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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <-m?l6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kpt 0spp  
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, L?p,Sy<RI  
d!]fou  
V;t8v\  
$l!+SLK  
  class filler D_4UM#Tw  
  { dr8`;$;G*  
public : no lLeRE1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~i)IY1m"  
} ; vTF_`X  
;*_U)th  
84$#!=v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6K zdWT  
+:fr(s!OE  
rezH5d6z62  
= ;"$t_t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #{u>  
_/zK ^S)  
'dTg\ Qv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .ko}m{  
m?=9j~F *  
B)cVbjTn  
}n91aE3v  
二. 战前分析 ;wkoQ8FD9  
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]+N(&q  
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 `&-)(#  
yhi6RDS  
235wl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y 2v69nu~q  
  /* --------------------------------------------- */ }R -azN;  
vector < int *> vp( 10 ); eTp}*'$p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); umD[4aP~;  
/* --------------------------------------------- */ A&~<qgBTp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E6NrBPm  
/* --------------------------------------------- */ >9v?p=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7>Oa, \  
  /* --------------------------------------------- */ \x_fP;ma=_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G~\ SI.  
/* --------------------------------------------- */ '/"xMpN4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $2j?Z.yEG  
yIdM2#`u  
^,.G<2Kx&  
d=B DR^/wA  
看了之后,我们可以思考一些问题: iqj ZC80  
1._1, _2是什么? }4n?k'_s?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 d\{#*{_A  
2._1 = 1是在做什么? ^YLpZoo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }m6j6uAR6)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =<M7t*!  
]%K 8  
5Se S^kJC  
三. 动工 iVKX *kqc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `RG_FS"v  
&E>zvRBQ  
3g#fX{e_5!  
D|1pBn.b]'  
template < typename T > gZs UX^%  
class assignment (y xrK  
  { mf>cv2+  
T value; > CPJp!u  
public : jJmg9&^R  
assignment( const T & v) : value(v) {} gTp){  
template < typename T2 > #!%\97ZR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }m~2[5q%/  
} ; p<@0b  
'5mzlR  
!PfIe94{`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;S FmbZ%~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lilKYrUmG  
qOKC2WD  
]eJjffx  
!:[kS1s>M  
  class holder vh~:{akR  
  { j aj."v  
public : Q7]VB p4  
template < typename T > }Dig'vpMx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wb>>bV+U  
  { ;b""N,  
  return assignment < T > (t); myj^c>1Iz  
} *1L;%u| [  
} ; k-( hJ}N  
?'_Q^O>  
Y(D@B|"'m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: q?=eD^]  
#<7ajmr  
  static holder _1; %` c?cB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  'S f  
ZR3x;$I~4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^%v<I"<Uq5  
而不用手动写一个函数对象。 xpf\S10e  
~?pF'3q  
tVN#i  
6' M"-9?G  
四. 问题分析 7]q$ sQ  
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。 hwmpiyu   
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。 z90=,wd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q-[^!RAK?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~lR"3z_Z}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VvwQz#S  
"/).:9],}  
五. 问题1:一致性 &\\iD :J  
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?| x0])&':!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9oteQN{9  
^ftZ{uA  
struct holder 6N4/p=lE  
  { b|c?xHF}K  
  // :v k+[PzJ  
  template < typename T > i6[,m*q~2x  
T &   operator ()( const T & r) const 0VV1!g  
  { {)eV) 2a  
  return (T & )r; Kt%`]Wp  
} 2'"$Y'  
} ; 4"e7 43(  
lA39$oJ  
这样的话assignment也必须相应改动: 3ySP*J5  
'iN8JO>  
template < typename Left, typename Right > 877>=Tp |  
class assignment <R:KR(bT  
  { T8.@ }a  
Left l; $4V ~hI 4  
Right r; BZqb o`9  
public : DVYY1!j<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7 :s6W%W1*  
template < typename T2 > DTdL|x.{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HF wT  
} ; V%pdXM5  
0\AYUa?RM  
同时,holder的operator=也需要改动: bQk5R._got  
I\sCH  
template < typename T > (r,RwWYm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #jV6w=I  
  { Mi\f?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); apUV6h-v  
} mp~\ioI*d  
ushQWP)  
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。 $Q|66/S^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Nuk\8C  
&^th KXEC  
return l(rhs) = r; ]?U:8%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J$PE7*NU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: muQ7sJ9 r  
;w?zmj<Dm  
template < typename Tp > =5_8f  
class constant_t 7/(C1II.Q  
  { u~?]/-.TY  
  const Tp t; <;x+ ?j  
public : dL")E|\\k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K:P gkc  
template < typename T > bTKzwNx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '<m[  
  { cGC&O%`i,\  
  return t; A 20_a;V  
} J?5O 2n  
} ; _'Q}Y nEv  
:$[m[y7i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?S!lX[#v  
下面就可以修改holder的operator=了 <acAc2  
Vm&fw".J  
template < typename T > @ky5X V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }mz4 3Sq<  
  { K ^H=E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #(CI/7 -  
} [kz<2P  
/NLpk7r[\q  
同时也要修改assignment的operator() sl%B-;@I  
GVY_u@6   
template < typename T2 > ~9]tt\jN*Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eUqsvF}l!  
