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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -1$z=,q'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ( +S-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7C Sn79E  
,6^Xn=o #  
{]|<|vc;GI  
X%99@qv  
  class filler "IpbR  
  { d/+s-g p  
public : 2_bEo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 67H?xsk@n  
} ; REcKfJTj  
bFG?mG:  
{[bpvK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pi70^`@'B  
[Djx@x  
| Wj=%Ol%o  
' 8R5 Tl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zSMM?g^T  
&&jQ4@m}j  
'lEIwJV$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /EHO(d!<  
T.QJ#vKO0  
U7fNA7#x"  
~Sf'bj;(  
二. 战前分析 7On.y*  
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。 W! |_ hL  
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 fMHw=wJQ  
HdY#cVxy  
Y[VXx8"p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gs.+|4dv  
  /* --------------------------------------------- */ 18kWnF]n=  
vector < int *> vp( 10 ); 4y4r;[@U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <%|u1cn~!v  
/* --------------------------------------------- */ k ^KpQ&n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j)nE!GKD(  
/* --------------------------------------------- */ ^G5fs'd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qUg/mdv&  
  /* --------------------------------------------- */ EKw)\T1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aWvC-vZk  
/* --------------------------------------------- */ zLxuxf~4@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [P6A $HC<  
BTO l`U  
lR F5/  
+wHa)A0MW  
看了之后,我们可以思考一些问题: *Br }U  
1._1, _2是什么? { /8s`m  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 'm<L}d  
2._1 = 1是在做什么? VD!PF'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xudZ7   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .'l3NV^{  
C=K{;.  
1n*"C!q  
三. 动工 bz,"TG[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  *ni0.  
" :[;}f;  
,s}7KE  
1j}e2H  
template < typename T > 8MU7|9 Q  
class assignment BHkicb?   
  { U3M;{_g  
T value; 5ff5M=M  
public : 1} _<qk9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1?"Zrd  
template < typename T2 > i$:yq.DW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,#^2t_c/  
} ; /L]@k`.q@  
.345%j  
$j!:ET'V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2]x,joB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mx 3fT>?  
U`{ M1@$  
!af;5F  
{)kL7>u]^V  
  class holder wXYT(R  
  { !WB3%E,I  
public : >*|Eyv_  
template < typename T > *Hv d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Pc+,iK>  
  { ^|!\IzDp  
  return assignment < T > (t); e-xT.RnQ  
} AXo)(\  
} ; @P=n{-pIW  
]r#NjP  
96gaun J  
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: xo-{N[r  
]N1,"W}  
  static holder _1; hbx+*KM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,oEAWNbgQ  
:^x,>( a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K)\D,5X^  
而不用手动写一个函数对象。 d(5j#?  
p-z!i+  
(f* r  
Vrp]YR L`  
四. 问题分析 7 lq$PsC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J|z' <W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )Dcee@/7S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @ L/i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -H 5-6w$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3m~3l d  
*JWPt(bnI  
五. 问题1:一致性 cvpZF5mL]U  
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?| Sx_j`Cgy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n@oSLo`k,`  
~(cqFf  
struct holder u b@'(*  
  { 0 zjGL7  
  // E /ycPqD  
  template < typename T > CF+:v(NL  
T &   operator ()( const T & r) const X`]>J5  
  { zHW&i~  
  return (T & )r; wA87|YK8*  
} K=P LOC5  
} ; Ml_!)b  
(+TL ]9P  
这样的话assignment也必须相应改动: Wl,I%<&j}  
g(F2IpUm/  
template < typename Left, typename Right > 1-G-p:|  
class assignment uBaGOW|Pl  
  {  sJ_3tjs)  
Left l; ,nw5 M.D_  
Right r; )VG_Y9;Xk:  
public : H .sfM   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hSk  
template < typename T2 > od3b,Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pTYV@5|  
} ; i_$?sg#=yk  
2bpFQ8q  
同时,holder的operator=也需要改动: 7. eiM!7g  
h{PJ4U{W  
template < typename T > [} %=& B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  8KzH -  
  { _<)HFg6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =?hbi]  
} O(T6Y80pU  
G?+]BIiL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mldY/;-H!1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (`f)Tt=`  
( "J_< p  
return l(rhs) = r; {6wy}<ynC+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9:Z|Z?>?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a S+i`A:a  
J]&nZud`  
template < typename Tp > :-b-)*TC;  
class constant_t R9Y{kk0M  
  { JaJyH%+$!  
