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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o_DZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,L,?xvWG  
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, {;Ispx0m  
cb9q0sdf  
Q.`O;D}x  
09C[B+>h  
  class filler 8A3!XA  
  { eWwI@ASaA  
public : `Pe WV[?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bx8|_K*^  
} ; !mtX*;b(e  
*Wmn!{\g  
YF(TG]?6  
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: UXN!iU)  
7s-ZRb[)1  
]U,f}T"e  
VLfE3i4Vwl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <j$n7#qk  
=#ls<Zo:  
no lLeRE1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~i)IY1m"  
vTF_`X  
;*_U)th  
84$#!=v  
二. 战前分析 6K zdWT  
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。  2t7Hu)V  
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 "lJ [H=\  
)./'`Mx?  
@ I$;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @x z?^20N  
  /* --------------------------------------------- */ Z )f\^  
vector < int *> vp( 10 ); FtL{ f=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); } I;5yk,o  
/* --------------------------------------------- */ ><Z`) }f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;p}X]e l}  
/* --------------------------------------------- */ 0/Wo":R:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); LV X01ox$  
  /* --------------------------------------------- */ p .^#mN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (0/)vZc  
/* --------------------------------------------- */ drZ1D s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V`MV_zA2  
9e:}q O5)  
}R -azN;  
Q #%C)7)  
看了之后,我们可以思考一些问题: @hE$x-TP0  
1._1, _2是什么? HX]pcX^K  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 umD[4aP~;  
2._1 = 1是在做什么? ZT;:Hxv0N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 < BNCo5*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P6cc8x9g(  
Pxn;]!Z #  
\x_fP;ma=_  
三. 动工 G~\ SI.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '/"xMpN4  
&J~%Nt  
W~&PGmRI  
eVYUJ,  
template < typename T > e~,/Z\i  
class assignment N7`<t&T@  
  { P_f>a?OL:  
T value; 5wws8w  
public : #n_uELE  
assignment( const T & v) : value(v) {}  `xpU  
template < typename T2 > n xc35  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v9[[T6t/'  
} ; =5-|H;da  
:RnFRAcr  
*8*E\nZx!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r ]cC4%in  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LFx*_3a  
gZs UX^%  
(y xrK  
mf>cv2+  
  class holder > CPJp!u  
  { L8FLHT+R-  
public : Ih!D6  
template < typename T > "c  S?t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %7$oig\wE  
  { DNy1} 3wg  
  return assignment < T > (t); ?kvkdHEO_  
} ?OU+)kgzh  
} ; u$ZahN!  
D* oJz3[  
\y%:[g}Fvw  
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: @YEdN}es  
GoGo@5n(Z  
  static holder _1; j aj."v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \gE3wmSJ,  
wb>>bV+U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MpV6Vbp  
而不用手动写一个函数对象。 (]yOd/ru/C  
*1L;%u| [  
@a1+  
?'_Q^O>  
四. 问题分析 z5CWgN  
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。 q?=eD^]  
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。 c !ybz{L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "/)}Cc,L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z.9 #AN=&[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AID}NQ Qj_  
^%v<I"<Uq5  
五. 问题1:一致性 ?`hk0qX3  
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?| bm{L6D E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &S.zc@rN  
E6-alBi%  
struct holder ZU&I`q|Y6  
  { ?^F#}>C  
  // Ah2%LXdHA  
  template < typename T > *n)3y.s  
T &   operator ()( const T & r) const T#1>pED  
  { ]Qp0|45=  
  return (T & )r; G;+hc%3y  
} <mc[-To  
} ; MK]S205{  
0;-S){  
这样的话assignment也必须相应改动: {.We%{4V  
f.gkGwNk  
template < typename Left, typename Right > 7/;Xt&  
class assignment =W9;rQm  
  { &/7AW(?  