现在代码看起来就很一致了。 &cDnZ3Q;  
pz?.(AmU\  
六. 问题2:链式操作 Q=~e|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Oa7`Y`6  
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。 oHu0] XA  
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。 2NsI3M4$8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (a`z:dz}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Old5E&  
M&@9B)|=  
template < typename T > \0j|~/6  
struct result_1 [ OMcSd|nf  
  { j/wNPB/NM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nb22b Xt  
} ; V# w$|B\  
o?^j1\^  
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: 'fcJ]%-=  
4jis\W}%L3  
template < typename T > if:2sS9r  
struct   ref i/oaKpPN  
  { 3,tKqR7g  
typedef T & reference; ]=q?= %H  
} ; |...T 4:^Y  
template < typename T > w{K_+}fAC  
struct   ref < T &> j4H,*fc  
  { )F]E[sga  
typedef T & reference; |,t#Au}61  
} ; fVo)# Bj  
Y.F:1<FAtf  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6P?   
]t7<$L   
template < typename T > dB_\0?jJ-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]O7I7K  
  { qN+ngk,:  
  return l(t) = r(t); 33[2$FBf  
} ]_|qv1K6  
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。 hV'JTU]H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #12PO q  
$+S'Boo   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l4hC>q$T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '!{zO" 1*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C#>c(-p>RC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zWB>;Z}  
最后的布局是: %dO'kU/-  
                Add j3IxcG}f  
              /   \ }I,]"0b  
            Divide   5 }#'O b  
            /   \ bNY_V;7Kw`  
          _1     3  ~;il{ym  
似乎一切都解决了?不。 XL g6?Nu  
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。 <d$|~qS_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }LDDm/$^}  
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: DDc?G Y:  
,t5Ku)eNm  
template < typename Right > J03yFT,dF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E7oL{gU  
Right & rt) const d1``} naNw  
  { y&-j NOKLM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EmVE<kY .  
} "l n(EvW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )@\= pE.H  
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。 L!c7$M5xJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b!5W!vcK  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 gI'4g ZH  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 HeNg<5v%Y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1nX/5z_U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: vitmG'|WG  
,>`wz^z  
template < class Action > @FdtM<X  
class picker : public Action Ngi$y>{Sq  
  { K\5@yqy5  
public : +VI2i~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vv"_u=H  
  // all the operator overloaded #l+U(zH:JG  
} ; xQ^zX7  
 $3W[fC  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k^S=i_ U  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: oOmPbAY  
qOV#$dkY  
template < typename Right > O9dIobu4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2u*o/L+  
  { NK~j>>^;v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F%+/j5~^  
} I|n<B"Q6^  
>j|.pi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9`$fU)K[Pl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 go@UE2qw  
MHpPb{ ^  
template < typename T >   struct picker_maker 1ePZs$  
  { l~!\<, !  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /3L1Un*  
} ;  #dtYa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JC_Y#kN@z  
  { tTLD6#  
typedef picker < T > result; @F+4 NL-'P  
} ; a:XVu0`(  
#78p# E  
下面总的结构就有了: .`)\GjDv  
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。 .MXznz  
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。 XWf8ZZj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B<I%:SkF@  
至此链式操作完美实现。 c'vxT<8fWW  
 -*_D!  
k>FMy#N|@  
七. 问题3 +=)< Su.  
