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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (jgk! 6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bh>L"'.2  
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, }htjT/Nm  
"s*-dZO  
T~TP  
(yOkf-e2y  
  class filler >qjV{M  
  { 6o 3 bq|  
public : O !L`0 =%c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'y8{, R4C  
} ; EdJL&*  
<j'V}|3  
*Gbhk8}V'  
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: nV;'UpQw  
IV QH p  
yBIlwN`kB  
gV_/t+jI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4`IM[DIG~  
Nk`UQ~g$  
-EjXVn! vQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5gszAvOO  
OG,P"sv  
OW:*qY c;:  
)xGAe#E~j  
二. 战前分析 Kz4S6N c  
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。 !Brtao"m  
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 W L$^B@gXQ  
P:qmg"i@3  
mCtS_"W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E-MPFL  
  /* --------------------------------------------- */ }2A6W%^>]  
vector < int *> vp( 10 ); 15$xa_w}L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gn]36~)*H  
/* --------------------------------------------- */ ,w }Po  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $6QIYF""  
/* --------------------------------------------- */ H#- 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cpY {o^  
  /* --------------------------------------------- */ #m+!<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e5 =d Ev  
/* --------------------------------------------- */ @u3`lhUcT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rd?}<L  
,!ZuH?Z  
Ycm)PU["  
LzygupxY!  
看了之后,我们可以思考一些问题: HDyf]2N*N  
1._1, _2是什么? y>{: [L9*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l/$GF|`U  
2._1 = 1是在做什么? h\m35'v!  
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。 <?jd NM  
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。 ?5|;3N/zt  
W<Uu.Y{sG  
C3AWXO ^  
三. 动工 oL4W>b )  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *2X6;~  
J=V  
E(qYCafC  
)cf i@-J+#  
template < typename T > f *ZU a  
class assignment #GsOE#*>T  
  { `s}*  
T value; }E`Y.= S  
public : y48]|%73  
assignment( const T & v) : value(v) {} Jx*cq;`Vee  
template < typename T2 > B|(g?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,,3lH-C  
} ; :WhJDx`j  
vwR_2u  
CjdM*#9lW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FU|brS t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xh6(~'$  
nx9PNl@?V  
EZtU6kW"  
3CUQQ_  
  class holder "EW8ll7r  
  { %lKw+D  
public : 7KT*p&xm  
template < typename T > :]"5UY?oF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;qx#]Z0 <  
  { lR(9;3  
  return assignment < T > (t); e8a^"Z`a  
} p l)":}/)  
} ; mq:k |w^6  
Wzq W1<*`  
|jsI-?%8J  
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: W5j wD  
o$_0Qs$  
  static holder _1; ! FcGa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1=VyD<dNG6  
/%$Zm^8c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8jK=A2pTa  
而不用手动写一个函数对象。 5hs_k[q  
V:0IBbh)w  
x0 7 =  
cS&KD@.  
四. 问题分析 VO#rJ1J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o.s'0xP]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 f5}afPk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F`}'^>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y A.&ap  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {R$`YWk  
wGHft`Z  
五. 问题1:一致性 G/ x6zdk  
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?| ]#~J[uk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KFM[caKeJO  
g%2G=gR$?z  
struct holder *0U#Z]t  
  { deVd87;@7[  
  // 4^(x)r &(?  
  template < typename T > Ff<cY%t  
T &   operator ()( const T & r) const 92-Xz6Bo9  
  { e\)%<G5  
  return (T & )r; 5 nt3gVy  
} F6{g{ B  
} ; lp*5;Ls'q  
QPy h.9:N  
这样的话assignment也必须相应改动: [bLKjD  
>WHajYO"  
template < typename Left, typename Right > 81RuNs]  
class assignment ;Q ZG<  
  { j;$f[@0o  
Left l; ``xm##K  
Right r; ~|u;z,\  
public : V .Kjcy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6Dd>ex!-A  
template < typename T2 > t%@iF U;}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RXRbW%b  
} ; mtUiO p  
GzEw~JAs  
同时,holder的operator=也需要改动: '{`KYKLP+  
fWP]{z`  
template < typename T > PvKGB01_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BDt$s( \  
  { (JU8F-/9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .)*&NY!nsl  
} zkt~[-jm}  
4lo7yx  
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。 i7RK*{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n%r>W^2j  
8] LF{Obz[  
return l(rhs) = r; FC 8<D  
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。 CW;zviH5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b'( AVA  
o. $ 48h(  
template < typename Tp > :F d1k Jm  
class constant_t Rd(8j+Q?ps  
  { ZW M:Wj192  
  const Tp t; I/'>MDB!  
