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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^FIpkhw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2mRm.e9?  
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, ko2?q  
luY#l!mx3  
<y7nGXzLK  
.}=gr+<bf  
  class filler ViKN|W >T  
  { NI,i)OSEN  
public : *QH@c3vUe\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o/t^rY y  
} ;  _xjw:  
~M _ @_  
DQui7dr)l  
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: h/?$~OD  
I($0&Y\De  
*6IytW OX5  
8Qd*OO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o9*}>J<+RQ  
z10J8Ms'  
!Z]#1"A8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lkl+o&D9  
td@I ;d2  
`n)e] dn  
d< j+a1&  
二. 战前分析 Gl; xd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =r:(ga  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 HQGn[7JW  
Rr A9@95+  
O*jTrZ(k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( y0  
  /* --------------------------------------------- */ rr~O6Db  
vector < int *> vp( 10 ); /u?ZwoTzY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v,, .2UR4  
/* --------------------------------------------- */ wGy`0c]v?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K@U[x,Sx  
/* --------------------------------------------- */ \USl 9*E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7n}$|h5D  
  /* --------------------------------------------- */ f"9aL= 3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2PZ#w(An&  
/* --------------------------------------------- */ 'vCl@x$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bAOL<0RS9`  
@-zL"%%dw'  
N_L~oX_  
_Fe%Ek1Yy  
看了之后,我们可以思考一些问题: %'o'Kh''=  
1._1, _2是什么? Y2$wL9">  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 U</Vcz  
2._1 = 1是在做什么? `-Y8T\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \*yH33B9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 HD%n'@E  
D`hl}  
C}jFR] x)  
三. 动工 l/xpAx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :#nfdvqm  
r_>]yp  
T"IDCT'z  
!1m7^3l7j  
template < typename T > 8SGqDaRt  
class assignment |!m8JV|x  
  { db*yA@2Lg  
T value; U\y:\+e l  
public : ly9tI-E  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nhf@Y}Cu  
template < typename T2 > e92,@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NdxPC~Z+  
} ; KwAc Ga}J  
pG&#xRk  
K&4FFZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3kz O VZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .RW&=1D6  
z"%{SI^  
eL" +_lW  
@oKW$\  
  class holder k^@dDLr"  
  { #IvHxSo&  
public : 3-Bz5sj9  
template < typename T > A'6-E{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >q&X#E<w  
  { D]=V6l=  
  return assignment < T > (t); b9R0"w!ml  
} PRal>s&f  
} ; A<}nXHs-  
YQ|o0>  
R :*1Y\o(  
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: :8t;_f  
W:VX^8</  
  static holder _1; =JaxT90x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kxCN0e#_  
:@4+}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {F=`IE3)w  
而不用手动写一个函数对象。 ~F " w  
kD46Le++B  
719lfI&s  
Ua.%?V  
四. 问题分析 {ui{Yc  
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。 bn:74,GeyK  
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。 U<|*V5   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mrQT:B\8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cv5+[;(b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $Sgq7  
PO nF_FC  
五. 问题1:一致性 bx%Ky0Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| MK.TBv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FtW=Cc`hC_  
;$vVYC  
struct holder 'YB{W8bR  
  { |R;`  
  // m1D,#=C,_  
  template < typename T > 8b"vXNB.f  
T &   operator ()( const T & r) const ':|E$@$W  
  { ,`!>.E.  
  return (T & )r; Q k2*=BVh  
} nx Jx8d"  
} ; f5z*AeI  
Ca["tks  
这样的话assignment也必须相应改动: 6!@p$ pm)a  
R8>17w.  
template < typename Left, typename Right >  c?*x2Vk  
class assignment KK?R|1VK9  
  { u p zBd]  
Left l; T"DG$R,Aj  
Right r; $\#wsI(  
public : =5O&4G`}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :z`L)  
template < typename T2 > s54AM]a{j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bg2r  
} ; ]u.)6{  
aJ J)ZP2+  
同时,holder的operator=也需要改动: =d$m@rc0r  
iU|X/>k?  
