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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gg%OOvaj5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ] Vbv64M3  
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, 2^7VDqLc  
F\;G'dm  
HI30-$9  
Nu'T0LPNq(  
  class filler E|d 8vt  
  { 3"hPplE  
public : * 7 o(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !N1DJd  
} ; p9)'nU'\t  
+K%4jIm  
beYaQz/@W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %<8lLRl  
8FThu[  
{aWTT&-N  
q>*+.~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]MP6VT  
@ zE>n  
x;Jy-hMNl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q~=]_PMP  
_ZfJfd~  
bEE'50 D  
i7w>Nvj]  
二. 战前分析 E(oI0*S.5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7x^P74  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <x),HTJ  
z\8Kz ]n~  
F\Gi;6a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #yk m  
  /* --------------------------------------------- */ ]QS? fs Z  
vector < int *> vp( 10 ); +idj,J|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *s9 +  
/* --------------------------------------------- */ 'lym^^MjL+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yb#NB)+E@  
/* --------------------------------------------- */ -qBrJ1*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Vx^+Z,y&QP  
  /* --------------------------------------------- */ qqSf17sW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~% QVjzMC  
/* --------------------------------------------- */ RAQi&?Ko  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iy{*w&p  
8rXu^  
H1>}E5^?  
io$!z=W  
看了之后,我们可以思考一些问题: &AI/;zru  
1._1, _2是什么? :U>o;  
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。 ]N^a/&} *  
2._1 = 1是在做什么? K_4}N%P/))  
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。 7 p(^I*|  
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。 ^6 F-H(  
;aip1Df  
k ckWBL  
三. 动工 ~ FW@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YAqv:  
gh3XC.&  
%+U.zd$  
H\7Qf8s|{  
template < typename T > 3PLv;@!#j}  
class assignment (8u.Xbdh  
  { HgP9evz,0  
T value; oq4*m[  
public : aCe<*;b@  
assignment( const T & v) : value(v) {} O<Rm9tZ8  
template < typename T2 > W|oLS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (7G5y7wI"  
} ; y1!c:&  
C&b^TLe  
ika/ GG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GQOz\ic  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,mR$Y T8  
vlAYKtl3]  
Q"KD O-t  
F7wpGtt  
  class holder oO-kO!59y  
  { "k(Ee  
public : X|)Ox ,(  
template < typename T > sXdNlR&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 't:|>;Wx  
  { Q=[A P+  
  return assignment < T > (t); <GI{`@5C  
} ~{hcJ:bI  
} ; )>$@cH  
u;m[,  
IP K.  
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: x'OE},>i  
s_A<bW566F  
  static holder _1; /(Se:jH$>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L$^ya%2  
7RQ.oee  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *P,dR]-m  
而不用手动写一个函数对象。 e$M \HPc  
ORhe?E]  
Mj2o>N2,  
a,3} o:f  
四. 问题分析 !%<bLD8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8jW"8~Y#0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \*Ro a&<!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y#Je%tAe 2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h0ufl.N_%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (a0q*iC%  
u6{= Z:  
五. 问题1:一致性 4hb<EH'_&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| X(nbfh?n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z?yMy zT  
v`ckvl)(C  
struct holder Z<6XB{Nh\  
  { 3[plwe  
  // 1'wwwxe7  
  template < typename T > u-g2*(ZT  
T &   operator ()( const T & r) const O`_!G`E  
  { aV?dy4o$  
  return (T & )r; WZ @/'[  
} @~v |t{G  
} ; jEwfa_Q%  
zi7,?bD  
这样的话assignment也必须相应改动: Sq"O<FmI  
*5'U3py  
template < typename Left, typename Right > [EUp4%Z #  
class assignment BFP (2j  
  { f$vWi&(  
Left l; x9Veg4Z7  
Right r; /g}2QmvH  
public : C'mYR3?m;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5}d"nx  
template < typename T2 > \~|+*^e)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7p'L(dq  
} ; bi`{ k\3A  
|F _ Z  
同时,holder的operator=也需要改动: V7}5Zw1  
H4[];&]xr  
template < typename T > DK8eFyG^2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  AnK-\4  
  { 5g9lO]WDI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4FK|y&p4r  
} $89hkUuTu^  
Ig9yd S-.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]B'Ac%Rx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |_q:0qo  
