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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U*$P"sS`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hvw9i7#  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >Dr(%z6CN  
TSP%5v;Dh  
m g'q-G`\<  
c("|xe  
  class filler oM~y8O  
  { jn V=giBu  
public : w7U]-MW6A*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 32\.-v  
} ; aP  
t Y  
V[nPTYO4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g;63$_<  
T(7`$<TQ  
29RP$$gR  
DQXUh#t\(]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?8V.iHJk  
eTx9fx w  
ux&"TkEp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W%g*sc*+  
I1E9E$m5\<  
.Az36wD  
E?XaU~cpc  
二. 战前分析 QPx5`{nN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %vJHr!x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 46A sD  
Sr aZxuPg>  
9Lb96K?=>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X=$Jp.  
  /* --------------------------------------------- */ _AX 9 Mu]  
vector < int *> vp( 10 ); 'V:Q :  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /88s~=  
/* --------------------------------------------- */ 6^"QABc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w== BSH[  
/* --------------------------------------------- */ 4!Js="  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .*zS2 z  
  /* --------------------------------------------- */ sxREk99lL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a+^` +p/5  
/* --------------------------------------------- */ o{s2T)2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,5n!a.T  
5.~Je6K U  
'8X>,un  
S 5S\zTPIf  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~wb1sn3  
1._1, _2是什么? v03cQw\"WE  
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。 X( N~tE  
2._1 = 1是在做什么? EMmgX*iu@  
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。 p'/\eBhG]=  
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。 \cIN]=#  
gpV4qDXV  
EjR(AqZY  
三. 动工 Zo3!Hs ZA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FQ< -Wc  
A>@#eyB  
@YI{E*?S  
> {*cW  
template < typename T > cfLF@LW!])  
class assignment aDbqh~7  
  { i 9) G t  
T value; 3B&A)&pEO  
public : Xul`>8y|  
assignment( const T & v) : value(v) {} x%B_v^^^  
template < typename T2 > ?Z#N9Z~\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OsgPNy0  
} ; !Z!)$3bB  
*d 1Bp R%  
Ma^jy.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _\WR3Q!V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) O0Cz n  
YJJ1N/Z1  
AjVC{\Ik  
m!V,W*RNr  
  class holder hLO)-ueb  
  { yE$PLM  
public : R}&?9tVRR  
template < typename T > uwNJM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,-c,3/tyA  
  { @?,x3\N-  
  return assignment < T > (t); 8 1,N92T5  
} -H-U8/WC  
} ; sl'4AK~\  
D#g -mqar:  
E'QAsU8pP  
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: -+".ut:R  
I\@r ~]+y  
  static holder _1; *QC6zJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7~h3B<  
h[ .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %F*9D3^h  
而不用手动写一个函数对象。 dAI^P/y%  
&tyS6S+  
(t4i&7-  
Oyl~j #h  
四. 问题分析 B"^j>SF  
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。 6$`<Y?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [EAOk=X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _jQ:9,; A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iM]O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q7B5#kb  
7+jxf[(XQ  
五. 问题1:一致性 Wg-mJu(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r&u1-%%9[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uzd7v,  
PucNu8   
struct holder %_!/4^smE  
  { C;BO6$*_e  
  // A2'i~_e  
  template < typename T > 4) 8k?iC*  
T &   operator ()( const T & r) const @cDB 7w\  
  { LRJX>+@  
  return (T & )r; +:KZEFY?<  
} i).%GMv*r  
} ; {*_Ln  
AiqKf=  
这样的话assignment也必须相应改动: A(y6]E!  
