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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y<u%J#'[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jdLu\=@z  
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, J5HN*Wd  
1 z~|SmP1  
4].o:d;`/  
6dmb bgO)  
  class filler b_a k@LYiu  
  { UWEegFq*  
public : U65l o[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :IBP "  
} ; \O4s0*gw  
Z5n-3h!+ED  
w|]Tt="   
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: Z$g'h1,zW  
vanV|O  
VBQAkl?(}4  
l"(PP3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Gp \-AwE  
\Cu=Le^  
k(pJVez  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U3z23LgA  
Y JMs9X~3  
bL`\l!qQx;  
Exqz$'(W9  
二. 战前分析 dQ7iieT  
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。 wM4{\  f\  
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 qqe"hruFJ  
$kxP5q%9  
$u.rO7)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (*P`  
  /* --------------------------------------------- */ ;akW i]  
vector < int *> vp( 10 ); 3vcyes-U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ahl&2f\  
/* --------------------------------------------- */ OblHN*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O|+ZEBP  
/* --------------------------------------------- */ :e=7=|@7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =oIt.`rf  
  /* --------------------------------------------- */ >J3m ta3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Xmp lG:  
/* --------------------------------------------- */ |9%~z0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {q`8+$Z;  
(J%4}Dm  
] 1pIIX}  
p<H_]|7$7U  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1t^y?<)  
1._1, _2是什么? ?k4Hk$V  
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。 G#e]J;   
2._1 = 1是在做什么? \fEG5/s}T  
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。 kJJiDDL0;*  
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。 G-2~$ u  
q[VQ?b~9  
AV2Jl"1)z  
三. 动工 $)"T9 $>$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U`=r .>  
j@(S7=^C6%  
%;ED} X  
HBR/" m  
template < typename T > Z2m^yRQ(  
class assignment 8)eRm{  
  { U ->vk{v  
T value; s=-?kcoJ2d  
public : 6]%=q)oL[  
assignment( const T & v) : value(v) {} d;p3cW"  
template < typename T2 > H @k }  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]:D&kTc  
} ; t2{(ETV  
-e(<Jd_=  
*5BVL_:~J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jd ;)8^7K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z+;$cfN  
}wn|2K'  
:FC)+OmJ  
hNZ_= <D!  
  class holder ~&p]kmwXSX  
  { q6$6:L,<  
public : { 'A 15  
template < typename T > FT~c|ep.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M !"Q7>d  
  { mfI[9G  
  return assignment < T > (t); ]Xnar:5  
}  2=;ZJ  
} ; hfLe<,  
";(m,i f-  
qXq#A&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: nbP}a?XC  
flqr["czwK  
  static holder _1; _ymSo`Iv R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hs;|,r  
d7b`X<=@s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0 fT*O  
而不用手动写一个函数对象。 y~#5!:Be  
rwUhNth-Qh  
^0>^5l'n  
,e1c,}  
四. 问题分析 uGXvP(Pg'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~I> |f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W`_Wi*z4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2& Hl wpx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6zU0 8z0-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rtvLLOIO  
~l'[P=R+8  
五. 问题1:一致性 Et*LbU  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "7+^`?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4IfkYM  
`_Iyr3HAf  
struct holder 9m>L\&\_e  
  { Th%w-19,8  
  // KS~Q[-F1P  
  template < typename T > &f'Lll  
T &   operator ()( const T & r) const `O3#/1+  
  { Om:Gun\%  
  return (T & )r; t"%~r3{  
} AM!P?${a  
} ; otjT ?R2g'  
^8oN~HLZ  
这样的话assignment也必须相应改动: p + JOUW  
AX@bM  
template < typename Left, typename Right > \ :@!rM  
class assignment Y(rQ032s  
  { (0 t{  
Left l; 4xs>X7  
Right r; }W " i{s/  
public : B\AyG4J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r\b$/:y<e  
template < typename T2 > P!9-!+F"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V e[Kv07  
} ; :X9;KoJl-V  
@Kbj:S ;m  
同时,holder的operator=也需要改动: CWp>8@v  
O>rz+8T  
template < typename T > &JLKHwi/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fF/;BSq'  
  { 8j&1qJx)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O>X!78]#K  
} js)E:+{A,  
'2|mg<Ft  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 I %1P:-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CD?b.Cxai  
Us&~d"n  
return l(rhs) = r; vy5{Vm".4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'g)5vI~'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 25xt*30M  
#CeWk$)m  
template < typename Tp > o~:({  
class constant_t &{M-<M  
  { \3U.;}0_X  
  const Tp t; 9ys[xOh WM  
public : >> -{AR0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G7-.d/8|^  
template < typename T > W}(xE?9&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xWQQX  
  { M _Lj5`  
  return t; uZ1G,9  
} "[L+LPET  
} ; Jn0L_@  
Tt0]G_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SV2\vby}C  
下面就可以修改holder的operator=了 ~ebm,3?  