public : hMupQDv/I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K-YxZAf  
template < typename T > 2?(/$F9X,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fe\'N4  
  {  -raK  
  return t; xK8m\=#  
} Fpo}UQQbc  
} ; t:dvgRJt*  
4][VK/v+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -0uGzd+m*  
下面就可以修改holder的operator=了 (muJ-~CJk  
\;%D;3Au  
template < typename T > Cpzdk~+H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E.yFCaL  
  { 2U%t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TrZ!E`~  
} 0gyvRM@ x[  
C&F% j.<  
同时也要修改assignment的operator() DN8I[5O  
uP7|#>1%  
template < typename T2 > 7|Vpk&.>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Y & 2&  
现在代码看起来就很一致了。 SdufI_'B  
JAW7Y:XB  
六. 问题2:链式操作 HJr*\%D}1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b`wT*&  
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。 XW'7  
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。 wV-N\5!r%H  
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。 $sL+k 'dY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ILNghtm-  
4YOLy\"S  
template < typename T > a"+VP>4  
struct result_1 bq7()ocA  
  { | /-# N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rI)&.5^  
} ; 9( &$Gwi  
L7II>^"B  
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: (^=kV?<  
7Aw <:  
template < typename T > 54JI/!a  
struct   ref b9f5  
  { _qit$#wK;  
typedef T & reference; LGy!{c  
} ; ]~WIGl"g  
template < typename T > ;?o"{mbb  
struct   ref < T &> ']Km%uwL  
  { 'u [cT$  
typedef T & reference; QK~>KgVi  
} ; I7ySm12}  
WsM/-P1Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IetV]Ff6  
D@mqfi(x  
template < typename T > :)e/(I]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w68VOymD/  
  { =2wy;@f  
  return l(t) = r(t); atFu KYI  
} /3vj`#jD  
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。 1 pzd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [h :FJ  
k.0pPl  
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 r,Pu-bhF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RA62Z&W3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %hzNkyD)Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VM ny>g&3  
最后的布局是: In4T`c?kQ  
                Add i `8Y/$aT  
              /   \ j@s,5:;[  
            Divide   5 jdDcmR  
            /   \ t#J #DyY5  
          _1     3 j#XU\G  
似乎一切都解决了?不。 +hvVoBCM*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 g>R md[!/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z[, `  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cXokq  
esEOV$s}  
template < typename Right > 0g(hY:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kjW`k?'s  
Right & rt) const 0ID 8L [  
  { 8eoDE. }  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZjJEjw  
} \oGZM0j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :U;ZBs3  
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; LeaD}0  
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。 Hv>Hz*s_I  
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。 B6Tn8@O  
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。 3'6>zp  
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? ^Sr`)vP  
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: "mE<r2=@  
8 YBsYKC  
template < class Action > i_&&7.  
class picker : public Action ^Q_0Zq^H  
  { `}u~nu<  
public : G>{;@u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;z7iUke0%  
  // all the operator overloaded TM':G9n  
} ; B)"WG7W E  
Z;i^h,j?$1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Kc\0-3 Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #,qikKjt2  
U07n7`2w  
template < typename Right > ^IM;D)X&:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fk 1M5Dm  
  { PHD$E s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (N43?iv(  
} YKUs>tQ!  