: tKa1vL  
return l(rhs) = r; h/u>F$}c  
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。 P70\ |M0~y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DA'A-C2  
\LX!n!@  
template < typename Tp > )c vA}U.z  
class constant_t rv>K0= t0  
  { )NG{iD{_]  
  const Tp t; %Z|]"=;6  
public : 'BY{]{SL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  X$:r  
template < typename T > WVaIC$Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _jkH}o '  
  { ~ KNdV  
  return t; 29P vPR6  
} $6\-8zNk  
} ; TG ,T>'   
d4@\5<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OnGtIY  
下面就可以修改holder的operator=了 Hd)z[6u8eT  
c5~d^  
template < typename T > NPjh2 AJm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #$trC)?~q  
  { )U4h?J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q}# 5mf&cD  
} .{6?%lt  
n^O Wz4  
同时也要修改assignment的operator() *Jd,8B/hC  
<YU+W"jQT  
template < typename T2 > -~z]ut<Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CS[[TzC=5  
现在代码看起来就很一致了。 ;DWtCtD  
7bBOV(/s  
六. 问题2:链式操作 56!>}!8!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iO^z7Y7  
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。 WH Zz?|^  
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。 0fc]RkHs"  
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。 A)I4 `3E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &mebpEHUG7  
ppcuMcR{  
template < typename T > Op] L#<&T  
struct result_1 wm@ />X  
  { 1S !<D)n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hR;J#w  
} ; Mv9q-SIc[  
]KX _a1e  
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: <a>\.d9#)7  
$,+'|_0yM  
template < typename T > A/kRw'6  
struct   ref w3j51v` 0'  
  { \VW&z:/*pZ  
typedef T & reference; K*&?+_v :  
} ; F^iv1b  
template < typename T > F_Q,j]0  
struct   ref < T &> \L14rQ t  
  { H]:z:AAvX  
typedef T & reference; _E({!t"`  
} ; ,l[h9J  
mi~ BdBv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 79J@`  
0(9]m)e  
template < typename T > N7lWeF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yKR0]6ahA  
  { ;9cBlthh  
  return l(t) = r(t); p_hljgOV  
} t(SSrM]  
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。 F+e J9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o!Vs{RRu}  
ag6hhkj A  
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 ~;/\l=Xl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ypxqW8Xe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,z}wR::%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o6e6Jw  
最后的布局是: QC:/xP  
                Add <,~ =o  
              /   \ A:"J&TbBx  
            Divide   5 G>hmVd  
            /   \ H!dUQ  
          _1     3 vfT<%Kl!'  
似乎一切都解决了?不。 }K=T B}yY  
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。 J90q\_dY.  
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。 + ~ro*{3  
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: Yuy7TeJRx  
? C2 bA5 M  
template < typename Right > *b" (r|Ko  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |=.z0{A7H  
Right & rt) const T W?O  
  { rN|c0N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SU, t,i  
} k fx<T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p9<OXeY   
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。 LkFXUt?  
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。 g{8 R+  
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。 XezO_V  
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。 `~( P  
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? YBgHX [q  
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: s(7'*`G"h  
dG{`Jk  
template < class Action > FAu G`zu  
class picker : public Action 2tvMa%1^  
  { ?MhRdY  
public : uh`@qmu)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t#|E.G:=  
  // all the operator overloaded G)l[\6Dn  
} ; qx5X2@-;:  
3 uwZ#   
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。 o a,Ju  
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: 9d2#=IJm  
maLJ M\C  
template < typename Right > :V2j'R,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <p(&8P  
  { N$ZThZqqv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5=Bj?xb$'  
} w <]7:/  
uK]@! gz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X|L8s$>  
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。 4'rWy~` V  
1W;3pN  
template < typename T >   struct picker_maker 3m4?l ~  
  { =S@$"_&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a<Pi J?  
