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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ky%lu^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wxc#)W  
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, ,I5SAd|dX  
~I+MuI[  
s^eiym P  
YcDKRyrt  
  class filler }kr?+)wB  
  { ;XawEG7" U  
public : EI 35&7(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'n,V*9  
} ; /qIl)+M  
`a MU2  
9>9EZ?4m  
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: fM"*;LN!N  
]"{8"+x  
3rKJ<(-2/  
]'(D*4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n:`f.jG |  
[ C0v -  
9ZJ 8QH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \z0HHCn'"  
zX&SnT1~  
?BfE*I$\h  
(V jU,'h  
二. 战前分析 1\&j)3mC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 X@DW1<wEt  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2,q*[Kh1  
9ET1Er{4  
0(eaVi-%D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h5@G eYda  
  /* --------------------------------------------- */ 4_=2|2Wz[  
vector < int *> vp( 10 ); _#:/ ~Jp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h.PBe  
/* --------------------------------------------- */ 0Z8"f_GK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E(PBV  
/* --------------------------------------------- */ W/ Q*NB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); byM-$l  
  /* --------------------------------------------- */ 6qH0]7maI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g5@g_~ g  
/* --------------------------------------------- */ GcdJf/k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _5-h\RB)  
H TOr  
&2`p#riAS  
I} jgz  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3@gsKtA&H4  
1._1, _2是什么? Ck Nl;g l  
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。 }<0N)dpT  
2._1 = 1是在做什么? Xv-p7$?f  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 aaFT   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;Nj9,Va(t  
D:_W;b)  
c[,h|~K/_?  
三. 动工 \c:$ eF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '*b]$5*p  
m|aK_  
y'K2#Y~1e  
Z]]Ur  
template < typename T > pZ.b X  
class assignment CP~ZIIip"  
  { (jc& Fk  
T value; IA@>'O  
public : hL&$` Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} aaR& -M@  
template < typename T2 > g F*AS(9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /D&&7;jJ  
} ; Kp`{-dUf  
5.9<g>C  
XVN`J]XHk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U-I,Q+[C[^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?q:|vt  
3=YpZ\l}  
__g k:a>oQ  
%tyo(HZQ  
  class holder 4#B'pJMw9  
  { u=.8M`FxP  
public : "B_3<RSL  
template < typename T > zsg\|=P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OM*c7&  
  { 4 O!2nP  
  return assignment < T > (t); %y6(+I #P  
} Qq<@;4  
} ; _p-e)J$7  
&J>e; X  
\wK&wRn)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f"ndLX:'}  
5qb93E"C  
  static holder _1; {]T?)!V m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f4"UI-8;n  
]4l2jY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QrYF Lh  
而不用手动写一个函数对象。 <q'l7 S  
??,[-Oi  
kFn/dQ4|  
V*giF`gq  
四. 问题分析 O[Vet/^)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Muo E~K2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~L)~p%rbi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !D#"+&&G8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jka>Er  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 MiT0!6Pg  
SYCL\b   
五. 问题1:一致性 AW]\n;f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D.K""*ula  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \MP~}t}c  
]`/>hH>+~9  
struct holder %QezC+n  
  { k]~o=MLmj  
  // } oPO`  
  template < typename T > qjB:6Jq4q  
T &   operator ()( const T & r) const #-0e0  
  { &k:xr,N=  
  return (T & )r; oD)]4|  
} !g@K y$  
} ;  LR97FG  
e4S@ J/D  
这样的话assignment也必须相应改动: -S'KxC  
!5`MiH  
template < typename Left, typename Right > \^!;r9z=A  
class assignment J9Ao*IW~  
  { V}jGxt0  
Left l; K*/oWYM]  
Right r; +A| Bc~2!  
public : Q|'f3\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >,e^}K}C  
template < typename T2 > }[AaI #  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u<-)C)z  
} ; F9fLJol  
5,"c1[`-  
同时,holder的operator=也需要改动: ,md_eGF  
fiGTI}=P  
template < typename T > K:,V>DL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xfYKUOp/  
  { Qs&;MW4q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G4* LO  
} #Rw!a#CX.  