1-kuK<KR  
template < typename Left, typename Right > V3,C5KKk&z  
class assignment 9jal D X  
  { Ia2WBs =  
Left l; e{)giJY9  
Right r; z|g2Q#$-\S  
public : |~9rak,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M Kyj<@[  
template < typename T2 > \8{SQ%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lu#a.41  
} ; zEQ]5>mG  
?^&ih:"  
同时,holder的operator=也需要改动: Ac_P^  
IFLphm5  
template < typename T > ql?w6qFs]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |_53So: g  
  { > X~\(|EM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uLdHE5vr  
} q!z?Tn#!jd  
s< tG  
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。 u Kx:7"KD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b_+o1Zy`  
0|GYtnd  
return l(rhs) = r; _/>ktYo:  
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。 [@K'}\U^+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H1N@E}>|  
?$pNduE  
template < typename Tp > @nH3nn  
class constant_t w-).HPe  
  { vn.5X   
  const Tp t; \' O/3Y7?X  
public : KXWcg#zFY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [}L?EM  
template < typename T > {|9knP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A}(xH`A  
  { .][yH[ F  
  return t; W{NWF[l8O?  
} 0akJv^^D  
} ; m[%356u  
<"Y>|X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eD*764tG  
下面就可以修改holder的operator=了 V9[_aP;  
jOhAXe;~X{  
template < typename T > ` nX, x-UM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !.h{/37]  
  { ruaZ(R[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b:(+d"S  
} H{cOkuy  
;D'm=uOl  
同时也要修改assignment的operator() bdrE2m  
<:-4GJH=  
template < typename T2 > zC*FeqFL<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7FwtBO  
现在代码看起来就很一致了。 u>fs yn9c  
Sct  
六. 问题2:链式操作 4K cEJlK5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F=F84 _+K  
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。 ww|fqx?  
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。 ?>7\L'n=5I  
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。 T"\d,ug5[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aT^ $'_ G  
| .+P ;g  
template < typename T > bU gg2iFS  
struct result_1 w5Fk#zJv  
  { / `cy4<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QMMpB{FZ`o  
} ; qkfof{z  
3[#^$_96b  
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*I6/^  
F- kjv\  
template < typename T > \d:Q%S  
struct   ref .#y#u={{l  
  { w/NT 5  
typedef T & reference; _;}$/  
} ; xWLZlUHEu  
template < typename T > gV)/lDEM5  
struct   ref < T &> Pll%O@K  
  { 0d[O/Q`  
typedef T & reference; #8jiz+1 _  
} ; I=DVMG|  
G)0 4'|W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /[c_,G" "  
/J}G{Y |n  
template < typename T > Qi\]='C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g_4%M0&AX  
  { x)80:A}  
  return l(t) = r(t); "1|g eO|  
} ;)ay uS sQ  
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。 H[w';u[%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dpz@T>MS=  
FqyxvL.  
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 $`OyGeq"T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d/GSG%zB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tnpEfi-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IV~)BW leT  
最后的布局是: C32*RNG?U  
                Add f)vnm*&-  
              /   \ xS,F DPA  
            Divide   5 #Q2s3 "X[  
            /   \ . LAB8bg  
          _1     3 i:Y5aZc/Ds  
似乎一切都解决了?不。 t7-r 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。 |i B#   
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。 8Z}%,G*n  
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: 3]S_w[Q4  
/ 8O=3  
template < typename Right > )h ,v(Rxa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OGEe8Z9Jt  
Right & rt) const <uU<qO;6  
  { @n qM#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [<r.M<3  
} b4:{PD~Mh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K1YxF  
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。 jNbVp{%/S}  
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。 h5P ]`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。 "T[BSj?E  
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。 b1^wK"#  
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? L=54uCv 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: u ^#UsOt+  
Sv=e|!3f[k  
template < class Action > #n&/v'!\  
class picker : public Action 4SUzR\  
  { T5`ML'Dej  
public : G9&2s%lu.e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }r18Y6  
  // all the operator overloaded IqlCl>_j  
} ; |FFz $'8)  
BN(=LQ2["  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;E{jn4B'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7Z9'Y?[m  
yC ?p,Ci,  
template < typename Right > =LY`K#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9PV]bt,  
  { C-ORI}o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KKQT?/ {b  
} oFp1QrI3k8  
U6|T<bsOl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l4mRNYv)z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 W*iTg%a\k  
f>xi (0  
template < typename T >   struct picker_maker ;HYEJ3  
  { IAbQgBvUD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ta5_k&3N  
} ; NHUJ:j@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YXTV$A+lW  
  { +<$nZ=,hsy  
typedef picker < T > result; S/*\j7cj  
} ; }>y !I5O  
Rkg)yme!N  
下面总的结构就有了: An}RD73!w  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 C ]B P}MY<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qh W]Wd" g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DXj>u9*%  
至此链式操作完美实现。 yQ^,>eh  
{o^tSEN!-  
H9'psv  
七. 问题3 # B <%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -Sh&x  
2\&3x} @  
template < typename T1, typename T2 > 3O 4,LXdA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :G98uX t  
  { ho6hjhS|u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QSzht$ 8  
} <!G\%C  
gP|-A`y  
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: gT=pO`a  
)sQ/$gJ  
template < typename T1, typename T2 > RIUJX{?  