template < typename T > x<5;#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4D[(X=FSU  
  { !jR 1!i   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J ql$ g  
} 4}t$Lf_  
79 \SbB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]P2Wa   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wb5n> *  
[+!~RV_  
return l(rhs) = r; !jg< S>S5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f3*SIKi  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *-3*51 jW  
'#Q\p6G&_  
template < typename Tp > WeIi{<u8R  
class constant_t H on,-<  
  { UW Px|]RC  
  const Tp t; Ow {NI-^K  
public : NftR2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %~\I*v04  
template < typename T > -+0!Fkt@,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &23{(]eO  
  { geNvp0  
  return t; V8 G.KA "  
} ~3$:C#"Dl  
} ; 8aY}b($*ZI  
gWl49'S>+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 82YZN5S3]3  
下面就可以修改holder的operator=了 8"ulAx74>  
ynn>d  
template < typename T > POQ4&ChA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~PX#' Jr  
  { au+ a7~0~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lT8^BT  
} l M a||  
L,3%}_  
同时也要修改assignment的operator() _o-01gu.  
IIAm"=*  
template < typename T2 > -yMD9b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?^U1~5ff)  
现在代码看起来就很一致了。 &g!yRvM!;Q  
Bam 4%G5  
六. 问题2:链式操作 } DjbVYH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -l <[CI  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 : n\D  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [a k[ZXC,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 mpzm6I eu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (wp?tMN5#  
bKQ-PM&I/t  
template < typename T > fK4NmdTV  
struct result_1 \O\veB8  
  { FD.L{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4Z/ ]7Ie  
} ; |Gt]V`4  
{WuUzq`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #Qd"d3QG  
Gu%}B@4^  
template < typename T > (y?`|=G-xT  
struct   ref wTn"  
  { 5xc-MkIRL  
typedef T & reference; `3vt.b  
} ; R-5e9vyS  
template < typename T > /&RS+By(i  
struct   ref < T &> 9]|G-cyt  
  { ^oZD44$  
typedef T & reference; KCfcEz  
} ; E>rWm_G  
A w)P%r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "0{t~?ol  
'In qa;TQz  
template < typename T > 88+J(^y>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r%II` i  
  { Cc` )P>L  
  return l(t) = r(t); Q46sPMH+_  
} Q".AmHn  
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。 MU~nvs;:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mTZgvPJ!  
,IG?(CK|  
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 ;%Zn)etu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d<v)ovQJ]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oBzjEv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d+g+ {p>?  
最后的布局是: _"sFLe{  
                Add pAd SOR2  
              /   \ 3o^  oq  
            Divide   5 /-1 F9  
            /   \ a\v@^4   
          _1     3 G8F43!<  
似乎一切都解决了?不。 TYgn X  
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。 ~f] I0FK  
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。 eX9H/&g  
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: M2y"M,k4  
=#{i;CC%  
template < typename Right > q/t~`pH3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VK?c='zg  
Right & rt) const AME6Zu3Y  
  { Js!V,={iX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RLX?3u&  
} W\<p`xHk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oF#]<Z\  
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。 m_r_4BP  
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。 #:M)a?E/%  
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。 1|%C66f^  
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。 &B>YiA  
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? cG I^IPI  
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: HtGGcO'bqg  
dtUt2r)6L;  
template < class Action > k{j (Gb2sp  
class picker : public Action D3-H!TFpDb  
  { 4) ~ GHb  
public : 7eekTh, ?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [lX3":)  
  // all the operator overloaded -( +/u .  
