~o(   
} ; wkq 66?  
x2EUr,7  
这个工作可以让宏来做: F [M,]?   
K9[UB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H}!r|nG  
template < typename T1, typename T2 > \ ' QG?nu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7pd$\$  
以后可以直接用 txpgO1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c$,P ~W s'  
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 HQ g^ h  
(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。。。) w]H->B29C  
sK{e*[I>W  
9x8fhAy}4  
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 Q8NX)R  
QZs!{sZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y73C5.dNcE  
class unary_op : public Rettype Ba,`TJ%y  
  { |>Vb9:q9Po  
    Left l; ok[i<zl; '  
public : ixFi{_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .8R@2c`}Cs  
m*pJBZxd  
template < typename T > PsYpxNr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9p/Bh$vJ  
      { rsQtMtS2  
      return FuncType::execute(l(t)); 8m MQ[#0:}  
    } Ulyue  
= &]L00u.  
    template < typename T1, typename T2 > ^c<Ve'-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wri<h:1  
      { ![1rzQvGDb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]`K2 N  
    } X, n:,'  
} ; m@c)Xci  
Nc`L;CP  
=euni}7a  
同样还可以申明一个binary_op e= AKD#  
]DcFySyv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GJrG~T  
class binary_op : public Rettype C_Dn{  
  { ;+%rw2Z,B  
    Left l; ;TYBx24vD'  
Right r; K-4PI+qQ\  
public : _b 0& !l<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6Oq 7#3]  
UNYqft4  
template < typename T > #e"[^_C@!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "sTRS*  
      { )8AXm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @]j1:PN-  
    } A"]YM'.  
rp$'L7lrX  
    template < typename T1, typename T2 > kmW4:EA%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y4-t7UlS;  
      { J5qZFD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LoV<:|GTI  
    } ]Um/FAW  
} ; jd: 6:Fm  
 R&&4y 7  
A^g(k5M*  
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 dN q$}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &~CI<\o P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D7Z /H'|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gdc<ZYcM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =bOW~0Z1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -RwE%  cr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )7F/O3Tq  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) dV_G1'  
下面是修改过的unary_op e ,(mR+a8  
dPlV>IM$z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "jZ-,P=  
class unary_op P:c w|Q  
  { @"A4$`Xi3  
Left l; N8jIMb'<  
  ,+k\p5P  
public : K+eM   
x5Bk/e'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K- v#.e4  
j#|ZP-=1_  
template < typename T > Lbgi7|&  
  struct result_1 H_a[)DT  
  { >MZ/|`[M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {: /}NpA$  
} ; d]9z@Pd   
y29m/i:  
template < typename T1, typename T2 > 6k%f  
  struct result_2 J.a]K[ci  
  { $'vU2L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >4TO=i  
} ; K(4_a``05  
=_CzH(=f#  
template < typename T1, typename T2 > x}4q {P5$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _a, s )  
  { vM={V$D&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4W75T2q#  
} VbYdZCC  
 mh%VrA q  
template < typename T > F59 TZI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! nx{ X  
  { NEs:},)o  
  return OpClass::execute(lt(t)); WJi]t93  
} kh<2BOV  
h[ ZN+M  
} ; tbr=aY$jY  
8ag!K*\ V<  
V`5 O{Gg  
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 ;uW FHc5@B  
好啦,现在才真正完美了。 Z+SRXKQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: DU^loB+  
4H/OBR  
template < typename Right > Om&Dw |xG8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z:O8Ls^\T  
  { @EAbF>>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !-bB559Nv  
} 2wn2.\v M  
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。 `cO:<^%  
4i bc  
AA_%<zK  
7)m9"InDI  
b>k y  
十. bind M|-)GvR$J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,4 rPg]r@  
先来分析一下一段例子 ~&O%N  
reVgqYp{{-  
PF2nLb2-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G$PE}%X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k)u[0}   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CLSK'+l  
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。 Xj*Wu_  
我们来写个简单的。 hZ3bVi)L\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E`q_bn  
对于函数对象类的版本: #$vEGY}1  
8L XHk l  
template < typename Func > :gT4K-O j  
struct functor_trait 6~{C.No}  
  { zDp2g)  
typedef typename Func::result_type result_type; a.'*G6~Qgw  
} ; ^.tg7%dJ  
对于无参数函数的版本: GILfbNcd  
}G=M2V<L  
template < typename Ret > 9L9sqZUB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TC. ,V_  
  { (hsl~Jf  
typedef Ret result_type; )"LJ hLg  
} ; m|# y >4  
对于单参数函数的版本: NI5``BwpO  
n%-0V>  
template < typename Ret, typename V1 > +p^u^a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v=k$A  
  { $M#>9QHhc  
typedef Ret result_type; b -y  
} ; !wNO8;(  
对于双参数函数的版本: l2d{ 73h  
l0] EX>"E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4 :=]<sc,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DlT{`  
  { 2:R+tn(F  
typedef Ret result_type; *I'yH8Fcn  
} ; kT?J5u _o  
等等。。。 v<;Md-<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jwp7gYZ  
'S~5"6r  
template < typename Func > #g=XUZ/"  
struct func_return V]N?6\Op  
  { |o @%dH  
template < typename T > *VeRVaBl  
  struct result_1 "L1Zi.)  
