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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I6,sN9` K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @dp1bkU  
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, <u85>x  
kFF)6z:2  
W_z?t;  
^7&0P m  
  class filler yyVv@  
  { %Lwd1'C%  
public : 3O!TVSo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g&6O*vx  
} ; 4Iou| H  
"J CvsCe  
Al(u|LbQ  
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: :i_k A'dl&  
/o=,\kM  
p$A`qx<M_  
95CCje{o _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ViG4tb  
a,U@ !}K  
K;_.WzWD=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Obm@2;^g6  
U<lCK!85[  
m+/-SG  
(G:K?o)  
二. 战前分析 8FY/57.W  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 OY/sCx+c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 L?5OWVX!v  
YOHYXhc{S  
LYY|8)Nj2"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |.zotEh  
  /* --------------------------------------------- */ C4ut!I #  
vector < int *> vp( 10 ); -j 6U{l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )!``P?3?  
/* --------------------------------------------- */ &]2z)&a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C^x+'. ^N  
/* --------------------------------------------- */ g)Byd\DS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +T@a/(Gl  
  /* --------------------------------------------- */ Rtl;*ZAS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t"@: a Y"  
/* --------------------------------------------- */ _,M:"3;Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #j{!&4M  
H.ZmLB  
,~_)Cf#CB  
F+@E6I'g  
看了之后,我们可以思考一些问题: a+CHrnU\;  
1._1, _2是什么? S6sw)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uUczD 8y  
2._1 = 1是在做什么? R.EA5X|_  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 )A4WK+yD$z  
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。 zaVDe9B,7  
n_n0Q}du  
hC.7Z]  
三. 动工 <E|K<}W#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bTn7$EG  
L:y} L  
syYg, G[  
Hop$w  
template < typename T > <4W"ne28  
class assignment AE)<ee%\\  
  { m$xyUv1  
T value; xwj%X%2  
public : dsP1Zq  
assignment( const T & v) : value(v) {} !(hP{k ^g  
template < typename T2 > cmIAWFj-)e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hize m!  
} ; 7FVu [Qu  
^#R-_I  
n NI V(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _ID2yJ   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Oifu ?f<r  
X"W%(x`w  
PomX@N}1  
6?0 ^U 9  
  class holder K'%,dn  
  { rSD!u0c [  
public : |Mp_qg?g  
template < typename T > j:0VtJo~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9Osjh G  
  { WG;1[o&  
  return assignment < T > (t); ?'K}bmdt}.  
} 0C}7=_?  
} ; MO :##C  
QK\QvU2y  
}B_n}<tjD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~$f+]7  
(9BjZ&ej  
  static holder _1; ?J+[|*'yK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~u&3Ki*x  
j$#pG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I~qS6#%r  
而不用手动写一个函数对象。 Fz16m7.  
-uiZp !  
/'=C<HSO  
GG\]}UjX  
四. 问题分析 &G@*/2A  
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。 SMQuJ_  
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。 56*}}B$?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Ge&v'~_|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aT F}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QzIK580%t  
4T6dju  
五. 问题1:一致性 vhEPk2wD,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| kF~}htv.=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0z."6 r  
J W&/l  
struct holder >.PLD} zE_  
  { K,' ]G&K  
  // Zb7KHKO{  
  template < typename T > KMznl=LF  
T &   operator ()( const T & r) const (@O F Wc"p  
  { Y.@ vdW  
  return (T & )r; 7I`e5\ u  
} q+t*3;X.  
} ; fk P@e3  
`6!l!8 v  
这样的话assignment也必须相应改动: &:8a[C2=  
6@!<' l%z  
template < typename Left, typename Right > 3bpbk  
class assignment )KR9alf3  
  { !5 %c`4  
Left l; _p7c<$ ;  
Right r; -zHJ#  
public : PF@<>NO+W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L1.<LB^4'  
template < typename T2 > A7-QOqST(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !yH&l6s  
} ; @6ZQkX/  
Gy 'l;2  
同时,holder的operator=也需要改动: ^o|igyS9  
/bVU^vo  
template < typename T > TH)gW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G F,/<R#  
  { G[6V=G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?`,UW;Br6  
} iO3@2J  
Tm[IOuhM'?  