2u3Kyn  
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。 K10G+'H^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 daE.y_9y  
;b<w'A_1  
return l(rhs) = r; $}9jv3>)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6'^_*n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9@ k8$@  
]o6 ZZK  
template < typename Tp > vqm|D&HU  
class constant_t 1}(22Q;  
  { TeHJj`rdAU  
  const Tp t; yf&g\ke  
public : O^L]2BVC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;wn9 21r  
template < typename T > pY31qhoZ.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `YNzcn0x  
  { Sdu\4;(  
  return t; {wqT$( (<  
} bb6x} jR  
} ; (GJtTp~2C4  
gv*b`cl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OoB|Eh|),  
下面就可以修改holder的operator=了 }y(t')=9  
IW~R{ ]6  
template < typename T > .j]tzX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j4$nr=d.6  
  { PLCm\Oh$l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Na0^csPm  
} fap`;AuwK  
r w?wi}}gn  
同时也要修改assignment的operator() $L*gtZ  
q0.!T0i  
template < typename T2 > IZZAR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (i~UH04r>s  
现在代码看起来就很一致了。 c4H6I~2Na  
/ Hr|u  
六. 问题2:链式操作 B2;P%B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `16'qc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1j?P$%p  
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。 Y~"tL(WfJl  
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。 _*mn4n=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P5Xp #pa  
AyE*1 FD  
template < typename T > @ {/)k%U  
struct result_1 "Z.6@ c7  
  { p{Lrv%-j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ynI e4b  
} ; ]A5F}wV4  
z !K2UTX  
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: 7HPwlS  
Y{} ub]i  
template < typename T > fn}E1w  
struct   ref @:N8V[*u  
  { ;K<VT\  
typedef T & reference; lc,k-}n  
} ; "n%j2"TYJj  
template < typename T >  u r$  
struct   ref < T &> x@NfN*?/+i  
  { .p[uIRd`  
typedef T & reference; 2F4<3k! &  
} ; f_c\uN@f  
o,7|=.-b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &~:EmLgv  
de:@/-|  
template < typename T > f"Sp.'@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KuR]X``2  
  { Y@FYo>0O  
  return l(t) = r(t); \BHZRytQF  
} ,r B(WKU  
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。  /YJo"\7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 01.q9AGy  
/~,*DH$)  
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 Ao K9=F}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $kUB%\`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q{w|`vIb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "r^RfZ;  
最后的布局是: [2@:jLth=  
                Add f^pBXz9&=  
              /   \ R27'00(Z0  
            Divide   5 b|i4me@  
            /   \ KI9Pw]]{-  
          _1     3 [ja^Bhu  
似乎一切都解决了?不。 Oo|JIr7i  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 b7.7@Ly y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o/-RGLzAo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8m0*89HEu  
5{=+S]  
template < typename Right > /\1'.GR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =M1}HF,7>l  
Right & rt) const Xt$qjtVM  
  { 6wp1jN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }3lG'Y#Kpy  
} Uh/=HNR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1>*oN  
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。 bF _]j/  
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。 ^Gk)aX  
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。 &eMd^l}:#  
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。 tl dK@!E3  
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? aE0R{yupZ  
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: m* 3ipI{h  
8g -u  
template < class Action > %n$f#Ml_r  
class picker : public Action %pVsafV  
  { "}()/  
public : qc(e3x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c/$].VG0  
  // all the operator overloaded jf)cDj2  
} ; "M/c0`>C!i  
';R]`vWFe  
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。 -nGcm"'6F  
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: =-^A;AO(  
x-i,v"8  
template < typename Right > Noj*K6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nmpc<&<<  
  { ;Z*rY?v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eg;r38   
} |uy@v6  
n n F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `)cI^!  
