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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Cn<x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jo~Pr  
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, 4SYN$?.Mp  
51vK>  
:y)'qv[  
FcA0 \`0M  
  class filler p* @L1  
  { *)<tyIHd  
public : 5z _)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +,lD_{}_  
} ; LHb{9x  
U VT8TN-T  
! bp"pa9  
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: ~CA+'e%~~  
$H^6I8>  
sq_:U_tJ  
$$@Tgkg?o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ? &O$ayG77  
|}; ~YMH  
Tx5L   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ect?9S[!y  
HD ~9EK~  
pK4)>q  
]^y}}y  
二. 战前分析 &BgaFx**  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7@FB^[H:y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ogb_WO;)  
9O"?T7i"#  
A SSoKrFL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C N"c  
  /* --------------------------------------------- */ ~&x%;cnv_  
vector < int *> vp( 10 ); P(`IY +  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r2G<::<zL  
/* --------------------------------------------- */ Ij+zR>P8=\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fv9Z'#t  
/* --------------------------------------------- */ 'Khq!pC   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9\8""-  
  /* --------------------------------------------- */ fh~&&f}6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )~`zjVx_  
/* --------------------------------------------- */ jnTl%aQYc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NQAnvX;  
 51j  
bbJa,}R  
yS*PS='P  
看了之后,我们可以思考一些问题: <LJ$GiU  
1._1, _2是什么? 4Qv|Z+$i  
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。 `Ao: }  
2._1 = 1是在做什么? t`AD9 H"\!  
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。 N]duv~JS  
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。 1jL?z6S  
UZ1 lI>  
Z9U*SS5s,  
三. 动工 "a: ;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $?\],T  
iB?@(10}ES  
Bg`b*(Q  
[V2l&ZUni  
template < typename T > H)S3/%.|  
class assignment Lg^m?~{  
  { (/Ubw4unI  
T value; ty78)XI  
public : c:0$ M w=  
assignment( const T & v) : value(v) {} =8iM,Vl3  
template < typename T2 > !rWib` %  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6"DvdJ0MB  
} ; 1Jahu!c?  
R:e:B7O~0  
oI>;O#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0XYxMN)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cdv TC`~,  
*f(}@U  
aQ)9<LsI  
`drvu?F  
  class holder vmoqsdZ/  
  { "%Jx,L\f{  
public : %S^`/Snv"  
template < typename T > z+ 4R[+[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $*PyzLS  
  { =y':VIVJC  
  return assignment < T > (t); 68y.yX[  
} =3"Nn4Z  
} ; pK3cg|}  
DGU$3w  
5 `+*({  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r=9*2X#  
#zXDh3%]a  
  static holder _1; 1t)6wk N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {<GsM  
65AOFH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G67BQG\av  
而不用手动写一个函数对象。 iz'8P-]K>  
dI>oHMC  
k @ Hu0x  
&8;mcM//4  
四. 问题分析 ENGw <  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &~k/G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V=YK3){>A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PY^Yx$t9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?FA:K0H?zl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +Kk6|+5u  
 oCduY2  
五. 问题1:一致性 34oC285yc  
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?| oreS u;`$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cZwQ{9>  
D^A_0@  
struct holder ZFRKh:|  
  { WaH TzIa[  
  // i{`>!)U  
  template < typename T > 8^^al!0K~  
T &   operator ()( const T & r) const 4yknX% [  
  { H&GM q5)B  
  return (T & )r; tuv4~i<  
} H[Qh*pq2  
} ; 3Mdg&~85  
Y)uNzb6R  
这样的话assignment也必须相应改动: 3*FktXmI}  
1D*e u  
template < typename Left, typename Right > , vky  
class assignment f6m^pbQFl  
  { cJqPcCq(wn  
Left l; k<:!^_3H  
Right r; `xtN+y F  
public : c`iSe$eS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .D7\Hao  
template < typename T2 > p0@iGyd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rf9RG!  
