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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~wv$uL8y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ B&Zn Z?  
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, U4K ZPk  
Cb+$|Kg/"b  
.udLMS/_  
>c<xy>N  
  class filler UdM2!f  
  { ./Ek+p*96H  
public : 6o3#<ap<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RO/(Ldh  
} ; B>!mD{N  
JW^ ${4  
7g+T  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: oe 6-F)+  
QkD ~  
0!0e$!8l  
([>__c/Nd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2sk7E'2(  
``:[Jr &  
NQ 6oyg@&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1v`|mU}i,  
LDHu10l  
\ f+;X  
'r%(,=L  
二. 战前分析 ux(~+<k  
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。 `pZX!6Wn  
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 Z.Z;p/4F  
6LGl]jHf  
~//E'V-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wLqj<ot  
  /* --------------------------------------------- */ Qr3!6  
vector < int *> vp( 10 ); 9cP{u$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q*ELMib  
/* --------------------------------------------- */ w->Y92q]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); , ftJw  
/* --------------------------------------------- */ "49dsKIOH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {%9@{Q'T.s  
  /* --------------------------------------------- */ vCJa%}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ny1O- `!1  
/* --------------------------------------------- */ md'wre3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0{bl^#$f  
Er~KX3vF  
W7 Iy_>  
ut560,h~  
看了之后,我们可以思考一些问题: eQ#i.%   
1._1, _2是什么? >L4F'#I  
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。 8&"Jlz |  
2._1 = 1是在做什么? l$9k:#\FD  
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。 !0Nf`iCQ(  
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。 i) X~L4gn  
+<F3}]]  
PLs`Ci|`  
三. 动工 tR'RB@kJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M`'DD-Q  
8Z9>h:c1  
ez[x8M>  
{._'Q[  
template < typename T > _%D7D~2r|  
class assignment e8xq`:4Y  
  { <%uEWb)  
T value; ?VE'!DW  
public : o(Z~J}l({  
assignment( const T & v) : value(v) {}  AkS16A  
template < typename T2 > b:Zh|-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O]=jI  
} ; 1aRTvaGo  
W& 0R/y7  
+O 7( >a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;#v3C;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bs ~P  
C@`#@1X  
Icg-rwa<Z  
b,~pwbHf  
  class holder IMqe(  
  { [iq^'E  
public : E#rQJ  
template < typename T > vMou`[\WlJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,s 3|  
  { p+]S)K GZw  
  return assignment < T > (t); ANw1P{9*  
} Q2m[XcnX  
} ; m6BUKX\m  
Ii[U%  
;u'VR}4ph  
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: ^\O*e)#*  
Y"8@\73(R  
  static holder _1; mm: TR?^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )Wq1 af   
o<!H/PN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T2w4D !  
而不用手动写一个函数对象。 ZOV,yuD{8{  
zi6J|u  
6z U  
wQy~5+LE  
四. 问题分析 ,%IP27bPW  
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。 dR\yRC]I  
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。 T]&?^QGAZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8el6z2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E<3xv;v8r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `0]N#G T  
GZrN,M  
五. 问题1:一致性 hfY/)-60o  
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?| Fn`Zw:vp6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h]&  
Qv ~@  
struct holder -9{N7H  
  { 4lX_2QT]E  
  // 9;7"S.7AV  
  template < typename T > oz=ULPZ%  
T &   operator ()( const T & r) const O8\f]!O(  
  { :~"m yn,  
  return (T & )r; d"-I^|[OM  
} m"Mj3Z:  
} ; r4iNX+h?V  
V||b%Cb1g  
这样的话assignment也必须相应改动: Ss 5@n  
= >TU  
template < typename Left, typename Right > \[[xyd  
class assignment 0g: q%P0  
  { ZJ2 MbV.6  
Left l; jnJ*e-AW  
Right r; >fP;H}S6  
public : $)ka1L"N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KQ]sUNH  
template < typename T2 > ZXb{-b?[`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M 1 m]1<  
} ; Xv!Gg6v6  
&K'*67h  
同时,holder的operator=也需要改动: lJFy(^KQG,  
w>X@ ,  
template < typename T > t6+W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z-gMk@l  
  { d6tv4Cf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sNpA!!\PM  
} 6}R*7iM s  
[UzacXt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 B6IKD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nm<VcCc  
AzJ;E tR  
return l(rhs) = r; gkxHfm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *l =f=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \f4rA?+f  
4bL *7bA  
template < typename Tp > *\'t$se+  
class constant_t T$u'+* Xx  
  { s&V sK#  
  const Tp t; 7/hn%obC  
public : YL|)`m0-^5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 084Us s  
template < typename T > T<Xw[PEnP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u4 es8"  
  { oCkG  
  return t; +i!HMyM  
} 6:%lxG  
} ; b3>zdS]Q  
bFN/{^SB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n7;jME/!  