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。 HS |Gz3~  
$~5H-wJ  
template < typename T >   struct picker_maker #?)6^uTW  
  { j \r GU){  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )j2 #5`?"j  
} ; B  W*8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #`y[75<n  
  { dOv\]  
typedef picker < T > result; DOyO`TJi  
} ; 18X?CoM~  
h1S)B|~8  
下面总的结构就有了: '`^~Zy?c  
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。 .6MG#N  
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。 hTa X@=Ra  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YT-ua{ .^  
至此链式操作完美实现。 i6yA>#^  
A{> w5T  
'/`O*KD]  
七. 问题3 @vq)Y2)r\  
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。 cn}15JHdR  
Q m*z  
template < typename T1, typename T2 > 2#NnA3l]x%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "d<uc j  
  { EY]H*WJJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *  1}dk`-  
} =x+1A)Q  
~Bl,_?CBr  
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: d>u^ 7:  
mh4 VQ9  
template < typename T1, typename T2 >  dF `7]  
struct result_2 OGcdv{ ,P  
  { qGq]E `O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A< .5=E,/  
} ; L:C/PnIV  
g5U,   
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? MR|A_e^x  
这个差事就留给了holder自己。 Foq3==*p  
    `XF[A8@h  
AyQ5jkIE^{  
template < int Order > v RtERFL  
class holder; 9+ Mj$  
template <> MP}-7UA#K  
class holder < 1 > P, ZQ*Ju  
  { $cn8]*Z =  
public : d7BpmM  
template < typename T > Qe F:s|[  
  struct result_1 Ak3^en  
  { y# \"yykB  
  typedef T & result; Lea4-Gc  
} ; l`~$cK!  
template < typename T1, typename T2 > t>quY$}4  
  struct result_2 .oM- A\!  
  { '{0O!y[H6  
  typedef T1 & result; P'iX?+*  
} ; g@x72$j  
template < typename T > <mP_K^9c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0Gj/yra9MO  
  { a1_ N~4r`  
  return (T & )r; ()j)}F#Z`  
} ,X|FyO(p  
template < typename T1, typename T2 > @[joM*U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rmBzLZ}  
  { 47Vt8oyh%  
  return (T1 & )r1; '`k  
} ommW  
} ; c1kV}-v  
(XR}U6^v]  
template <> 8Y%  
class holder < 2 > 2FdwX ,O.  
  { Qxy ~ %;X  
public :  DEu0Z  
template < typename T > \RDqW+,  
  struct result_1 el<Gd.p.d  
  { 1\Bh-tzB  
  typedef T & result; auIW>0?}  
} ; [ -Z 6QzT  
template < typename T1, typename T2 > d$ o m\@  
  struct result_2 !!A(A^s  
  { iLQO .'{U  
  typedef T2 & result; dH0>lV  
} ; )/f#~$ws  
template < typename T > W|{!0w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f-^*p  
  { Uf_mwEE  
  return (T & )r; 5O~xj:  
} I;AS.y  
template < typename T1, typename T2 > ^x*J4jl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :9 &@/{W  
  { pHk$_t  
  return (T2 & )r2; )( YJ6l  
} Z  OAg7  
} ; fWJOP sp*/  
g<~ODMCO?W  
orWF>o=1  
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> >。 5Th\wTh04  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \3(s&K\Y6\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V@LBy1z  
1Z_]Ge<a  
return l(i, j) = r(i, j); - A}$5/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O>f*D+A-  
rv)Eg53Q  
  return ( int & )i; \{rhHb\|h  
  return ( int & )j; W@GU;Nr  
最后执行i = j; .0>bnw  
可见,参数被正确的选择了。 W|;`R{<I%  
 ZJ)>gV  
1IgTJ" \  
CNj |vYj  
F*z>B >{)  
八. 中期总结 {a>JQW5=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >f9Q&c$R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {?w *n_T.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ac*)z#H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Grw[h  
/Re67cMQ*  
[vBP,_Tjx  
tOF8v8Hd  
kSJ;kz,_  
?TDmW8G}J  
九. 简化 O d6'bO;G  
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。 zb~;<:<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T z:,l$  
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: .1h\r, #  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _MQh<,Z8  
  +-*/&|^等 9l[C&0w#\  
2. 返回引用。 d]_].D$  
  =,各种复合赋值等 tT A  
3. 返回固定类型。 !oRN,m[7)p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pr1OQbg]8  
4. 原样返回。 cjLA7I.O  
  operator, \ z*<^ONq  
5. 返回解引用的类型。 >)[W7h  
  operator*(单目) 3<Z@!ft8  
6. 返回地址。 0aGauG[  
  operator&(单目) HWL? doM  
7. 下表访问返回类型。 0|hOoO]?q&  