} ; #0mn_#-P)  
!0w'S>e  
同时,holder的operator=也需要改动: 9)=as/o  
x$Lt?'  
template < typename T > qOng?(I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /kn t5  
  { xUG|@xIwc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m, *f6g  
} 0[PP -]JS  
9_HEImk  
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。 7ed*dXY*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cd:O@)i  
AD8~  
return l(rhs) = r; Y &#<{j':  
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。 "['YMhu_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1s*I   
ftK.jj1:  
template < typename Tp > }$b/g  
class constant_t /WM : Bj   
  { ]qXfg c  
  const Tp t; @]cpPW-b  
public : V,>#!zUv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} / {A]('t  
template < typename T > BkIvoW_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "U yw7  
  { p<jHUG4?'  
  return t; l]%|w]i\  
} 1pc|]9B  
} ; |o+vpy  
mhcJ0\@_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eqLETo@} *  
下面就可以修改holder的operator=了 ntjUnd&v\  
+[cm  
template < typename T > oiklRf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K<V(h#(.@  
  { /a]+xL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K7CiICe  
} F9d][ P@@  
Uz1u6BF  
同时也要修改assignment的operator() 1Ce:<.99B  
i~\gEMaO  
template < typename T2 > (2%C% #]8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2!jbaSH(+  
现在代码看起来就很一致了。 U:`rNHl  
>;HXH^q  
六. 问题2:链式操作 (/uL6W d0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %,>,J`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |FKo}>4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v}iJ :'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s  n?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +[*UC"  
60hf)er  
template < typename T > ]H.+=V;1  
struct result_1 y_J{+  
  { TN l$P~X>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GifD>c |z  
} ; ]bRu8kn  
Wqy8ZgSC  
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: bG\1<:6B  
{0e5<"i  
template < typename T > gAR];(*  
struct   ref mTcLocx  
  { H4%wq  
typedef T & reference; qHv W{0E  
} ; J_`.w  
template < typename T > J@1(2%)|Z  
struct   ref < T &> 4,)=r3;&!  
  { y 5=J6a2.  
typedef T & reference; W[YcYa_tQ  
} ; gzw[^d  
!WDdq_n*v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2b!b-  
4u:{PN  
template < typename T > SqEO ] ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c-gaK\u}j}  
  { ^B5Hjf9  
  return l(t) = r(t); QAX+oy  
} 1)k))w9  
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。 !hJ%{.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p|W:;(  
rNI3_|a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4 9#I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aHb,4 wY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sYXVSNonm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J| 3CG;+  
最后的布局是: bEPXNN  
                Add s'/ug  
              /   \ 64zO%F*  
            Divide   5 D4`7,JC}<  
            /   \  vlE#z  
          _1     3 xXLKL6F(\  
似乎一切都解决了?不。 $BNn1C8[  
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。 ^gv)[  
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。 c L84}1QD  
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: ]Y, 7 X  
~~h9yvW7&  
template < typename Right > a)} ?rzT]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :%s9<g;-h_  
Right & rt) const GT'%HmQI  
  { A(<- U|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); > a^H7kp  
} Xr':/Qjf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k9Yr&8B  
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。 Z73 ysn}  
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。 ]>x674H  
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。 GfVMj7{  
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。 c*LnLK/m  
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? [?;oiEe.|  
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: qB"y'UW8  
+>/ Q+nh  
template < class Action > :Rq@%rL  
class picker : public Action f61~%@fE  
  { b/E1v,/<  
public : nEs l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vd|/]Zj  
  // all the operator overloaded -BNW\ ]}  
} ; ox)/*c<  
V GM/ed5-  
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。 Ik~5j(^E-  
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: J2yq|n?2gq  
.8g&V|  
template < typename Right > R:OoQ^c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e3',? 5j  
  { "BEU%,w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C%G-Ye|@  
} W5sVQ`S-  
P]INYH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >YPfk=0f0  
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。 >oLM2VJ  
c-`&e-~XKL  
template < typename T >   struct picker_maker Br-bUoua  
  { >iaZGXje  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hLO nX<%a  
} ; Y$Fbi2A4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]}C#"Xt  
  { {9Y@?  
