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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MP^ d}FL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (Glr\q]jF\  
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, ;{#^MD MB  
26I  
r X'*|]  
JTU#vq:TY  
  class filler vAb^]d   
  { qJPT%r  
public : YO+{,$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~YP Jez  
} ; X(A.X:"  
#m<tJnEO  
>&,[H:Z  
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: 59r_#(uo  
K+Y^>N4m  
:#5xA?=* S  
oVvc?P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h.eM RdlO  
D&G"BZx|  
2)X4y"l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Q~8?p+  
 Ea6 &~"  
tZyo`[La  
t?c}L7ht  
二. 战前分析 Rk6deI]  
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。 ({s6eqMhDd  
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 asJ!NvVG'  
'1?\/,em  
|re}6#TgcT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2P#=a?~[  
  /* --------------------------------------------- */ #KxbM-1=  
vector < int *> vp( 10 ); g.py+ ZFJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [XVEBA4GI  
/* --------------------------------------------- */ QaIjLc~W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q=mI 9  
/* --------------------------------------------- */ oA] KE"T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `x8J  
  /* --------------------------------------------- */ xu5ia|gYz7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j/`94'Y  
/* --------------------------------------------- */ k%s_0 @  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <BFQ:  
Y;4!i?el  
ldha|s.*  
r;BT,jiX  
看了之后,我们可以思考一些问题: +mj*o(  
1._1, _2是什么? te|? )j  
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。 ^I8Esl8  
2._1 = 1是在做什么? ncu`vYI.  
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。 !pTJ./  
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:ZYqc  
dZ#&YG)?e  
{S/yL[S.  
三. 动工 6!x&LoM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vo>d!rVCV  
C%d_@*82  
`Z: R Ce^  
3@+b }9s8  
template < typename T > hu_ ^OlF  
class assignment [x=jH>Y  
  { Kl7WQg,XOi  
T value; PyVC}dUAX  
public : 8Jf.ECQT  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9. 'h^#C  
template < typename T2 > > fnh+M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *IgE)N >  
} ; De7T s  
A?_=K  
ZkL8e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E)Gw0]G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j',W 64  
k@zy  
v+p {|X-  
d->|EJP  
  class holder {3;AwhN0H  
  { ;g{qYj_  
public : vEf4HZ&w  
template < typename T > hfpJ+[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XL#[ %X9  
  { GjoIm?  
  return assignment < T > (t); #^m0aB7r  
} %CWPbk^  
} ; D\IjyZ-O  
bvfk  
^ ,m< 9  
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: XE^)VLH:  
 _zlqtO  
  static holder _1; 3bO(?l`3h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fYKOJ5f  
C{TA.\   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hxce\OuU0h  
而不用手动写一个函数对象。 " \I4u{zC  
 "KcA  
RMMd#/A@}  
W3`>8v1?o  
四. 问题分析 ~l;[@jsw F  
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。 f{SB1M   
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。 )`^p%k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6'\6OsH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %%(R@kh9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G\|,5HED  
s4&^D<  
五. 问题1:一致性 rG,5[/l  
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?| Gt9&)/#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o7IxJCL=Q  
*~w[eH!!  
struct holder [+O"<Ua  
  { GfM;saTz{  
  // j ";2o(  
  template < typename T > THmb6^  
T &   operator ()( const T & r) const u2 `b'R9  
  { 2]%h$f+  
  return (T & )r; Bl=tYp|a  
} 9UvXC)R1  
} ; >2#8B  
^CwR!I.D}4  
这样的话assignment也必须相应改动: wAnb Di{W  
!w&kyW?e  
template < typename Left, typename Right > 2^?:&1:  
class assignment apE   
  { n3J53| %v  
Left l; CI3XzH\IX*  
Right r; `/Y{ l  
public : yf&7P;A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <&)v~-&O  
template < typename T2 > ?%H):r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y@PI {;!  
} ; /x3/Ubmz~x  
l<M'=-Y  
同时,holder的operator=也需要改动: bH"hX  
{BKl`1z  
template < typename T > \QmCeB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IIy~[4dW  
  { `^lYw:xA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S_~z-`;h!  