Left l; K/ q:aMq  
Right r; ba?]eK   
public : Zcg=a_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )>)_>[  
template < typename T2 > K%<Z"2!+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #]ii/Et#x  
} ; ?Rl?Pp=>  
%aX<p{EY  
同时,holder的operator=也需要改动: ~>@Dn40  
- v9V/LJ  
template < typename T > V*U7-{ *a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $cev,OW6]  
  { @|&P#wd.u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (U/xpj}  
} C!SB5G>OH  
bID'r}55  
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。 47"ERfP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vm+EzmO,!  
BCya5!uy  
return l(rhs) = r; ?K7m:Dx  
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。 '}c0:,5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %D z|p]49!  
$-VW)~Sl  
template < typename Tp > SvH=P !`+  
class constant_t l_LfVON  
  { AA}M"8~2  
  const Tp t; %@U<|9 %ua  
public : \Z^K=K(|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (jkjj7a  
template < typename T > {M]m cRB(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mg95us  
  { FuaGr0]  
  return t; WK#lE&V3  
} p/WEQ2   
} ; L iJ;A*  
4EuZe:'X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6^['g-\2  
下面就可以修改holder的operator=了 hNFMuv  
KoQvC=+WI  
template < typename T > J6Mm=bO5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bt#=p 7 W  
  { (~{7e/)r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :$[m[y7i  
} W"|89\p}  
P G) dIec  
同时也要修改assignment的operator() z@VY s  
ms3Ec`i9  
template < typename T2 > CQsVGn{x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8Md*9E#J("  
现在代码看起来就很一致了。 <"CG%RGP  
=Ze~6vS,  
六. 问题2:链式操作 e&F,z=XJ}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bM8b3, }?n  
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。 @8 @cpm  
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。 >'Nrvy%&0  
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。 g9I2SdaJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vK#xA+W  
fCZbIt)Eh  
template < typename T > \rADwZm  
struct result_1 ~z>2`^Z"  
  { RsVba!x@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ? _[gs/i}  
} ; rMpb  
)0PUK9  
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: 50rq} -  
ux VXnQQ  
template < typename T > yYWGM  
struct   ref Lc*i[J<s  
  { mRfF)  
typedef T & reference; {Ca#{LeLk  
} ; :?jOts>uP  
template < typename T > nb'],({:9  
struct   ref < T &> Qo)>i0  
  {  UX2`x9  
typedef T & reference; sh}=#eb  
} ; kY xn5+~  
} RG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 62%. ddM4  
6E@r9U  
template < typename T > |/ZpZ7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l[Ng8[R  
  { 3j<] W  
  return l(t) = r(t); 2={`g/WeE  
} u;~/B[  
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。 sEe^:aSN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <J{VTk ~  
GIo&zPx  
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 y| @[?B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H <F6o-*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J9I!d.U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v2JC{XqrI  
最后的布局是: Aq QArSu,  
                Add B4[onYU  
              /   \ kP6g0,\|a|  
            Divide   5 z9&$Xao  
            /   \ G+^HZ4jg  
          _1     3 0l^-[jK)  
似乎一切都解决了?不。 @(Ou;Uy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N$>g)Ml?  
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。 q+e'=0BHd:  
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: R(r89bTQ  
bNY_V;7Kw`  
template < typename Right > #<4h Y7/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *Yl9%x]3c  
Right & rt) const "J%u !~  
  { _hAp@? M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OPBnU@=R  
} }LDDm/$^}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DDc?G Y:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,t5Ku)eNm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 8WZM}3x$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。 E7oL{gU  
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。 W84JB3p  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y&-j NOKLM  
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: /V2 ^/`&;a  
z~L(kf4  
template < class Action > !95ZK.UT  
class picker : public Action 5R/k -h^`  
  { ~WehG<p v[  
public : ArbfA~jXB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cZZ-K?_  
  // all the operator overloaded FuLP{]Y+AM  
} ;  9'\18_w  
)g9Zw_3  
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。 [$;6LFs }  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: pDCQ?VW  
_CciU.1k&,  
template < typename Right > 536H*HdN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (Pbdwzao  
  { w2YfFtgD,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +P6q wh\v  
} yWsN G;>  
4}!riWR   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~*- eL.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2^E.sf$f  
e%U0^! 8  
template < typename T >   struct picker_maker vtv|H  
  { %mt|Dl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |94"bDL3~  
} ; Q(T)s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bQr H8)  
  { Tc T%[h!  
typedef picker < T > result; SwV0q  
} ; *y='0)[BD  
b{b2L.  