} ; H<`[,t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UQ>GAzh  
  { (7 Mn%Jp  
typedef picker < T > result; t Zj6=#  
} ; :5?ti  
TMG:fg&E~  
下面总的结构就有了: C5Q|3d  
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。 #I@]8U#,":  
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。 (~pcPGUG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {549&]/o  
至此链式操作完美实现。 L4sN)EI  
h_]3L/  
6K P!o  
七. 问题3 `. %;|"xR  
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。 d8M"vd  
FStE/2?  
template < typename T1, typename T2 > nx=#QLi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )F? 57eh  
  { H'I|tPs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CV4V_G  
} U^Z[6u  
0s0[U  
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: 5HG 7M&_  
.mDqZOpf=4  
template < typename T1, typename T2 > o;Zoj}  
struct result_2 ,-CDF)~G=3  
  { vyV n5s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kVU|k-?2  
} ; OJ UM Y<5  
=&"Vf!7YR7  
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? D0i84I`Z%  
这个差事就留给了holder自己。 bS/`G0!  
    *U54x /w|  
z9HQFRbo[  
template < int Order > A&9l|b-"  
class holder; ~J<bwF  
template <> O%o#CBf0  
class holder < 1 > NG'VlT  
  { ErESk"2t  
public : EFql g9bK  
template < typename T > ?xQ lX%&`6  
  struct result_1 d?N"NqaN  
  { kTi QO2H  
  typedef T & result; p w>A Q  
} ; zp4ru\  
template < typename T1, typename T2 > ?%Y?z ]L#  
  struct result_2 3!Qt_,  
  { ts;_T..L  
  typedef T1 & result; ";s5It  
} ; #]lUJ &M}e  
template < typename T > &K>]!yn   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X""'}X|O  
  { oTI*mGR1Z  
  return (T & )r; TP{a*ke^5,  
} sxThz7#i)  
template < typename T1, typename T2 > |~ \K:[T&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h!K B%4V  
  { IJ4"X#Q/  
  return (T1 & )r1; lR.a3.~  
} {+xUAmd  
} ; u~s'<c+8_  
dt`L}Yi  
template <> =AD/5E,3  
class holder < 2 > %4 SREq  
  { X3W)c&Pr  
public : @1]<LQ\\  
template < typename T > +ypG<VBx%  
  struct result_1 ''5%5(Y.r  
  { ~Y'e1w$`  
  typedef T & result; m6;Xo}^w  
} ; !FSraW2  
template < typename T1, typename T2 > /#:RYM'Tu  
  struct result_2 ?G?=,tV  
  { 2M&4]d  
  typedef T2 & result; i[\[xfk  
} ; >^-[Mpa(*  
template < typename T > ,x Tbt4J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y~vTFOI  
  { w:Lu  
  return (T & )r; _23sIUN c3  
} ;*Rajq  
template < typename T1, typename T2 > NWAF4i&$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xx'>5d>  
  { L//sJe  
  return (T2 & )r2; 5ef&Ih.3  
} k oHY AF  
} ; @\"*Z&]8z0  
(|[3/_!;v  
nZ bg  
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> >。 h[Iu_#HMa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3LXpe8$lJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %M`|0g}!  
{?!hUi+  
return l(i, j) = r(i, j); dX$])b_Uw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tLvli>y@  
.R gfP'M  
  return ( int & )i; gZ+I(o{  
  return ( int & )j; %ly;2H Ik  
最后执行i = j; lwY{rWo  
可见,参数被正确的选择了。 > T-O3/KN  
,B#Y9[R  
^m+W  
,gOQI S56  
;etQ  
八. 中期总结 ttsB'|p s  
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: 8uT6QCf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _yoG<qI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BphF+'CM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I"!gzI`Sd  
OeAPBhTmFj  
z9+94<J  
D/:)rj14b  
EmUxM_ T/2  
7q^/.:wlf  
九. 简化 qXhrK /  
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。 {30<Vc=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CYn}wkz  
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: =#^dG ''*"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0sUc6_>e  
  +-*/&|^等 <Z__Q  
2. 返回引用。 )F$Stg3e  
  =,各种复合赋值等 9<M$j x)  
3. 返回固定类型。 E, v1F!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l3afuD :  
4. 原样返回。 m[bu(qz  
  operator, V")Q4h{  
5. 返回解引用的类型。 F0JFx$AoD  
  operator*(单目) ]OrFW4tiE  
6. 返回地址。 r{TNPa6!  
