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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H_]kR&F8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `6su_8Hno  
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, u> Hx#R<*%  
=G6@:h=  
|7'W)s5.  
GK+w1%6)  
  class filler  `SrVMb(  
  { H;ib3?  
public : 6 H.Da]hk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y 6< tV.  
} ; 9m4|1)  
#u^d3 $Nj  
39#>C~BOl  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _L>n!"E/  
X.qKG0i  
p10->BBg  
WkE;tC*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l:HuG!  
e +U o-CO  
jT',+   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /8T{bJ5  
jL&F7itP  
Sq>UMfl&  
M-hnBt  
二. 战前分析 r9[J3t*({~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g;T`~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 pz+#1=b]  
?*=Jq  
7 pV3#fQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C.O-iBVe#  
  /* --------------------------------------------- */ 10(N|2'q  
vector < int *> vp( 10 ); u QCS%|8C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]LjW,b"  
/* --------------------------------------------- */ Re_.<_$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t|%ul6{gz  
/* --------------------------------------------- */ PH.v3 3K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zlhr0itf  
  /* --------------------------------------------- */ aoN[mV '  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l]gf T&  
/* --------------------------------------------- */ sXA=KD8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /DCUwg=0  
T=vI'"w  
N{0 D<"  
rcCM x"L=  
看了之后,我们可以思考一些问题: :M16ijkx  
1._1, _2是什么? "- AiC6u  
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。 ?FyA2q!  
2._1 = 1是在做什么? dL>ZL1.$  
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。 nm..$QL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Yhfk{CI  
t"Rn#V\c."  
90a= 39kI  
三. 动工 %"D-1&%zY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K9c:K/H  
?~"RCZ[;.f  
<>cajQ@  
sy;~(rpg  
template < typename T > 7o3f5"z  
class assignment *"wsMO  
  { NeH^g0Q2,g  
T value; GI/o!0"_  
public : 70@:!HI]  
assignment( const T & v) : value(v) {} xQ4Q'9  
template < typename T2 > }/=_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yyf8B  
} ; tP3Upw"U  
<?+ \\Z!7  
Ad(j&P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 idHBz*3~ps  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YRFM1?*  
Dcq^C LPY  
9#+X?|p+0  
sHNt>5p  
  class holder cOSUe_S0w[  
  { TeHR,GB  
public : ^VD14V3  
template < typename T > ;-59#S&?tB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2]|+.9B  
  { sNWj+T  
  return assignment < T > (t); /}Max@.`  
} k# /_Zd  
} ; kjH0u$n  
rR xqV?>n!  
Lq:Z='Kc  
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: ]`%cTdpLj  
C 7v 8  
  static holder _1; : 7'anj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \O[Cae:^?  
n,`&f~tap  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ` 6PdMvF  
而不用手动写一个函数对象。 w;XXjT  
ffdyDUzQ  
z' @F@k6  
~e|~c<!z8@  
四. 问题分析 |#k1a:  
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。 <Fi/!  
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。 ZDlMkHJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m6s32??m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uv,t(a.^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _|3n h;-m  
N G4wtDa  
五. 问题1:一致性 h<[o;E  
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?| Jf 2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6 LC*X  
F[LBQI`zq  
struct holder RX '( l  
  { "[76>\'H  
  // vNP,c]:%  
  template < typename T > DEIn:d  
T &   operator ()( const T & r) const EI'(  
  { N/(&&\3  
  return (T & )r; OX!9T.j  
} QM OOJA  
} ; p tMysYT'  
vtmvvv  
这样的话assignment也必须相应改动: N]gdS]pP2{  
.pZwhb  
template < typename Left, typename Right > ?_IRO|  
class assignment 1 Nv_;p.{  
  { K*>lq|i u  
Left l; 99vm7"5hQ  
Right r; m3,i{  
public : YoJN.],gf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _&P![o)x  
template < typename T2 > b2hB'!m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~b*f2UVs  
} ; V1M oW;&  
k/Z}nz   
同时,holder的operator=也需要改动: A#*0mJ8IK  
mV6\gR[h  
template < typename T > ht ` !@B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S Bs_rhe  
  { 9 u{#S}c`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~!\n  
} |nIm$p'  
7i`8 c =.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :`25@<*u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -W2 !_  
L]cZPfI6  
return l(rhs) = r; a8''t_Dp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lIz"mk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jU/0a=h9  
p\1-.  