} qCv20#!"|  
>E*$ E  
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。 ,o]4?-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `a9L%z  
ZE%YXG  
return l(rhs) = r; ~o n(3|$  
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。 b(9FZ]7S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >I=2!C1w  
J,b&XD@m  
template < typename Tp > x W92ch+t  
class constant_t znJ'iV f  
  { {d?$m*YR3`  
  const Tp t; 1bGopi/  
public : GguFo+YeZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}   zxp`  
template < typename T > ^iQn'++Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t(="h6i  
  { $+7`Dy!  
  return t; 86z]<p (  
} $8a(veXd  
} ; *b]; |n{  
2B,] -Mu)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dx ;k`r$w  
下面就可以修改holder的operator=了 +iI&c s  
D-,L&R!`  
template < typename T > @)K%2Y`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u[{tb  
  {  C:G8c[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %Q!`NCe+[  
} x\QY@9  
2.d|G `  
同时也要修改assignment的operator() |{,KRO0P  
^FnfJ:  
template < typename T2 > A'nq}t 3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w |l1'   
现在代码看起来就很一致了。 cW+t#>' r  
,K^4fL$C;3  
六. 问题2:链式操作 _D|^.)=U|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f  nI|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bO<CR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hTwA%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  TT-h;'nJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ApjOj/  
]D,MiDph  
template < typename T > 5aa<qtUjH  
struct result_1 j^`hzh3S  
  { (!:cen~|[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )Z %T27r,^  
} ; J/3_C6UZ  
'TA UE{{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S/ibb&  
M?;y\vS?.  
template < typename T > +&["HoKg}&  
struct   ref pAk/Qxl3eo  
  { D\e8,,H  
typedef T & reference; x|{IwA9  
} ; G}9=)  
template < typename T > n#iwb0-  
struct   ref < T &> xzx$TUL  
  { z,|{fKtY}  
typedef T & reference; qgDRu]ba  
} ; }mZwd_cK  
LzCw+@-umw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xz:J  
'ky b\q  
template < typename T > n6k9~"?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wM|" I^[  
  { `~cuQ<3Tn  
  return l(t) = r(t); 1nu^F,M  
} }@r{?8Ru  
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。 Ve 4u +0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a/< Csad  
f0T ,ul,  
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 (< =}]v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 07hF2[i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~ Uo)0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]Ta N{"  
最后的布局是: K!KMQr`  
                Add n!qV>k9Y  
              /   \  H}:LQ~_2  
            Divide   5 4WB-Ec  
            /   \ IVW1]y  
          _1     3 i.:. Y  
似乎一切都解决了?不。 5K?}}Frrt`  
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。 $t/x;< .H  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #h@J=Ki  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kEd@oC  
=H|6 GJ  
template < typename Right > nF5qw>t#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CNww`PX,zZ  
Right & rt) const Ig5L$bAM~  
  { |{@FMxn|q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B*gdgM*`  
} O=9-Qv|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r4,VTy2Qe  
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。 CpQN,-4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 TYA~#3G)  
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。 lKgKtQpi  
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。 Dn>%%K@0  
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? LF0sH)e]  
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: tBct  
t R6 +G  
template < class Action > 'u` .P:u?  
class picker : public Action {%#)5l)  
  { 7G)H.L)$m"  
public : PoIl>c1MS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1$*%"5a  
  // all the operator overloaded $\k0Nup}  
} ; =rR~`  
WF\)fc#;_o  
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。 ZR\VCVH\^  
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: 21(p|`X  
#);[mW{F  
template < typename Right > &[hLzlrg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d`1I".y  
  { =LTmr1?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [NFNzwUB  
} &)oOeRwi].  