下面就可以修改holder的operator=了 V0>[bzI  
D['J4B  
template < typename T > )s:kQ~+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |0}Xb|+  
  { T\p>wiY2|F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `!N}u  
} /hqn>t  
Z_bVCe{  
同时也要修改assignment的operator() VS ECD;u4c  
uZL,%pF3A  
template < typename T2 > K!9K^h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /77cjesZ9  
现在代码看起来就很一致了。 S[$9_Jf  
_PPC?k{z!  
六. 问题2:链式操作 j$_?g!I=gK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^cPVnl  
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。 &S+*1<|`K  
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。 =TEe:%mN  
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。 :35h0;8+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @a]cI  
3t+{~{Dj  
template < typename T > M/.M~/ ~  
struct result_1 v4Ag~Evcx  
  { KxKZC }4m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  N{g7  
} ; ,m`&J?  
\i,H1a  
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: GFPrK9T  
q['D?)sy  
template < typename T > {9Qc\Ij  
struct   ref ~cp=B>*(  
  { 3 xW:"  
typedef T & reference; T'7>4MT(  
} ; jEQ_#KKYJ  
template < typename T > wxK71OH  
struct   ref < T &> )vOBF5  
  { %fS1g Sf h  
typedef T & reference; <Ez@cZ"  
} ; 0$`pYW]  
3 $%#n*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y1r'\@L w  
~28{BY  
template < typename T > 9A4n8,&sm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v `/nX->  
  { Jgr;'U$  
  return l(t) = r(t); f eB ?  
} %KO8 i)n  
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。 P]^8Enp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N)H+N g[  
L''VBY"?  
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 ={cM6F}a@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H(n fHp.3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ) C~#W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P]}:E+E<.I  
最后的布局是: @ ^F{  
                Add @6DKw;Q  
              /   \ r%=a:GdAg  
            Divide   5 @+M1M 2@Xz  
            /   \ T;Kv<G;  
          _1     3 @(=?x:j  
似乎一切都解决了?不。 7\$}|b[9  
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。 wsrdBxd5  
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。 GBg  
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: [?<v|k  
7W},5c  
template < typename Right > ;6 d-+(@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KMb'm+  
Right & rt) const RjP]8tH&  
  { |]q{ qsy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^o C>,%7  
} EqD@o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y=sv   
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"i.:ZT  
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。 {be|G^.c  
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。 T^d<vH  
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。 ixM#|Yq  
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? m|?1HCRXRI  
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: 4>Ht_B<<  
K-*ZS8  
template < class Action > z/5TYv)S  
class picker : public Action i/8OC  
  { KTo}xLT  
public : rjfWty%6pX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +('xzW  
  // all the operator overloaded \mb@-kM)  
} ; 2^5RQl/  
P%w!4v ~"  
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。 rwwyYIlEg  
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: ]B&jMj~y&  
nyhHXVRH  
template < typename Right > 0lqh;/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4yMi9Ri4H  
  { Bq4@I_b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )!zg=}V  
} _iqaKYT$  
f0g_Gn $  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /^~)iTwH  
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。 5P);t9O6  
54]UfmT%I  
template < typename T >   struct picker_maker tC+1 1M  
  { 4 ;6,h6a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |9m*? 7  
} ; Yv{$XI7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z^KBV ^n  
  { [4])\q^q  
typedef picker < T > result; 7/=r-  
} ; ,k:>Z&:  
loyhNT=  
下面总的结构就有了: ncR]@8  
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。 T!&VT;   
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。 \3 rgwbF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T%TO?[cN  
至此链式操作完美实现。 oSR;Im<2  
sw(|EZ7F  
c/-'^+9  
七. 问题3 r/+~4W5  
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。 );p:[=$71  
@&Af [X4s  
template < typename T1, typename T2 > ){tT B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i Hcy,PBD  
  { 5cr\ JR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1R.6Xer  
} @zsqjm  
_^0UK|[  
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: y&F&Z3t  
PC?XE8o  
template < typename T1, typename T2 > DnB :~&Dw  
struct result_2 Qyj:!-o  
  { 0bQ"s*K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @7?L+.r$9  
} ; nG| NRp  
|)ALJJ=+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3qp\jh=FE  
这个差事就留给了holder自己。 v?q)E%5j  
    p" Di;3!y!  