czo*_q%  
template < typename T > /4*>.Nmb,f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^?0WE   
  { y3'K+?4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^jo*e,y:  
} BXl Y V"  
a! x?Apww  
同时也要修改assignment的operator() <m`Os2#  
Rwmr[g  
template < typename T2 > w01\KV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z +}# Ic  
现在代码看起来就很一致了。 FO|Eg9l  
_B==S4^/yU  
六. 问题2:链式操作 .YS48 c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Bb5RZ#oa  
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。 ^j_t{h)W(0  
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。 :bp8S@  
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。 bb`DyUy ^+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QN~9O^  
Z=s]@r  
template < typename T > #k)J);&ZA  
struct result_1 pvqbk2BO  
  { Q@l.p-:^U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2;ogkPv'  
} ; W2,Uw1\:1  
wAF#N1-k  
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: r$d'[ZcX  
l) )Cvre+  
template < typename T > R^4 j0L  
struct   ref ( v=Z$#l  
  { |Tl2r,(+R  
typedef T & reference; +-:G+9L@  
} ; -v WX L  
template < typename T > `~W?a  
struct   ref < T &> &>auW}r  
  { O`0A#h&No  
typedef T & reference; {f%x8t$  
} ; )d?L*X~y'  
Y5Z<uD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z6Yx )qBE<  
O#D N3yu?  
template < typename T > {D8[pG%z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3)py|W%X $  
  { qc^qCGy!z  
  return l(t) = r(t); $k3l[@;hE  
} 71yf+xL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `>}e 5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #>\8m+h 9  
..ht)Gex  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 p8u -3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c f1GA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jJY!;f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F1zsGlObu}  
最后的布局是: e~BUAz  
                Add 4^BHJOvs  
              /   \ NA8$G|.?  
            Divide   5 T .L>PL ?=  
            /   \ mOi 8W,2  
          _1     3 c3aF lxW  
似乎一切都解决了?不。 K0?:?>*b#  
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。 f9&po2Pzf  
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。 o4pe>hn  
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: {d,~=s0T  
olf7L%  
template < typename Right > wTY8={p]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z\M8DZW8Y  
Right & rt) const Uu3<S  
  { DWRq \`P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HOAgRhzE  
} y]ZujfW7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H#j Z'I  
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。 vwQ6=  
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。 7~Md6.FtM  
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。 "*aL(R  
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。 dD8f`*"*=  
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? ~~'UQnUN4  
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: zc#aQ.  
>) PcK  
template < class Action > ;O7<lF\7o  
class picker : public Action iPPW_Q9x  
  { 2f$6}m'Ad  
public : <O?UC/$)7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H-.8{8  
  // all the operator overloaded P ".[=h  
} ; [6Gb@jG  
t<2B3&o1  
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。 eE-@dU?  