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。 "<Dn%r  
i"_)91RA  
template < typename T1, typename T2 > #Ne<=ayS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | Z0?  
  { m$ NBGw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P|!GXkS  
} `kpX}cKK}  
X2}\i5{  
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: hJ (Q^Z  
5IOOVYl  
template < typename T1, typename T2 > ` {gkL-  
struct result_2 [V|,O'X ~  
  { rh5R kiF~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _[<R<&jG  
} ; >8"oO[U5>  
r1\c{5Wt  
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? 'nz;|6uC  
这个差事就留给了holder自己。 j\B]>PP5  
    #5wOgOv  
h q6B pE  
template < int Order > &na#ES $X,  
class holder; r/$+'~apTk  
template <> .0:BgM  
class holder < 1 > pEuZsQ  
  { D^baXp8  
public : J}c57$Z  
template < typename T > {0nZ;1,m  
  struct result_1 yM}}mypS  
  { : ^F+m QN  
  typedef T & result; AjKP -[  
} ; 9c1g,:8\  
template < typename T1, typename T2 > =Mzg={)v  
  struct result_2 cv=nGFx6  
  { Uq5 wN05  
  typedef T1 & result; I= G%r/3  
} ; u_;*Ay  
template < typename T > MUhC6s\F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w,bILv)  
  { h$F;=YS   
  return (T & )r; o@>{kzCx  
} / *RDy!m  
template < typename T1, typename T2 > 7g[m,48{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >6*"g{/  
  { b'Pq [ )  
  return (T1 & )r1; 4.I6%Bq$  
} q#:,6HDd  
} ; ZF"f.aV8)  
WPygmti}Be  
template <> G~1#kg  
class holder < 2 > P~Q5d&1SO  
  { 7-6Z\.-  
public : VUC  
template < typename T >  _CY>45  
  struct result_1 >J_{mU  
  { O#  .^}  
  typedef T & result; '%_1eaH  
} ; 1sl^+)z8  
template < typename T1, typename T2 > J]UlCg  
  struct result_2 %_0,z`f  
  { k_/hgO  
  typedef T2 & result; {_0Efc=7  
} ; WMnR+?q  
template < typename T > JZ  Qkr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] e!CH <N  
  { c9-$t d&  
  return (T & )r; f{xR s-u]  
} EAn}8#r'(8  
template < typename T1, typename T2 > >y mMQEX`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U_v{Vs  
  { )67_yHW  
  return (T2 & )r2; `au(' xi<  
} z`qBs  
} ; hLPg=8nJ_  
; Xrx>( n  
_P 0,UgZz  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 79U Th@r}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +Mc kR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vpcHJ^19  
wUWSW<  
return l(i, j) = r(i, j); u 'DM?mV:-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]as_7  
#t:]a<3Y2  
  return ( int & )i; `2c>M\c4U  
  return ( int & )j; -CfGWO#Gbx  
最后执行i = j; Zx,R6@l  
可见,参数被正确的选择了。 ZKzXSI4  
:*gYzk8  
aehGT|  
m(>_C~rGN  
EF=.L{  
八. 中期总结 ZZOBMF7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v+U( #"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ev* b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^29w @*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i/9QOw~  
)W95)]  
:#0uy1h  
u3vBMe0v[  
,C2qP3yg  
"u5Hm ^H  
九. 简化 }$!bD  
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。 Ni*f1[sI<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o"~ODN" 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: @/*{8UBP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N]R<EBq  
  +-*/&|^等 |!{Q4<  
2. 返回引用。 LWHP31{R  
  =,各种复合赋值等 WJ=DTON  
3. 返回固定类型。 &I: [ 'l!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /tl/%:U*.  