typedef picker < T > result; ]+,Z()  
} ; 5tQffo8t  
>e8 t  
下面总的结构就有了: @bS>XWI>  
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?RHYP~  
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。 =OhhMAn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gM_Z/$  
至此链式操作完美实现。 Qb9) 1  
vzs6YsA  
)WuuU [(  
七. 问题3 <g,xc)[  
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。 /V:%}Z  
R],,-  
template < typename T1, typename T2 > C\E Z8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \:^$ZBQr<n  
  { #O=^%C 7p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0p&:9|'z  
} ])0&el3-  
3Qn! `  
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: 0vDP- qJV-  
Fx)]AJ~[t  
template < typename T1, typename T2 > +)Z,%\)Z  
struct result_2 D3BX[  
  { Sd}fse  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '[:].?M  
} ; 6lsU/`.  
SlsMMD  
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? k&@JF@_TI  
这个差事就留给了holder自己。 Zb8i[1P  
    21G] d  
W:hR8 1ci  
template < int Order > E$*I.i_m  
class holder; &<k )W  
template <> F0]= z-  
class holder < 1 > 9JP{F  
  { !=I:Uc-Y  
public : B8;_h#^q  
template < typename T > 1rTA0+h  
  struct result_1 />)>~_-3  
  {  LBw,tP  
  typedef T & result; v]Pw]m5=U  
} ; }evc]?1(  
template < typename T1, typename T2 > In:h%4>  
  struct result_2 $kkdB,y  
  { F1gDeLmJ  
  typedef T1 & result; kax9RH vku  
} ; <&b ~(f  
template < typename T > V|<qO-#.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B<LQ;n+  
  { $F;$-2  
  return (T & )r; d ID] {  
} P4Wd=Xoz6  
template < typename T1, typename T2 > (47jop0RDQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c$@,*c 0n  
  { nr-VzF7zu  
  return (T1 & )r1; !>gc!8Y'o  
} !W n'Ae9  
} ; l&U3jeW-o  
Sg')w1  
template <> 32YE%  
class holder < 2 > {tF=c0Z  
  { UyTq(7uo  
public : ,Lox?}t  
template < typename T > uqX"^dn4u  
  struct result_1 <f8@Qij  
  { 2|w(d  
  typedef T & result; D[:7B:i  
} ; iTqv=  
template < typename T1, typename T2 > B~yD4^  
  struct result_2 UU$ +DL  
  { plb'EP>e  
  typedef T2 & result; G@ed2T  
} ; S7~yRIjB  
template < typename T > ~8}"X] 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m6+2r D  
  { PY)C=={p  
  return (T & )r; si%f.A#  
} /xj'Pq((}p  
template < typename T1, typename T2 > y)Ip\.KV\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E5-8tHV   
  { r(%#@?&  
  return (T2 & )r2; ~sMn/T*fv  
} VO. Y\8/  
} ; Ya304Pjd  
DCP "  
3)__b:7J  
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> >。 q35%t61Lc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bZERh:%o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PN+,M50;1  
nLdI>c9R  
return l(i, j) = r(i, j); yd#4b`8U`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i&Xr+Zsec"  
- uliND  
  return ( int & )i; 78y4nRQ*  
  return ( int & )j; n3~xiQ'  
最后执行i = j; )x?F1/  
可见,参数被正确的选择了。 w4RP*Da?:  
 QqtFNG  
$].< /  
Gd:fWz(  
;y4 "wBX  
八. 中期总结 oA_AnD?G+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;l}TUo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vJmE}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @iao"&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]5rEwPB  
DV{Qbe#In  
B7N?"'$i  
-%%2Pz0I  
N@;6/[8  
r|?2@VE  
九. 简化 [eG- &u  
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。 > YN<~z-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <P g.N  
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: @0n #Qs|E!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,f} s!>j  
  +-*/&|^等 fvN2]@:  
2. 返回引用。 lZ/Yp~2S  
  =,各种复合赋值等 Q9FY.KUM  
3. 返回固定类型。 {Qlvj.Xw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HO & #Lv  
4. 原样返回。 xxiEL2"`>  
  operator, 8~}Ti*Urc  
5. 返回解引用的类型。 \T<?=A  
  operator*(单目) O_KL#xo  
6. 返回地址。 _oe2 pL&  
  operator&(单目) mw?,oiT,)  
7. 下表访问返回类型。 _g$6vx&  
  operator[] {9_CH<$W%U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]U'KYrh  
  operator<<和operator>> DQKhR sC  
J&{E  
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。 wQ4/eQ*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %J2u+K  
YX@[z 5*  
template < typename Left >  mEhVc!  