  operator&(单目) ,9pi9\S  
7. 下表访问返回类型。 v8@dvT<  
  operator[] M[{Cy[ta  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #NE^f2  
  operator<<和operator>> *Vc=]Z2G^  
Kje+Niz7  
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。 -J30g\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: FG H>;H@  
:$tW9*\KY  
template < typename Left > "n e'iJf_(  
struct value_return G 6, 8Xwk  
  { MYPcH\K$h  
template < typename T > "pPNlV]UA^  
  struct result_1 ye%F <:O7  
  { 6,)y{/ENC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C IDL{i8  
} ; 4eEs_R  
&\H5*A.HkA  
template < typename T1, typename T2 > ]03ZrZ! PM  
  struct result_2 cR&xl^BJ  
  { KwHOV$lD;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $G_<YVXcG  
} ; :acQK=fe  
} ; ry\']\k  
o{he) r6)_  
mr1}e VM~!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GWVdNYpmr  
 d!t@A  
下面我们来剥离functor中的operator() (FaT{W{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H_j<%VW  
+)@>60y  
return l(t) op r(t) 9y5 \4&v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]x G8vy  
return op l(t) 2T5xSpC  
return op l(t1, t2) k:TfE6JZ  
return l(t) op SRTpE,  
return l(t1, t2) op #{M -3  
return l(t)[r(t)] 5a ~tp'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *o[%?$8T  
duS #&w  
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: r+\z0_' w6  
单目: return f(l(t), r(t)); %p9bl ,x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c6HU'%v  
双目: return f(l(t)); nsT|,O  
return f(l(t1, t2)); #$w#"Nr9k  
下面就是f的实现,以operator/为例 2mUu3fZ  
%5G BMMn  
struct meta_divide m%[t&^b}T  
  { FJLJ;]`7+  
template < typename T1, typename T2 > kpH;D=;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q 8rtZ  
  { %wf|nnieZ  
  return t1 / t2; pPZ/O 6  
} j0~3[dyqU  
} ; kYB <FwwB  
vb- .^l  
这个工作可以让宏来做: ?I'-C?(t@1  
v-3zav  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -W_s]oBg  
template < typename T1, typename T2 > \ .Y|\7%(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V,+[XB  
以后可以直接用 tFaE cP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @?m8/t9 .  
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 mr!I}I7x&x  
(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。。。) DQ\&5ytP  
yj~"C$s  
E aD@clJS  
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 =%\6}xPEl<  
&HK s >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~TH5>``;gF  
class unary_op : public Rettype ql~{`qoD~  
  { Z0eBx  
    Left l; z#VpS=  
public :  +Rgw+o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $NT9LtT@K  
i)L:VkN  
template < typename T > pRvs;klf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ n^G<iXLp  
      { yXA f  
      return FuncType::execute(l(t)); DME?kh>7  
    } X-1Vp_(,TP  
Z9&D'n)  
    template < typename T1, typename T2 > 8-a6Q|   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7V{"!V5  
      { 66<\i ltUQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LU,"i^T  
    } -FN6sNvIh  
} ; [ 5W#1 &  
9r nk\`E  
em [F|  
同样还可以申明一个binary_op "O[76}I+.q  
^<\} Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !t Oky  
class binary_op : public Rettype g&3#22z  
  { uq4s bkP  
    Left l; SrtVoe[  
Right r; qW~ R-g]  
public : bH/pa#G(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1?RCJ]e5  
4)HWPX  
template < typename T > P"h\7V,d%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .'b3iG&  
      { KVM@//:{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C9U {^  
    } +;*(a3Gp  
18"VB50b}  
    template < typename T1, typename T2 > 2nU NI U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $xtE+EV.p  
      { yVI;s|jG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tOg 8L2  
    } [A9 ,!YY  
} ; [Z#.]gb  
^i+ z_%V  
a\69,%!:  
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 S"^KJUUc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @B'8SLoP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bsi q9$F  
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。 };m7FO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !""!sFx)R  
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。。。 zrU$SWU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tOM3Gs~o6z  
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) ]Ec[")"kT  
下面是修改过的unary_op gZ"{{#:}  
X;6r $   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > to!W={S<ol  
class unary_op {QS@Ugf  
  { W B*`zCM  
Left l; 5Ue^>8-  
  :.S41S   
public : \+Rwm:lI  
qi SEnRG.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gr#rM/AfCK  
ZC5Yve8  
template < typename T > %wjB)Mae  
  struct result_1 (L0 hS'  
  { _%Jl&0%q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UI<PNQvo9  
} ; n E,gQHw  
6Sb'Otw.  