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。 X'ryfa1|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,jbj-b(  
eqs.zL  
return l(rhs) = r; 9<P1?Q  
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。 !3$Ph  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k5=0L_xc  
,;H)CUe1"  
template < typename Tp > J`uV $l:  
class constant_t {Rjj  
  { +D`IcR-x  
  const Tp t; ,S:LhgSP  
public : Z|uUE   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vz,l{0 v  
template < typename T > 4&r^mGs,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o{?s\)aBa  
  { UbJ_'>hK6  
  return t;  MI!C%  
} EG59L~nM  
} ; }Hrm/Ni  
WWc{]R^D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tH2y:o 72  
下面就可以修改holder的operator=了 e[yk'E  
L=VJl[DL  
template < typename T > ]U! ?{~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wvcG <sj  
  {  B@A3T8'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TNUzNA  
} GTNN4  
nv*q N\i'  
同时也要修改assignment的operator() QW|,_u5j  
vEvVT]g[V  
template < typename T2 > l^%Ez?-:s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /'u-Fr(Q+  
现在代码看起来就很一致了。 W'-B)li   
@.a[2,o_  
六. 问题2:链式操作 pqBd#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d11~ mU\  
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。 gsqlWfa  
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。 8U*}D~%!  
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。 yK_$6EtNKj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Nqk*3Q"f  
-k|r#^(G2  
template < typename T > k!>MZ  
struct result_1 tVvRT*>Wb  
  { g599Lc&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vkOCyi?c  
} ; x}i:nLhL  
H@qA X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b/Z=FS2T  
t`o-HWfS.  
template < typename T > xD,BlDV  
struct   ref "b8<C>wY  
  { z^T/kK3I  
typedef T & reference; :&HrOdz  
} ; _)yn6M'Dt  
template < typename T > vXAO#'4tm%  
struct   ref < T &> H? Z5ex  
  { 6FiI\  
typedef T & reference; !0CC&8C`  
} ; HbX>::J8  
^J< I Ia4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WOrz7x  
)AEJ` xC  
template < typename T > G?jKm_`L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PF2PMEBx!  
  { A7 qyv0F  
  return l(t) = r(t); Ya<S/9c  
} G<#9`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3~ ;LNi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :$~)i?ge<5  
Jajo!X*Wai  
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 }KEyJj3"DA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b lP@Cn2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |,c QJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fo=Icvo  
最后的布局是: g'ha7~w(p  
                Add s3>,%8O6  
              /   \ ] +<[D2f  
            Divide   5 R?b3G4~  
            /   \ 1N{}G$'Go  
          _1     3 5 >S #ew  
似乎一切都解决了?不。 =&;orP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]B/Gz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c Owa^;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: RSC^R}a5  
NGcd  
template < typename Right > SU~t7Ta!G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P$ZIKkf  
Right & rt) const !K-lO{Z^  
  { ~[l6;bn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fb3(9  
} 4{=zO(>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l\xcR]O  
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。 hO w  
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。 8/F}vfKEN  
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。 +!h~T5Ck  
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。 {+%|n OWV  
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? l2vIKc  
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: dmI~$*  
 +:k Iq  
template < class Action > b;G3&R]  
class picker : public Action -c|dTZ8D)8  
  { AiKja>Fl<  
public :   V` 7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I .jB^  
  // all the operator overloaded W=:4I[a6Q  
} ; )c!7V)z  
"HX,RJ @^K  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 XHs>Q>`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xucrp::g  
wCw-EGLR  
template < typename Right > %Xc50n2Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const sQUJ]h  
  { 3D32'KO_"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NbgK# ;  
} zGzeu)d  
N^</:R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5x856RQ'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nwuH:6~"  
U4)x"s[CP  
template < typename T >   struct picker_maker ~Cc%!4f'  
  { h,%`*Qg6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cq:<,Ke  
} ; zG-pqE6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > omz%:'m`~  
  { e.-+zkQ8EI  
typedef picker < T > result; ^{Wx\+*!  