  operator[] v-F|#4Q=ut  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D!)h92CIDm  
  operator<<和operator>> P$O@G$n  
=L"I[  
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。 e=tM=i"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z0~,cO8~  
<g&GIFE,  
template < typename Left > 8SiWAOQAL  
struct value_return 5M>SrZH  
  { oY\;KPz  
template < typename T > -G1R><8[  
  struct result_1 (:+Wc^0  
  { m*e8j[w#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qIy9{LF  
} ; Vn^8nS  
O"[#g  
template < typename T1, typename T2 > .(Z^}  
  struct result_2 'oBv(H  
  {  Cb|R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'o8,XBv-  
} ; ARJtE@s6Y  
} ; +,ld;NM{  
ye {y[$#3  
H!y-o'Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait MqWM!v-M  
#Guwbg  
下面我们来剥离functor中的operator() obX2/   
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]VN1Y)  
=*?XZA)c  
return l(t) op r(t) nwDW<J{f|U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^sJp!hi4=)  
return op l(t) U|+`Eth8(  
return op l(t1, t2) hz2f7g  
return l(t) op 4l{La}Aj  
return l(t1, t2) op fhHTp_u)2  
return l(t)[r(t)] P6'0:M@5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~4S6c=:  
} f!wQx b  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7,{!a56zX  
单目: return f(l(t), r(t)); 4 tt=u]:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ys5I qj=mp  
双目: return f(l(t)); gFM~M(  
return f(l(t1, t2)); >ZAn2s  
下面就是f的实现,以operator/为例 {mHxlG)  
2Aq+:ud)P  
struct meta_divide lzz68cT  
  { -,"eN}P^  
template < typename T1, typename T2 > 8?o{{ay  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i,y{*xBT  
  { aTLr%D:Ka  
  return t1 / t2; %A@U7gqc  
} %8"Aq  
} ; i?F~]8  
mndNkK5o  
这个工作可以让宏来做: H//,qxDc  
{*Qx^e`h$.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `LWbL*;Y0  
template < typename T1, typename T2 > \ %C >Win)g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PiX(Ase  
以后可以直接用 |P"kJ45  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AIwp2Fz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VB+y9$Y'  
(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。。。) 1i|5ii*vc  
`b5pa`\4  
Ed"p|5~  
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 L<N=,~  
$I3}% '`+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s.!gsCQme  
class unary_op : public Rettype E-#}.}i5  
  { a&`Lfw"  
    Left l; ]u >~:  
public : `[4{]jX+<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z@#k ivcpz  
rdm&YM`J  
template < typename T > ,HW[l.v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eOd'i{f@F  
      { mLeK7?GL  
      return FuncType::execute(l(t)); VSm{]Z!x  
    } GplEad $  
dMH}%f5;1  
    template < typename T1, typename T2 > ]*AQT7PH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `HM?Fc58  
      { -sk!XWW+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #Ic-?2Gn4<  
    } ~w$ ^`e!]  
} ; U#n1N7P|$F  
;[j)g,7{  
]A:G>K  
同样还可以申明一个binary_op 5SHZRF(. 2  
5q.)K f+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zAd%dbU|  
class binary_op : public Rettype Ivc/g,  
  { sMWNzt  
    Left l; y)+l U  
Right r; h!]=)7x;  
public : i}LVBx"K(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $%3%&+z$I  
,y*|f0&"~  
template < typename T > $[*<e~?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DqBiBH[%h  
      { mp>Ne6\Tu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CF@j]I@{   
    } 8}!WJ2[R  
'di(5  
    template < typename T1, typename T2 > Eg#WR&Uq"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ksli-Px  
      { ^/$bd4,z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XRWy#Pj  
    } agPTY{;  
} ; 10e~Yc  
1ihdH1rg[  
[-JU(:Rh  
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  i(n BXV{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &\M<>>IB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QetyuhS~  
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。 _{YUWV50}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2lRE+_qz  
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。。。 7,Q>>%/0P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :^992]EBEj  
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) GA"zO,  
下面是修改过的unary_op p6W|4_a?  
