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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8Gb=aF1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C!w@Naj  
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, e,E;\x &  
^a`zvrE v  
xsRMF&8L  
/3%]Ggwe  
  class filler /2u;w !oi.  
  { ilK8V4k<T)  
public : |PN-,f{-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |xzqYu?o  
} ; +!POKr  
$2BRi@  
~4}m'#!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e:[ Kp6J  
P's<M  
)ymF: ]QC  
*DkA$Eu3u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u2<:mu[|P  
Oe9{`~  
0jv9N6IM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d$rJW m5H  
KHr8\qLH  
_| 8"&*T^  
*Oz5I  
二. 战前分析 | 7>1)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (p} N9n$  
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 r"fu{4aX  
;_j\E(^%  
.WL507*"Ce  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M _U$I7  
  /* --------------------------------------------- */ BHj]w*Ov  
vector < int *> vp( 10 ); dab>@z4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); },a|WL3^  
/* --------------------------------------------- */ `M>{43dj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |ry;'[*  
/* --------------------------------------------- */ U7crbj;c)d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); any\}   
  /* --------------------------------------------- */ B_cn[?M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W&06~dI1!  
/* --------------------------------------------- */ 8Z3+S)6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y8+?:=N.  
=X&h5;x'  
V2/+SvB2  
#<'/s qL  
看了之后,我们可以思考一些问题: N83RsL "}_  
1._1, _2是什么? N#.IpY'7Ze  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `ss]\46>  
2._1 = 1是在做什么?  NkO$ M  
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。 s* 9tWSd  
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。 <i`EP/x  
f`Wfw3  
/HzhgMV3  
三. 动工 nBiSc*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0^(.(:  
3SIB #"9  
q=?"0i&V  
6C]!>i}U  
template < typename T > TaolX*$5  
class assignment _ux 6SIyp`  
  { i0AC.]4e"  
T value; R&xD|w8UjM  
public : &\p :VF.  
assignment( const T & v) : value(v) {} q }z,C{Wq<  
template < typename T2 > zx'`'t4~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !;\-V}V  
} ; T[Gz  
6  09=o+  
}= <!j5:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RTl7vzG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NZlJ_[\$C  
&H4UVI  
u|:VQzPd-  
#kb(2Td  
  class holder jB1\L<P  
  { 1~`g fHI4  
public : RmNF]"3%  
template < typename T > vY;Lc   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JR<R8+@g_  
  { ,}2j Fb9z4  
  return assignment < T > (t);  %ANPv=  
} r*p%e\ 3  
} ; Gc 8  
.`h+fqa  
15eHddd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l%w7N9  
WG}QLcP  
  static holder _1; @pS[_!EqYz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s+CXKb +  
8c/Ii"1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 Zj>|u  
而不用手动写一个函数对象。 73<iK]*c  
qJ!oH&/cD  
!<X_XA  
?,8b-U#A1  
四. 问题分析 .A `:o  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 blPC"3}3Vd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ol-'2l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 & {/ u>,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fzio8m KVX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g1{wxBFE  
9E#(iP  
五. 问题1:一致性 oaXD^ H\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ut,"[+ J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L%8"d6  
plIx""a^h  
struct holder P<(mH=K  
  { QA9vH'  
  // !*ucVv;  
  template < typename T > )I$Mh@F  
T &   operator ()( const T & r) const O0l;Qi  
  { ixH7oWH#  
  return (T & )r; c]&VUWQ  
} W2B=%`sC  
} ; pxC5a i  
f 0#V^[%Q  
这样的话assignment也必须相应改动: r 1a{Y8?  
j,-7J*A~  
template < typename Left, typename Right > F>Oh)VL,Ev  
class assignment e/3hb)#;  
  { $.cGRz  
Left l; 0`thND)?O  
Right r; _ o(h]G1].  