template < typename Tp > <rNCb;  
class constant_t 4 QD.'+ L  
  { !>TH#sU$  
  const Tp t; s+l)Q  
public : d H]'&&M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m z) O  
template < typename T > D3N\$D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6Dwj^e0  
  { _Uc le  
  return t; Srg `Tt]  
} x xWnB  
} ; a2/!~X9F  
WbB0{s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 })%WL;~  
下面就可以修改holder的operator=了 Cwl#(; @  
0& 54xP  
template < typename T > w|7<y8#qC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NLf6}  
  { LNPwb1)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u?r=;:N|y  
} Q)#+S(TG  
lku}I4  
同时也要修改assignment的operator()  `C9/=  
eJlTCXeZ|  
template < typename T2 > 3!ZndW SHV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A@^Y2:pY  
现在代码看起来就很一致了。 d#'aTmu!  
-AWL :<  
六. 问题2:链式操作 i{vM NI{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .-Yhpw>f  
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。 Ksr.'  
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。 ;rC)*=4#  
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。 NBU[>P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \$LrL  
E]/` JI'%  
template < typename T > &==X.2XW  
struct result_1 &;I=*B~kE$  
  { n$&xVaF|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;H}XW=vO  
} ; ,'N8Ivt  
F l@%?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {@ ygq-TZ  
b\& |030+  
template < typename T > ?VaWOwWI  
struct   ref lky{<jZ%  
  { 8K$q6V%#  
typedef T & reference; N{w)}me[YY  
} ; wC{?@ h  
template < typename T > I:?1(.kd2-  
struct   ref < T &> lB3@ jF  
  { X] cI ?  
typedef T & reference; I@ "%iYL  
} ; ~?`V$G=?,  
qD0sD2 x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HE6 kt6  
f}qR'ognUu  
template < typename T > av~dH=&=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &iYy  
  { jg%HaA<zO  
  return l(t) = r(t); vy&q7EX<i  
} x=]PE}<E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2?J[D7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qv4g#jX{  
D_VAtz  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 *c<0cHv*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *PEk+e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0@cc XF E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4K{<R!2I  
最后的布局是: 1HPYW7jk@"  
                Add <e)5$Aj  
              /   \ <? h`  
            Divide   5 (^,4{;YQ5  
            /   \ u6tD5Y  
          _1     3 !5FZxmUup  
似乎一切都解决了?不。 y{{7)G  
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。 Tp-<!^o4  
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。 KPW2e2{4@  
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: j6@5"wx  
A 9\]y%!  
template < typename Right > &"G4yM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vm+e%  
Right & rt) const vQK*:IRKK  
  { X=_`$ 0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V) Oj6nD]  
} yhwwF n\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Q4 emgBD  
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。 [3&Y* W  
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。 )3 C~kmN7  
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。 JrZ"AId2  
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。 [,_4#Zz  
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? b3$aPwv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [ QHSCF5  
kta`[%KmIZ  
template < class Action > E}&Z=+v}  
class picker : public Action F^knlv'  
  { b d!|/Lk  
public : 0qND2_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k#*tf:R  
  // all the operator overloaded q].n1w [  
} ; 4^|;a0Qy]  
~D[5AXV`^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @t W;(8-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: UM?{ba9  
CY{`IZ  
template < typename Right > 4&TTPcSt;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !4gyrNS  
  { r&qF v)0!`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OanHG  
} kaK0'l2%  
G?`x$UU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]gxt+'iAFS  
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。 8V]oR3'  
#:C?:RMS  
template < typename T >   struct picker_maker {OK+d#=  
  { =Tdh]0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5|I2  
} ; e7fA-,DV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C9?R*2L>  
  { !%pY)69gv  
typedef picker < T > result; Y6J7N^  
} ; N|G=n9p  
^Md]e<WAp  
下面总的结构就有了: k{fTq KS%h  
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。 qT U(]O1  
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。 Woo2hg-ti  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v\LcZt`}  
至此链式操作完美实现。 &PfCY{_  
z?a<&`W  
0H|U9  
七. 问题3 $m$tfa-  
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。 =e<;B_ ~.  