/^0Hi4+\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d8 ve$X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `^afbW  
G0//P .#  
template < typename T >   struct picker_maker f5/ba9n I  
  { }`  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  c:~o e  
} ; \"PlM!0du  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Jo h&Ay  
  { lTdYPqMi  
typedef picker < T > result; E( *$wD  
} ; |g 4!Yd  
3QS"n.d  
下面总的结构就有了: M* QqiE  
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。 E<&VK*{zcO  
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。 ;Z.}~d6>!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g[@]OsX   
至此链式操作完美实现。 |vWx[=`o  
 NP^kbF  
kG,6;aVZ8  
七. 问题3 ~Cj+6CrT  
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。 XX}RbE#4  
>&U]j*'4  
template < typename T1, typename T2 > n&[U/`o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -\>Bphu,y  
  { vM\8>p*U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UwdcU^xt9  
} rmR7^Ycv/  
AytHnp\H  
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: O2Rv^la  
XF{}St~(  
template < typename T1, typename T2 > ]rHdG^0uss  
struct result_2 }QG6KJh_%  
  { j t-ayLq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m[ txKj.=_  
} ; 7=mU["raz`  
A@du*5> (  
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? ](- :l6  
这个差事就留给了holder自己。 yHk/8  
    +~02j1Jx  
zj`!ZY?fv  
template < int Order >  @;d(>_n  
class holder; C8@SuJ  
template <> T3)/?f?|  
class holder < 1 > /[t]m,p$yq  
  { H`aqpa"C  
public : 1|n,s-  
template < typename T > Gv6EJV1i  
  struct result_1 #th^\pV  
  { 2Wq)y1R<T  
  typedef T & result; FrB}2  
} ; hU+sg~E  
template < typename T1, typename T2 > )aOg_*~  
  struct result_2 4 K{4=uU  
  { &d9tR\}  
  typedef T1 & result; %nP13V]  
} ; +;pdG[N  
template < typename T > (?I8/KYR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q9yY%  
  { C-m OtI  
  return (T & )r; Zz,E4+'Rm  
} l)HF4#Bs  
template < typename T1, typename T2 > !ZD[ $lt+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4=>/x90y  
  { ^'*9,.ltd  
  return (T1 & )r1; RAR"9 N .  
} I/_`/mQ  
} ; Fla,#uB  
+JB. EW/  
template <> X'IW &^kI  
class holder < 2 > /R b`^n#  
  { (p-a;.Twj  
public : ShxB!/s  
template < typename T > wz$1^ml  
  struct result_1 TfDx> F$  
  { }rxFX  
  typedef T & result; BPIp3i  
} ; _}EGk4E  
template < typename T1, typename T2 > @w[WG:-+  
  struct result_2 $A9!} `V  
  { e 9U\48  
  typedef T2 & result; #&\^{Z  
} ; W0K&mBu  
template < typename T > <}pqj3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y<#WC#3=  
  { c1'OIK C  
  return (T & )r; h$_Wh(  
} #^" \WG7{  
template < typename T1, typename T2 > dMp7 ,{FhF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KxqT5`P&  
  { KCGs*kp>  
  return (T2 & )r2; =4/LixsV|  
} Ny /bNQS  
} ; <fCgU&  
E tWpBg  
qN1(mxa.?  
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> >。 FZ6.<wN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vHZw{'5y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n6ETWjP  
l[.*X  
return l(i, j) = r(i, j); Z=_p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (9CB&LZ(+E  
2fT't"gw  
  return ( int & )i; NDm@\<MIzB  
  return ( int & )j; z1aApS  
最后执行i = j; L"rLalUw  
可见,参数被正确的选择了。 a.v$+}+.[,  
VjS %!P  
wO@b=1j  
@#c(4}^ <w  
H'-Fv!l?  