} ; 7= x]p  
z'ZGN{L  
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。 3QzHQU  
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: &d^u$Y5  
\i$WXW]|  
template < typename Right > rWMG_eP:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IMay`us]:8  
  { '74-rL:i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o%\pI%  
} (3+:/,{'$  
@}@J$ g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I!sB$=n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -g]g  
&GH ,is  
template < typename T >   struct picker_maker R2$;f?;:  
  { f6Io|CZWJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9K5[a^q|My  
} ; G' 'l,\3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -l` 1j6  
  { `CQMvX{  
typedef picker < T > result; W g2Y`2@t  
} ; l4s_9  
)Vb_0n=^  
下面总的结构就有了:  ?[G!6  
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。 QcDWVM'v  
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。 xl~%hwBd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S<V__Sv  
至此链式操作完美实现。 PME ?{%&  
.OC{,f+  
^#VyIF3q  
七. 问题3 gr")Jw7  
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。 }$ZcC_  
r&t)%R@q  
template < typename T1, typename T2 > =?/RaK/ w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z:PsQ~M  
  { h[0,/`qb{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2So7fZa^wg  
} $Z;?d@6yI  
Zom7yI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O8N\  
Xbb('MoI63  
template < typename T1, typename T2 > 6n.W5 1g(s  
struct result_2 *M_Gu{xc  
  { 1MCHwX3/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t<6`?\Gk  
} ; {IW pI *  
gB\KD{E  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yjbqby7  
这个差事就留给了holder自己。 4S]`S\w  
    {{?[b^  
P#g"c.?;  
template < int Order > K~_[[)14b  
class holder; <|s9@;(I  
template <> nKJJ7 R L  
class holder < 1 > uYPdmrPB?l  
  { y+XB  
public : n(gw%w+\7  
template < typename T > 0vs9# <&V  
  struct result_1 Zq--m/  
  { Ny>tJ~I  
  typedef T & result; 4 }l,F  
} ; I T)rhi:  
template < typename T1, typename T2 > i[~oMwc&  
  struct result_2 mk;l;!*T8  
  { zhDmZ  
  typedef T1 & result; `V@{#+X  
} ; u$N2uFc  
template < typename T > aD~3C/?aW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m>gok0{pm  
  { -O2ZrJ!q  
  return (T & )r; CqUK[#kW(  
} T3o}%wGW  
template < typename T1, typename T2 > 'Dq!o[2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7B$iM,}.b  
  { `um#}ify#  
  return (T1 & )r1; LX e{  
} @' DfNka  
} ; O4kBNUI/  
d FF[2  
template <> Nkt(1?:-'  
class holder < 2 > Eg?6$[U`8<  
  { cPxA R]'U  
public : $up.< qzj  
template < typename T > 8Hf!@p6R+  
  struct result_1 $-$^r;  
  { oXg KuR  
  typedef T & result; 32=Gq5pOc  
} ; N9D<wAK##)  
template < typename T1, typename T2 > FLO#!G  
  struct result_2 )k0P' zGb  
  { *f:^6h  
  typedef T2 & result; bmotR8d  
} ; &UUIiQm~  
template < typename T > &j,rq?eh$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F7`3,SzHp  
  { #;Y JR9VN  
  return (T & )r; <JKRdIx&1  
} LXaT_3 ;  
template < typename T1, typename T2 > 31LXzQvFG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yAoJ?<4^W  
  { :luVsQ  
  return (T2 & )r2; h5&l#>8&  
} NamBJ\2E1[  
} ; 9cAb\5c|  
I_J;/!l=  
0hXI1@8]`  
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> >。 mu2r#I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2*-s3 >VK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |A0LYKni  
udDhJ?  
return l(i, j) = r(i, j); nsqs*$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N.C<Mo  
lvIKL!;H  
  return ( int & )i; TdI5{?sW  
  return ( int & )j; mxhO: .l  
最后执行i = j; sn&y;Vc[$  
可见,参数被正确的选择了。 `'[u%UE  
LQ"56PP<  
*ta ``q  
[rv"tz=  
_*1/4^  
八. 中期总结 Lc6Wj'G G  
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: xR2E? 0T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a&~d,vC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T9\wkb.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \X5{>nNh  
bort2k  
TmG$Cjf84  
ua*k{0[  
AoL4#.r3H  
[Z|R-{"  
九. 简化 '$W@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。 L5E.`^?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^SB?NRk  
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: rIg1]q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rG1l:Z)  
  +-*/&|^等 F0%FX`b{{  
2. 返回引用。 1`N q K  
  =,各种复合赋值等 }3F8[Td.~N  
3. 返回固定类型。 FyX\S=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m(E-?VMHo  
4. 原样返回。 f( 5c  
  operator, ps"DL4*  
5. 返回解引用的类型。 N;7Xt9l  
  operator*(单目) Y~vI@$<~(  
6. 返回地址。 8[U1{s:J  
  operator&(单目) 3>%rm%ffE  
7. 下表访问返回类型。 d0~F|j\#  
  operator[] `3^ *K/K\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nVV>;e[  
  operator<<和operator>> ^4_)a0Kcm,  
'5.n2 8W>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 QWv+J a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i ~fkjn  
('pNAn!]  