y1zNF$<q  
template < typename T1, typename T2 > m %mA0r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?B&Z x-krd  
  { ! y1]S .;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %FN3/iM  
} t6zc$0-j "  
B5- G.Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \M@9#bd  
@ P[o  
template < typename T1, typename T2 > N{lj"C]L  
struct result_2 yS*s[vT  
  { st8=1}:&\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^\Bm5QkS  
} ; ]}K\&ho2  
BseK?`]U"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %]~XbO  
这个差事就留给了holder自己。 uU&,KEH  
    vXdz?  
I(i/|S&^  
template < int Order > pv:7kgod  
class holder; V !Cu%4  
template <>  8(.DI/  
class holder < 1 > ;=&D_jGf]  
  { TB=KT j  
public : )kMA_\$,  
template < typename T > }7`HJ>+m)H  
  struct result_1 H<^*V8J 'w  
  { 41pk )8~pt  
  typedef T & result; ]e*Zx;6oi  
} ; 81O\BO.T  
template < typename T1, typename T2 > u!&w"t61Nd  
  struct result_2 OHz>B!`  
  { /zB;1%m-  
  typedef T1 & result; 76Drhh(  
} ; tb%u<jY  
template < typename T > [31vx0$_p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^qs{Cf$  
  { 1x\Vz\  
  return (T & )r; M 5mCG  
} .GJl@==~1  
template < typename T1, typename T2 > ! 11x&Db  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6usy0g D  
  { Lk%u(duU^  
  return (T1 & )r1; 6$]p;}#  
} _h@s)"  
} ; Hh/Z4`&yi  
5if4eitS  
template <> ]6W;~w%  
class holder < 2 > F vJJpPS  
  { $!+t2P@d.5  
public : Fv[. %tW  
template < typename T > <tT*.nM\  
  struct result_1 >a5M:s)  
  { f87> ul!*  
  typedef T & result; 'rT@r:6fn  
} ; =Mg/m'QI  
template < typename T1, typename T2 > S6.N)7y  
  struct result_2 o6@Hj+,,  
  { w(lxq:>"  
  typedef T2 & result; gq$]jWtCD  
} ; z8#c!h<@;  
template < typename T > $6~ \xe=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5H+S=  
  { 8J&K_ JC^  
  return (T & )r; U}c[oA  
} un+U_|>c  
template < typename T1, typename T2 > lX)RG*FlTC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c)N&}hFYC  
  { k'_p*H  
  return (T2 & )r2; ,n')3r   
} FZ!KZ!p  
} ; #MZ0Sd8]&  
@$5!  
:+1S+w  
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> >。 Ivw+U-Mz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $gYy3y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mY+.(N7m  
'O#,;n  
return l(i, j) = r(i, j);  eRlJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n&?]GyQ  
Z19d Ted33  
  return ( int & )i; NNWbbU3wjh  
  return ( int & )j; $N7:;X"l  
最后执行i = j; @ 2mJh^cj  
可见,参数被正确的选择了。 zTFfft<  
-0KQR{LI  
$ Cr? }'a  
)~hsd+ 0t  
91oIxW  
八. 中期总结 V^qZ~US  
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: Vt_NvPB`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F8q&v"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O*af`J{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -j%!p^2j9  
]jWe']T  
!}sYPz]7!  