.Jc<Gg  
template < int Order > )c0Dofhg  
class holder; phcYQqR  
template <> {%Q+Pzl.  
class holder < 1 > ?[X^'zz}  
  { w[;5]z  
public : VF:<q  
template < typename T > F{m?:A  
  struct result_1 H|d"45J_  
  {  OJ# d  
  typedef T & result; 1|7t q  
} ; )3!z2f:e  
template < typename T1, typename T2 > k`0m|<$  
  struct result_2 Q,>]f@m  
  { {@X)=.Zf  
  typedef T1 & result; _$gP-J  
} ; S1*xM  
template < typename T > @$|bMH*1:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [jKhC<t}  
  { t "[2^2G  
  return (T & )r; !ac,qj7spa  
} sH{(=N  
template < typename T1, typename T2 > /onZ14  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T^nOv2@,  
  { S),acc(d  
  return (T1 & )r1; H')8p;~{}  
} I^gLiLUN*6  
} ; 6PRP&|.#  
AUm5$;o,/  
template <> y?xFF9W@H  
class holder < 2 > Zx%6pZ(.  
  { 1n>(CwLG"  
public : ^r 9  
template < typename T > EUuk%<q7C(  
  struct result_1 WQltUaF  
  { ggzcANCD<  
  typedef T & result; /E5>cqX4A  
} ; 6Iv &c2  
template < typename T1, typename T2 > 1>_2 =^[  
  struct result_2 qL!pDZk  
  { 1xb1?/n1#  
  typedef T2 & result; h{kAsd8 G  
} ; s&!g )  
template < typename T > grnlJ=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .QzHHW4&0  
  { QVI4<Rxg  
  return (T & )r; ]Z@- r  
} L*1C2EL/q  
template < typename T1, typename T2 > `(EY/EsY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =\?KC)F*e  
  { 3xh~xE  
  return (T2 & )r2; d?*=<w!A  
} \:\rkc9LI  
} ; ](@Tbm8  
S=ebht=  
q3e %L  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !,PG!Gnl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s 7iguFQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8AVM(d@  
*)ZDN~z7o  
return l(i, j) = r(i, j); sV'(y>PP%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X4lz?Y:*  
gyJ$ Jp  
  return ( int & )i; &mKtW$K` q  
  return ( int & )j; EV z>#GC  
最后执行i = j; 3Qfj=; 4  
可见,参数被正确的选择了。 4WZ:zr N  
1pVagLlb:7  
B{lBUv(B  
V,fSn:8%M  
egxh  
八. 中期总结 sME3s-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U`D/~KJ{Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q<yp6Q3^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e-ILUzT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (u+3{Eb  
5vxJ|Hse@  
lphQZ{8  
a1_7plg  
OW\r }  
gh|TlvnA  
九. 简化 m@R!o  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9H$#c_zrq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oEd+  
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: ?`,<l#sj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q-_&5/G  
  +-*/&|^等 htj:Z:C`  
2. 返回引用。 hMh8)S  
  =,各种复合赋值等 Ro`9Ibqr  
3. 返回固定类型。 yf*^Y74  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $rv&!/}]e  
4. 原样返回。 ;z/Z(7<; ;  
  operator, ;tP-#Xf  
5. 返回解引用的类型。 $+!/=8R)  
  operator*(单目) SZW`|ajH  
6. 返回地址。 8<z+hWX=4  
  operator&(单目) 1~Zmc1]  
7. 下表访问返回类型。 'kf]l=i[n  
  operator[] E4 GtJ`{X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cb5;l~}L  
  operator<<和operator>> ~tWIVj{  
Tz[ck 'k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OZ3iH%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -/Pg[Lx7Pb  
HKbyi~8N=  
template < typename Left > m-4P*P$X  
struct value_return kHygif !I4  
  { FCnOvF65  
template < typename T > $8vZiB!"  