4. 原样返回。 1RM;"b/  
  operator, s, m+q)  
5. 返回解引用的类型。 Yq}7x1mm  
  operator*(单目) [H;HrwM s)  
6. 返回地址。 JIvVbI  
  operator&(单目) QLH&WF  
7. 下表访问返回类型。 3dfG_a61y  
  operator[] qb(#{Sw0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *#1&IJPI  
  operator<<和operator>> =MDir$1Z  
]UKKy2r.  
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。 jT"P$0sJAd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WXu:mv,'e  
eT1b88_  
template < typename Left > `}.K@17  
struct value_return aSd$;t~  
  { 1MHP#X;|  
template < typename T > m6^Ua  
  struct result_1 @*q WV*$h  
  { 35z]pn%L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w]GoeIg({  
} ; Dww]D|M  
EW*!_|  
template < typename T1, typename T2 > H=] )o2 1  
  struct result_2 !R;P"%PHV  
  { v ~.X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <h|XB}s+  
} ; jcHs!   
} ; <J-bDcp  
6TJ5G8z_  
&B^#? vmO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )#k*K9[@  
~R/w~Kc!/A  
下面我们来剥离functor中的operator() $V-]DD%Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r_p9YS@I  
r9z_8#cR  
return l(t) op r(t) 6~zR(HzV{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }HtP8F8!x  
return op l(t) w{k8Y?  
return op l(t1, t2) 5,`U3na,  
return l(t) op EJ{Z0R{{  
return l(t1, t2) op -cs 4<  
return l(t)[r(t)] j*f%<`2`j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kB1]_v/  
:kh l}|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )V~Fl$A  
单目: return f(l(t), r(t)); .z&V!2zp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m76**X  
双目: return f(l(t)); Q1EY!AV8  
return f(l(t1, t2)); #%z--xuJL  
下面就是f的实现,以operator/为例 #Z<pks2 y  
D 7 l&L  
struct meta_divide L>+g;GJ  
  { !t "uNlN  
template < typename T1, typename T2 > 11}sRu/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %AW5\ EX  
  { K:yS24\ %  
  return t1 / t2; j[NA3Vj1P  
}  {Uxa h  
} ; !3U1HS-i62  
9XWF&6w6yf  
这个工作可以让宏来做: Hn)K;?H4  
c:I1XC  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yveyAsN`B  
template < typename T1, typename T2 > \ Yf.H$L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uW%7X2K  
以后可以直接用 ^@l_K +T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3Gq Js  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @+~=h{jv<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3S1V^C-eBx  
>SpXB:wx  
x n)FE4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8+Al+6d|!  
h`+Gs{1qw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IrQ8t!  
class unary_op : public Rettype ~-x8@ /   
  { F7a &-  
    Left l; yq+<pfaqvK  
public : }l$M%Ps!a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'D%No!+Py  
9\3%5B7  
template < typename T > #b\&Md|;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xP*9UXZ4P  
      { wpu]{~Y  
      return FuncType::execute(l(t)); 2!>phE  
    } &:=   
Gp9 >R~$  
    template < typename T1, typename T2 > o O%!P<D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C.L5\"%  
      { }hyK/QUCoN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ac>}$Uw)  
    } b0X*+q   
} ; y2>v'%]2  
T~8` {^  
P]!$MOt  
同样还可以申明一个binary_op @iB**zR/  
L]B]~Tw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GJWC}$#T Y  
class binary_op : public Rettype $>v^%E;Y4  
  { RI w6i?/I  
    Left l; =bs4*[zq  
Right r; F3jrJ+nJ  
public : XOa<R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &=fBqod  
/eDah3%d  
template < typename T > R<LW*8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %_u*5,w  
      { :i0xer  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RyD2LAf)J  
    } G+4a%?JH  
0K>rc1dy  
    template < typename T1, typename T2 > 9F0B-aZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n4YEu\*  
      { ^T'+dGU`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M_MiY|%V/K  
    } ~c ;7me.  