  const Tp t; &([yI>%  
public : 3,@|kN<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S ^@# %>  
template < typename T > [\"<=lb`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u$1^=  
  { 5S #6{Y =  
  return t; \Xg`@JrTM  
} ;;zd/n2b  
} ; rGSi !q  
#Xun>0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !p 70g0+  
下面就可以修改holder的operator=了 xb^M33-y  
E._/PB  
template < typename T > fH_Xm :%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I8:G:s:  
  { ^}hSsE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pR~"p#Y  
} IpsV4nmnz-  
+|spC  
同时也要修改assignment的operator() bY=Yb  
z-h7v5i"  
template < typename T2 > yc@ :*Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bKPjxN?!9  
现在代码看起来就很一致了。 #r80FVwiD  
G4,BcCPQ  
六. 问题2:链式操作 .J9\Fr@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8"x\kSMb  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 h,2?+}Fn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1.z !u%2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Qkg([q4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d/Fy0=0  
)$E'2|Gm/  
template < typename T > xh!aB6m8R  
struct result_1 5ZHO+@HiFH  
  { wRE2rsXoU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;UWp0d%  
} ; x/#.%Ga#T  
!Ka~X!+\  
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: #0/^v*  
\'Ca%j  
template < typename T > R&1 xZFj  
struct   ref 2rX}A3%9^^  
  { c}#(,<8X  
typedef T & reference; @-}!o&G0  
} ; Z+! 96LR  
template < typename T > -<gQ>`(0  
struct   ref < T &> v!rOT/I  
  { z%WOv ~8~  
typedef T & reference; F#\+.inO  
} ;  B*Q  
C= PV-Ul+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iMs(Ywak]  
+P"u1q*+p  
template < typename T > %'[ pucEF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e#{l  
  { U\",!S~<  
  return l(t) = r(t); w'!J   
} ju;Myi}a  
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。 IHf#P5y_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M% FKg/  
3x~AaC.j  
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 'd|E>8fejG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [fXC ;c1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 05vu{>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ou'|e"tI  
最后的布局是: 4 {3< `  
                Add -*&C "%e  
              /   \ N!=Q]\ZD  
            Divide   5 5[>N[}Ck>  
            /   \ dZjh@yGP.  
          _1     3  ,zrShliU  
似乎一切都解决了?不。 KXga {]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。 =?- s azF&  
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。 jT q@@y  
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: Q##L|*Qy  
STQ~mFs"  
template < typename Right > {_*$X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >{kPa|  
Right & rt) const ~qm u?5  
  { Rk52K*Dc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d9uT*5f  
} 9w,u4q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  Ry iS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4\EvJg@Z.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3q0^7)m0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7_ah1IEK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 KdTna6nY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9]TvL h3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "t)|N dZm  
;X2(G  
template < class Action > J*CfG;Y:  
class picker : public Action Oe%jV,S|V  
  { I`}<1~ue  
public : Qz?r4kR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4'-GcH  
  // all the operator overloaded VNLggeX'U  
} ; n`)wD~mk  
Zr@G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 PyfOBse}r  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `` mi9E  
1f`=U 0  
template < typename Right > )Y+?)=~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hV4B?##O  
  { ,\ RxKSU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E8.xmTq  
} #5.L%F  
:,(ZMx\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M.R] hI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 N%&D(_  
)C CrO   
template < typename T >   struct picker_maker V2?&3Z) W  
  { -"e$ VB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 13T0"}  
} ; A/"p PO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2i~qihx5^  
  { [,fdNxc8  
typedef picker < T > result; &$</|F)y  
} ; 5U/1Z{  
f~D> *<L4-  
下面总的结构就有了: \dag~b<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <\cH9D`dE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z"fnjH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2x*C1   
至此链式操作完美实现。 MO$ dim>  
r?=7#/]  
1y5$  
七. 问题3 Soa5TM  
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。 /M "E5  
/8` S}g+  
template < typename T1, typename T2 > MrA&xM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*gTC1bvB  
  { e r;3TG~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 88ydAx#P  
} ^L<*ggw  
6uijxia  
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: 5Y&s+|   
z<F.0~)jb  
template < typename T1, typename T2 > AQ 5CrYb  
struct result_2 lAwOp  
  { e[@q{.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *?+maK{5+  
} ; Y(]&j`%  
,1YnWy *  
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? #)BdN  
这个差事就留给了holder自己。 hFjXgpz5  
    &,Xs=Lv mq  
vx\h Njb  