} ; hWc`4xdl  
aT|SKb`  
下面总的结构就有了: E)w6ZwV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &U*MLf83`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 a7$-gW"Z(,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (zbV-4C  
至此链式操作完美实现。 BNi6I\wa  
7Z%EXDm4/c  
}_Y&kaM  
七. 问题3 ~5`p/.L)ZD  
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。 vge4&H3a&  
2L!s'^m-  
template < typename T1, typename T2 > Ao?y2 [sE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QFekj@  
  { ox:m;-Ml?_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  -c%#Hd  
} ,~8&0p  
03N|@Tu  
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: C_> WU   
m q#8 [D  
template < typename T1, typename T2 > ~dc o  
struct result_2 9;2{=,  
  { #h=pU/R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a|}v?z\  
} ; lU?8<X  
eBT+|  
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? CgT5sk}  
这个差事就留给了holder自己。 _*iy *:(o  
    B:mtl?69g  
om_UQgC@r  
template < int Order > h]6m+oPW  
class holder; ^*?mb)  
template <> Oq3aboAt  
class holder < 1 > D[jPz0  
  { \B/!}Tn;  
public : zX]4DLl,  
template < typename T >  9}-;OJe  
  struct result_1 (JMk0H3u  
  { Gx)U~L$B  
  typedef T & result; =;L44.,g  
} ; ,I|3.4z  
template < typename T1, typename T2 > bi{G :xt  
  struct result_2 o|7ztpr  
  { M{GT$Q  
  typedef T1 & result; *ggai?  
} ; ZuLW%z.  
template < typename T > Pk ?M~{S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aU\R!Y$/"  
  { xaN[ru@  
  return (T & )r; _a]0<Vm C0  
} w;b;rHAZ\  
template < typename T1, typename T2 > 6Pp3*O`/V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hQb3 8W[  
  { '_q&~M{  
  return (T1 & )r1; }Y~<|vZ  
} ,DL%oQR  
} ; #i;y[dQ  
g:oB j6$ q  
template <> S1I# qb  
class holder < 2 > Mg~62u  
  { V=d~}PJ>  
public : @@W-]SR  
template < typename T > b[U;P=;=  
  struct result_1 'w"hG$".  
  { d~abWBgC`  
  typedef T & result; r91b]m3xL  
} ; [gaB}aLn  
template < typename T1, typename T2 > j&-<e7O=  
  struct result_2 ()MUyW"S#`  
  { GT 5J`  
  typedef T2 & result; [QDM_n  
} ; dy.U;  
template < typename T > 'T+v&M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cI\&&<>SlG  
  { GHR r+  
  return (T & )r; jPIOBEIG  
} M@]@1Q.p  
template < typename T1, typename T2 > .b|!FWHNS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cGM?r}zJ  
  { G  L-Pir  
  return (T2 & )r2; F\2<q$Zn+  
} Dqg01_O9O  
} ; bH}?DMq]O  
XK{KFB-  
cqG&n0zb  
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> >。 LV8{c!"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3~EPX`#[W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q uL+UFuM  
|wM<n  
return l(i, j) = r(i, j); ms6dl-_t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _/z3QG{Ea^  
`^df la  
  return ( int & )i; PTH'-G  
  return ( int & )j; MZvxcr{x  
最后执行i = j; q0*d*j F0u  
可见,参数被正确的选择了。 5H2Ugk3  
],F@.pg  
7v V~O@JP  
si1Szmx,  
D+xPd<  
八. 中期总结 ;m~%57.;\  
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: s x2\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +[":W?j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cD'|zH]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8,L)=3m-  
TFO4jjiC"  
yq6:7<  
,56objaE  
`Y,<[ Lnr  
i#%!J:_=  
九. 简化 '3]M1EP  
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;f%OQsF_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \# _w=gs<i  
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: h3Y|0-D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;<H\{w@D  
  +-*/&|^等 RA*W Ys&xb  
2. 返回引用。 YSr u5Q  
  =,各种复合赋值等 X< 4f7;]O  
3. 返回固定类型。 tY- `$U@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aucG|}B  
4. 原样返回。 % U|4%P  
  operator, $H"(]>~  
5. 返回解引用的类型。 H{g&yo  
  operator*(单目) ]SL0Mn g8  
6. 返回地址。 &+")~2 +  
  operator&(单目) LvW7>-  
7. 下表访问返回类型。 HFW8x9Cc  