public : #P@r[VZ{6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {p\KB!Y-  
template < typename T2 > 24Tw1'mW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n%0vQ;Z1  
} ; _t[%@G>P  
,5?MRqCM  
同时,holder的operator=也需要改动: W!^=)Qs  
w#$k$T)  
template < typename T > !58JK f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~S6N'$^  
  { &ivIv[LV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eC39C2q\  
} =+L>^w#6=  
qprOxP r  
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。 8UcT? Zp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {ULnQ 6@  
Fo=6A[J  
return l(rhs) = r; ]z%9Q8q'  
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。 1mV0AE538  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6;*(6$;  
]]ZBG<#  
template < typename Tp > 5~F0'tb|}  
class constant_t !R@4tSu  
  { {cI<4><  
  const Tp t; J)-> 7h =  
public : )1,&YJM*6l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `!8Z"xD  
template < typename T > DIAP2LR ?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7q=0]Hrg(D  
  { 19t*THgq  
  return t; c%!wKoD  
} |{K:.x#^  
} ; *)1z-rH`  
Qa%SvA@R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4\3t5n  
下面就可以修改holder的operator=了 jayoARUB  
:[39g;V}c  
template < typename T > c53`E U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "U.=A7r  
  { AF}"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _@;N<$&  
} YLo$n  
M[{:o/]<  
同时也要修改assignment的operator() 1aG}-:$t'  
ZM?r1Z4  
template < typename T2 > }"Cn kg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v],DBw9  
现在代码看起来就很一致了。 6zWvd  
WXU6 J?tIm  
六. 问题2:链式操作 6f!mk:\T.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '7R'fhiO/3  
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。 cg%CYV)  
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。 ;gnr\C*G  
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。 W!X]t)Ow  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lg+g:o  
Sq,ty{j2%  
template < typename T > Qg!*=<b  
struct result_1 >6 #\1/RP  
  { ]Dg0@Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bn35f<+  
} ; a)Ek~{9  
I>#ChV)(#  
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: <UdD@(iZ#  
~S!kn1&O  
template < typename T > &:*+p-!2<  
struct   ref *Rh .s!@4  
  { !.$P`wKr  
typedef T & reference; [#Vr)\n  
} ; pQ{t< >  
template < typename T > O$/ swwB!  
struct   ref < T &> I+t38 un%  
  { T}[vfIJD  
typedef T & reference; G{~p.?f:  
} ; ooSd6;'  
}8: -I Nj4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :,,y63-f4  
% cdP*  
template < typename T > Q{hOn]"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n0pe7/Ai  
  { VAE?={-  
  return l(t) = r(t); x^2/jUc#B  
} `h!&->  
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。 Zr;=p"cXr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y{|yB  
q:EQ,  
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 B [ ka@z7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s.)w A`&&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T+h{Aeg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %iC63)(M  
最后的布局是: y03a\K5[KQ  
                Add b.*4RL  
              /   \ @ -d4kg  
            Divide   5 \#,#_  
            /   \ j]O[I^5  
          _1     3 ix@rq#  
似乎一切都解决了?不。 3uG5b8?  
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。 L.[uMuUa  
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。 d<? :Q  
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: Aq'E:/  
E]?HCRa5R  
template < typename Right > .@-]A   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SkRQFm0a~  
Right & rt) const [+,U0OV,  
  { Ec*7n6~9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {; cB?II  
} WC*:\:mh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \<x_96jt!\  
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。 #@s~V<rW  
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。 <" l;l~Y1  
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。 , %O3^7i  
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。 VDjIs UUX  
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? +/86w59  
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: =w$"wzc  
@~G`~8   
template < class Action >  m+{: ^  
class picker : public Action U2lC !j%K  
  { @M^Qh Hs  
public : G$9|aaf`1#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z*)Y:tk)b  
  // all the operator overloaded W<]Oo]  
} ; .r%|RWs6W  
S&]<;N_B  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 '/gwC7*-&  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hcc-J)=m  
g4SYG)'R+  
template < typename Right > Yf)|ws?!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k:)u7A+  
  { LEnP"o9ZW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ixHZX<6zYT  
} GiO#1gA  
OrJlHMz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )TG0m= *  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 LNxE-Dp  
]l7\Zq  
template < typename T >   struct picker_maker fA0=Y,pzv  
  { JgKZ;GM:W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #]a51Vss  
} ; vek:/'sj3p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > maEpT43f  
  { 3=|2Gs?ut  
typedef picker < T > result; #33RhJu5,  
} ; ~'QeN%qadP  
k+r9h'd   
下面总的结构就有了: cPaWJ+c  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (My$@l973  
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。 )u)$ `a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jy@i(@Z  
至此链式操作完美实现。 G$|;~'E  
UQ?OD~7  
,3- -ERf  
七. 问题3 ,!%R5*?=D  
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。 t:s q*d  
S Ljf<.S  
template < typename T1, typename T2 > 7O9hn2?e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  {%~4RZA  
  { C 3XZD4.2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #Q7x:,f  
} !5SQN5K  
)Z]y.W)  
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: 6?.pKFB Z  
DcR}pQ(e  
template < typename T1, typename T2 > 5h=TV  
struct result_2 <6O _t,K]  
  { >aC\_Mc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kxqc6  
} ; tvH\iS#V  
D<3V#Opw  
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? ie~fQ!rf  
这个差事就留给了holder自己。 V;hwAQbF  
    [H:GKhPC`  
Z*9]:dG:!  