  struct result_1 _o/LFLq  
  { Gjf b<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =VFi}C/  
} ; S<H 2e{~  
bfcQ(m5  
template < typename T1, typename T2 > +sq'\Tbp  
  struct result_2 vg[A/$gLM  
  { Zvz Zs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Jw3VWc ]]  
} ; $L7Z_JD5  
} ; k!l\|~  
tBC`(7E}  
v1h\ 6r'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mQdF+b1o  
\9j +ejGf  
下面我们来剥离functor中的operator() (Ild>_Tdb`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2CcUClP$  
gb+iy$o-  
return l(t) op r(t) ICA p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U:"X *  
return op l(t) D])&>  
return op l(t1, t2) blO(Th&  
return l(t) op LH/lnrN  
return l(t1, t2) op wV8_O)[  
return l(t)[r(t)] 3m%oXT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C+o1.#]JM  
n-zAkKM  
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: T%74JRQ  
单目: return f(l(t), r(t)); ~(i#A>   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >-U'mkIH  
双目: return f(l(t)); 3L}eF g,d  
return f(l(t1, t2)); '. 5&Z  
下面就是f的实现,以operator/为例  +~xY}  
U; -2)+  
struct meta_divide !\|_,pSB  
  { LCBP9Rftvd  
template < typename T1, typename T2 > U9"g;t+/   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FM$$0}X  
  { : EA-L  
  return t1 / t2; <@:RS$" i  
} FQY{[QvF~  
} ; 4JQd/;  
0V;9v  
这个工作可以让宏来做: XhEZTg;  
Ckd j|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Wh).%K(t  
template < typename T1, typename T2 > \ s&v7<)*q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Uh[MB wK  
以后可以直接用 ` 1Ui  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;]v{3m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |5il5UP  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) qzon);#7w  
T.bn~Z#f  
x[u4>f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hTfq>jIB_  
lw+54lZX|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ob3)bI oM  
class unary_op : public Rettype _[)f<`!g_V  
  { gq%U5J"x;J  
    Left l; ?D>%+rK8c  
public : `JQw]\f4>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i~Qnw-^B  
UHyGW$B  
template < typename T > qa-%j+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ -n&z;`  
      { z }3` 9  
      return FuncType::execute(l(t)); _uXb 9  
    } Cb4.N 8  
\/XU v(  
    template < typename T1, typename T2 > %f)%FN . S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 79&=MTM  
      { C#qF&n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i.Rxx, *?  