lH 1gWe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _air'XQ&!  
class unary_op 7,EdJ[CR$  
  { /~;om\7r  
Left l; D1 f}g  
  w|8T6W|w  
public : jB%aHUF;  
(<xl _L:*.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xr1,D5  
TKZ[H$Z  
template < typename T > W(,3j{d2i  
  struct result_1 _T.k/a  
  { 5}"9)LT@@w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EHX/XM  
} ; @PyZ u7'  
4,qhWe`/  
template < typename T1, typename T2 > jq12,R2+)  
  struct result_2 JY6^pC}*  
  { :c`Gh< u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vAjvW&'g  
} ; (E]q>'X  
|t uh/e@dx  
template < typename T1, typename T2 > |'N)HH>;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [^2c9K^NK  
  { 0hM!#BU5K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R>n=_C  
} {#4F}@Q  
fy|$A@f  
template < typename T > vKmV<*K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \d}>@@U&  
  { .h[yw$z6  
  return OpClass::execute(lt(t)); LF\HmKM,  
} bOS; 1~~  
X6SWcJtSw  
} ; bE>"DP q  
:pvJpu$]  
Y2Y)|<FH  
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 %,Lv},%Y  
好啦,现在才真正完美了。 |58xR.S'g  
现在在picker里面就可以这么添加了: 20A`]-D  
oZ,_G,b^  
template < typename Right > sA!$}W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2c1L[]h'  
  { fm1yZX?`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _mc-CZ  
} ~Y/o9x0  
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*yD   
b .|k j  
Lv m"!!  
)uu1AbT +e  
9vI<\ Xa  
十. bind T1=T  
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。 ZfP$6%;_  
先来分析一下一段例子 SZ(]su:  
(]N- HN]v  
qPF`=#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cogIkB&Ju  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,u_ Z0S M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :kQydCuK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Bvsxn5z+:  
我们来写个简单的。 _T\cJcWf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )J{ .z   
对于函数对象类的版本: t4v@d  
 HvzXAd  
template < typename Func >  jH>`:  
struct functor_trait ^Fpc8D,  
  { _=-B%m  
typedef typename Func::result_type result_type; Cd2A&RB  
} ; -+{<a!Nb  
对于无参数函数的版本: U'k 0;  
fs\A(]`$  
template < typename Ret > M`) /^S9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a]nK!;>$  
  { 1Y'NG<d _  
typedef Ret result_type; H5>?{(m  
} ; a&RH_LjM  
对于单参数函数的版本: )9i$ 1"a(  
MUn(ZnQy|  
template < typename Ret, typename V1 > |ya.c\}q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #pcgfVl  
  { qsWy <yL+  
typedef Ret result_type; 75^AO>gt   
} ; #+#^cqjZ  
对于双参数函数的版本: AF\Jh+ynT!  
0TWd.+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g5:?O,?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'S%H"W\  
  { 5.d[C/pRw  
typedef Ret result_type; sOVU>tb\'  
} ; L Q0e@5  
等等。。。 L Iz<fB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7>lM^ :A  
C?j:+  
template < typename Func > [h63*&  
struct func_return Z7XFG&@6  
  { _Wqy,L;J  
template < typename T > s@IgaF {  
  struct result_1 Z\3~7Ek2m  
  { {$g3R@f^~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AVi&cvhs  
} ; ,&.$r/x|?  