  operator[] m^KK #Hw/`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2`pg0ciX (  
  operator<<和operator>> MX s]3M  
bG/[mZpRT  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wZb7 7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .9!?vz]1  
cIg+^Tl  
template < typename Left > mI,!8#  
struct value_return :xZ^Jq91  
  { Rv|X\Wm  
template < typename T > fBnlB_}e  
  struct result_1 !h>aP4ofT  
  { &6^QFqqW`-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /^':5"=o  
} ; %Wa. 2s  
sh;>6xB  
template < typename T1, typename T2 > u .,l_D_  
  struct result_2 7i88iT  
  { kZNVUhW6S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p* tAwl  
} ; ^ ^k]2oG  
} ; _e$T'*q  
Y(C-o[-N  
2py [P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lH"4"r  
JQH>{OB  
下面我们来剥离functor中的operator() n0opb [?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: E\vW>g*W  
/yFs$t >9  
return l(t) op r(t) W6jdS;3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h5}:>yc  
return op l(t) e#s-MK-Q  
return op l(t1, t2) CQ:38l\`gd  
return l(t) op QN^AihsPi  
return l(t1, t2) op Y1 *8&xT  
return l(t)[r(t)] r;8X6C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3oMhsQz~z  
%OAvhutS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `l + pk%  
单目: return f(l(t), r(t)); TyN]Pa  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1Y{pf]5Wx  
双目: return f(l(t)); E @7);i5K  
return f(l(t1, t2)); N_R(i3c6U!  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jq_AR!} %  
'ARbJ1a  
struct meta_divide pN#RTb8o  
  { TcOmBKps'  
template < typename T1, typename T2 > @y(<4kLz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UzT"Rb:e  
  { v&Oc,W  
  return t1 / t2; WFG`-8_e[I  
} Qgxpq{y  
} ; -;j ' =?  
y8$I=  
这个工作可以让宏来做: H,0Io  
wAF<_NG#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tPaNhm[-q7  
template < typename T1, typename T2 > \ \JbOT%1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;%!]C0 ?  
以后可以直接用 $HP<C>^Z8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VRD:PVz  
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 o e,yCdPs  
(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。。。) Xhp={p;  
IM=3n%6  
f]48>LRE8  
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 !dGSZ|YZ  
5DmW5w'p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #}S<O_  
class unary_op : public Rettype R?iC"s!  
  { ,dXJCX8so  
    Left l; xP-\)d-.aN  
public : Mq52B_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \^x`GsVy  
E-Y4TBZ*  
template < typename T > Pzte!]B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sc9}W U  
      { 7~!F3WT{  
      return FuncType::execute(l(t)); nd,2EX<bE  
    } `&URd&ouJD  
uUJH^pW  
    template < typename T1, typename T2 > 8 t`lRWJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jsf"h-)P  
      { %gEgp Jd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wgb L9'}B  
    } #83pitcc  
} ; GD0Q`gWNe  
D\^\_r):  
`rb}"V+  
同样还可以申明一个binary_op fVz0H1\J&  
8c%_R23  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~_a$5Y  
class binary_op : public Rettype cf,^7,-`"  
  { A5go)~x\  
    Left l; '+v[z=.8]  
Right r; 6)yi^v  
public : 7mA:~-.u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q aG8:  
dy3fZ(=q^  
template < typename T > T\w{&3ONm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 `}I]  
      { Ru@ { b`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "2Q*-  
    } vP'#x  
@:t2mz:^i  
    template < typename T1, typename T2 > _K3;$2d|R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +%R{j|8#  
      { sB wzb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /kAbGjp0  
    } ]JH Int  
} ; 65l9dM2  
IlZ$Jd  
v]y=+* A  
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 1*?L>@Wdy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *_@$ "9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DFp">1@`PR  