template < typename Left > ~isrE;N1|  
struct value_return k/YEUC5  
  { q?g4**C  
template < typename T > m'k.R j  
  struct result_1 yTwv2l;U  
  { R>U0W{1NO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W/9dT^1y4'  
} ; BRbx.  
>4`("#  
template < typename T1, typename T2 > XtVx H4q  
  struct result_2 7A?~a_Ep  
  { 1GKd*z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [!p>Id  
} ; -?`^^ v  
} ; = ;#?CAa:  
DVt;I$  
SuU,SE'TX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n=l>d#}$%T  
J`a$"G B.  
下面我们来剥离functor中的operator() Aa-L<wZVPt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }z1aKa9  
Y&KI/]ly,L  
return l(t) op r(t) \ni?_F(Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A;n3""  
return op l(t) xGTVC=q  
return op l(t1, t2) wgxr8;8`q  
return l(t) op "2q}G16K  
return l(t1, t2) op "hi?/B#d  
return l(t)[r(t)] ?47q0C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x zu)``?  
VV O C-:  
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: P:vAU8d>  
单目: return f(l(t), r(t)); {/G~HoY1i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )WavG1  
双目: return f(l(t)); 4;'o`K~*  
return f(l(t1, t2)); Aq%TZ_m  
下面就是f的实现,以operator/为例 iTF`sjL  
3maiBAOKz  
struct meta_divide UXwnE@`F  
  { G#-t&gO3  
template < typename T1, typename T2 > }Tf~)x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A@xa$!4}  
  { ;`',M6g  
  return t1 / t2; <dl:';@a-  
} 6r{NW9y'  
} ; :["iBrFp  
F)_jW  
这个工作可以让宏来做: rpH ,c[D  
esU9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;+] mcgN!  
template < typename T1, typename T2 > \ (CFm6p'RZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZN#mu]jC?  
以后可以直接用 "1|n]0BF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2\80S[f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }A,9`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ekC 1wN l  
AL@8v=  
p&dpDJ?d:=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 69ZGdN  
q ww*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %0l'Nuz  
class unary_op : public Rettype b>SG5EqU@  
  { TtTp ,If  
    Left l; &{E1w<uv  
public : y"6;O0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I^S gWC  
0'q&7 MV  
template < typename T > E{x<P0 ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `L# pN5  
      { KBJ%$OQV  
      return FuncType::execute(l(t)); ScOiOz:Ha  
    } -P#PyZEH&I  
Ahl-EVIr<  
    template < typename T1, typename T2 > 4.Luy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k|V%*BvY>  
      { r Q)?Bhf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZLm?8g6-  
    } nk=+6r6  
} ; yu3: Hv}  
*|WS,  
\Gm$hTvB&  
同样还可以申明一个binary_op Ok63 w7  
'w//d $+G_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ou8V7  
class binary_op : public Rettype Ai>=n;  
  { iQs^2z#Bd  
    Left l; &w15 GO;4  
Right r; I)7STzlMj.  
public : V$wW?+V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2OT RP4U  
6L5j  
template < typename T > Q8-;w{%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N,kPR  
      { i/UDda"E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J:W|2U="  
    } E%Tpby}^'  
4-j3&(  
    template < typename T1, typename T2 > 24{Tl q3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -DAkVFsN  
      { xib?XzxGo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !@>_5p>q*  
    } Vx'82CIC  
} ; b;Nm$`2  
U-^qVlw  
 vVvx g0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 YA+jLy6ZL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9ZXkuP9vm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \vg(@)$q   
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。  ;IV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H(|n,c  
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。。。 v9*ugu[K9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o,qq*}=  
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) P}"=67$  
下面是修改过的unary_op [d"]AF[#  
2Xw=kwu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RBOb/.$  
class unary_op pg<m0g@W*;  
  { #3VOC#.  