struct value_return xjv?Z"X  
  { Rz*%(2Vz  
template < typename T > ML Id3#Q  
  struct result_1 #{i\t E  
  { Tw-gM-m;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; won%(n,HT  
} ; jJ|O]v$N  
Q]IpHNt[>  
template < typename T1, typename T2 > e @=Bl-  
  struct result_2 } Tp!Ub\Cc  
  { q$>At} 4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /d8PDc"  
} ; MP0gLi  
} ; Yl>@(tu)|  
$+:_>n^#/  
FW=oP>f]w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M2vYOg`t:c  
;`s/|v  
下面我们来剥离functor中的operator() ze!7qeW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;]vE"Mx$  
5BTQJa  
return l(t) op r(t) 4 K)P Yk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) CXvL`d"  
return op l(t) 60^dzi!vs  
return op l(t1, t2) G#3 O^,m  
return l(t) op om;jXf}A  
return l(t1, t2) op ndW? ?wiM  
return l(t)[r(t)] z9'ME   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |;Jcf3e(  
Rf2;O<  
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: z.P) :Er  
单目: return f(l(t), r(t)); v\0[B jhL?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K`PF|=z  
双目: return f(l(t)); nwHi3ojD:  
return f(l(t1, t2)); Xxp<qIEm  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^Shz[=fd  
@ 5|F:J  
struct meta_divide ` *h-j/M  
  { rjx6Ad/\  
template < typename T1, typename T2 > 1i#M(u_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m7g; psg  
  { E3;[*ve  
  return t1 / t2; wM_k D  
} [p[Kpunr{l  
} ; O .m; a_  
%0$$tS +  
这个工作可以让宏来做: 2c_#q1/Z/  
vX/~34o]\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?psvhB{O  
template < typename T1, typename T2 > \ W32bBzhL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1[:?oEI  
以后可以直接用 I[@}+p0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YPFjAQ  
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 Q V4{=1A  
(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。。。) v; &-]ka  
ixE72bX  
d%u|) =7  
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 ORyFE:p$  
H '&x4[J:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >N{K)a  
class unary_op : public Rettype j#Bea ,  
  { +8v^J8q0  
    Left l; ^e8~eL+  
public : ja#E}`wC4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W;eHDQ|  
W`C2zbC  
template < typename T > ^ejU=0+cN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<yJQ|[z~i  
      { A +e ={-*  
      return FuncType::execute(l(t)); ^<.mUaP  
    } ?8)_,  
g3Xq@RAJc  
    template < typename T1, typename T2 > gH(,>}{^K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sas;<yh  
      { 'Oyz/P(p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cAC]%~orx  
    } Z)~.OqRw]  
} ; aP>%iRk'J!  
)lTkqz8v  
Z455g/=ye  
同样还可以申明一个binary_op $NWXn,Y'  
D[-V1K&g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^} %Oq P  
class binary_op : public Rettype ))K3pKyb  
  { ^uD r  
    Left l; /608P:U  
Right r; nNSq6 Cj  
public : Rjqeuyj:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jn&[=Y-  
yCwBZ/C  
template < typename T > Nv{r`J.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4nN%5c~=  
      { 9r+]V=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3<88j&9  
    } KnaQhZ  
}*4XwUM e  
    template < typename T1, typename T2 > D'$ki[{,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T<=Ci?C v  
      { )+'FTz` c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @{ _[bKg  
    } -R?~Yysd7K  
} ; +[<|TT  
[y7BHikX)  
!_3R dS  
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 dq+VW}[EO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z@nWx]iz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ODyK/Q3  
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。 k1e0kxn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "94e-Nx  
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。。。 swss#?.se  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s5F,*<  
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) f02 <u  
下面是修改过的unary_op K;a]+9C  
<7NY.zvwk]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ae`*0wbv  
class unary_op :P1 J>dcG  
  { _z4c7_H3  
Left l; C_mPw  
  a/A$ MXZ_  
public : J!b v17H"  
Q*u4q-DE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b_+dNoB  
9*pH[vH  
template < typename T > [xe(FFl+  
  struct result_1 D[yOFJ~p)  
  { ~xZFm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `dO)}}| y  
} ; A\nL(Nd  
ZV=O oL t,  
template < typename T1, typename T2 > E%@,n9T~"  
  struct result_2 xfZ.  