struct result_2 myVa5m!7Q  
  { {d#sZT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I%:?f{\  
} ; 4dN <B U  
T)<^S(5 7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  96;5  
这个差事就留给了holder自己。 :!cK?H$+  
    A[@koLCL  
fp(zd;BSQ  
template < int Order > $;(@0UDE  
class holder; H_XspiB@  
template <> %H{;wVjK  
class holder < 1 > PepR ]ym  
  { g/68& M  
public : |Wa.W0A  
template < typename T > SHSfe{n  
  struct result_1 bxwwYSS  
  { z}==6| {  
  typedef T & result; aso8,mpZuA  
} ; 6DU(KYN  
template < typename T1, typename T2 > %=*|: v  
  struct result_2 }&L%c>  
  { 8G$BQ  
  typedef T1 & result; <L*`WO]\l  
} ; -Op^3WWyY  
template < typename T > jPo,mz&^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zp:QcL"  
  { ~s-gnp  
  return (T & )r; tBJ4lb  
} s8's(*]  
template < typename T1, typename T2 > )2l @%?9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y j bp:  
  { { 7DXSe4  
  return (T1 & )r1; a-S tOO5s  
} IIT[^_g  
} ; 6`6 / 2C$%  
NNr6~m)3v  
template <> \}4*}Lr  
class holder < 2 > \`z%5/@f;  
  { 9MO=f^f-  
public : S,5>/'fy0  
template < typename T > .9Cy<z  
  struct result_1 ?[.8A/:5  
  { Y+),c14#  
  typedef T & result; nql9SQ'\\  
} ; oR~d<^z(  
template < typename T1, typename T2 > K/Pw;{}  
  struct result_2 \6MM7x(U3  
  { 4sO Rp^t'Q  
  typedef T2 & result; rp"5176  
} ; Id`V`|q  
template < typename T > M:oM(K+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $kN=45SR  
  { oj{CNa  
  return (T & )r; \1<|X].jNY  
} !"yr;t>|Zb  
template < typename T1, typename T2 > 7T6Zlp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5y g`TW  
  { $v#`2S(7  
  return (T2 & )r2; &L+.5i  
} 7q;`~tbC  
} ; m44a HBwId  
^$% Sg//  
(y6}xOa(  
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> >。 :Cx|(+T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }@t" B9D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VoUo!t:(+  
QD3tM5(Yr  
return l(i, j) = r(i, j); bW! &n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ))Z>$\<:  
vR!g1gI23  
  return ( int & )i; Wq+GlB*  
  return ( int & )j; 0,m]W)  
最后执行i = j; "@hd\w{.  
可见,参数被正确的选择了。 #\=7A  
_A!Fp0}`  
"9c=kqkX  
_4)z:?G5  
&wY$G! P  
八. 中期总结 w< Xwz`O  
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: JttDRNZAU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6hd<ys?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `#l3a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (57!{[J  
o<3$|`S&  
$Z;/Sh  
pw4^E|X  
M.s'~S7y  
1d FuoX  
九. 简化 ]OdZlZBsJ  
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。 4c(Em+ 4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *@PM,tS;  
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: {]}94T~/k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8Vj'&UY  
  +-*/&|^等 7p2xst  
2. 返回引用。 I_z(ft.  