八. 中期总结 =iC5um:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g2l|NI#c^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mDC{c ?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T {a%:=`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #m1e_[   
46o3F"  
(pm]U7  
DZ?>9W{  
JAj<*TB.%  
U5jY/e_  
九. 简化 w:I^iI .  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;LELC5[*s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0I* ^VGZ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k2sb#]-/}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &ME[H  
  +-*/&|^等 9Xmb_@7b}  
2. 返回引用。 }r3, fH  
  =,各种复合赋值等 -q[T0^e S  
3. 返回固定类型。 81V,yq]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b{)9 ?%_  
4. 原样返回。 EMU~gwPR  
  operator, %}j.6'`{  
5. 返回解引用的类型。 W}EI gVHs  
  operator*(单目) cRs Lt/Wr  
6. 返回地址。 ca*USM  
  operator&(单目) I! {AWfp0  
7. 下表访问返回类型。 /xJ,nwp7  
  operator[] 8Y3c,p/gS>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %+|k>?&z7  
  operator<<和operator>> z{bMW^F  
D Km`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J4 .C"v0a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: + _rjA_  
^*"&e\+p  
template < typename Left > ePa:_?(  
struct value_return "zc@(OA[z  
  { ag]b]K  
template < typename T > t }7hD  
  struct result_1 w-FZ`OA`D  
  { 7)O?jc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H"WkZX  
} ; [@U8&W  
=xQ 7:TB  
template < typename T1, typename T2 > B~^MhX +j  
  struct result_2 ,w; ~R4x  
  { Z2)f$ c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p18-yt; 1  
} ; v Q[{<|K  
} ; #B8`qFpQC  
0{F"b'h  
GRCc<TM, U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m(q6Xe:Vc  
v:B_%-GfOA  
下面我们来剥离functor中的operator() A^q= :ofQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *yKsgH  
>aW|W!.  
return l(t) op r(t) %eT4Q~}5"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^c83_93)R  
return op l(t) `IOp*8  
return op l(t1, t2) $_k'!/5  
return l(t) op <*0MD6 $5  
return l(t1, t2) op TP{lt6wws(  
return l(t)[r(t)] N[^%|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &JAQ:([:  
fU@}]&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kuu9'Sqc'b  
单目: return f(l(t), r(t)); yiQke   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LeO ))  
双目: return f(l(t)); \hdR&f5q  
return f(l(t1, t2)); %\_I% yF  
下面就是f的实现,以operator/为例 *U.$=4Az  
7IBm(#  
struct meta_divide =vT3SY  
  { VXQS~#dQj  
template < typename T1, typename T2 > ioi0^aM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ox?LVRvxI  
  { 6T< ~mn  
  return t1 / t2; HQ7-,!XO  
} cNw<k&w6F  
} ; *0{MAm  
' :g8a=L  
这个工作可以让宏来做: KD$P\(5#  
}!0,(<EsV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \-GV8A2:k  
template < typename T1, typename T2 > \ aBr%"&Z.MG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *D~@xypy  
以后可以直接用 BT 98WR"\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NhCO C  
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 TcZ Ci^1F  
(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。。。) 9V?MJZ@aG  
86/CA[Y-  
/ Zz2=gDY  
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 |?s%8c'w=  
EYGJDv(S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Qy]henK  
class unary_op : public Rettype HGWwGd  
  { Xu3^tH-b<  
    Left l; pTGq4v@6x  
public : j!mI9*hP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @MtF^y  
g]$>G0E`oD  
template < typename T > 3, ,Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \VHi   
      { `!qWHm6I*  
      return FuncType::execute(l(t)); T fzad2}^  
    } uFSgjWJ#~  
GuM-H $,  
    template < typename T1, typename T2 > :b=`sUn<X+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W}Nd3  
      { v6s8 p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wIx Lr{  
    } w#Nn(!VR  
} ; UT+\IzL  
sN-5vYfC*  
X%`8h _  
同样还可以申明一个binary_op Rr%]/%  
}xLwv=Ia  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &9o @x]) @  
class binary_op : public Rettype ^%go\ C ;  
  { t~5>PS  
    Left l; 4$IPz7  
Right r; 2(\>PN-  
public : )KXLL;]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <+_OgF1G  
8"oS1W  
template < typename T > r+m8#uR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WNm,r>6m  
      { O(&EnNm[2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G9E?   