下面总的结构就有了: O!\P]W4r$  
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。 25::z9i  
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。 tl (2=\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o(u&n3Q'  
至此链式操作完美实现。 '_@Y  
5nkx8JJ  
 .]k+hc`  
七. 问题3 i"r&CS)sT  
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。 cX> a>U  
|Eu_K`  
template < typename T1, typename T2 > 0V1)ou84'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xw&[ 9}Y  
  { [YpSmEn}Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?76Wg::  
} S>/p6}3]  
M-e!F+d{od  
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: ^}8(o  
gah3d*d7  
template < typename T1, typename T2 > 8 T):b2h  
struct result_2 |ITp$  _S  
  { sbjAZzrX2i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; " 2Dz5L1v  
} ; <IC=x(T  
26G2. /**<  
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? SsIy;l  
这个差事就留给了holder自己。 <%8j#@OdZ  
    cuO(*%Is1  
E5~HH($b  
template < int Order > |h\e(_G \  
class holder; C\ZL*,%}  
template <> Vl%AN;o  
class holder < 1 > 0~iC#lHO  
  { rr>QG<i;G  
public : o+4/L)h  
template < typename T > `TYQ^Zm  
  struct result_1 %g5TU 6WP  
  { w9rwuk  
  typedef T & result; h3Nwxj~E  
} ; ms{:=L2$$  
template < typename T1, typename T2 > Kyt.[" p  
  struct result_2 !hrXud=#"  
  { 9%S{fd\#  
  typedef T1 & result; GbFLu`Iu  
} ; : ^F+m QN  
template < typename T > 2?u>A3^R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AjKP -[  
  { 9c1g,:8\  
  return (T & )r; =Mzg={)v  
} cv=nGFx6  
template < typename T1, typename T2 > Uq5 wN05  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I= G%r/3  
  { ZR.1SA0x?O  
  return (T1 & )r1; MUhC6s\F  
} w,bILv)  
} ; QM\v ruTB  
D>+&= 5{  
template <> iS&~oj_-%  
class holder < 2 > jV]'/X<  
  { 3FT%.dV^  
public : *Z>Yv37P  
template < typename T > )G\23P  
  struct result_1 K{.s{;#  
  { WPygmti}Be  
  typedef T & result; L>5VnzSI  
} ; g]EDL<b  
template < typename T1, typename T2 > lTY%,s  
  struct result_2 +c.A|!-  
  { >J_{mU  
  typedef T2 & result; O#  .^}  
} ; '%_1eaH  
template < typename T > Q/m))!ikMt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7}OzTup  
  { Fvf308[  
  return (T & )r; k_/hgO  
} IT! a)d  
template < typename T1, typename T2 > &I Iw>,,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1mhX3  
  { (Z"QHfO'  
  return (T2 & )r2; [HI&>dm=$  
} ]wh8m1  
} ; I<e[/#5P\`  
U_v{Vs  
gP"p7\ (  
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> >。 A ${b]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kq6S`~J^R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mr6/d1af_  
F`S OF O  
return l(i, j) = r(i, j); 5 WSu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /ZqBO*]  
zWoPa,  
  return ( int & )i; [_hHZMTH  
  return ( int & )j; @qmONQ eb  
最后执行i = j; TC[_Ip&  
可见,参数被正确的选择了。 lTJ1]7)  
o90SXa&l/  
Qj5~ lX`W  
}ddwL  
xoF]r$sC8  
八. 中期总结 -fw0bL%0  
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: h>-JXuN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4d4le  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OSk:njyC[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lE:X~RO"~  
#gq4%;  
RBIf6oxdE  
#u~s,F$De  
=]&?(Gq  
LI_>fuv"8  
九. 简化 ^'.=&@i-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K-IXAdx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NsJt=~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hYMIe]kJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n)uvN  
  +-*/&|^等 I'2:>44>I6  
2. 返回引用。 =A={ Dpv[>  
  =,各种复合赋值等 C`+g:qT  
3. 返回固定类型。 XIh2Y\33ys  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vn|u&}h  
4. 原样返回。 drP2% u  
  operator, Yr5A,-s  
5. 返回解引用的类型。 +]uW|owxo  