    } pyUzHF0  
} ; M r-l  
Vh?5  
SfSWjq  
同样还可以申明一个binary_op #,[z}fq  
m@Hg:DY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O0l1AX"  
class binary_op : public Rettype o[I s$j  
  { h\T}$jgfWm  
    Left l; PGd?c#v#  
Right r; J,G/L!Bp  
public : .R^R32ln  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cl6P,C  
`y3*\l  
template < typename T > }A}cq!I^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>C D;  
      { *epK17i=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LbkQuq/d  
    } ppuJC ' GW  
Y sDai<  
    template < typename T1, typename T2 > %y)]Q|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  sWyx_  
      { F4NM q&_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~%eZQgqA*  
    } c( _R xLJ  
} ; :W.pD:/=v  
RH9P$;.7  
\E {'|  
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 $~e55X'!+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ? KDg|d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `3eQ#,G!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qWU59:d^{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y@h v#;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /&H l62Ak  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vYybQ&E/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o\<JG?P  
下面是修改过的unary_op FM=XoMP q  
e%km}mA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eN'b" _D  
class unary_op 6W< Ig;  
  { j/8q  
Left l; CZ!gu Y=  
  naiQ$uq0  
public : m2%n:  
y*Gq VA[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^V~^[Yp  
R5 i xG9  
template < typename T > _'|C-j`u$  
  struct result_1 * V_b/Vt  
  { !'C8sNs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; = Rn  
} ; RDU 'l^  
HBNX a  
template < typename T1, typename T2 > HXN. ,[  
  struct result_2 vA{DF{S 4  
  { }tW1\@ =  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wE -y4V e  
} ; g)ofAG2  
SmS6B5j\R  
template < typename T1, typename T2 > l\"CHwN?Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KBoW(OP4'  
  { vjVa),2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3!h3flE  
} %(S!/(LWW  
]|N"jr?7H  
template < typename T > RA!8AS?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4av  
  { HqI[]T@  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y=i_2R2e2  
} KGf@d*ZOMz  
k$.l^H u  
} ; {z9,CwJan?  
I* P xQ  
Uw?25+[b  
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 yO/'}FD  
好啦,现在才真正完美了。 g7w#;E  
现在在picker里面就可以这么添加了: o4^#W;%w  
BC85#sbl  
template < typename Right > I-Q(kWc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o{' J O3  
  { /eBcPu"[Vb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ? <w[ZWytm  
} 'JO}6 ;W  
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。 lmIphOUoIw  
u`XZtF<vf  
gk}.L E  
LWxP}? =  
S#0C^  
十. bind cpH*!*S  
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。 @7t*X-P.;-  
先来分析一下一段例子 qP+%ui5xR  
{qm5H7sL  
-%Jm-^F I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5! ]T%.rM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P  V9q=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *CVI@:Q9  
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。 Snq0OxS[v  
我们来写个简单的。 MM~4D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: % C)|fDwN  
对于函数对象类的版本: ;[7#h8  
cef:>>6_  
template < typename Func > <899r \  
struct functor_trait X;{U?`b-  
  { ;T<'GP'/r  
typedef typename Func::result_type result_type; mp0s>R  
} ; =T$2Qo8  
对于无参数函数的版本: {;38&Izwz  
QvzE:]pyi  
template < typename Ret > Q@TeU#2Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &!*p>Ns)e  
  { Va/}|& 9  
typedef Ret result_type; C@MJn)$4  
} ; D7v.Xq|  
对于单参数函数的版本: tbB.n  
YCBUc<)  
template < typename Ret, typename V1 > >qdRqy)DC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +p-S36K~,7  
  { S+pm@~xe  
typedef Ret result_type; =]L#v2@  
} ; |vj!,b88n#  
对于双参数函数的版本: 3ZAzv en  
`)H| &!wT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o6X<FE#8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .Pa6HA !  
  { WhL"-f  
typedef Ret result_type; jYh.$g<`0+  
} ; OQ<NB7'n0A  
等等。。。 <$ %Y#I'zX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VKr oikz@]  
&RlYw#*1.  