  { d3Rw!slIq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ':W[A  
} ; HDKbF/  
] - .aL  
template < typename T1, typename T2 > b[yiq$K/  
  struct result_2 7rA;3?p)  
  { 8Y3I0S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y]im Z4{/  
} ; } %z   
} ; aT<q=DO  
t Pf40`@  
$cR{o#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i!cCMh8  
p7Cs.2>M>S  
template < typename Func, typename aPicker > yN c2@  
class binder_1 KG@8RtHsQ  
  { &{RDM~  
Func fn; G j1_!.T  
aPicker pk; ca}2TT&t  
public : -+5>|N#  
{t!!Uz 7  
template < typename T > Zov~B-Of:  
  struct result_1 ,47qw0=C  
  { &R siVBA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8_tQa^.n\  
} ; ':}\4j&{E  
2Hdu:"j  
template < typename T1, typename T2 > ]d`VT)~vje  
  struct result_2 *dF>_F  
  { OH"XrCX7n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e%6QTg5#  
} ; w:l"\Tm  
W`&hp6Jq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .KC ++\{HE  
yBRC*0+Vy  
template < typename T > 0ksa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]HdCt3X  
  { qa6,z.mQ  
  return fn(pk(t)); , dp0;nkr  
} 5coZ|O&f8  
template < typename T1, typename T2 > rH>)oThA#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 875od  
  { V$~9]*Wn  
  return fn(pk(t1, t2)); smLQS+UE  
} *j-aXN/$  
} ; &0f,~ /%Z  
dTtSUA|V7"  
Df#l8YK#  
一目了然不是么? I0a<%;JJW  
最后实现bind &OBkevg  
MW{8VH6+  
vFsLY  
template < typename Func, typename aPicker > o14cwb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4OX^(  
  { _ J[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #[a*rD%m  
} fzA9'i`  
X jX2]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s{" 2L{,$  
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。 VD:/PL  
qCO/?kW  
十一. phoenix 0;ji65  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: = f i$}>\  
Z/K{A`  
for_each(v.begin(), v.end(), sC;+F*0g  
( ?s _5&j7  
do_ ASfaX:ke  
[ wf $s*|z  
  cout << _1 <<   " , " Dxxm="FQZ  
] :yjFQ9^?&  
.while_( -- _1), ;GhNKPY  
cout << var( " \n " ) eY\y E"3  
) f9;(C4+  
); xvy.=(  
BUR*n;V`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QIgNsz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _[y/Y\{I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '7@R7w!E4H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :eg4z )  
Lk$B{2^n  
Z<4AL\l 98  
template < typename Cond, typename Actor > ^I)N. 5  
class do_while e$pV%5=  
  { hzRYec(  
Cond cd; g[t [/TV   
Actor act; * H9 8Du  
public : W];dD$Oqg  
template < typename T > :hV7> rr  
  struct result_1 S@Hf &hJ  
  { |W\(kb+  
  typedef int result_type; `#gie$B{  
} ; 3&/Ixm:  
${)b[22":  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #=v~8  
Y DFyX){  
template < typename T > (khL-F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F:l%O#V  
  { uH-)y,2&  
  do OC:T O|S:4  
    { 3Hm/(C  
  act(t); 7`YEH2  
  } lPJ\-/>$z  
  while (cd(t)); l$'wDhN*  
  return   0 ; EyLuO-5  
} FEVlZ<PW3I  
} ; .% OR3"9@  
- R6)ROGl  
z"4~P3>{g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BX^tR1  
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。 ss e.*75U  
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。 $a %MOKr  
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。 Y5d\d\e/  
下面就是产生这个functor的类: f4Rf?w*  
p[lA\@l[  
EU/8=JA1  
template < typename Actor > kM@zyDn,  
class do_while_actor u?{H}V  
  { {vO9p tR;  
Actor act; Zr,VR-kW+  
public : 27< Enq]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q1l' 7N  
c{LO6dNg\z  
template < typename Cond > |B2+{@R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z*2Vpnqh\  
} ; TvQo?  
qcGK2Qx  
f f1c/c/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ',4iFuY  
最后,是那个do_ K!]/(V(}  
*r% c  
6B ?twh)  
class do_while_invoker ivz5H(b  
  { -[DOe?T  
public : wg]LVW}  
template < typename Actor > @jlw_ob2g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bNoW?8bZ  
  { z%LIX^q9  
  return do_while_actor < Actor > (act); HgkC~'  
} E`k@{*Hn&  
} do_; 4X(H ;  
C C^'@~)?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |qZ1|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [=]4-q6UN  
最后来说说怎么处理break和continue M[112%[+4  
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。 ohGfp9H  
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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