  operator*(单目) x- kCNy  
6. 返回地址。 ?Y+xuY/t  
  operator&(单目) ot]eaad  
7. 下表访问返回类型。 {[G2{ijRz  
  operator[] ]vJZ v"ACn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (__=*ew  
  operator<<和operator>> K]' 84!l  
-Bbg'=QZa  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SQ| pH"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >C y  
`)e;bLP  
template < typename Left > LO]D XW 9  
struct value_return '$pT:4EuGq  
  { J01w\#62pQ  
template < typename T > $ r|R`n=  
  struct result_1 Yh_H $uW  
  { fiz2544  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PxzeN6f  
} ; (RG\U[  
95B w;U3E  
template < typename T1, typename T2 > 1}#v<b$  
  struct result_2 @?iLz7SPk  
  { P7QOlTQI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n={} ='  
} ; GY<ErS)2  
} ; Jfa=#`    
2 P+RfE`o  
 \o !  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _6"vPN  
Pc >$[kT0  
下面我们来剥离functor中的operator() r) Ts(#Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O%5cMz?eU  
sv\'XarM  
return l(t) op r(t) |0FRKD]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t^ L XGQ  
return op l(t) c_c]0Tm  
return op l(t1, t2) ~E-YXl9  
return l(t) op ,!t1( H  
return l(t1, t2) op B04%4N.g"X  
return l(t)[r(t)] %41dVnWB^4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UgDai?b1  
-q' np0H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jUtrFl  
单目: return f(l(t), r(t)); 16/+ O$#y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <_@ K4zV  
双目: return f(l(t)); KK4>8zGR  
return f(l(t1, t2)); {6Lkh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~r;da9  
5MV4N[;  
struct meta_divide _d6mf4M]5  
  { FP<RoA? W  
template < typename T1, typename T2 > KJWYG^zI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9+@"DuYc6  
  { xal,j*  
  return t1 / t2; ov: h4  
} i@e.Uzn  
} ; /*p4(D_A  
d,[.=Jqv[  
这个工作可以让宏来做: ^-{ 1]G:  
hPr*<2mp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sxf|gDC  
template < typename T1, typename T2 > \ hh}%Z=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a OR}  
以后可以直接用 GlP [:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S_LY>k?  
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 vb/*ILS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q# gZ\V$I  
;5^ grr@,4  
2!f0!<te  
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 FQNhn+A  
zMs]9o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g`)3m,\  
class unary_op : public Rettype  84L!r  
  { r5Ej  
    Left l; zk5sAHQ  
public : @z"Zj 3ti  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ L'8:  
K+2bN KZ0  
template < typename T > Pc{D,/EpR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lMAmico  
      { $UW!tg*U&  
      return FuncType::execute(l(t)); heoOOP(#  
    } SFoF]U09  
(Tp+43v  
    template < typename T1, typename T2 >  z:9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xou7j   
      { Dntcv|%u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $D5[12X  
    } 6CO>Tg:%  
} ; KIn^,d0H  
y$s}-O]/-  
L`FsK64@  
同样还可以申明一个binary_op )<G>]IP<  
d|TRP,y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > seY0"ym&e  
class binary_op : public Rettype 2g-'.w  
  { Y?%MPaN:  
    Left l; RBr  
Right r; @dX0gHU[c  
public : U#G uB&V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _tL+39 u  
acB,u&  
template < typename T > OzBo *X/p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QNFA#`H  
      { KQi9qj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C yC<{D+  
    } FMY r6/I  
oV ?tp4&  
    template < typename T1, typename T2 > ~cSC-|$^&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .6!]RA5!=  
      { J&^r}6D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1w+On JI?  