>#VNA^+t  
template < typename T1, typename T2 > LwYWgT\e  
  struct result_2  :g~_  
  { 1Li*n6tLX`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; slzB#  
} ; y9b%P]i  
} ; <*(^QOM  
5]xSK'6W  
niqknqW<t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $*;`$5.x^  
"+E\os72|  
template < typename Func, typename aPicker > _iL?kf  
class binder_1 ?N^1v&Q  
  { ?4^ 0xGyE  
Func fn; V503  
aPicker pk; Y (p Ud3y  
public : T+e*'<!O  
McpQ7\*h  
template < typename T > ocu,qL)W  
  struct result_1 m?kyAW'|  
  { Dxy^r*B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t)1`^W}  
} ; 2VzYP~Jg  
2+_a<5l~  
template < typename T1, typename T2 > ^t:dcY7  
  struct result_2 2RQ- L  
  { P V:J>!]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >n^780S|  
} ; 7[PEiAI  
A=3L_ #nO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :bm%f%gg  
vA}_x7}n(  
template < typename T > [Q+k2J_h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VD< z]@  
  { 2vWn(6`  
  return fn(pk(t)); Q8MIpa!:  
} 7Ja*T@ !h  
template < typename T1, typename T2 > L&s$&E%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uo71C4ev  
  { `BVmuUMm  
  return fn(pk(t1, t2)); ]f0OmUHR5i  
} 1 +[sM  
} ; T7%!JBg@  
'%82pZ,?  
Nte$cTjX  
一目了然不是么? 9z..LD(  
最后实现bind ES?*w@x  
Qe{w)e0}`  
`XpQR=IOMb  
template < typename Func, typename aPicker > z$WLx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {`G d  
  { 5VJe6i9;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }opw_h+/F  
} Ulx]4;uzf  
fbU3-L?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lLDZ#'&An  
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。 ] |nW  
rlD!%gG2x  
十一. phoenix *= ?|n   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 15hqoo9!  
Fj(GyPFG  
for_each(v.begin(), v.end(), /0 4US5En  
( P:t .Nr"  
do_ #-@u Lc  
[ .p,VZ9  
  cout << _1 <<   " , " 6y~F'/ww  
] Rq%Kw > {&  
.while_( -- _1), Q2D!Agq=D  
cout << var( " \n " ) xhOoZ-  
) W"^=RY  
); 5|nc^ 12  
<l $ d>,  
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.#)CB0c1Q  
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 P6R_W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RFy MRE!?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y;uR@{  
31@Lr[!  
c~?Zmdn:  
template < typename Cond, typename Actor > 10i$b<O  
class do_while o$buoGSPc  
  { q+y\pdhdO  
Cond cd; &'x~<rx  
Actor act; Rh?bBAn8  
public : ~y2zl  
template < typename T > 2Jio_Hk  
  struct result_1 ]Ob|!L(  
  { u;gO+)wqv  
  typedef int result_type; )muNfs m  
} ; "GZi eI D  
!~Uj 'w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uTxa5j  
*Ud(HMTe  
template < typename T > \7uM5 k}l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lU%}_!tp3/  
  { L]|mWyzT  
  do  7P7OTN  
    { EP 4]#]5  
  act(t); {@^;Nw%J  
  } B+j]C$8}  
  while (cd(t)); <ZF|2  
  return   0 ; r~lZ8$KC  
} P}Kgh7)3  
} ; k(l2`I4V  
O,%,dtD[a  
w{6C4~0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). odsFgh  
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。 AQg|lKv  
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。 akxNT_   
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。 Y8\P"q b  
下面就是产生这个functor的类: /,I cs  
.mt%8GM  
hlaN'j <C  
template < typename Actor > /.Ak'Vmi  
class do_while_actor %,kP_[!>Q  
  {  :^.wjUI  
Actor act; hPDKxYD]f  
public : ~lys  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X,7y|tb  
6!ve6ZB[p  
template < typename Cond > e "A"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qk1jmr  
} ; `za,sRFR  
Sw\*$g]  
$'4 98%K2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t'v t'[~,U  
最后,是那个do_ 0jf6 z-4  
sQvRupYRO  
:oP LluW*  
class do_while_invoker :TH cI;PG8  
  { tcuwGs>_  
public : U]iI8c  
template < typename Actor > QO/0VB42  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 50W+!'  
  { ["Ltqgx  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2T~cOH;T  
} CWn\K R  
} do_; D(#f`Fj;  
G@[8P?M=Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  5&&4-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2J ZR"P  
最后来说说怎么处理break和continue &X$T "Dp  
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。 =_7wd*,  
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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