Left l; ht>C6y  
  |:7 ^  
public : {"v~1W)  
FZFYwU\~.L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |ty?Ah,vb  
TEJn;D<1I,  
template < typename T > yP<ngi^s=  
  struct result_1 ,5*Z<[*  
  { ) wZ;}O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L<D<3g|4  
} ; 8NF93tqD6  
7C;oMh5  
template < typename T1, typename T2 > SI)QX\is8  
  struct result_2 srbES6  
  { hZZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5S9i>B  
} ; kh4., \'  
e:9s%|]T  
template < typename T1, typename T2 > ^uiQZ%;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KIRCye  
  { H|\@[:A+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F o k%  
} 1  b&<De  
yf4I<v$y  
template < typename T > 9ZJn 8ki  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N4HIQ\p  
  { 6y+_x'  
  return OpClass::execute(lt(t)); kJ'rtz4QO  
} :QoW*Gs1  
0#G@F5; <  
} ; 42oW]b%P{;  
B}(r>8?dm  
/nq\*)S#&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aRV .;S  
好啦,现在才真正完美了。 QjlQsN!  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8l.bT|#O  
ApD`i+Y@  
template < typename Right > !jQj1QZR`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G'U! #  
  { Rs@>LA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V|{\8&  2  
} P.y06^ X}A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0 :iR=S  
Wa5B;X~  
\; voBU  
eae`#>XP  
JW},7Ox  
十. bind ?S<`*O +  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MvKr~  
先来分析一下一段例子 =vs]Kmm  
sRI0;  
+$YH dgZ.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O0^?VW$y_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;7>k[?'e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NNxz Z!q!  
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。 <GWzdj?  
我们来写个简单的。 C+L_f_6]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *t{^P*pc  
对于函数对象类的版本: 5O%?J-Hp  
#b eLo J  
template < typename Func > XiL[1JM  
struct functor_trait  ;?G..,  
  { /:;"rnvq  
typedef typename Func::result_type result_type; $5wf{iZY.Q  
} ; ew.jsa`TrW  
对于无参数函数的版本: `N}aV Ns  
PX- PVW  
template < typename Ret > 8w$q4fg0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j4:Xel/  
  { 60R]Q  
typedef Ret result_type; .3'U(U  
} ; oLS/  
对于单参数函数的版本: [gDl<6a#4  
t-i\gq^  
template < typename Ret, typename V1 > gX|We}H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r i/CLq^D  
  { dw>1Ut{"3  
typedef Ret result_type; P:>]a$Is  
} ; 5S*aZ1t18  
对于双参数函数的版本: 5m yQBKE  
MW2{w<-]7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {%oxzdPc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D JZ$M  
  { sOO_J!bblP  
typedef Ret result_type; Aw]kQ\P&  
} ; ES\=MO5a7  
等等。。。 e-Z ul.m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @R_ON"h  
.(7m[-iF!  
template < typename Func > +a"f)4\  
struct func_return O+?vQ$z  
  { 3wMnTT"At  
template < typename T > c2u*<x  
  struct result_1 :6 qt[(<"  
  { [(2XL"4D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jN AS'JV  
} ; %i.Prckrb  
fZp3g%u  
template < typename T1, typename T2 > |s,y/svp  
  struct result_2 K: |-s4=  
  { X4<Y5?&0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -%dBZW\u2  
} ; DB+oCE<.#  
} ; bao"iv~z  
FeNNzV=  
qfX26<q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "QvTn=  
N F,<^ u  
template < typename Func, typename aPicker > CiV^bYi  
class binder_1 ^ib =fLu  
  { r=/$}l4  
Func fn; iS< ^MD  
aPicker pk; F1t+D)KA>  
public : )O2IEwPd.  