template < typename Func > 6w0r)  
struct func_return U6M&7 l8  
  { r+n hm"9  
template < typename T > =V^8RlBi  
  struct result_1 0[s<!k9=  
  { Csm23QLsg)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FFc?Av?_  
} ; z\<gm$1CB  
$t>ow~Xi  
template < typename T1, typename T2 > rzKn5Z  
  struct result_2 a@-!,Hi  
  { e)4L}a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jAD{?/RB}  
} ; f q*V76F  
} ; 68!=`49r>  
Z15b'^)?9  
4hV~ ir  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -PH qD  
N4, !b_1  
template < typename Func, typename aPicker > -axmfE?g0  
class binder_1 ?tYc2R9x6"  
  { oSoU9_W  
Func fn; LMYO>]dg  
aPicker pk; D?cE$P  
public : u=B,i#>s  
o(5 ( ]bJ  
template < typename T > :;Wh!8+j  
  struct result_1 ZQDw|*a@  
  { 8KS9!*.iZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CFx$r_!~  
} ; p"/B3  
qXQ7Jg9  
template < typename T1, typename T2 > 4O3-PU>N  
  struct result_2 TfqQh!Y  
  { ( cqVCys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . xdSUe  
} ; eI*o9k$Qs  
!`#xFRHe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k M' :.QT  
Mi_/ ^  
template < typename T > /0qLMlL$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YV>]c9!q  
  { 7{e*isV  
  return fn(pk(t)); X,h"%S<c#H  
} `V[{,!l;X  
template < typename T1, typename T2 > DZ Q=Sinry  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /^<Uy3F[p  
  { S( r Fa  
  return fn(pk(t1, t2)); 8%wu:;*]%  
} 5L4{8X0X8  
} ; ? @Y'_f  
P6ztP$M(  
B#T4m]E/  
一目了然不是么? d}t7bgk'j  
最后实现bind '=2/0-;Jf  
LJ Aqk2k  
5dE@ePO[/9  
template < typename Func, typename aPicker > JXIxk"m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T!*lTzNHm  
  { Z4 +6'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k_hV.CV  
} :Ej#qYi  
_Fz]QxO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :d ts>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 As;@T$G  
~<?+(V^D  
十一. phoenix "Vg1'd}f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8i=c|k,GL.  
ST#MCh-00  
for_each(v.begin(), v.end(), S}Q/CT?au  
( 1@)kNg)*$  
do_ #MyR:V*a  
[ qBKRm0<W  
  cout << _1 <<   " , " KTm^0:V[Oy  
] gua +-##)  
.while_( -- _1), 1gwnG&  
cout << var( " \n " ) 3:Mq4 0]x  
) N%hV+># Z  
); EqN<""2  
[z2XK4\e1T  
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: dr|>P*  
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 yJCqP=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tl 0_Sd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =6XJr7Ay8u  
4GA9oLl  
Wchu-]  
template < typename Cond, typename Actor > ne]P-50  
class do_while 6zo'w Wc3  
  { P=.yXirm?  
Cond cd; $pV:)N4  
Actor act; 2 L>;M  
public : V`/ E$a1&  
template < typename T > y$ L@!r/s  
  struct result_1 aC\O'KcH  
  { @/MI Oxg[  
  typedef int result_type;  /$Qs1*  
} ; OcA_m.  
eGwO!Lv}B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (i1 JDe  
q*L>MV  
template < typename T > mH1T|UI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }McqoZ%F  
  { F@8G,$  
  do prHM}n{0  
    { 7U9*-9  
  act(t); M id v  
  } 'YKzs;y$  
  while (cd(t)); )8cb @N  
  return   0 ; *^ZJ&.  
} pZ_zyI#wx_  
} ; N)I9NM[  
GI se|[p  
@ 0'j;")XV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?*)Q[P5  
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。 ]C;X/8'Jf5  
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。 6"h,0rR  
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。 }508wwv  
下面就是产生这个functor的类: -JEiwi,  
NJNS8\4  
lZ'WFFWLE  
template < typename Actor > ?XlPK Y  
class do_while_actor 9{GEq@`7  
  { &<=?O a  
Actor act; _xefFy  
public : 0.aIcc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5K:'VX  
e=cb%  
template < typename Cond > _qxBjB4t"a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g@O H,h/  
} ; /E39Z*  
? K,d  
` pYyr/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fTOGW`s^  
最后,是那个do_ 1K UM!DUD  
ELN1F0TneH  
;e"dxAUe!^  
class do_while_invoker ]vflx^<?  
  { AI^!?nJ%'  
public : -U{CWn3G  
template < typename Actor > = yFOH~_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |iA8aHFU  
  { &7XsyDo6  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ei7Oi!1  
} +8|9&v`  
} do_; Ox5Es  
*N |ak =  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4;bc!> sfC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2<T/N  
最后来说说怎么处理break和continue (e_z*o)\T  
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。 [v+5|twxpU  
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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