    } 7:x.08  
LYWQqxB  
    template < typename T1, typename T2 > }{iR+M X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =b`>ggw#  
      { 3XL0Pm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N1LR _vS"  
    } wfo}TGhC  
} ; ),M8W15  
^4s#nf:}  
!m_'<=)B4~  
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 j{p0yuZ)<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?_HTOOa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) " Jv&=zJ  
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。 i]Kq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .YS[Md{  
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。。。 5fVdtJk7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <6(u%t0k5  
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) /3Se*"u  
下面是修改过的unary_op uO"@YX/  
dr9I+c7u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )K5~r>n&  
class unary_op h!d#=.R  
  { ^GRd;v=-@  
Left l; nH[@EL  
  X^aujK^@  
public : RCxqqUS\C  
_II;$_N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E"V|Plf c  
|W#^L`!G  
template < typename T > 60`y=!?f  
  struct result_1 Qz<v. _  
  { j5$Sm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (5Cm+Sy  
} ; jriliEz;f  
`0 .5aa  
template < typename T1, typename T2 > &,e@pvc3  
  struct result_2 hTg%T#m  
  { E"u>&uPH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :j9;P7&"?  
} ; JY>]u*=  
2RM0ca _F  
template < typename T1, typename T2 > 7&T1RB'>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eRv3ZHH  
  { ["@K~my~D*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (U|W=@8`  
} "J[Crm  
nnr(\r~  
template < typename T > h?$4\^/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -ud!j  
  { ~~yo& ]  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kq.)5%~>  
} #]:nQ (  
pLk?<y  
} ; l&T;G 9z  
tWc!!Hf2j  
(c[|k  
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 $=H\#e)]Ug  
好啦,现在才真正完美了。 X0 %k`3  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~BZA_w"`1  
]2Lwd@  
template < typename Right > !@*Ac$J>$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T.&^1qWWA  
  { >gVR5o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nP_s+k  
} Y{2\==~  
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。 SJ+.i u/  
ea7v:#O[S  
30F&FTW  
lm@<i4%$F  
T_I"Tsv  
十. bind !&19%C4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \_BaV0<  
先来分析一下一段例子 t;E-9`N  
}vc C4 =t/  
6AzH'H F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5z#>>|1>#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +B*ygv:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9Y*6AaKE6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G~^Pkl3%T  
我们来写个简单的。 V&NOp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z!t &zkAK  
对于函数对象类的版本: PsLuyGR.<  
XlB`Z81j  
template < typename Func > UyIjM;X  
struct functor_trait %'EOFv]  
  { @KNp?2a  
typedef typename Func::result_type result_type; K3 "co1]u  
} ; !y?g$e`  
对于无参数函数的版本: 0y|}}92:  
,R*ru*  
template < typename Ret > rWSw1(sAA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _X;5ORH"  
  { ,/JrQWgD  
typedef Ret result_type; {w{|y[[d~  
} ; v,1.n{!;  
对于单参数函数的版本: J;'?(xO3\  
}%_x T  
template < typename Ret, typename V1 > !]5F2~"v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "S)4Cjk  
  { :S?'6lOc(  
typedef Ret result_type; j'CRm5O  
} ; o_os;  
对于双参数函数的版本: `^(6{p ?  
ugucq},[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y@RPQPmIQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RH>b,  
  { 9 `J`(  
typedef Ret result_type; fm:/}7s  
} ; Lj({ T'f(  
等等。。。 %E~4Ur  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `h :&H,N  
I=Ws /+  
template < typename Func > U}7$:hO"dX  
struct func_return :NS;y-{^^y  
  { g :e|  
template < typename T > 56&s'  
  struct result_1 h Sr#/dw&  
  { tSE6m-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'Ys"yY@  
} ; az0( 54M  
yBht4"\Al  
template < typename T1, typename T2 > |5$9l#e  
  struct result_2 p!U#53  
  { tkV:kh< L~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M)Tv(7  
} ; : bT*cgD{  
} ; rm(<?w%'?  