OL{U^uOhY  
m6qmZ2<  
+C~,q{u  
九. 简化 gnS0$kCJ:  
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。 &} b'cO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !_+LmBd G  
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: %ZV a{Nc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kcH ?l  
  +-*/&|^等  (-\ ,t  
2. 返回引用。 NT~L=x sY  
  =,各种复合赋值等 W\{gBjfE  
3. 返回固定类型。 Hv>C#U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^s@?\v  
4. 原样返回。 5S PGv}if  
  operator, e+"r L]  
5. 返回解引用的类型。 'bP-p gc  
  operator*(单目) \ H#zRSbZ  
6. 返回地址。 }r&^*" 2=  
  operator&(单目) "FC;k >m  
7. 下表访问返回类型。 T-=sC=sS,  
  operator[] -I1Ne^DZn4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pnb?NVP!^9  
  operator<<和operator>> Y(WX`\M97  
f1Ruaz-  
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。 oB27Y&nO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H<dOh5MFh  
YaTJKgi"0  
template < typename Left > B\2<r5|QG  
struct value_return $'}:nwq6x  
  { + M2|-C  
template < typename T > 4|fI9.  
  struct result_1 N|eus3\E  
  { .M_[tl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CT6Ca,  
} ; +{ QyB  
umXa   
template < typename T1, typename T2 > 48]1"h%*qB  
  struct result_2 8U B-(~  
  { mDmy637_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zBWn*A[4  
} ; ^ N]u  
} ; oDp!^G2A"  
iARIvhfdi  
pg69mKZ$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qcu1&t\C  
Xj.Tg1^K"  
下面我们来剥离functor中的operator() RE]u2R6Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,.u7([SGm  
s OD>mc#%Y  
return l(t) op r(t) _yT Gv-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ' }rUbJo  
return op l(t) 8D eRs#  
return op l(t1, t2) z65|NO6JW.  
return l(t) op =!_e(J  
return l(t1, t2) op lz X0B&:  
return l(t)[r(t)] f>nj9a5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _X{i hf  
wm|{@z  
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/2<T[  
单目: return f(l(t), r(t)); rmc0dm&l]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^B2>lx\n  
双目: return f(l(t)); E1:{5F5/  
return f(l(t1, t2)); MyAS'Ki  
下面就是f的实现,以operator/为例 /N+*=LIK I  
]Y;E In  
struct meta_divide 79<{cexP  
  { L.bR\fE   
template < typename T1, typename T2 > oDul ?%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Klh7&HzR  
  { m4(:H(Za  
  return t1 / t2; hKb-l`KO  
} me@4lHBR  
} ; 4w0 &f  
vBCQ-l<Ub  
这个工作可以让宏来做: W[A;VOj0$  
o Y_(UIa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O<l_2?S1  
template < typename T1, typename T2 > \ M(o?I}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l)`bm/k]V  
以后可以直接用 y4s]*?Wz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1]#qxjZ~  
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 [;II2[5 ,  
(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。。。) 92+LY]jS  
?:OL8&0  
TFWV(<  
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 XRVE8v+  
/02|b}{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SnVIV%  
class unary_op : public Rettype #(-V^ T  
  { xlF$PpRNM  
    Left l; Iz^~=yV)  
public : zh)qo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N ~L3 9  
6rMGl zuRo  
template < typename T > D]v=/43  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }s{RW<A  
      { OOS(YP@b  
      return FuncType::execute(l(t)); ! FbW7"yE  
    } F>E'/r*  
y/rmxQtP  
    template < typename T1, typename T2 > 1pogk0h.:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N~g @  
      { t8 g^W K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hv te)  
    } m/3b7c@r  
} ; s QfP8}U  
*A.E?9pL\  
H cwqVU  
同样还可以申明一个binary_op %,$/wh)<V  
qQ[&FjTO`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (1gfb*L  
class binary_op : public Rettype sL]KBux  
  { '`=z52  
    Left l; |,L_d2lb  
Right r; !VU[=~  
public : Am&/K\O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d:}aFP[  
=xScHy{$  
template < typename T > B ?96d'A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Alaq![7MDP  
      { (D F{l?4x-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fp..Sjh 6  
    } i6M_Gk}  
Au,xIe!t  
    template < typename T1, typename T2 > msOk~ZPE6\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _3DRCNvh  
      { L}lOA,EF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E#X1P #$pW  
    } !mH2IjcL  
} ; >Du5B&41  
(( F[]<?  