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: $]yHk  
VBK9te,A  
template < typename Right > nZ2mY!*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;4 ON  
  { gNG_,+=!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]1 OZY@  
} r|tTDKGQ  
`by\@xQ)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5b2_{6t  
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。 tk <R|i  
eO:wx.PW  
template < typename T >   struct picker_maker IZkQmA=  
  { ^/kn#1H7&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z!GLug*j`  
} ; wd`lN,WiW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !4f0VQI  
  { l4sFT)}-J  
typedef picker < T > result; ;:l\_b'Z}  
} ; >~sAa+Oxi  
' 4nR^,  
下面总的结构就有了: eD4o8[s  
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。 *h>KeIB;  
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。  hVB^:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P+~{q.|._c  
至此链式操作完美实现。 jLs-v  
~)JNevLZ  
M6P`~emX2  
七. 问题3 SGREpOlJ+  
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。 ?x(]U+  
[l2ds:  
template < typename T1, typename T2 > *3A[C-1~.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?p8(Uc#73  
  { 67/&.d!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O!D0 hW4  
} !V6O~#  
(*Jcx:rH  
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: .(0'l@#fT  
-&u2C}4s  
template < typename T1, typename T2 > &K_"5.7-56  
struct result_2 !Rzw[~  
  { f@%H"8w!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L/,W  
} ; C]tHk)<|42  
:i&ZMH,O  
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?  4_E{  
这个差事就留给了holder自己。 ^hhJ6E_W  
    .'q0*Pe  
32r2<QrX  
template < int Order > dcgz<m  
class holder; w>:~Ev]  
template <> $vC!Us{z  
class holder < 1 > "?Eh_Dw  
  { s\6kXR  
public : ]F5qXF5  
template < typename T > 5{Xld,zw  
  struct result_1 J3oj}M*  
  { &!uN N|W  
  typedef T & result; I&oHVFY+  
} ; 1Y"[Qs]"mU  
template < typename T1, typename T2 > #[^?f[ 9r  
  struct result_2 "0F =txduS  
  { }2^_Gaj  
  typedef T1 & result; 0pWF\<IZ  
} ; `[<j5(T  
template < typename T > Qo !/]\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ckXJ9>  
  { uM\(#jZ  
  return (T & )r;  m/)Wn  
} #-ioLt%  
template < typename T1, typename T2 > ?- 5{XrNm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =rV*iLy  
  { e5bRi0  
  return (T1 & )r1; ~ N+bD  
} E-NuCP%|c  
} ; QfuKpcT &  
d~](S<k  
template <> ^FJ=/#@T  
class holder < 2 > ;&Q8xC2  
  { }xx[=t=nUf  
public : IS`1}i$1%  
template < typename T > {%$eq{~m  
  struct result_1 xF'9`y^]!@  
  { t> J 43  
  typedef T & result; pJC@}z^cw  
} ;  o *2TH2  
template < typename T1, typename T2 > sjpcz4|K  
  struct result_2 bE-{ U/;  
  { `p@YV(  
  typedef T2 & result; ~yH<,e  
} ; *~F\k):>  
template < typename T > tN&x6O+@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8Yr_$5R  
  { %(GWR@mfC  
  return (T & )r; ?\dY!  
} ?lJm}0>  
template < typename T1, typename T2 > VC "66 \d&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eeX^zaKl]  
  { .0l0*~[  
  return (T2 & )r2; ^uzJu(  
} 4^T@n$2N  
} ; S) /(~  
TFbMrIF  
eHCLENLmB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jTbJL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `A8nAgbe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -4|\,=j  
^EGe%Fq*x]  
return l(i, j) = r(i, j); 0oI3Fb;E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eRkvNI  
X\tE#c&K  
  return ( int & )i; a %"mgCB  
  return ( int & )j; {_0m0 8  
最后执行i = j; H#IJ&w|  
可见,参数被正确的选择了。 zc&>RM  
8A{n9>jrb  
.CI { g2  
q@K;u[zFK  
D"^4X'6  
八. 中期总结 vd Fy}#X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %xtTh]s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a?bSMt}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }W{rDc kv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0|g|k7c{rF  
GAONgz|ZI  
FA-"" ]  
ZUJ !  