`=b*g24z[N  
:#c?`>uV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $* 8c0.{U  
bo\|mvB~  
template < typename Func, typename aPicker > JB''Ujyi  
class binder_1 ,N <;!6e  
  { @MAk/mb&  
Func fn; Fov/?:f$  
aPicker pk; Y5cUOfYT  
public : j\!zz  
6bo,x  
template < typename T > u|BD%5+J  
  struct result_1 X& O o1y  
  { Mwp#.du(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l yO_rZT  
} ; "p2 $R*ie  
/Eh\07p  
template < typename T1, typename T2 > RZm5[n  
  struct result_2 .Eh~$wm  
  { c@5fiRPv!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \TC&/'7}  
} ; dUOjPq97  
zu^?9k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >:Xzv  
|@Q(~[It  
template < typename T > NVeb,Pf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^X[Kr=:Jp  
  { ;wJLH\/  
  return fn(pk(t)); REQ2pfk0  
} 5#$E4k:YV  
template < typename T1, typename T2 > :v1'(A1t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1fViW^l_  
  { [M@i,d-;A  
  return fn(pk(t1, t2)); <)?H98S  
} *z` {$hc  
} ; {nm#aA%,  
hSp[BsF`,  
'[`.&-;  
一目了然不是么? mr E^D|  
最后实现bind SO]x^+[  
s-k~_C>Fw  
+g7Iu! cA  
template < typename Func, typename aPicker > C.%iQx`   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zRsT6u  
  { Z9~~vf#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }Jh!B|  
} j=PQoEtU'<  
1PjSa4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i3rvD ch  
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。 w+2:eFi=/  
>~>=[M0  
十一. phoenix &zb_8y,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fnL!@WF  
,#gA(B#  
for_each(v.begin(), v.end(), PrDvRWM  
( u9N?B* &{  
do_ at6f(+  
[ TnPdpynP  
  cout << _1 <<   " , " EOVHTDkKf  
] czdNqk.kh  
.while_( -- _1), 8^c|9ow  
cout << var( " \n " ) pOlQOdl  
) e9k}n\t3  
); Ga N4In[d  
/<zBcpVNV  
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: sJt&`kZ  
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 |+cyb<(V J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o+/x8:   
那么我们就照着这个思路来实现吧: YOP=gvZq  
.;/@k%>   
P[#V{%f*5  
template < typename Cond, typename Actor > g9GE0DbT`  
class do_while 9p>3k&S  
  { 3::DURkjf  
Cond cd; wH{lp/  
Actor act; xJ^Gtq Um  
public : <y-KW WE  
template < typename T > 3AX/A+2  
  struct result_1 Y]B2-wt-  
  { p`33`25  
  typedef int result_type; \W??`?Idh  
} ; 7!Ym~M=  
NrNbNFfo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .OXvv _?<  
1UyI.U]  
template < typename T > E"pq ZP =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + :iNoDz  
  { l')?w]|  
  do LPO3B W  
    { KosAc'/ M  
  act(t); <CzH'!FJN  
  } J@p[v3W  
  while (cd(t)); xh_6@}D2J  
  return   0 ; MFiX8zwhx+  
} {p yo  
} ; ;}=v|Dr&I.  
)z2Tm4>iql  
cl^wLC'o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `:-{8Vo7  
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。 ^qS[2Dy  
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。 ?`,Xb.NA$K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0rsdDME[  
下面就是产生这个functor的类: ;W'y^jp]"  
najd~%?Rs  
a}hpcr({?  
template < typename Actor > 2Z\6xb|u  
class do_while_actor _dmgNbs  
  { UccnQZ7/I  
Actor act; b H?dyS6Bx  
public : 'fy1'^VPAV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [-{L@  
|Y0BnyGK  
template < typename Cond > >|XQfavE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |L%F`K>Z:  
} ; "  F~uTo  
_F;(#D  
kQsyvE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B&O931E7  
最后,是那个do_ 6f\0YU<C&  
VkRvmKYl  
qyP@[8eH  
class do_while_invoker <,`=m|z9k  
  { .NiPaUzc<  
public : O-U_Zx0zd  
template < typename Actor > =V/$&96Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g(;t,Vy,I  
  { BN|+2D+S  
  return do_while_actor < Actor > (act); c03A_2%  
} "m3u}!`3  
} do_; %)i?\(/  
`Ft.Rwj2:m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8N'`kd~6[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D""d-oI[  
最后来说说怎么处理break和continue 0>)('Kv  
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。 %$~?DDNM  
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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