,<:!NF9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3R&lqxhg  
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。 _`#3f1F@[  
&5 L<i3BX  
template < typename T >   struct picker_maker i%6;  
  { SIKOFs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xTGxvGv8  
} ; z%/N!RLW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > smm]6  
  { *:O.97q@h  
typedef picker < T > result; o!~Jzd.=h  
} ; 1@gguRF:  
4H+Ked&Oq  
下面总的结构就有了: s{w[b\rA  
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。 {hJXj,  
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。 M?/jkc.8H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M4WiT<|]R  
至此链式操作完美实现。 0cT*z(  
,hVvve,j}  
3<F  </  
七. 问题3 )(7&X45,k  
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。 !pJeA)W;  
9h0X&1u  
template < typename T1, typename T2 > wKH ::!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M3~K,$@  
  { /cZ-tSC)o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cT\I[9! )  
} ^V|Oxp'7_  
;=? ~ -_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: a" H WGY  
Skz|*n|eY  
template < typename T1, typename T2 > 76vy5R(.  
struct result_2 ~y$ !48o  
  { Jxqh )l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F]m gmYD%  
} ; #oJ5k8Wy  
%AN/>\#p  
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? oDcKtB+2  
这个差事就留给了holder自己。 r_YIpnJ  
    S!{t6'8K  
8?Z4-6!{V,  
template < int Order > n8hRaNHl2  
class holder; y ?G_y  
template <> E\u#t$  
class holder < 1 > ?b!Fa  
  { <|?K%FP7Z  
public : dCu'>G\bP  
template < typename T > 5 |/9}^T  
  struct result_1 ip~$X 2  
  { ql<rU@  
  typedef T & result; b~BIz95  
} ; Z@gnsPN^r  
template < typename T1, typename T2 > wZh:F !  
  struct result_2 }oJAB1'k  
  { VB<Jf'NU  
  typedef T1 & result; t!K*pM  
} ; I-agZag%  
template < typename T > OTZ_c1"K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rfw-^`&{  
  { wC-Rr^q  
  return (T & )r; !K? qgM  
} G4 G5PXi  
template < typename T1, typename T2 > -{ u*qtp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N S#TW  
  { TPE:e)GO  
  return (T1 & )r1; s s 3t  
} Rte+(- iL  
} ; {J5JYdK  
_p?s9&  
template <> d`d0 N5\  
class holder < 2 > V3mAvmx  
  { P IXL6  
public : {RB-lfrWs  
template < typename T > B cj/y4"  
  struct result_1 pG"5!42M!  
  { ]xd^%q*  
  typedef T & result; u =gt<1U  
} ; 1b9hE9a{j  
template < typename T1, typename T2 > t4K~cK  
  struct result_2 'lZ.j&  
  { V\K<$?oUb  
  typedef T2 & result; T#Z%y!6  
} ; U.T|   
template < typename T > XR0O;JN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S-+M;@'Rl  
  { gK|R =J  
  return (T & )r; O--7<Q\  
} B}d.#G+_$x  
template < typename T1, typename T2 > &L^CCi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h8jD }9^  
  { o/o:2p.  
  return (T2 & )r2; S=3^Q;V/1  
} zX{.^|  
} ; EC<b3  
D=RU`?L  
3 ?&h^UX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fE,9zUo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *5,c Rz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  j<"nO(  
_y .]3JNm  
return l(i, j) = r(i, j); M2@^bB\J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _~aG|mAj  
Tp<k<uKD  
  return ( int & )i; bzi|s5!'<  
  return ( int & )j; pUl8{YGS  
最后执行i = j; B pLEPuu30  
可见,参数被正确的选择了。 TFDm5XJ  
}%n5nLU`  
f=J<*h  
2>em0{e  
W 4YE~  
八. 中期总结 GD-&_6a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /NF#+bx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P%X-@0)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oojiJ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor si(;y](  
uHNpfKnZ  
A\te*G0:S  
8cHE[I  
<@bA?FY  
0=v{RQ;W4  
九. 简化 *Dr5O9Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +pqM ^3t|y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `"k9wC1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6@4n'w{"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `#IcxweA  
  +-*/&|^等 oQ+61!5>  