template < int Order > , 64t  
class holder; jM1%6  
template <> 1LId_vJtJ  
class holder < 1 > &<|-> *v  
  { FJ(B]n[>  
public : u6Qf*_-K  
template < typename T > ?7nr\g"g(  
  struct result_1 .i&ZT}v3  
  { LUDJPIk  
  typedef T & result; |~b R.IA  
} ; 71/m.w  
template < typename T1, typename T2 > W aGcoj  
  struct result_2 'uf\.F  
  { q&Tn>B  
  typedef T1 & result; o|;eMO-  
} ; =Wk/q_.  
template < typename T > ^g-t#O lD?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zIm_7\e  
  { J1]w*2  
  return (T & )r; N>pmhskN?  
} H1%[\X?=  
template < typename T1, typename T2 > g?[& 0r1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ph+X{|  
  { oAZF3h]po  
  return (T1 & )r1; lHKf#|  
} -?YTQ@ W  
} ; :EmQ_?(^  
KW|\)83$  
template <> 2Jo~m_  
class holder < 2 > ig2 +XR#%  
  { ImV]}M~_  
public : 'LbeL1ca  
template < typename T > 9sU+IT K4  
  struct result_1 8 ih;#I=q  
  { Gl8&FrR  
  typedef T & result; (e8G (  
} ; hP1 l v7P  
template < typename T1, typename T2 > a\{1UD  
  struct result_2 P wB g  
  { %nmY:}um  
  typedef T2 & result; "<w2v'6S  
} ; M. )}e7  
template < typename T > ^6a S]t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const * K,hrpYR  
  { $' (QTEM  
  return (T & )r; ) Kc%8hBv  
} 6mu<&m@  
template < typename T1, typename T2 > )W1(tEq59  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BU9J_rCIv  
  { -!|WZ   
  return (T2 & )r2; :GQIlA8cF$  
} .5Knbc  
} ; zRV!(Y  
nJleef9  
)>y k-  
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> >。 f{igW?Ho  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a;"Uz|rz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1^L`)Up  
\6lh `U  
return l(i, j) = r(i, j); xEVLE,*?>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JvfQib  
8VP"ydg-U  
  return ( int & )i; 7}?k^x,1  
  return ( int & )j; 2f|6z- Z  
最后执行i = j; 4O`6h)!NQ  
可见,参数被正确的选择了。 % Cu.u)/+  
WGh. ;-  
wy{\/?~c  
)d +hZ'  
U!c]_q  
八. 中期总结 g5[D&  
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: ' :\fl.b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tx0Go'{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WHUT/:?f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o3n3URu\  
g/8.W  
)RwBg8  
?0rOcaTY  
iW|s|1mh3  
ge0's+E+1  
九. 简化 K8 b+   
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。 =2 &hQd   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q !9HA[Ly  
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: 'lhP!E_)q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M[aT2A  
  +-*/&|^等 7L=T]W  
2. 返回引用。 @iU%`=ziz  
  =,各种复合赋值等 .3VK;au\\  
3. 返回固定类型。 )Fqy%uR8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r8uqcKfU  
4. 原样返回。 PSTu/^  
  operator, t`"^7YFS>  
5. 返回解引用的类型。 -@''[m.*  
  operator*(单目) [J0*+C9P*  
6. 返回地址。 ^ <qrM  
  operator&(单目) CQdBf3q  
7. 下表访问返回类型。 tTotPPZf}  
  operator[] UvkJ?Bu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1GtOA3,~;-  
  operator<<和operator>> 07x=`7hs}  
j$@?62)6  
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。 [@m[V1D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F`!TV(,bY  
c[SU5 66y  
template < typename Left > HWqLcQ d:P  
struct value_return [tUv*jw%  
  { AG]W O8f)  
template < typename T > e:N7BZl'c9  
  struct result_1 g b -Bxf  
  { wms1IV%;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2~f6~\4GL+  
} ; a{h%DpG  
ZjqA30!  