t]|WRQvy8  
|~b.rKQt[  
九. 简化 1Wd?AyTY,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 USLG G}R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4LqJ4jo  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?-CZJr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ',L>UIXw  
  +-*/&|^等 0 e 1W&  
2. 返回引用。 8?ldD  
  =,各种复合赋值等 q_eGY&M  
3. 返回固定类型。 S(kj"t*3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \ .+.VK  
4. 原样返回。 N|[P%WM3  
  operator, Kh<xQ:eMy  
5. 返回解引用的类型。 tu}AJ  
  operator*(单目) uMl.}t2uYu  
6. 返回地址。 *I)o Dq3  
  operator&(单目) (uV ~1  
7. 下表访问返回类型。 Jh2eo+/%  
  operator[] _=9o:F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EoM}Co  
  operator<<和operator>> KI~BjP\e  
>S4klW=*I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %Q:i6 ~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X;Tayb  
N S*e<9  
template < typename Left > &z[39Q{~  
struct value_return NF`WA-W8@  
  { H Myw:?  
template < typename T > ?;!d5Xuu  
  struct result_1 UELni,$  
  {  nN!/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kbjt  CI7  
} ; CR*R'KX D%  
EgO=7?(pW  
template < typename T1, typename T2 > Hn"xn79nc  
  struct result_2 __HPwOCG7  
  { e;KZTH;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Mf)0Y~_:R#  
} ; RD_IGV   
} ;  B9IqX  
~B0L7}d  
iXN"M` nhm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lc ,te1  
S-{3'D[Nj  
下面我们来剥离functor中的operator() 2_@vSwC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !e?;f=1+E  
EsR_J/:Qe  
return l(t) op r(t) U 2k^X=yl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~A<1xszC  
return op l(t) JBa( O- T  
return op l(t1, t2) 1<#J[$V  
return l(t) op #~J)?JL  
return l(t1, t2) op 4:\1S~WW  
return l(t)[r(t)] ~e<l`rg#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '^f,H1oW  
pE{ZWW[@+  
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: ,H!E :k  
单目: return f(l(t), r(t)); L~N<<8?\   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]O Nf;RH  
双目: return f(l(t)); jUjgxP*7m  
return f(l(t1, t2)); Kn~f$1  
下面就是f的实现,以operator/为例 W =YFe<Q  
%Od?(m"&  
struct meta_divide )G$/II9d  
  { IV$pA`|V  
template < typename T1, typename T2 > s)Bl1\Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K5-wuD1  
  { lA[BV7.=7  
  return t1 / t2; M&P?/Zi=L  
} 4$Oakl*l  
} ; m89-rR:Kc  
P/;sZo  
这个工作可以让宏来做: #$p&J1   
p9w<|ZQ]:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ llVm[7  
template < typename T1, typename T2 > \ E!.>*`)?.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3vx*gfr3  
以后可以直接用 ^CZ!rOSv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]i'hCa $$  
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 g:0-` ,[  
(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。。。) ER0nrTlB<  
+92/0  
LGx]z.30B  
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 _:oB#-0  
}3sj{:z{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y;3DU1MG0  
class unary_op : public Rettype l);M(<  
  { gMe)\5`\Y  
    Left l; {E *dDv  
public : \T)2J|mW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G+Ft2/+\  
A:$Qt%c  
template < typename T > 5Ug.J{d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5~&9/ ALk5  
      { 61e)SIRz9I  
      return FuncType::execute(l(t)); PCzC8~t  
    } [DS.@97n  
* SH5p  
    template < typename T1, typename T2 > Ua^#.K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hl`4_`3y  
      { h}PeXnRU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ] ?!#*<t r  
    } 5U)Ia>p  
} ; wZv"tbAWLV  
KF^5 C  
P]]re,&R  
同样还可以申明一个binary_op jOL$kiW0  
aO :wedfl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G'b*.\=  
class binary_op : public Rettype }F3}-5![  
  { ciRn"X=l  
    Left l; J^tLKTB  
Right r; )}QtK+Rq  
public : x6Q,$B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r;}%} /IX  
LIfQh  
template < typename T > y[M<x5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 13 `Or(>U  
      { AlP}H~|M7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sPMCN's  
    } wLn,x;;<  
M*M,Z  
    template < typename T1, typename T2 > e UMOV]h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -4du`dg  
      { \;&WF1d`ac  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pVgzUu7  
    } ;a@%FWc  
} ; d/I,`  
aLZza"W  
uE{r09^q\  
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 m x`QBJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $ ?ayE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OW}ny  
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。 >bQ'*!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a,<l_#'  
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。。。 J1P jMb}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ph@hk0dgr/  
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) ~>8yJLZ.7  
下面是修改过的unary_op ZDHm@,d  
NP }b   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $tKz|H)  
class unary_op ;+:C  
  { 8YroEX[5l  
Left l; dk<) \C"  
  'ii5pxeNI  
public : S\$=b_.  