template < int Order > X=p~`Ar M{  
class holder; z AxwM-`  
template <> q#RVi8('  
class holder < 1 > WqC6 c&NM  
  { TvWhy`RQ  
public : E5M*Gs  
template < typename T > ),-4\!7  
  struct result_1 6 tbH(  
  { Ir*,fyl  
  typedef T & result; kE".v|@  
} ; I/s?] v  
template < typename T1, typename T2 > /.\$%bua  
  struct result_2 66%#$WH#  
  {  F%6`D  
  typedef T1 & result; X3:-+]6,d  
} ; j]"Yz t~u  
template < typename T > UP]J `\$o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m GWT</=[$  
  { "l&sDh%Lk<  
  return (T & )r; &0 VM <  
} <bf^'$l  
template < typename T1, typename T2 > ud`.}H~aB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Ya-;&;`  
  { t$=0  C  
  return (T1 & )r1; Nky%v+r  
} 5}R /C{fs  
} ; `oh'rm3'8  
-NVk>ENL4  
template <> J|Lk::Ri  
class holder < 2 > [JGa3e  
  { A]{8 =  
public : 'sm+3d  
template < typename T > O4&/g-  
  struct result_1  IjDG  
  { ~`{HWmah  
  typedef T & result; mLO{~ruu  
} ; IrXC/?^h  
template < typename T1, typename T2 > n\ma5"n0=\  
  struct result_2 F,e_`  
  { O;:8mm%(  
  typedef T2 & result; ^AD/N|X^  
} ; 'MM#nQ\(  
template < typename T > 2D MH@U2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~2~KcgPsq  
  { (0"9562  
  return (T & )r; #4''Cs  
} WW;S  
template < typename T1, typename T2 > XTyn[n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8*)zoT*A  
  { (G"b)"Qum  
  return (T2 & )r2; T.HI $(d  
} EPr{1Z  
} ; U$pHfNTH  
awXL}m[_!  
=5LtEgHU  
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> >。 ;P _`4w3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SM:{o&S`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D;<Q m,[  
>.#uoW4ZV  
return l(i, j) = r(i, j); JPiC/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mYb8   
jo<[|ZD  
  return ( int & )i; 9\Mesf1$o  
  return ( int & )j; gzP(Lf I5  
最后执行i = j; N`grr{*_  
可见,参数被正确的选择了。 g=[ F W@z  
qrNW\ME  
(^9q7)n  
^#S  
}x-~>$:"  
八. 中期总结 7 s5?^^  
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: "F|OJ@ M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >lyUr*4PX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mb?DnP,z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (XRj##G{  
T |'Ur #  
vUgLWd  
\J-O b  
^C):yxN P  
q`}Q[Li  
九. 简化 : O t\l  
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。 ,vW.vq<{q3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *D,+v!wG9  
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: '4FS.0*_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,h5.Si>  
  +-*/&|^等 Roy`HU ;0a  
2. 返回引用。 rQ*'2Zf'<  
  =,各种复合赋值等 ui70|  
3. 返回固定类型。 nUhD41GJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -j]r\EVKS  
4. 原样返回。 `U!eh1*b  
  operator, ED"5y  
5. 返回解引用的类型。 Y#{KGVT<  
  operator*(单目) ',6QL4qV/  
6. 返回地址。 M5exo   
  operator&(单目) R.|fc5_"+  
7. 下表访问返回类型。 g;v{JB  
  operator[] DD|%F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \(Zdd \,  
  operator<<和operator>> Si*Pi  
xHykU;p@  
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。 d)r=W@tF]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \D,0  
,`/!0Wmt  
template < typename Left > ui G7  
struct value_return Fdu0?H2TL  
  { J%f5NSSU{6  
template < typename T > _ZzPy;[i?  
  struct result_1 m]N 4.J  
  { 9qQ_#$Vv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t wtGkkC  
} ; A0O$B7ylQ  
uTP=kgYqJ  
template < typename T1, typename T2 > j=dHgnVvj  
  struct result_2 PM=I  
  { SP HeI@i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I^M3>}p  
} ; } %S1OQC  
} ; A[ /0on5r  
'4dnC2a]  
$hndb+6q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HQ@X"y n  
gl.P#7X  
下面我们来剥离functor中的operator() 2d<ma*2n(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Mk|h ><Q"  
'$1-A%e$1  
return l(t) op r(t) F2oY_mA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &E {/s  
return op l(t) 6$)Yqg`X  
return op l(t1, t2) L V33vy  
return l(t) op W|D'S}J  
return l(t1, t2) op g6QkF41nG  
return l(t)[r(t)] Gu*;z% b2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] faD(, H  
nsw.\(#  
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: 79:x>i=  
单目: return f(l(t), r(t)); JZu7Fb]L9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vh?({A#>.E  
双目: return f(l(t)); }6C&N8 f  
return f(l(t1, t2)); tPC8/ntP8  
下面就是f的实现,以operator/为例 R*Pfc91}  
YIgzFt[L  
struct meta_divide ] =>vv;L  
  { ;?zb (2  
template < typename T1, typename T2 >  >?U (w<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y7d)[d*Mz  
  { a4g=cs<9}  
  return t1 / t2; HX+'{zm]  
} ,D ;`t  
} ; OX|/yw8  
8C4 Tyms  
这个工作可以让宏来做: .HZYSY:X  
e *;"$7o9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ kwGj 7'  
template < typename T1, typename T2 > \ vhWj_\m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ' 'UiQ   
以后可以直接用 js8uvZ i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eSa ]6  
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 TrkoLJmB  
(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。。。) : ]CZS  
^U~YG=!ww  
2{+\\.4Evk  
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 #Y`U8n2F  
c/T]=S[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "5Kx]y8  
class unary_op : public Rettype & r\z9!   