template < typename T1, typename T2 > Ef`5fgp? S  
  struct result_2 Iq0 #A5U%  
  { 9{%g-u \  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -hVv  
} ; 'hlB;z|T  
c_G-R+  
template < typename T1, typename T2 > Jh&~/ntmm_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L_~I ~  
  { e}R2J `7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;V"yMWjc  
} T]nR=uK6LL  
f_4S>C$  
template < typename T > hdf8U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eY 4`k  
  { SfZ=%6b7  
  return OpClass::execute(lt(t)); !HR2Rfl  
} Q}Ze-JIL$  
XJJ[F|k~  
} ; V"7<[u]K|  
< R|)5/9  
7z g)h  
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 iVq#aXN  
好啦,现在才真正完美了。 {wp Mg  
现在在picker里面就可以这么添加了: g8+4$2`ny  
_PyW=Tj  
template < typename Right > 5"}y\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Pv7f _hw  
  {  UL)"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8)W?la8'p  
} ^/%o%J&Hz  
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。 17 i<4f#  
V/(`Ek-  
AJ>BF.>  
Th~3mf #  
-Ap2NpZ"t  
十. bind ^fE\S5P  
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。 &N/|(<CB  
先来分析一下一段例子 ~ ^rey  
IYfV~+P  
$_ix6z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B_."?*|w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BP[CR1Gs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +Mk*{ A t  
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。 ^ J#?hHz  
我们来写个简单的。 ;/?Z<[B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >}<29Ii  
对于函数对象类的版本: |t&G&)~:  
0NCOz(L/  
template < typename Func > bl" (<TM  
struct functor_trait  ko=aa5c  
  { vz;7} Zj]  
typedef typename Func::result_type result_type; A*\o c  
} ; tA! M  
对于无参数函数的版本: 79{.O`v  
MPKpS3VS  
template < typename Ret > OX)#F'Sl}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N+\oFbE  
  { `7QvwXsH]  
typedef Ret result_type; u8-a-k5<  
} ; MtpU~c  
对于单参数函数的版本: MiSja#"+A  
"ibK1}-  
template < typename Ret, typename V1 > lL:KaQ0E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A~6%,q@^jh  
  { <CZI7]PM7  
typedef Ret result_type; 5T$}Oy1  
} ; ( oQ'4,F  
对于双参数函数的版本: N{1.g S  
0kU3my]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o,S!RG&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !dfS|BA]  
  { !Qv5"_  
typedef Ret result_type; yxaT7Oqh%  
} ; C6K|:IK{  
等等。。。 b4Ricm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6 WA|'|}=  
1.Haf  
template < typename Func > t{/:(Nu  
struct func_return p!HPp Ef+#  
  { iEiu%T>  
template < typename T > W<\kf4Y  
  struct result_1 Np.no$_  
  { z $9@j2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rnnX|}J  
} ; "%{,T  
Tg"' pO  
template < typename T1, typename T2 > ]LEoOdDN"C  
  struct result_2 6uu^A9x  
  { 7))y}N:p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q=d.y&4%  
} ; FX%t  
} ; ^~ Ekg:`  
gW%pM{PW  
d>lt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +<S9E'gT3V  
Wc~3^ ;U  
template < typename Func, typename aPicker > &?SX4c~?u  
class binder_1 J+{Ou rWt  
  { C:]/8l  
Func fn; M:R8<.{  
aPicker pk; P7's8KOoS  
public : <e;jW K  
dv"as4~%  
template < typename T > f'1(y\_fb  
  struct result_1 c*N50%=4  
  { Iq)(UfaSve  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dX_!0E[c  
} ; Ee{`Y0  
ETM2p1 ru0  
template < typename T1, typename T2 > bRWIDPh  
  struct result_2 5,S,\O9>X  
  { *%:@ cbF-M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &svx@wW  
} ; ^`tk/#h\9F  
>eQbipn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *3;UAfHv  
T |37#*c  
template < typename T > C`dkD0_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gXLCRn!iR  
  { (VR" Mi4  
  return fn(pk(t)); G;/Q>V  
} YnSbw3U.I  
template < typename T1, typename T2 > 5QAdcEcN@O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Y7$d`  
  { B1E$v(P3M  
  return fn(pk(t1, t2)); '0Lov]L  
} BYS lKTh  
} ; P^"R4T  
M~als3  
RoX &+~  
一目了然不是么? RL6Vkd?  