  =,各种复合赋值等 TbNH{w|p  
3. 返回固定类型。 p)iEwl}!j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MomHSvQ\  
4. 原样返回。 7pY :.iVO  
  operator, hPNMp@Nm6  
5. 返回解引用的类型。 #I453  
  operator*(单目) EmcLW74  
6. 返回地址。 e*lL.  
  operator&(单目) ZGR5"el!  
7. 下表访问返回类型。 f4Y)GO<R]  
  operator[] HW~-GcU-o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qT(6TP  
  operator<<和operator>> D 6 y,Q  
jci,]*X4  
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。 hF0,{v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YVDFcN9v  
io+V4m  
template < typename Left > ]nB|8k=J  
struct value_return \298SH(!7  
  { ; iia?f1  
template < typename T > y{hy7w'd  
  struct result_1 [ C0v -  
  { 7LVG0A2>7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <OGG(dI  
} ; If,p!L  
Q7XOO3<):  
template < typename T1, typename T2 > wTa u.Bo  
  struct result_2 ]n|Jc_Y  
  { w90YlWS#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J>}J~[ap\J  
} ; \/Mx|7<  
} ; ,oA<xP-*  
esnq/  
6ABK)m-y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [#q>Aq$11  
W~ET/h  
下面我们来剥离functor中的operator() (n*:LS=0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p8!T) ?|  
A'KH_])  
return l(t) op r(t) \|S!g_30m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _/I">/ivlM  
return op l(t) ?PT> V,&  
return op l(t1, t2) @ps(3~?7  
return l(t) op {jz`K1  
return l(t1, t2) op bu]"?bc  
return l(t)[r(t)] :HO5 T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z2uL[deN'"  
Fa )QDBz)  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *$<W"@%^J  
单目: return f(l(t), r(t)); [^5;XD:%&l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @9B*V~ <  
双目: return f(l(t)); \CMZ_%~wU  
return f(l(t1, t2)); A<X?1$  
下面就是f的实现,以operator/为例 )?$[iu7 s  
D:_W;b)  
struct meta_divide Q# B0JT1  
  { $QC1l@[sM  
template < typename T1, typename T2 > ;Y^'$I2fR#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Zj_2>A  
  { O1z]d3x  
  return t1 / t2; 'f-r 6'_ZX  
} FzJ7 OE |  
} ; $0 olqt:  
4D0jt$==  
这个工作可以让宏来做: :dSda,!z  
LTTMa-]Yy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fgdR:@]-  
template < typename T1, typename T2 > \ wu)+n\mt'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EsMX #1>/m  
以后可以直接用  -BSdrP|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oo|PZ_P  
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 kUf i  
(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。。。) Db,"Gl  
-^xbd_'  
@x}"aJgl  
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 kyJbV[o<#  
"Wwu Ty|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p%3z*2,(  
class unary_op : public Rettype At iUTA  
  { !@=S,Vc.  
    Left l; Cq\XLh `  
public : < (xqw<)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y?<KN0j  
%y6(+I #P  
template < typename T > G](4!G&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hO=L|BJ?I  
      { .5(YL8d  
      return FuncType::execute(l(t));  K& #il  
    } t*gZcw5 r  
.S/ 5kLul  
    template < typename T1, typename T2 > o.{W_k/n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Oeo"|  
      { B.q/}\ ?(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ktq4b%{  
    } m2j&0z  
} ; SiLW[JXd  
/4&gA5BS]  
1!<t8,W4  
同样还可以申明一个binary_op @8|*Ndx2  
s?w2^<P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1xB}Ed*k  
class binary_op : public Rettype [eX]x  
  { v'W{+>.  
    Left l; lP F326e  
Right r; i2,4:M)CV  
public : heVk CM :  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7IX8ck[D  
V?uT5.B2  
template < typename T > @+gr/Pul^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J}#gTG( '  
      { )}ev;37<C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >'*%wf[{  
    } 6 c_#"4  
-s3`mc}*  
    template < typename T1, typename T2 > qoO`)<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4&}%GH>}  
      { u 272)@R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bf ut mI  
    } paqGW]  
} ; *N">93:  
=;rLv7(a  
YM}a>o  
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 F]ao Ty  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h?mDtMCw2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S,m(  
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。 5\+*ml  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5Gz!Bf@!!  