template < typename T1, typename T2 > xXF2"+  
  struct result_2 h4f ~5- Y  
  { xE%O:a?S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bi]D{m9  
} ; FbveI4  
} ; $^t<9" t  
\}Dpb%^\  
Hk,lX r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j"5Pe  
)S^z+3p  
下面我们来剥离functor中的operator() v"rl5x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vF"c  
Vu}806kB  
return l(t) op r(t) 7Yuk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @7-=zt+f  
return op l(t) uJgI<l'|e3  
return op l(t1, t2) (Akd8}nf~  
return l(t) op `)6>nPr7P  
return l(t1, t2) op ?cJY B)  
return l(t)[r(t)] ~z5@V5 z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F) ?o,  
Y)|~:& tZ  
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: <yZP|_  
单目: return f(l(t), r(t)); 2B^~/T<\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R*087X7 N|  
双目: return f(l(t)); 8x9Rm  
return f(l(t1, t2)); 4IZlUJ?j+c  
下面就是f的实现,以operator/为例 /|?F)%v\  
< kz[:n:  
struct meta_divide jo)6 %w]  
  { i3\~Qj;1  
template < typename T1, typename T2 > H)E^!eo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IV0[!D  
  { W<v_2iVu  
  return t1 / t2; 7F9;Su3.  
} Zd[OWF  
} ; nTs/Q  V  
i2*d+?Er  
这个工作可以让宏来做: p #bhz5&/  
%nWe,_PjD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~AQ>g#|%  
template < typename T1, typename T2 > \ lV\lj@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6UlF5pom  
以后可以直接用 8V-,Xig;`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $Z ]z  
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 >B_n/v3P(M  
(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。。。) FI8k;4|V  
Vv8_\^g]  
Q[uAIyv0  
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 77*qkKr  
cx{T '1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D{cZxI  
class unary_op : public Rettype # ORO&78  
  { OEnDsIhq  
    Left l; W5.Va.  
public : dAL3.%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Yf",KcL*I  
\3aTaT?..  
template < typename T > 7d ;pvhnH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'z5h3J  
      { rQJ"&CapT  
      return FuncType::execute(l(t)); ]CX[7Q+'  
    } |CIC$2u  
f@@s1gdb  
    template < typename T1, typename T2 > blahi]{Y9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #r<?v  
      { Y%Ieg.o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v$Uhm</|19  
    } `ZMK9f:  
} ; *V1J4 u  
rwSbqL^eM  
x6;j<m5Mjx  
同样还可以申明一个binary_op MR$>!Nlp  
O> c$sL0g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $*\L4<(  
class binary_op : public Rettype R?pRxY  
  { !^y y0`k6  
    Left l; jQ=~g-y  
Right r; +7U  
public : nX^1$')gp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [h&BAR/ 2  
c*;7yh&%  
template < typename T > %}&(h/= e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S&(^<gwl  
      {  ^$-Ye]<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uLk]LT  
    } ?D|\]0eN  
_M t Qi  
    template < typename T1, typename T2 > g5S?nHS}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B4ZIURciGz  
      { T6M+|"92  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S1J<9xqSQ8  
    } 347eis'  
} ; y'} O)lO1  
T9syo/(  
3s*(uS(  
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 {6G?[ `&ca  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'O?~p55T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o' 'wCr%  
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。 iY0>lDFm.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aWy]9F&C:  
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。。。 z ;Q<F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2i7e#  
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) 8)yI<`q6  
下面是修改过的unary_op 5$rSEVg9  
h}L}[   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fuX'~$b.fA  
class unary_op bZ 443SG  
  { nSx]QREL!  