} ; @ :Q];rc  
9;dP7o  
(HLy;^#R  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !? ?Cxs'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;w4rwL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V'c9DoSRI\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Fdd$Bl.&XS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8"wA8l.  
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。。。 "A__z|sQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SAs'u"EB  
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) tnqW!F~  
下面是修改过的unary_op /r@P\_  
\|R`wFn^P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QC~B8]  
class unary_op t(lTXG  
  { YV-2es+Bd  
Left l; W#e:rz8=  
  r&}fn"H!  
public : l*_b)&CH  
`@ qSDW!b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )ty *_@N0  
+<:p`%  
template < typename T > gb@Rx  
  struct result_1 |F<U;xV$p  
  { +x G](?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ec_ G9&  
} ; [HF)d#A  
$>/J8iB  
template < typename T1, typename T2 > y>2v 9;Qp  
  struct result_2 %'\D _W&  
  { C,]Q/6'>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <WaiJy?  
} ; PZLWyp  
] 5P{*  
template < typename T1, typename T2 > 'BAe>r_Pn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const po=*%Zs*T  
  { >~BU<#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (n"M)  
} ,~K_rNNZ  
e hxtNjA  
template < typename T > Yc:b:\0}F6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XF\`stEnb  
  { <n }=zu  
  return OpClass::execute(lt(t)); ":]O3 D{r  
} rorzxp{  
`<HY$PAe  
} ; \Zoo9Wy  
!"2 OcDFx  
\nkqp   
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 &o4L;A#&  
好啦,现在才真正完美了。 _I{&5V~z  
现在在picker里面就可以这么添加了: $ }B"u;:SU  
H/)=  
template < typename Right > A ,LAA$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C+5^[V  
  { dUb(C1h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L8bq3Q'p  
} "%f>/k;!h.  
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。 nkhM1y  
BD4.sd+H,  
xR#hU;E}  
7{<F6F^P  
mqsf#'ri  
十. bind L@a-"(TN+  
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。 \SLYqJ~m  
先来分析一下一段例子 9D<^)ShY  
{GWcw<g.B  
v{% /aw  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  a$aI%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SI;G|uO;/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,nHz~Xi1t  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Fof_xv9  
我们来写个简单的。 /E]4N=T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ew`R=<mZ,7  
对于函数对象类的版本: "A/kL@-C  
, R^Pk6m>  
template < typename Func > saRB~[6I  
struct functor_trait H?'VQ=j  
  { "X]u fZ7  
typedef typename Func::result_type result_type; //LXbP3/  
} ; ;V@} oD+  
对于无参数函数的版本: `gss(o1}  
x<ENN>mW1  
template < typename Ret > :A[bqRqe  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ww\/$ |  
  { k*!J,/=k  
typedef Ret result_type; B=Zo0 p^  
} ; jNIM1_JjD  
对于单参数函数的版本: '6/uc:zv  
~NTpMF  
template < typename Ret, typename V1 > aD&10b9`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <K97eAcW  
  { p:4vjh=1h  
typedef Ret result_type; W_DO8n X  
} ; v>nJy~O]  
对于双参数函数的版本: 10[~ki-1;  
$C[YqZO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a,j!B hu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uWfse19  
  { U| N`X54  
typedef Ret result_type; 6B+ @76wH  
} ; -%t0'cKn,  
等等。。。 n[iil$VKh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5;|9bWH  
oO UVU}H  
template < typename Func > rg'? ?rq  
struct func_return Pc(2'r@#  
  { 3BSeZ:j7  
template < typename T > CZa9hsM  
  struct result_1 p}Gk|Kjlq,  
  { " 3^6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ($cu!$lY~  
} ; g{D&|qWj  
a"EQldm|d  
template < typename T1, typename T2 > "QlCcH`g  
  struct result_2 u!@P,,NY  
  { D8dTw{C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?%LD1 <ya  
} ; {UUVN/$  
} ; C/cGr)|8%  
}pTj8Tr  
*508PY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Q|}7g8o  
9 /zz@  
template < typename Func, typename aPicker > 2 G"p:iPp  
class binder_1 QyN~Crwo  
  { w{r ->Phe  
Func fn; sO  
aPicker pk; FSBCk  
public : J-QQ!qa0  
X,q= JS  
template < typename T > pGcc6q1  
  struct result_1 {jc~s~<#  
  { We4 FR4`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vc!S{4bN  
} ; Wh<lmC50(  
+(/Z=4;,[  
template < typename T1, typename T2 > 1a)_Lko  
  struct result_2 ad~ qr n\  
  { GqAedz;.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F9c2JBOM  
} ; qB=pp!zQ  
(dT!u8Oe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7<tqT @c  
b\+|g9Tm  
template < typename T > %-*vlNC)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *K98z ?  