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。。。 2S?7j[@%i`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >,e^}K}C  
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) }[AaI #  
下面是修改过的unary_op u<-)C)z  
n{tc{LII/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5,"c1[`-  
class unary_op 2 XP }:e  
  { !HY^QK  
Left l; YuK+ N  
  u]yy%@U1  
public : ;4nY{)bD  
>y3FU1w5d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >q"dLZ  
Cj-s  
template < typename T > 7Ak<e tHD  
  struct result_1 3s6obw$ki  
  { TSB2]uH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |Y7SP]/`gB  
} ; +:S `]  
cOVj @z  
template < typename T1, typename T2 > yHeL&H  
  struct result_2 J p'^!  
  { {L-^J`> G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w*F[[*j@.  
} ; Qg4D*r\|@  
y )QLR<wf  
template < typename T1, typename T2 > `YNzcn0x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sdu\4;(  
  { #])"1fk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (GJtTp~2C4  
} _Mw3>GNl  
D2$ 9$xeR  
template < typename T > eZ'8JU]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L'+bVP{L  
  { ] ZV[}7I.  
  return OpClass::execute(lt(t)); [`n_> p!  
} =U]9>  
gRLt0&Q~  
} ; qM\ 2f<)  
^^a6 (b  
.5|[gBK  
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 >?$2`I  
好啦,现在才真正完美了。 ~y<0Cc3Vs  
现在在picker里面就可以这么添加了: thjr1y.e  
Z)@vJZ*7(  
template < typename Right > \5ls <=S.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n7t}G'*Y!^  
  { _.5{vGyxr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'OY4Q 'Z  
} E'08'8y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 )U&9d  
67j kU!  
^ja]e%w#  
yXNr[ 7  
Q]WBH_j  
十. bind ]s\r3I]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ha :l-<a  
先来分析一下一段例子 =pL$*`]?  
Nq8ON!<<  
(TZK~+]@sb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "qmSwdM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 odhcD;^X1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mskG2mA  
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。 4.O)/0sU  
我们来写个简单的。 XZE(& (s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f_~T  
对于函数对象类的版本: ;hT3N UCA  
)D8op;Fn  
template < typename Func > UmR)L!QT8  
struct functor_trait 8eXe b|?J  
  { XGa8tI[:X  
typedef typename Func::result_type result_type; l.}PxZ  
} ; ]#o;`5'  
对于无参数函数的版本: hek+zloB+  
Rhc:szDU  
template < typename Ret > &[G)Y D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cv'8_3  
  { SU0SsgFB  
typedef Ret result_type; 4C;;V m4~  
} ; Fb,*;M1'  
对于单参数函数的版本: #}7T$Va  
9D3W_eIc  
template < typename Ret, typename V1 > wd`p>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AiHU*dp6  
  { %]P{)*y-?  
typedef Ret result_type; 5226 &N  
} ; :8yebOs   
对于双参数函数的版本: IdmP!(u  
![z2]L+TB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R27'00(Z0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x6cG'3&T  
  { mP)bOAU  
typedef Ret result_type; zyPb\/  
} ; Wl| i$L)7  
等等。。。 w%L4O;E]*{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7Z>vQf B  
>CvhTrPI  
template < typename Func > byM%D$R  
struct func_return  P^te  
  { f ,e]jw@  
template < typename T > /pF8S!,z  
  struct result_1 d+DO}=]  
  { vu( 5s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j/t%7,  
} ; 6u_i >z  
^q-%#  
template < typename T1, typename T2 > DOWWG!mx  
  struct result_2 )Xdq+$w.  
  { v!I z&M:z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )@! fLA T  
} ; dA<%4_WZty  
} ; }83 8F&  
.$\-{)  
2J=`"6c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qJG;`Ugl:  
d(^8#4  
template < typename Func, typename aPicker > Bz'.7" ":0  
class binder_1 0moAmfc  
  { l%+ &V^:  
Func fn; kqB# 9  
aPicker pk; SPqJ [ F  
public : uO4 LD}A  
3eY>LWx  
template < typename T > 'xS@cF o(  
  struct result_1 |X@s {?  