2. 返回引用。 L4f7s7rJ  
  =,各种复合赋值等 o07IcIo  
3. 返回固定类型。 e,A)U5X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ul Mi.;/^  
4. 原样返回。 |sgXh9%x<  
  operator, 5nCu~<uJ  
5. 返回解引用的类型。 ``?6=mO  
  operator*(单目) A~lIa$U$b  
6. 返回地址。 >{Rb 3Z]  
  operator&(单目) &d`^ E6#  
7. 下表访问返回类型。 m(sXk}e;1  
  operator[] N~,_`=yRx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >Cd9fJ&0gP  
  operator<<和operator>> + C7T]&5s  
cQpnEO&SL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6!EYrX}rI[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nq`q[KV:  
(&&87(  
template < typename Left > :cp   
struct value_return  [~Hg}-c  
  { i~qfGl p6)  
template < typename T > .6T6 S v  
  struct result_1 2Eh@e([PMs  
  { qg,Nb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zXc}W*ymj  
} ; xQt 3[(Z  
a}.Y!O&  
template < typename T1, typename T2 > :\V,k~asl  
  struct result_2 ]@xL=%   
  { |Svk^mq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S-E++f9D~  
} ; 6 o[/F3`  
} ; ,&a`d}g&G  
"2HY5 AE  
nbvkP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {`.O|_b  
<d$A)S};W  
下面我们来剥离functor中的operator() iH)Nk^   
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^>r^3C)_-  
/3^P_\,>f  
return l(t) op r(t) m=&j@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (N U0T w  
return op l(t) M$CVQ>op:  
return op l(t1, t2) Q2~5"  
return l(t) op ! gp}U#Yv  
return l(t1, t2) op ~-Oa8ww  
return l(t)[r(t)] )}X5u%woV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S6 }QFx  
=hX[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: StQ@g  
单目: return f(l(t), r(t)); QdDtvJLf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,# "(Z  
双目: return f(l(t)); ^Qh-(u`  
return f(l(t1, t2)); IbdM9qo7  
下面就是f的实现,以operator/为例 A'eAu  
t;Wotfc[#0  
struct meta_divide NoW!xLI  
  { B/YcSEY;  
template < typename T1, typename T2 > 3;BvnD7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VbxAd 2')  
  { jL4>A$  
  return t1 / t2; PvOC5b  
} P%GkcV  
} ; Xm[Czd]%  
$U'3MEEw  
这个工作可以让宏来做: R+. Nn  
}V^e7d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WV_`1hZX  
template < typename T1, typename T2 > \ F RH&B5w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lYQtv=q  
以后可以直接用 R# 6H'TVE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y-&|VE2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 2lz {_9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NV!4(_~  
Hhf72IX  
Wu{&;$  
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 iK x+6v  
DPPS?~Pq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^]rxhpS  
class unary_op : public Rettype u_'nOle K  
  { G\mKCaI8  
    Left l;  <qn,  
public : EX 9Z{xX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W'G{K\(/  
ta! V=U  
template < typename T > z_(eQP])  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V [4n'LcE  
      { FU]4oKx  
      return FuncType::execute(l(t)); IgA.%}II}  
    } W8.j /K:  
6e:P.HqjA  
    template < typename T1, typename T2 > .v7`$(T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~:+:;  
      { k.>6nho`TV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,|x\MHd?t_  
    } >r:X~XnRUj  
} ; D% @KRcp^b  
 tJ1-DoU  
4.k`[q8  
同样还可以申明一个binary_op y$h"ty{g  
A5+5J_)*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T/7vM6u  
class binary_op : public Rettype AgI>  
  { HwW6tQ  
    Left l; U 1F-~ {r  
Right r; 7%opzdS#  
public : z"av|(?d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d q pgf@  
=jG?v'X  
template < typename T > G:hU{S7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r:#Q9EA  
      { uri*lC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _jDS"  
    } tWRf'n[+]  
V@Kn24''  
    template < typename T1, typename T2 > 4zX=3iBt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q%M_   
      { Dpj-{q7C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]F_r6*<  
    } #ZF>WoC@e?  