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。 3|BB#;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +NTC!/  
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。。。 M8${&&[;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B^Hh rz!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r*UE>_3J  
下面是修改过的unary_op `t>:i!s/  
RG:_:%@%}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #6@4c5{2=4  
class unary_op dy4~~~^A  
  { ^00C"58A  
Left l; =>L2~>[  
  UN|S!&C$  
public : xM$AhH  
qVE <voB8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R|[gEavFl  
Ge1"+:tbJ  
template < typename T > Hb\['VhzM  
  struct result_1 b1EY6'R2  
  { 465?,EpS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vF9fXY=  
} ; V^< Zs//7  
9\>{1"a  
template < typename T1, typename T2 > #9t3<H[  
  struct result_2 FiKGB\_]  
  { |Q$Dj!!1P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O@a7MzJ  
} ; O+t'E9Fa  
{Rq5=/b  
template < typename T1, typename T2 > G%>M@nYUE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >dnDN3x  
  { hVh,\d&2t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yT[)V[}  
} J7wIA3.O  
@4Lol2  
template < typename T > {T3~js   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a}[rk*QmZ  
  { ?~<NyJHN%  
  return OpClass::execute(lt(t)); M=4`^.Ocm  
} ))I[@D1b  
gw<u dhk  
} ; %II o  
] -%B4lT  
0qL.Rnt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #!t6'*  
好啦,现在才真正完美了。 aVp-Ps|r  
现在在picker里面就可以这么添加了: V!QC.D<  
uG(XbDZZ1W  
template < typename Right > _% i!LyG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /]2I%Q  
  { Se>v|6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mp8Zb&Ggb  
} ~R~eQ=8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fDAT#nlyp  
6ipQx/IQ  
~-'-<-  
!J[!i"e  
3\K;y>NK  
十. bind e8{!Kjiz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 oE)xL%*  
先来分析一下一段例子 %$=2tfR  
4c<\_\\ck  
I2z6iT4nB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W&7(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7,Y+FZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }O2P>Z?V  
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。 bSa]={}L(  
我们来写个简单的。 izR#XeBm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -m$2"_  
对于函数对象类的版本: rq:sy=;  
6uxF<  
template < typename Func > s1p<F,  
struct functor_trait n>xuef   
  { iB+ _+A  
typedef typename Func::result_type result_type; a0 's6C  
} ; 4)Ew rU  
对于无参数函数的版本: q oEZ>  
.x1.`Y   
template < typename Ret > tg7QX/KX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !\\OMAf7  
  { ~Xc1y!"9*  
typedef Ret result_type; ld#YXJ;P.k  
} ; Lm+E?Ca  
对于单参数函数的版本: #wJ^:r-c`  
E5Lq-   
template < typename Ret, typename V1 > 8F/zrPG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |][PbN D  
  { 3U*4E?g  
typedef Ret result_type; 0O(Vyy  
} ; ={50>WXE  
对于双参数函数的版本: 8L[\(~Zf  
qNUd "%S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S";}gw?r6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3gv?rJV  
  { 6n H'NNS:J  
typedef Ret result_type; IiV]lxiE]  
} ; QT4vjz+|  
等等。。。 6t gq.XL^n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a!.Y@o5Ku  
? 8)k6:  
template < typename Func > uM9Gj@_  
struct func_return [K1z/ea)V  
  { /a s+ TU`A  
template < typename T > m?=J;r"Re  
  struct result_1 P` y.3aK  
  { KBA& s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xPJ @!ks9  
} ; 10_>EY`  
NKRm#  
template < typename T1, typename T2 > >AWWwq -  
  struct result_2 L;=LAQ6[  
  { DIgur}q)@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?y,KN}s_  
} ; =[0| qGzg  
} ; fn8|@)J  
 3bHB$n  
0Y8Cz/$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ycf)*0k  
o bGvd6\  
template < typename Func, typename aPicker > `2y?(BJp  
class binder_1 <slrzc_>&  
  { M]xfH*  
Func fn; o+}G/*O8  
aPicker pk; 8Ep!  
public : xEufbFAN?  