Left l;  Paj vb-f  
  r~7:daG*  
public : M4m$\~zf  
zj|WZ=1*Wp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T vtm`Yk\  
{9LWUCpsf  
template < typename T > Bs ;|D  
  struct result_1 PdeBDFWD  
  { Dyg?F )6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;V5yXNQ   
} ; ~1kXUWq3  
k2 Q qZxm!  
template < typename T1, typename T2 > 5x8+xw3Eh  
  struct result_2 XYEv&-M`?w  
  { 9z>z3,ftN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EME.h&A\G`  
} ; 'CR)`G_'[  
ve6w<3D@  
template < typename T1, typename T2 > W# US#<9Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Te,$M3|  
  { 9 QC.TG@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kA wNly  
} i38[hQR9a  
[KJ q  
template < typename T > q,>?QBct*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YDC&u8  
  { ZD>a>]  
  return OpClass::execute(lt(t)); ciQZHH2  
} ^|MjJsn  
Q{g;J`Z)p  
} ; Tr&M~Lgb)  
{aYY85j  
U/l?>lOD\  
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 BX+.0M  
好啦,现在才真正完美了。 _-TA{21)  
现在在picker里面就可以这么添加了: BB$oq'  
?sz)J 3  
template < typename Right > dt}_D={Be  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zw1U@5}A  
  { ^P'{U26  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'x"08v$  
} !h[VUg_8  
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。 tWeFEVg  
*l&S-=]  
eYX5(`c[  
ufV!+$C)is  
bi4f]^hQz  
十. bind Ev"|FTI/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \55VqGyxu9  
先来分析一下一段例子 Vr[czfROz'  
_nh[(F<hz  
yp.[HMRD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v"& pQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a|7a_s4(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1BHG'y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 y !$alE  
我们来写个简单的。 VZ& A%UFC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '(Gi F  
对于函数对象类的版本: < 0M:"^f  
$Fkaa<9;P  
template < typename Func > .iMN,+qP  
struct functor_trait #>=j79~  
  { gD`>Twa&6  
typedef typename Func::result_type result_type; sZ,Y60s8a  
} ; Z/;Xl~  
对于无参数函数的版本: XW{>-PBg:  
0& >H^  
template < typename Ret > SP*fv`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v3d&*I  
  { Y6i _!z[V[  
typedef Ret result_type; G7!W{;@I  
} ; m %;D  
对于单参数函数的版本: DGW+>\G  
&8.NT~"Gg  
template < typename Ret, typename V1 > 05yZad*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )SryDRT  
  { xv{O^Ie+S  
typedef Ret result_type; Yim<>. !  
} ; >_OYhgs1w  
对于双参数函数的版本: 7 >iU1zy  
g V5zSudW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D8&`R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p'7*6bj1  
  { e:H26SW  
typedef Ret result_type; tCxF~L@  
} ; h$eEn l}  
等等。。。 lif&@o f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FR2= las"z  
BH]Ynu&o  
template < typename Func > 2(5ebe[  
struct func_return 1f",}qe;  
  { }_=eT]  
template < typename T > su*Pk|6%  
  struct result_1 'lHdOG  
  { kmzH'wktt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3(C\.oRc  
} ; gs!(;N\j|  
]Q]W5WDe:  
template < typename T1, typename T2 > f&v9Q97=  
  struct result_2 zO g7raIa  
  { Y0?5w0{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ()&~@1U  
} ; ^B8b%'\  
} ; CLvX!O(~  
gbVdOm  
L "sO+4w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .bBdQpF-  
|rmg#;/D  
template < typename Func, typename aPicker > {(r6e  
class binder_1 L(&&26Y  
  { quY:pqG38q  
Func fn; ca+5=+X7  
aPicker pk; eX@L3BKp  
public : F:x [  
.r*2|  
template < typename T > w$JvB5O  
  struct result_1 H":oNpfb  
  { 3R+|5Uq8~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2-Y<4'>  
} ; TB0 5?F  
!K|5bK  
template < typename T1, typename T2 > mI74x3 [  
  struct result_2 .^B*e6DAD  
  { pz"0J_xDM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Lemui)  
} ; p/+a=Yo  
p K0"%eA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O/[cpRe  
&b:1I 7Cp*  
template < typename T > vVOh3{e|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '],J$ge  
  { v:H$<~)E|  
  return fn(pk(t)); |i++0BU  
} 6}r`/?"A1  
template < typename T1, typename T2 > iLSr*` o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (o`{uj{!  