} ; n\* JaY  
0k.v0a7%  
o]p#%B?mZ  
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 w #<^RKk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rd vn)K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y'&8L'2Z[  
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。 rkq)&l=ny  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _2; ^v`[  
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。。。 $Br>KJ%'g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -+ko}He  
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) }Qb';-+;d  
下面是修改过的unary_op A8mlw#`E8b  
p}f-c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /o\U/I  
class unary_op &! OGIYC(  
  { qlEFJ5;  
Left l; E{I) ]h  
  y,^";7U  
public : gs-@hR.,s0  
!4pr{S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gb?g,>C  
To">DOt  
template < typename T > P!9;} &  
  struct result_1 $wgc vySx  
  { E0T&GR@.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ?;+^  
} ; p}&Md-$1  
y]<#%Fh  
template < typename T1, typename T2 > Wge ho  
  struct result_2 hRRkFz/0&  
  { u8^Y,LN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W?=$V>)  
} ; 7Zo&+  
PE|PwqX  
template < typename T1, typename T2 > zw,-.fmM#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \a?K?v|8  
  { [u7 vY@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KS?mw`Nr  
} B%2L1T=  
<_>.!9q  
template < typename T > (Hl8U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &0JK38(  
  { xM%`K P.8X  
  return OpClass::execute(lt(t)); _HLC>pH~#  
} /%5_~Jkr,  
;m' '9z)2  
} ; </|)"OD9  
YsZ{1W  
z'_&|-m  
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 .#sz|0  
好啦,现在才真正完美了。 hEWx.  
现在在picker里面就可以这么添加了: fEB195#@9  
%V31B\]Nz7  
template < typename Right > r?>Vx -  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  gm(De9u  
  { 'YBi5_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |PI)A`  
} :fRmUAK%  
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。 Z^{+,$H@  
ix^gAot  
E2kW=6VO>|  
;*W=c   
OI*ZVD)J  
十. bind DCt\E/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 | xp$OL"a  
先来分析一下一段例子 Hw\([j*  
*}>Bkq9h  
lxo.,n)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .\Ul!&y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F%9cS :  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s fyBw  
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。 Mm "Wk  
我们来写个简单的。 |3 ;u"&(P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]/LWrQD  
对于函数对象类的版本: \{[D|_   
bo&\3  
template < typename Func > {,i=>%X*  
struct functor_trait `b#/[3  
  { `'*F 1F  
typedef typename Func::result_type result_type; a#^_"GX  
} ; *e%Dg{_  
对于无参数函数的版本: kNRyOUy  
'G<}U343=8  
template < typename Ret > >~h>#{&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L^3~gM"!  
  { 5.O-(eSa0&  
typedef Ret result_type; l8er$8S}  
} ; ,>&?ty9o  
对于单参数函数的版本: $[j-C9W  
O|? Z~  
template < typename Ret, typename V1 > |^Y*~d<H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3aEt>x  
  { sk~za  
typedef Ret result_type; ?hxK/%)  
} ; TG4\%S$w  
对于双参数函数的版本: RlU;v2Kch  
B{;11 u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mgo'MW\   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2IKxh  
  { *Hx j_  
typedef Ret result_type; \nC5 ,Rz  
} ; uFGv%W  
等等。。。 W"W@WG9X0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BO8%:/37[4  
cC b>zI  
template < typename Func > ;>inT7?3|  
struct func_return 9@( O\xr  
  { uG2Xkj  
template < typename T > ARmu{cL  
  struct result_1 BXT 80a\  
  { n"XdHW0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tq9,c#}&  
} ; 8o!  