HT6$|j  
template < typename T > p9&gKIO_m  
  struct result_1 [@@EE> y  
  { <Vh }d/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yoM^6o^,D  
} ; BY@l:y4  
h r6?9RJY  
template < typename T1, typename T2 > (UZ].+)s  
  struct result_2 'ZAIe7i&  
  { KLjvPT\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E0.o/3Gw6  
} ; >uFFTik  
whFJ]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4ZkaH(a1  
Xm<|m#  
template < typename T > ~VV$wU!A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { PS0.UZ  
  { LtV,djk  
  return fn(pk(t)); I/u>Gt  
} *DvQnj  
template < typename T1, typename T2 > nuw7pEW@?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H;#C NB<e  
  { T/:6Z  
  return fn(pk(t1, t2)); q``/7  
} _/YM@%d  
} ; arvKJmD  
U[z2{\  
N$u: !  
一目了然不是么? z G`|)  
最后实现bind 7Rn 4gT  
bk]g}s  
)5u#'5I>  
template < typename Func, typename aPicker > AEUR` .  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l nJ  
  { +}eK8>2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qKE+,g'  
} U|aEyMU  
=Z..&H5i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @.,'A[D!K  
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。 2'Raj'2S4  
hsJGly5H  
十一. phoenix )~IOsTjI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2nCHL '8N  
R_"6E8N  
for_each(v.begin(), v.end(), qC q?`0&#  
( 9%riB/vkrF  
do_ Z_>:p^id  
[ ->Fsmb+R  
  cout << _1 <<   " , " 1B$8<NCQ=?  
] \\{78WDA  
.while_( -- _1), n*TKzn4E  
cout << var( " \n " ) ~*`wRiUhis  
) $QwzL/a  
); -b34Wz(  
{MUO25s02  
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: X^i3(N  
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 |)mUO:*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %&J`mq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E!`/XB/nA  
[ Scao $  
9f CU+s  
template < typename Cond, typename Actor > +e#(p<  
class do_while v!=e]w6{  
  { Equ%6x  
Cond cd; !/1 ~  
Actor act; pV1 ;gqXNS  
public : AjsjYThV  
template < typename T > a(uQGyr[k1  
  struct result_1 #v4^,$k>  
  { 4-9cp=\PE  
  typedef int result_type; n.,ZgLx["  
} ; B)dd6R>8  
fT=ZiHJ3Gu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )ri'W <l  
(e9hp2m  
template < typename T > }IQ![T5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e.(RhajB  
  { a;(,$q3M  
  do ) }k"7"  
    { G#='*v OtO  
  act(t); S)"vyGv  
  } McN'J. Sxp  
  while (cd(t)); d8WEsQ+)A  
  return   0 ; @;[.#hK  
} {@Z*.G^  
} ; \;+b1  
(D+%*ax  
S Z &[o&H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Rb <{o8  
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。 dhuIVBp!!e  
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。 uuy0fQQ8ti  
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。 - @KT#  
下面就是产生这个functor的类: j92+kq>Xd  
3>^B%qg6  
{s?hXB  
template < typename Actor > 'NnmLM(oh  
class do_while_actor / $'M  
  { f&X M|Bg  
Actor act; 0b2;  
public : 5'xZ9K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u7-0?  
[Vou G{  
template < typename Cond > Kn\$\?u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; , - _ReL  
} ; J^Wqa$<;"  
OW8TiM mK  
|8\et  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~$bQ;`,L  
最后,是那个do_ *yW9-(  
*Oy%($'  
B_%O6  
class do_while_invoker ` $[`C/h  
  { <%oT}K\;  
public : "~IGE3{  
template < typename Actor > nm<S#i*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RY*s}f  
  { `]<~lf  
  return do_while_actor < Actor > (act); );^{;fLy%  
} VF9-&HuC  
} do_; ||4++84{  
y(Q.uYz*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }5"19 Go?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T9gQq 7(l  
最后来说说怎么处理break和continue iLFhm4.PO  
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。 xCm`g {  
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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