  { R+!U.:-yz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4b<|jVl\  
} ; ;!f='QuA  
|uy@v6  
template < typename T1, typename T2 > n n F  
  struct result_2 6%V:Z  
  { HS |Gz3~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $~5H-wJ  
} ; 1gK|n  
j \r GU){  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b_sasZo  
SY Bp-o  
template < typename T > ZV{C9S&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h[dJNawL  
  { du$lS':`  
  return fn(pk(t)); 7 7bwYKIn  
} 2S_u/32]W  
template < typename T1, typename T2 > 4A+g-{d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FWu:5fBZY  
  { Sfe[z=7S  
  return fn(pk(t1, t2)); $7YZ;=~B  
} @PM<pEve  
} ; D2VYw<tEA  
|ru!C(  
r(S h  
一目了然不是么? eFsl  
最后实现bind T"99m^y  
Tu-lc)  
g7323m1=  
template < typename Func, typename aPicker > 0j8fU7~6S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GyL9}  
  { qG,h 1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z uNm !$  
} kb 74:  
7=G6ao7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0V6, &rTF  
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。 q25p3  
2|7:`e~h  
十一. phoenix {ccc[G?>.Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RF*>U a  
r.)n>  
for_each(v.begin(), v.end(), TeuZVy8a  
( v 8F{qT50  
do_ 62nmm/c  
[ R:n|1]*f3X  
  cout << _1 <<   " , " ([<{RjPb  
] W?SAa7+  
.while_( -- _1), I;}U/'RR>  
cout << var( " \n " ) iZk4KX  
) X8v)yDtw  
); a5Vlfx  
{;Hg1=cm  
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: !Gnm<|.  
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 $m ;p@#n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l`~$cK!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t>quY$}4  
.oM- A\!  
Tp@Yn  
template < typename Cond, typename Actor > P'iX?+*  
class do_while g@x72$j  
  { vE`;1UA}  
Cond cd; cFie;k  
Actor act; a1_ N~4r`  
public : N5l`Rq^K  
template < typename T > ax5n}  
  struct result_1 H,<CR9@(5d  
  { w}6~t\9D  
  typedef int result_type; \>4>sCC  
} ; UxMy8} w!y  
#&uajo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?#c "wA&  
(XR}U6^v]  
template < typename T > 1/\Xngd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `hY%HzV=  
  { B (eXWWT_  
  do X*#\JF4$i  
    { !0^4D=dO  
  act(t); CD`6R.  
  } c\[&IlM  
  while (cd(t)); l9/}fMi  
  return   0 ; cq]0|\Vz  
} Z*P/ubV'  
} ; \1-lda  
[Y@}{[q5  
dH0>lV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )/f#~$ws  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W|{!0w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f-^*p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Uf_mwEE  
下面就是产生这个functor的类: 5O~xj:  
I;AS.y  
^x*J4jl  
template < typename Actor > :9 &@/{W  
class do_while_actor sAO/yG  
  { )( YJ6l  
Actor act; Z  OAg7  
public : fWJOP sp*/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} & :W6O)uY  
~eTp( XG  
template < typename Cond > x!85P\sm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *kf%?T.  
} ; wmK;0 )|H  
}x{1{Bw>Y  
O>f*D+A-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rv)Eg53Q  
最后,是那个do_ \{rhHb\|h  
r#j3O}(n  
cMtUb  
class do_while_invoker QHXpX9  
  { _eQ-'")  
public : f7 ew<c\  
template < typename Actor > 'M?pg$ta_V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U4a8z<l$  
  { kyJKai  
  return do_while_actor < Actor > (act); p? +!*BZ  
} ZQR)k:k7  
} do_; A$~H`W<yxB  
i+Ne.h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q}'<[Wg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <b4} B   
最后来说说怎么处理break和continue _;x`6LM  
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。 aFnyhu&W'  
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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