)WaX2uDA?  
template < typename T1, typename T2 > _u#/u2<  
  struct result_2 Qe7" Z  
  { <dq,y>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R"m.&%n  
} ; 'wCS6_K  
} ; -$AjD?;   
YnKFcEJrT  
uOyLC<I/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )o05Vda  
(xucZ  
template < typename Func, typename aPicker > p#ZMABlE,P  
class binder_1 K.:6YXVs<  
  { ;[?J5X,  
Func fn; |hu"5*  
aPicker pk; F(T=WR].o  
public : 29R_n)ne  
+ #|'|}j  
template < typename T > ;6DR .2}?>  
  struct result_1 p6<E=5RRd1  
  { d [\>'>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1j oc<EI  
} ; |M[v493\  
WpZy](,  
template < typename T1, typename T2 > p +u{W"I`  
  struct result_2 vN{vJlpY  
  { PFImqojHd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h-z%C6  
} ; +}Qv6s#  
E`oSi ez)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZkJY.H-F  
$-C6pZN(X  
template < typename T > $k a1X&f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PiIp<fJd$  
  { ^U0apI  
  return fn(pk(t)); yC9:sQ'k  
} / e~  
template < typename T1, typename T2 > n`FQgC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B| $\/xO  
  { H @3$1h&YS  
  return fn(pk(t1, t2)); !1ie:z>s  
} d+gk q\  
} ; yrxx+z|wR  
UMHuIA:%U  
m _t(rn~f6  
一目了然不是么? |_Naun=+~  
最后实现bind 9b{g+lMZo  
nr 'YWW  
|YG)NO  
template < typename Func, typename aPicker > rXHHD#\oF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X+(aQ >y  
  { TzD:bKE&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o=a:L^nt,  
} 7?kXgR[#d  
~NNaLl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZaEBdBv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9m<X-B&P  
kMwIuy  
十一. phoenix y1@"H/nYJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~Mg8C9B?%3  
EvGUj$  
for_each(v.begin(), v.end(), 'W<a54T?z  
( B}TInI%H  
do_ = y,yQO  
[ A-AN6.  
  cout << _1 <<   " , " `4"y#Z  
] i9#`F.7F  
.while_( -- _1), dpc=yXg>"c  
cout << var( " \n " ) Gaw,1Ow!`2  
) uK"$=v6|  
); ie$fMBIq  
;X9MA=b  
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: xX/Qoq (}i  
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 1*c0\:BQ;z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9M-NItFos  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y(Z(dV!Po  
rRA_'t;uK  
nU">> 1!U  
template < typename Cond, typename Actor > d-A%ZAkE]  
class do_while AW{/k'%xw  
  { 1*x5/b  
Cond cd; tyG nG0GK  
Actor act; ^{6UAT~!R  
public : l*m]2"n]  
template < typename T > ~gzpX,{ n  
  struct result_1 hj#+8=  
  { H)?" 8 s  
  typedef int result_type; ]0/~6f  
} ; V, "AG  
\fQgiX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1W6n[Xg  
&H p\("  
template < typename T > sDh6 Uk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v J,xz*rc`  
  { J&] XLr.j  
  do $[^ KCNB  
    { =t>`< T|(  
  act(t); ZRVF{D??"%  
  } -*]9Ma<wa  
  while (cd(t)); &bOodkOb  
  return   0 ; !O%f)v?  
} P[J qJi/H  
} ; +wf& L  
"_% 0|;  
PauFuzPP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #L1yL<'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .q;RNCUt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 XN0RT>@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 802]M  
下面就是产生这个functor的类: =f{Z~`3  
H 29 _ /  
?M1 QJ  
template < typename Actor > jAQ)3ON<  
class do_while_actor 0I AaPz/e  
  { 9M-]~.O  
Actor act; Z!5m'yZO  
public : enfu%"(K)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5SPl#*W  
0ju wDd  
template < typename Cond > }M"'K2_Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0"D?.E"$r  
} ; #ui%=ja[:~  
YJtOdgG|q  
jWb\"0)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %/,Uk+3p  
最后,是那个do_ y^Xxa'y  
Se]t;7j  
a!6OE"?QQ  
class do_while_invoker iz|9a|k6x  
  { <pa];k(IQL  
public : *^$N $t/2  
template < typename Actor > e715)_HD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 66y,{t  
  { f~(^|~ZT  
  return do_while_actor < Actor > (act); oY#XWe8Om  
} IEKX'+t'  
} do_; Z#E#P<&d  
dT-O8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6`PGV+3j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {10+(Vl  
最后来说说怎么处理break和continue Y&!McM!Jw  
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。 5'}!v  
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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