    } JeMhiY}  
} ; ,iCd6M{  
o"[P++qd  
nhk +9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 N rVQK}%K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dDW],d}B;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _jH1Mcq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 g-mK(kY4p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mDip P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RTA9CR)JP4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H;*:XLPF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !IoD";Oi  
下面是修改过的unary_op ':[+UUC@  
[=e61Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [#j|TBMHM  
class unary_op )ty *_@N0  
  { +<:p`%  
Left l; gb@Rx  
  S) V uT0  
public : @l"GfDf L9  
Y~=5umNSX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h1fJ`WT6,  
r-]R4#z>  
template < typename T > @`}'P115@  
  struct result_1 {xEX_$nv  
  { DBCL+QHA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9foQ0#R  
} ; 4}580mBc  
f: 7Y  
template < typename T1, typename T2 > ++,mM7a  
  struct result_2 ZeWHSU  
  { TuIeaH%x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8i-?\VZD  
} ; a9QaFs"  
@pytHN8( $  
template < typename T1, typename T2 > 1{o CMq/v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -# <,i '  
  { z-7F,$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \Zoo9Wy  
} !"2 OcDFx  
\nkqp   
template < typename T > &o4L;A#&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _I{&5V~z  
  { b% $S6.  
  return OpClass::execute(lt(t)); UeHS4cW  
} lBQ|=  
rUlpo|B  
} ; 'U1r}.+b>  
"j$}'uK<  
[FiXsYb.8  
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 q6j]j~JxB  
好啦,现在才真正完美了。 /unOZVr(  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q2 rZMK  
m 7 Fz&bN  
template < typename Right > H:[z#f|t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3J'a  
  { Y#]Y$n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d_5h6C z4  
} TlBLG.-^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /cI]Z^&  
 k[vn:  
v Z]gb$  
{B\.8)&8  
&-cI|  
十. bind MIR17%G  
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。 Q&QR{?PMD  
先来分析一下一段例子 gLpWfT29V  
w_U5w  
tD4IwX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @~63%6r#4M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zZiB`%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (O`=$e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +IS$Un  
我们来写个简单的。 r<|\4zIo/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >F-J}P  
对于函数对象类的版本: 3\(s=- vh  
/$9/,5|EA  
template < typename Func > n]j(tP  
struct functor_trait #=O0-si ]P  
  { B;K{Vo:C  
typedef typename Func::result_type result_type; !)\`U/.W  
} ; xE6y9"}!h  
对于无参数函数的版本: s?`)[K'-  
/`s^.Xh  
template < typename Ret > P@5^`b|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DV%tby  
  { $%t{O[ (  
typedef Ret result_type; fi?[ e?|c@  
} ; %pwm34  
对于单参数函数的版本: MfL q h  
^k)f oD  
template < typename Ret, typename V1 > kW,yZ.?f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T|{BT! W1E  
  { |f>y"T+1  
typedef Ret result_type; 9*2hBNp+  
} ; !Uj !Oy  
对于双参数函数的版本: +Nza@B d  
cnIy*!cJs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [9LYR3 p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vuAAaKz  
  { g|+G(~=e|  
typedef Ret result_type; P&F)E#Sa  
} ; N %?o-IY  
等等。。。 '[juPI(!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yNDyh  
u8W*_;%:  
template < typename Func > $ o t"Du  
struct func_return DI&xTe9k  
  { )Z; Y,g  
template < typename T > qC 6Q5F  
  struct result_1 aIfog+Lp  
  { 3oKqj>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; * e 8V4P  
} ; O]PfQ  
tlcA\+%)  
template < typename T1, typename T2 > }6S4yepl  
  struct result_2 >`NM?KP s  
  { ? {&#l2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m+u>%Ys`  
} ; %(kq Hxc  
} ; .i. |wY  
vj_oMmjKw  
k|lxJ^V#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BF_k~  
JPpYT~4  
template < typename Func, typename aPicker > z%AIv%  
class binder_1 J%A`M\  
  { \hq8/6=4s  
Func fn; \u/5&[;  
aPicker pk; 5Px.G*  
public : IB?A]oN1{  
Xt7'clr  
template < typename T > '&9 a%  
  struct result_1 yNT2kB'  
  { _cJ{fYwYU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E8j9@BHU[r  
} ; i ;tA<-$-  
3jn@ [ m  
template < typename T1, typename T2 > %-*vlNC)  
  struct result_2 *K98z ?  