  { 9y"R,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yAz`n[  
} ; z UN&L7D  
8,d<&3D  
template < typename T1, typename T2 > ^Tgu]t   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K:hZ  
  { JR>#PJ,N-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \X1?,gV_  
} Q}zAC2@L  
/UtCJMQ  
template < typename T > Sqw:U|h\FS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const US3rkkgDO  
  { lM oi5q  
  return OpClass::execute(lt(t)); `/$yCXy  
} :$4 atm  
rG)K?B~  
} ; /R\]tl#2j  
QT)D|]bH  
wq+%O,  
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 gx,BF#8}  
好啦,现在才真正完美了。 mhU ?N  
现在在picker里面就可以这么添加了: U\dq Mp#Wy  
30cZz  
template < typename Right > k@vN_Un  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oRH ]67(Z  
  { 4JV/Ci5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fP<Tvf  
} 3Run.Gv\  
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。 |&!04~s;E  
0*G =~:  
1o5n1 A  
av|r^zc  
' e @`HG  
十. bind {BB#Bh[  
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。 0* 7N=  
先来分析一下一段例子 lAYyxG#  
JAEn 72  
R<wPO-dX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W>[0u3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rZ[}vU/H`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zX=K2tH  
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。 4R<bfZ43  
我们来写个简单的。 l@:|OGD;8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pYXusS7S  
对于函数对象类的版本: ^&^~LKl~  
vxN,oa{hf  
template < typename Func >  %<[?;  
struct functor_trait /4K ^-  
  { BF >67 8h  
typedef typename Func::result_type result_type; h zv4+1Wd[  
} ; u Uy~$>V  
对于无参数函数的版本: ,dyCuH!B  
  %4  
template < typename Ret > {|:ro!&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @ ={Hx$zL  
  { j_w"HiNBA  
typedef Ret result_type; i6Zsn#Z7)  
} ; Tw`n3y?  
对于单参数函数的版本: $eqwn&$n  
p>9-Ga  
template < typename Ret, typename V1 > {c|{okQ;Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '#Yqs/V  
  { _'OXrT#Q  
typedef Ret result_type; }wY6^JF  
} ; Lt|'("($*  
对于双参数函数的版本:  :oN$w\A  
jEa U;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a8Va3Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -(ev68'}W  
  { YoU|)6Of   
typedef Ret result_type; ],.1=iY  
} ; CRpMpPi@}  
等等。。。 +c+i~5B4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j2dptM3t{  
Wjf,AjL\  
template < typename Func > J/T$.*X  
struct func_return |:[ [w&R  
  { IXA3G7$)  
template < typename T > PP1?UT=]  
  struct result_1 * |dz.Tr  
  { j*7#1<T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ja`xG{~Y7i  
} ; #gQaNc?  