#||D,[ _=+  
template < typename T > =6 3tp 9  
  struct result_1 z%1& t4$  
  { 0DFVB%JdI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; DKF` xuJP  
} ; [$c"}=g[+  
&`,Y/Cbw  
template < typename T1, typename T2 > h'+F'1=  
  struct result_2 8#w%qij  
  { ME66BWg{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <.2jQ#So  
} ; lPD&Doa  
y'!"GrbZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uvAJJIae'  
DkSs^ym  
template < typename T > `2/V.REX$h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D/afa8>LQH  
  { eM@xs<BR  
  return fn(pk(t)); 91-[[<  
} tXuf!  
template < typename T1, typename T2 > .Q^V,[on1T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fRT4>So   
  { mL-6+pJ@  
  return fn(pk(t1, t2)); oQ A,57B  
} m Ga:~x  
} ; ExM VGe  
.K]Uk/W  
>?#zPweA  
一目了然不是么? l&*= .Zc7!  
最后实现bind Dr76+9'i  
JLt%G^W >  
^X?uAX-RP|  
template < typename Func, typename aPicker > "lrQC`?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l"7#(a  
  { U~d%5?q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'Z]wh.]T  
} NTEN  
rHi4Pw{L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dtE"1nR  
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。 ?\)h2oi!F5  
w IP4Z^  
十一. phoenix "%b Gw v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2m"cK^  
pSI8"GwQ  
for_each(v.begin(), v.end(), (AX$S vw  
( 3 /PvH E{R  
do_ ` Z/ MQ  
[ e0#t  
  cout << _1 <<   " , " 'tDUPm38  
] $}'(%\7"  
.while_( -- _1), "LSzF_mK  
cout << var( " \n " ) $ai;8)C6  
) 5^R?+<rd  
); X7[gfKGL)N  
$$uMu{?0i  
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: M%Ksyr9  
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 vt n T   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [ [pt~=0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K- $,:28  
&YcOmI/MM  
N:okt)q:%  
template < typename Cond, typename Actor > cRuN;  
class do_while zWv0y8[d  
  { yn"4qC#Z  
Cond cd; tj*/%G{Y  
Actor act; ?z <-Ww  
public : " Zx<hL*  
template < typename T > `23][V  
  struct result_1 9UVT]acq  
  { aj,o<J  
  typedef int result_type; 1;DRcVyS+  
} ; V#b=mp  
@OGG]0 J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;TS%e[lFhQ  
#vhN$H:&q  
template < typename T > N|Ag8/2A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nd+1r|e'  
  { GKjtX?~1  
  do /%s:aO  
    { r/HCWs|  
  act(t); x(xi%?G  
  } `R>z{-@=  
  while (cd(t)); KQvSeH>r  
  return   0 ; ~**x_ v  
} .Zj`_5C  
} ; C\aHr!  
vf$IF|  
+iFt)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). | oK9o6m4  
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。 Aq*?Q/pV  
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。 HsUh5;  
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。 @K+gh#  
下面就是产生这个functor的类: uo J0wG.  
f$6N  
h6OQeZ.  
template < typename Actor > ]@ke_' "  
class do_while_actor wpN3-D  
  { RRB=JP{r  
Actor act; G}^=(,jl  
public : P"l'? `  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1+WVh7gF  
i>]PW|]  
template < typename Cond > `}KxzD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w/ (c}%v}=  
} ; '"\'<>Be  
eBs.RR ]O  
\wk;Bo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =JgR c7  
最后,是那个do_ R ZQH#+*t}  
80_w_i+  
* 4Ldh}S!  
class do_while_invoker 16Jq*hKU  
  { 5lJL[{  
public : ^/#G,MxNy  
template < typename Actor > -{k8^o7$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 83SK<V6  
  { IQ~qiFCf  
  return do_while_actor < Actor > (act); }8#Ed;%K  
} bT&{8a  
} do_; `=P_ed%&'  
Mmu#hb|W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H$C*&p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lFnYQab  
最后来说说怎么处理break和continue lTP#6zqfv  
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。 ~F@n `!c  
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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