x-0O3IIE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {O24:'K&  
nPlg5&E  
template < typename T > 05o +VF;z  
  struct result_1 ^FO&GM2a  
  { Er@'X0n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [PXv8K%]p  
} ; Uwj|To&QR  
Y!!w*G9b  
template < typename T1, typename T2 > PfF5@W;E;  
  struct result_2 !2 YvG%t^6  
  { o$PY0~#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |HT5G=dw  
} ; 6uNWL `v  
]7+9>V  
template < typename T1, typename T2 > L !/Zw~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K+HP2|#6  
  { )DR/Xu;b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <L!9as]w  
} {|!> {  
2%!yV~Z  
template < typename T > r.WQ6h/eZ5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fa ]|Y  
  { EA# {N<  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^l;N;5L  
} iX]tL:,~i  
LN=6u  
} ; a!?JVhD&  
0Y|"Bo9k  
tfz"9PV80  
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 mz-sazgV  
好啦,现在才真正完美了。 _!qi`A  
现在在picker里面就可以这么添加了: :v$][jZ2  
nF"NXYa  
template < typename Right > qcVmt1"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;RR\ Hwix  
  { 9(-f)$u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~<Eu @8+_  
} t=(d, kf  
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。 CdZS"I  
g \;,NW^  
SN#Cnu}  
o5h*sQ9  
$?Dcp^  
十. bind J 2H$ALl  
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。 9-ei#|Vnt[  
先来分析一下一段例子 c_~tCKAZ   
kleE\ 8_  
) dB?Ep|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !-tP\%'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (R^qY"H 2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =Z /*  
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。 7T69tQZ<  
我们来写个简单的。 xj< K6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d?6\  
对于函数对象类的版本: ?1afW)`a.v  
! (H RP9  
template < typename Func > vV PK  
struct functor_trait 8T523VI  
  { (fqU73  
typedef typename Func::result_type result_type; xwhS[d  
} ; FE=vUQXE2  
对于无参数函数的版本: DeK&_)g| Z  
OCN:{  
template < typename Ret > tO}Y=kZa{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NG+%H1!$_  
  { } q?*13iy(  
typedef Ret result_type; };m.8(}$)  
} ; q9gk:Jt  
对于单参数函数的版本: ;;>G}pG  
<^n@q f}  
template < typename Ret, typename V1 > wn Q% 'Eo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nN'>>'@>  
  { p3Z[-2I  
typedef Ret result_type; K3;~|U-l  
} ; Xs Ey8V  
对于双参数函数的版本: c&"OhzzJK'  
ET\>cxSp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > werTwe2Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E0t%]?1  
  { UA3!28Y&E3  
typedef Ret result_type; qZ<|A%WQ  
} ; a/Ik^:>m  
等等。。。 Nm{J=`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -Pp =)_O  
:"Gd;~p.  
template < typename Func > Sp-M:,H3H  
struct func_return !*!i&0QC~R  
  { jBr3Ay@<  
template < typename T > .22}= z  
  struct result_1 'GF<_3I2l  
  { 3kJ7aBiR<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lz:+y/+1  
} ;  __Egr@  
gg?O0W{  
template < typename T1, typename T2 > LZ4Z]!V  
  struct result_2 ^!7|B3`  
  { m?y'Y`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lPA:ho/`:  
} ; 3J}/<&wv  
} ; zgPUW z X=  
}JM02R~I  
ekPn`U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,|^ lqY  
c :u2a/Q?  
template < typename Func, typename aPicker > 1Q!^%{Y;  
class binder_1 2>F `H7W  
  { #9/S2m2\YG  
Func fn; #gSIa6z1W  
aPicker pk; 9xRor<  
public : {1}p+dEK  
= KJ_LE~)  
template < typename T > |bX{MF  
  struct result_1 ?'mi6jFFh  
  { }kF*I@:g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mNQ*YCq.  