  { 6j ~#[  
  return fn(pk(t1, t2)); 21"1NJzP  
} F'0O2KQ  
} ; t5 G9!Nn  
X&kp;W  
Y]&j,j&  
一目了然不是么? l\i)$=d&g  
最后实现bind ;^Dpl'v%\  
gEjdN.  
=>-Rnc@  
template < typename Func, typename aPicker > ;+"+3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5{g?,/(  
  { %7|9sQ:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rW$[DdFA5{  
} s0vDHkf8  
\-g)T}g,I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WlU0:(d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VVlr*`  
z4N*b"QF  
十一. phoenix wpN=,&!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q@{Bt{$x  
lnjXD oVb<  
for_each(v.begin(), v.end(), 5 sX+~Q  
( vam;4vyu  
do_ 5aCgjA11  
[ ?` ?)QE8  
  cout << _1 <<   " , "  094o'k  
] *WuID2cOI  
.while_( -- _1), zolt$p  
cout << var( " \n " ) Z.Lc>7o  
) 'tH_p  
); s%W C/ZK  
,y#Kv|R  
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: ;=MU';o  
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 K|epPGRr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {z{bY\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1eF3`  
.6Pw|xu`Pw  
d$1@4r  
template < typename Cond, typename Actor > ,5h)x"s  
class do_while I`!<9OTBj  
  { DW[N|-L  
Cond cd; Vh4X%b$TV  
Actor act; BI%$c~wS  
public : H:V2[y8\  
template < typename T > *_d7E   
  struct result_1 8A})V8  
  { $| @ (  
  typedef int result_type; %V7at7>o  
} ; n"c[,k+R`U  
EFM5,gB.m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Iy&!<r7:]0  
, K~}\CR  
template < typename T > ZQV6xoN;r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jcd-  
  { J| w>a  
  do VZKvaxIk6  
    { gi1^3R[  
  act(t); .[ICx  
  } RMdk:YvBg  
  while (cd(t)); .(cw>7e3D  
  return   0 ; [_EZhq  
} m+]K;}.}R  
} ; Fj2BnM3#  
,?^ p(w  
, s"^kFl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #V~me  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 a .k.n<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 f*?]+rz  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iP7(tnlW$  
下面就是产生这个functor的类: rX2.i7i,  
(@fHl=! Za  
m;GCc8  
template < typename Actor > )"7iJb<E  
class do_while_actor ?^al9D[:lz  
  { *Q "wwpl?  
Actor act; Mh]Gw(?w  
public : -lY6|79bF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <Z mg#  
1~NT.tY  
template < typename Cond > qm/22:&v5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V_.5b&@  
} ; Q+{xZ'o"Z  
Rl?_^dPx  
f.KN-f8<F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YJT&{jYi  
最后,是那个do_ OrY/`+Cog  
iP ->S\  
r@H /kD  
class do_while_invoker h-`?{k&e  
  { m[~y@7AK<  
public : mn"G_I  
template < typename Actor > 8e1UmM[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3YOq2pW72G  
  { "*e$aTZB\  
  return do_while_actor < Actor > (act); qN9(S:_Px  
} -=)H{  
} do_; y51e%n$  
NJWA3zz   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .ypL=~Rp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^@s1Z7  
最后来说说怎么处理break和continue Ot_]3:`J~  
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。 6]WAUK%h  
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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