最后实现bind 3S5^ `Ag#  
ZI,j?i6\  
y`4{!CEyLW  
template < typename Func, typename aPicker > ;>DHD*3X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0mTEim  
  { H#35@HF*o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wtSvJI~o)  
} Dv@ PAnk3C  
{-HDkG' 8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0E-pA3M6  
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。 kQLT$8io  
[9OSpq  
十一. phoenix mwIk^Sz]@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UgR :qjI  
Tp?-* K  
for_each(v.begin(), v.end(), kae2 73"  
( ?mMW*ico  
do_ Z ] '>  
[ .Rvf/-e  
  cout << _1 <<   " , " c_#*mA"+  
] Rv<L#!; t  
.while_( -- _1), ^2E hlK^)  
cout << var( " \n " ) }z wX  
) ?W!ry7gXO  
); _42Z={pZZq  
F}D3,&9N  
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: )7dEi+v52  
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 xdZ<| vMR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mZ7B<F[qV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r2nBWA3  
n3$gx,KL  
GF'f[F6oI  
template < typename Cond, typename Actor > 3rNc1\a;  
class do_while T`\]!>eb  
  { "]#'QuR  
Cond cd; ul@3 Bt  
Actor act; I^G^J M!  
public : h=6xZuA\  
template < typename T > F+uk AT  
  struct result_1 Q_]~0PoH  
  { 6aY>lkp  
  typedef int result_type;  q>-R3HB  
} ; rLzW`  
4&{!M _  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U; U08/y  
fQU{SjG  
template < typename T > tuxRVV8l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v L}T~_=3  
  { tuLH}tkNY  
  do u1^\MVO8  
    { ]JdJe6`Mc  
  act(t); ,?(ciO)  
  } `\N]wlB2/b  
  while (cd(t)); Jf_%<\ O  
  return   0 ; j;\[pg MR/  
} m[:K"lZ ]2  
} ; jj,r <T  
l5k?De_(x  
ORBxD"J&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). : @6mFTV  
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。 8sg|MWSU  
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。 f*m[|0qI<X  
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。 E'EcP4eL  
下面就是产生这个functor的类: Wp[9beI*M  
ar$*a>'?  
RlRs}yF  
template < typename Actor > FvdeQsc!  
class do_while_actor [L(h G a  
  { :50b8  
Actor act; p2 %  
public : )uheV,ZnY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }}r> K}  
FN^FvQ  
template < typename Cond > ~*.-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '@=PGpRF  
} ; T!|=El>  
xDLG=A%]z  
/+|#^:@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "r'ozf2 \  
最后,是那个do_ ](jFwxU  
\Qy$I-Du  
",Cr,;]  
class do_while_invoker PXk?aJ  
  { !L24+$  
public : ,"2TArC'z  
template < typename Actor > q3P+9/6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V 9;[M;  
  { 'T8W!&$  
  return do_while_actor < Actor > (act);  Mps5Vv  
} =^;P#kX  
} do_; `[fx yg:u  
.u z|/Zy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =O$M_1lp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kG0Yh2;#  
最后来说说怎么处理break和continue c&nh>oN  
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。 d+fSo SjX8  
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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