  { Bdg*XfXXk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M84LbgGM%  
} ; 2h:f6=)r/u  
05zHLj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~XxD[T5  
C= m Y  
template < typename T > D-~Jj&7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zk/!#5JtK  
  { .ClCP?HG  
  return fn(pk(t)); 6X jUb  
} -j$l@2g  
template < typename T1, typename T2 > %F4Q|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g SwG=e\  
  { QbNv+Eu5  
  return fn(pk(t1, t2)); jQr~@15J#  
} $XI<s$P%(%  
} ; PRLV1o1#  
ljis3{kn""  
bOFLI#p&  
一目了然不是么? 0 iE).Za0g  
最后实现bind eHJ7L8#  
b{ozt\:M  
."^dJ |fN  
template < typename Func, typename aPicker > _Pz3QsV9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N 4v)0  
  { 2(rZ@Wl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &B2c]GoW  
} w2,T.3DT  
=%u|8Ea*`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NY;UI (<]  
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。 q7]WR(e  
qB39\j  
十一. phoenix LAKZAi%O0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~ghz%${`  
:^s7#4%6  
for_each(v.begin(), v.end(), %~;Q_#CR/K  
( ^hHeH:@  
do_ {UmCn>c  
[ 8k1 r|s@d  
  cout << _1 <<   " , " ygW@[^g  
] 'f}S ,i +q  
.while_( -- _1), ]p*) PpIl  
cout << var( " \n " ) :fYwFD( 9  
) @r]s9~Lx9  
); 48ma&f;  
=qtoDe  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ) e2IT*7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `p{ !5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vg.%.~!9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g Oj5c  
bGi_", 8  
!bcbzg2d&  
template < typename Cond, typename Actor > }>w  
class do_while Ntn md  
  { D+)=bPMe  
Cond cd; 0;h1LI)  
Actor act; N.G*ii\  
public : UjDF  
template < typename T > yK B[HpU-  
  struct result_1 `I>K?  
  { s4gNS eA  
  typedef int result_type; UvZ@"El  
} ; ;a3nH  
,4Fqvg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xe SbA  
?R]y}6 P$  
template < typename T > ye|a#a9N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oyt//SE  
  { 05KoxFO?  
  do T"H )g  
    { JZ% F  
  act(t); $vLV< y07  
  } ,/:a77  
  while (cd(t)); bQy%$7UmX,  
  return   0 ; P082.:q"  
} 2E2}|: ||&  
} ; rH9}nL  
bX H^Bm  
0#[f2X62B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VDKS_n  
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。 kxW>Da<6  
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。 !"J#,e|  
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。 uK:-g,;  
下面就是产生这个functor的类: dT)KvqX  
eM+;x\jo?  
-z0{\=@#m  
template < typename Actor > !NYM(6!(  
class do_while_actor gc@#O#K~h^  
  { &7w>K6p  
Actor act; n+qVT4o  
public : T4=3VrS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n]DNxC@b  
0['"m^l0S  
template < typename Cond > U('<iw,Yy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .Sr:"SrT  
} ; R-Q1YHUQM  
)SX6)__  
3EVC8ue  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ke?gz:9j  
最后,是那个do_ 0 BCGJFZ{  
OJsd[l3xR  
m6r )Z5}f  
class do_while_invoker ) , ]2`w&k  
  { H@MFj>~  
public : [-t> G!)  
template < typename Actor > '95E;RV&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )6>|bmpU  
  { MpA;cw]cI/  
  return do_while_actor < Actor > (act); z g7l>9Sc  
} 'n[+r}3  
} do_; +qUkMx  
J`q}Ry;   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vA;F]epr!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~$4.Mf,u  
最后来说说怎么处理break和continue aGe(vQPi9  
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。 q[7d7i/r6  
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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