1?sR1du,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hK*:pf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z8FeL5.(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yg\bCvL&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #FKo:id`K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! We% -?l:"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nBv|5$w:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F-g(Hk|v  
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) 833KU_ N  
下面是修改过的unary_op 0G?0 Bo  
/H&:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;*ebq'D([  
class unary_op U,S&"`a  
  { :{?8rA5  
Left l; C5m6{Oo+-  
  *#{[9d  
public : kb{h`  
67Rsd2   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} % FW__SN$c  
rld4uy}m  
template < typename T > X'4e)E3*O  
  struct result_1 m, ',luQ  
  { j/_@~MJBt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iHhoNv`MR  
} ; [4B.;MS(  
u6h"=l {  
template < typename T1, typename T2 > +O>1 Ed  
  struct result_2 &niROM,;K  
  { 7c$;-O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v[WbQ5AND  
} ; )$V}tr!  
\ a18Hp|%  
template < typename T1, typename T2 > Ag QR"Nu6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) '"@ L7U  
  { W zYy<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]etLobV  
} VOH.EK?5  
l&cYN2T b  
template < typename T > M6U/. n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const os*QWSs  
  { |9. `qv  
  return OpClass::execute(lt(t)); h 3Kv0^{  
} r!+-"hS!  
`r;e\Cp  
} ; U WYLT-^x  
f!2`N  
w A<JJ_R  
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 L/9f"%kZ  
好啦,现在才真正完美了。 yEL^Y'x?  
现在在picker里面就可以这么添加了: R06q~ >  
Kt3/C'zu  
template < typename Right > @*jd.a`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7RNf)nz  
  { g(m3 &  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \NwL#bQ~  
} mle"!*  
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。 [I:D\)$<  
2^N 4(  
d[;=X.fZ2  
 )TV4OT#  
^pA|ubZ  
十. bind TUzpln  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 vy\;#X!  
先来分析一下一段例子 -ZqN~5>j)  
*fVs|  
~yz7/?A)TS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -#T?C ]}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I;kKY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 is_`UDaB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f;M7y:A8q,  
我们来写个简单的。 Gr6XqO_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KA1Z{7UK%  
对于函数对象类的版本: =\H.C@r  
:FOMRrf7.  
template < typename Func > ~3 4Ly  
struct functor_trait ]5b%r;_  
  { %IGcn48J  
typedef typename Func::result_type result_type; lgp-/O"T  
} ; biFy*+|  
对于无参数函数的版本: F<y$Q0Z}  
j2NnDz'  
template < typename Ret > KrN#>do&<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ) 9h5a+Z  
  { ':6!f  
typedef Ret result_type; gHc0n0ZV  
} ; '#d`K.;_b.  
对于单参数函数的版本: .r!:` 6  
WMfu5x7e4  
template < typename Ret, typename V1 > /=co/}i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `h+ia/  
  { wlr/zquAE9  
typedef Ret result_type; R:HF~}  
} ; cd,)GF  
对于双参数函数的版本: s\g"~2+  
gd3~R+Kd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `ro~l_U;A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~ldqg2c  
  { r<4FF=  
typedef Ret result_type; +BcJHNIB  
} ; %|md0  
等等。。。 .} <$2.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aV3:wp]Gn  
`PK1zSr  
template < typename Func > a!YpSFr  
struct func_return  mD`v>L  
  { *ZP$dQ  
template < typename T > cSy{*K{B  
  struct result_1 d;UP|c>2  
  { KO/Z|I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I_xvg >i  
} ; 4A(kM}uRB  
*cn,[  
template < typename T1, typename T2 > ],{b&\  
  struct result_2 *k$&U3=  
  { R<aF;Rvb5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]H8,}  
} ; j8kax/*[  
} ; mk#xbvvG  
&t1?=F,]  
A}KRXkB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e\%emp->  
|#^##^cF/  
template < typename Func, typename aPicker > |f+|OZY  