  { tEEhSG)s%  
  return fn(pk(t)); KW;xlJz(j  
} a-} %R  
template < typename T1, typename T2 > fwnpmuJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sx~_p3_5U  
  { RXof$2CZS  
  return fn(pk(t1, t2)); pts}?   
} cp2fDn  
} ; HdLkof2i  
7]^ }  
-'0AV,{Z  
一目了然不是么? Mu( Y6  
最后实现bind {xykf7zp  
h1kPsgzR  
|l? ALP_g  
template < typename Func, typename aPicker > C0fA3y72  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $%E9^F  
  { ,mX|TI<*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A8RT3OiXA  
} (gf\VYM-7  
f|G7L5-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %%Kg'{-:  
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。 q%'ovX(dm  
395o[YZx*  
十一. phoenix $ i&$ZdX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5]Ra?rF  
UxvsSHi  
for_each(v.begin(), v.end(), ~pA;j7*  
( e-')SB  
do_ 'H'+6   
[ 6m" 75  
  cout << _1 <<   " , " _9@?Th&_e  
] qN0#=X  
.while_( -- _1), M+E5PZ|_  
cout << var( " \n " ) I>3]4mI*a  
) 4GfLS.Ip  
); ygW@[^g  
'f}S ,i +q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?xo,)``  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oU@ljSD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _%2Umy|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pzax~Vp  
<D dHP  
0V#t ;`Q3  
template < typename Cond, typename Actor > )[)]@e  
class do_while Yz,!#ob$  
  { G}-.xj]  
Cond cd; 4d 3Znpf  
Actor act; &v-V_.0(H  
public : 5>@uEebkv]  
template < typename T > } E#+7a  
  struct result_1 LA?\~rh!  
  { Z :9VxZ  
  typedef int result_type; j~E +6f \  
} ; HV9SdJOf  
SN{*:\>,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5An0D V5  
cO RMR!  
template < typename T > u0Erz0*G4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xs I/DW  
  { mCt>s9a)H  
  do 7L+X\oaB  
    { BXo|CITso  
  act(t); w&"w"  
  } WhZaq  
  while (cd(t)); B#?2,  
  return   0 ; n2{{S(N  
} @."o:K  
} ; I PVzV\o  
BR^J y<^F'  
Vrj1$NL%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iW}l[g8sw!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 J=X% xb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <VU4rk^=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y,&M\3A  
下面就是产生这个functor的类: hcgc =$^  
o1WidJ"  
yOK])&c  
template < typename Actor > SO<m(o)G2  
class do_while_actor 0Ad ~!Y+1  
  { ^CPfo/!  
Actor act; M91lV(Z   
public : k<| l \]w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Dw=Z_+J  
n6-Ic',;  
template < typename Cond > iL_F*iK5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @sHw+to|p)  
} ; :#[_Osmf(  
gww^?j#  
vNt>ESPB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ij(4)=  
最后,是那个do_ HQ3`:l  
@7s,| \  
R2O.}!'  
class do_while_invoker a9Fm Y`  
  { iEviH>b5  
public : jN%p5nZ^EK  
template < typename Actor > egvy#2b@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2-V)>98  
  { ;hA7<loY  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7_40_kwJi  
} f4k5R  
} do_; ;(Xe@OtW  
"'!%};  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >I& jurU#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e$EF% cKH  
最后来说说怎么处理break和continue @y(Wy}  
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。 v"r9|m~'  
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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