} ; 5;[h&jH  
"ZR^w5  
template < typename T1, typename T2 > P"s7}cl  
  struct result_2 !glGW[r/7  
  { "vF7b|I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @u1mC\G  
} ; J%1 2Ey@6  
"%dok@v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9$=o({  
-!-1X7v|Fp  
template < typename T > en8l:INX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4>Y\Y$3  
  { (;2]`D [x  
  return fn(pk(t)); +`+r\*C5  
} 87OX:6  
template < typename T1, typename T2 > `y*o -St3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nD!5I@D  
  { nA.~}  
  return fn(pk(t1, t2)); %)}y[ (  
} m<GJ1)%3i  
} ; ~IS3i'bh  
;hkzL_' E)  
;#n+$Q#:  
一目了然不是么? KBa   
最后实现bind X0BBJ(e  
Vbp`Rm1?  
!^IAn  
template < typename Func, typename aPicker > c n^z=?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u= ydX  
  { Wu U_R E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ='vkd=`Si  
} P7y.:%DGD0  
,H:{twc   
2个以上参数的bind可以同理实现。 9Fh1rZD<  
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。 |YK4V(5x  
!--A"  
十一. phoenix r=:o$e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g6(u6%MD  
zf?U q  
for_each(v.begin(), v.end(), a{! 8T  
( 0RkiD8U5  
do_ f4lC*nCN  
[ (db4.G+0  
  cout << _1 <<   " , " 7gP8K`w?[  
] t(\P8J  
.while_( -- _1), ~,O}wT6q  
cout << var( " \n " ) t'DYT"3  
) rRd8W}B  
); "Rq)%o$Z  
{U7A&e0eW  
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: tN&_f==e  
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 &?#!%Ds  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z|WDqB%/I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Nh+ZSV4WJ:  
.>+jtp}  
f}? q  
template < typename Cond, typename Actor > /+{1;}AT  
class do_while O>Ao#_*hOb  
  { U=>4=gsG  
Cond cd; WG(%Pkowv  
Actor act; 8~eYN- #W&  
public : I+FQ2\J*H  
template < typename T > <:Z-zQp)?  
  struct result_1 93fClF|@  
  { (g#,AX  
  typedef int result_type; $S{]` +  
} ; sA[eKQjaD  
-?PXj)<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -A;4""  
7?EC kuSv  
template < typename T > 2:Rxyg@'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g@B,0JRh  
  { oK{H <79  
  do =d`/BDD  
    { ui4*vjd  
  act(t); qFg"!w  
  } YDdY'd`*  
  while (cd(t)); H/BU2sa  
  return   0 ; N cnL-k.  
} =~F.7wq*^  
} ; DTp|he  
6n5>{X  
HA::(cXL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HT6+OK(~dJ  
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。 3m59EI-p  
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。 -3eHJccB  
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。 )kuw&SH,  
下面就是产生这个functor的类: E1V;eoK.D  
XY1b_uY  
`o,D[Jd  
template < typename Actor > LSN%k5G7.  
class do_while_actor Tv`-h  
  { PXJ`<XM  
Actor act; +oe%bk|A  
public : 84UI)nE:Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?~s23%E  
_M9-n  
template < typename Cond > 7l|D!`BS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v|K<3@J  
} ; 2[Q/|D}}|  
L2m~ GnP|?  
Y~ ( <H e?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #Hyfj j  
最后,是那个do_ 2*9rhOK*  
yHt `kb2  
nlaeo"]  
class do_while_invoker ECF \/12  
  { }ikJ a  
public : SB\T iH/  
template < typename Actor > %?~`'vYoi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {'R\C5 :D7  
  { OJ Y_u[  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2E d  
} X__>r ?oJ  
} do_; + ZxG<1&  
AB1,G|L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1} h''p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E ^<.;  
最后来说说怎么处理break和continue \ 4r?=5v*  
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。 X`E3lgfqT  
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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