class binder_1 Lk{ES$  
  { ab4(?-'-  
Func fn; %:rct  
aPicker pk; 4L}i`)CmB  
public : 1j7^2Y|UT`  
7u/_3x1  
template < typename T > QfjgBJo%  
  struct result_1 -m*IpDi  
  { RB7?T5G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 92g#QZs&W  
} ; ?g*#l d()  
3B|?{U~  
template < typename T1, typename T2 > s"5f5Cn/Wh  
  struct result_2 )i@j``P  
  { It.G-(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fW^\G2Fk  
} ; NUH;\*]8s  
-7^?40A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} KDD_WXGt~  
zFVNb  
template < typename T > T;/Y/Fd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y>}dKbCN  
  { LJ7Qwh_",  
  return fn(pk(t)); 3 D<s #  
} dd4g?):  
template < typename T1, typename T2 > 3Z.<=D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &K Ti[  
  { *h59Vaoc  
  return fn(pk(t1, t2)); {=n-S2%  
} ;OjxEXaq  
} ; 4t3Y/X  
[|{2&830  
LRNgpjE}  
一目了然不是么? CMk0(sztU_  
最后实现bind Y"J' 'K  
q)S70M_1  
x;d*?69f]  
template < typename Func, typename aPicker > UuDs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [k)xn3[  
  { 78'HE(*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w@ 1g_dy  
} C>\0 "}iD  
h>>KH*dQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]:Y@pZ  
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。 (.6~t<DRv  
a "*DJ&  
十一. phoenix |8,|>EyqK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &fH;A X.  
tNsiokOm  
for_each(v.begin(), v.end(), <\i}zoPO  
( vU5a`0mH  
do_ vFuf{ @P  
[ Z)=S. )  
  cout << _1 <<   " , " ')!+>b(P  
] ?[~"$  
.while_( -- _1), j*2Q{ik>J  
cout << var( " \n " ) pO^goo V\  
) b|7c]l  
); ~loJYq'y  
5\hJ&  
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: JIeKp7;^  
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 >,JLYz|</  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xqV>m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7S"W7O1>  
{J_1.uN=  
D|zlC,J,  
template < typename Cond, typename Actor > X}XTEk3[  
class do_while 6 <&jY  
  { t^N 92$|  
Cond cd; WO=X*O ne  
Actor act; VKzY6  
public : z D&5R/I  
template < typename T > d1&RK2  
  struct result_1 z@WuKRsi  
  { 'rWu}#Nb  
  typedef int result_type; Mlr]-Gu5Z  
} ; >cVEr+r9t  
Vn:BasS%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P3[!-sv  
EbTjBq  
template < typename T > i:8g3|JfMe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gDY+'6m;  
  { lHg&|S&J  
  do H)#HK!F6f  
    { 1Q$ePo   
  act(t); TQ-V61<5  
  } 2?=R_&0 Q  
  while (cd(t)); 2=?/$A9p  
  return   0 ; n%N|?!rB  
} tCkKJ)m  
} ; vn5X]U"  
HTfHAc?W  
0}(ZW~& 1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [=Qv?am  
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。 v4X\LsOP  
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。 ZHA6BVVT  
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。 .QwwGm  
下面就是产生这个functor的类: "rnZ<A}  
y,I?3 p|S  
{Pi+VuLE  
template < typename Actor > }B-@lbK6)  
class do_while_actor +o{]0~ y  
  { \FVm_)  
Actor act; m(~5X0  
public : \W"N{N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;QMRm<CLV  
Gp}:U>V)  
template < typename Cond > #;4afj:2g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z0fl]3p  
} ; K|"97{*|2  
UG)XA-ez  
a[Q\8<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @I\&-Z ^  
最后,是那个do_ BU\P5uB!V  
G@4ro<  
*k&yD3br-V  
class do_while_invoker aSu6SU  
  { #bFJ6;g=V  
public : mkJC *45  
template < typename Actor > 43i@5F]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FlWgTn>  
  { Ww8C}2g3  
  return do_while_actor < Actor > (act); *} yOL [  
} :n1^Xw0q  
} do_; SONv] ));  
.}AzkKdd@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~;m3i3D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^TC<_]7  
最后来说说怎么处理break和continue N>Dr z  
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。 6EHYIN^D  
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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