h! yI(cY  
template < typename T1, typename T2 > 2*[Gm e  
  struct result_2 JI5%fU%O#n  
  { )fGIe rS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3 *g>kRMJ  
} ; EklcnM|6  
} ; /O*4/  
=#z8CFq[O  
#?^%#"~4H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ].(l^W  
GE S_|[Q  
template < typename Func, typename aPicker > 4lCEzWo[/  
class binder_1 XCAy _fL<B  
  { Mtw7aK  
Func fn; k1h>8z.Tg  
aPicker pk; @)^|U"  
public : X`s6lV%\  
Dwx^hNh  
template < typename T > 9P 7^*f:E  
  struct result_1 AJJa<c+j  
  { P #PRzt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c04;2gR  
} ; ;1[a*z<l&s  
$yoIz.?V  
template < typename T1, typename T2 > &%=]lP]  
  struct result_2 *mVQN1  
  { s^vw]D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l.iT+T  
} ; Md5|j0#p  
n)bbEXO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pPD}>q  
xj#anr  
template < typename T > Uv|?@zy#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EvJ<X,Bo  
  { 0e,U&B<W  
  return fn(pk(t)); l'Kx#y$  
} x)0''}E~  
template < typename T1, typename T2 > j7>a ^W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X{BS]   
  { \r5L7y$9 h  
  return fn(pk(t1, t2)); UzKB"Q  
} ;x|LB>.  
} ;  &e%eIz  
x^XP<R{D  
$E@U-=m  
一目了然不是么? h(4&!x  
最后实现bind zu! #   
l2h1CtAU  
t}X+P`Ovq  
template < typename Func, typename aPicker > 12 TX_0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) } b/Xui9Q  
  { OTmw/#ug  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z[?&bF<|  
} G|eJac>  
m2x=Qv][@c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p`=v$_]?(  
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。 9Z^\b)x  
k )=Gyv<  
十一. phoenix d>1cKmH!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IA3m.Vxj ^  
M/5+AsT  
for_each(v.begin(), v.end(), }J0HEpn4  
( VTl\'>(Cl  
do_ ]dd TH l  
[ yLY$1#Sa  
  cout << _1 <<   " , " HbZFL*2x3  
] y8Oz4|  
.while_( -- _1), T$&vk#qr  
cout << var( " \n " ) KfkU_0R+~v  
) sD{d8s[(  
); {;^GKb+  
zk^uS#  
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: ^o-)y"GJ  
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 +d'1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [ ;LP6n7v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >E\U$}WCG  
gaC [%M  
>mUSRf4  
template < typename Cond, typename Actor > }Q-%ij2  
class do_while *OU&`\bmE  
  { t+t D  
Cond cd; & oj$h  
Actor act; YGsg0I't  
public : ]r@CmwC  
template < typename T > Dwbt^{N ^  
  struct result_1 qE@H~&  
  { 9w}_CCj3  
  typedef int result_type; f =kt0  
} ; 8umW>  
8!|LJI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8<_dNt'91  
Lj Y@b  
template < typename T > }S=m: VKH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %~EOq\&  
  { L',7@W  
  do U`kO<ztk  
    { jUCDf-_ m  
  act(t); }c ,:uN  
  } ZeE(gtM  
  while (cd(t)); b.mWB`59  
  return   0 ; dhmrh5Uf  
} \(`,z}Ht _  
} ; +1>\o|RF  
3fq'<5 ^  
EE,C@d!*k7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m=qyPY  
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。 d'!abnF[d  
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。 <I.{meDg  
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。 3 adF) mh  
下面就是产生这个functor的类: %Zi}sm1t  
3&5AbIZ  
wd<jh,Y  
template < typename Actor > KD73Aw  
class do_while_actor N51WY7  
  { YE[{Y(5;q  
Actor act; 9YVr9BM'K  
public : 6UAw9 'X8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jM;?);Dd  
CQI\/oaO  
template < typename Cond > Z1sRLkR^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _GsHT\  
} ; uYMH5Om+i  
=aCd,4B}  
4ad-'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tk:%YS;=  
最后,是那个do_ #bCzWg  
ea6`%,lF~  
n+w$'l  
class do_while_invoker WlRaD%Q  
  { #(1R:z\:  
public : `(VVb@:o  
template < typename Actor > S)W(@R+@4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M(#]NTr ~4  
  { YnW,6U['{g  
  return do_while_actor < Actor > (act); eDL0Vw  
} g#r,u5<*?  
} do_; ~vstuRRST  
41^ $  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C)|#z/"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KJCi4O&  
最后来说说怎么处理break和continue ?jH u,  
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.{I^=  
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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