  { 3.R?=npA  
    Left l; O$$s]R6  
public : >-y'N.l^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'ky'GzX,  
1!vR 8.  
template < typename T > +Icg;m{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? 76jz>;b  
      { Eg  w?  
      return FuncType::execute(l(t)); 3TtnLay.k  
    } 5Z`f)qE  
]dk~C?H  
    template < typename T1, typename T2 > _h@e.BtDs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !y4o^Su[  
      { zJdlHa{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EkOBI[`  
    } !30Dice  
} ; {:{NK%  
f>p;Jh{2fn  
"hs`Y4U  
同样还可以申明一个binary_op q'c'rN^  
Bz7T1B&to  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \!G&:<h  
class binary_op : public Rettype #\t?`\L3  
  { AbLOq@lrK  
    Left l; oEKLuy  
Right r; 4V<s"  
public : _Y}(v( (;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %Vive2j C  
P" 3{s+ r  
template < typename T > &IOChQ`8P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F S1<f:  
      { U.?,vw'aai  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1_GUi  
    } f4`=yj*  
` [@ F3x  
    template < typename T1, typename T2 > _~5{l_v|I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1(rH5z'F  
      { oh#6>|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gZ/M0px  
    } ,}`II|.oB  
} ; Sn" 1XU  
(AXS QI~y  
I&R4.;LW  
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 ha3 Qx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kF6X?mqgD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X`^9a5<"  
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。 Ojie.+'SB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )Hl;9  
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。。。 K~v"%sG{`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x:@HtTX  
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) ldi'@^  
下面是修改过的unary_op R}>Gk  
N7}.9%EV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h_x"/z&  
class unary_op 3D;\V&([  
  { bWUo(B#*I  
Left l; Zp l?zI  
  [ o3}K  
public : 'UW7zL5  
C37KvLQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vk@u|6U'  
,MuLu,$/  
template < typename T > i nF&Pv  
  struct result_1 m0XK?;\V  
  { VX2bC(E'%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C03ehjT<  
} ; VU}UK$JN  
m:II<tv  
template < typename T1, typename T2 > VO#]IXaP  
  struct result_2 6&$z!60  
  { K, ?M5n '  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e=1&mO?  
} ; _"##p  
!T6oD]x3  
template < typename T1, typename T2 > {cq; SH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I zM=?,`  
  { n]6xrsE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z#8GF^U:T  
} KX[_eO L  
>bEH&7+@_'  
template < typename T > 2 os&d|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #B;`T[  
  { -"<H$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ATk>:^n  
} `c(,_o a{  
.e"De-u  
} ; b4S7 Q"g  
) m%ghpX  
J$j&j`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %* vYX0W"  
好啦,现在才真正完美了。 c^Rz?2x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^md7ezXL  
@X\Sh>H  
template < typename Right > ('OPW&fRG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const leg@ia  
  { TW:vL~L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k2,n:7  
} V.: a6>]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 = 14'R4:  
]J5[ZVz  
it D%sKo  
`i,ZwnLh{  
#:DDx5%x<b  
十. bind bhnm<RZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m:/nw,  
先来分析一下一段例子 It(8s)5  
)PB&w%J  
{KdC5 1"Nv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4/~8zvz&3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s7D_fv4e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0F0V JE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8Rc4+g  
我们来写个简单的。 !M)!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =}Bq"m  
对于函数对象类的版本: &s\$&%|  
;7K5Bo  
template < typename Func > G0^23j  
struct functor_trait [o*u!2 r  
  { HC?yodp^  
typedef typename Func::result_type result_type; V`pTl3  
} ; JUF[Y^C  
对于无参数函数的版本: /49PF:$?  
/Fk LZm  
template < typename Ret > ?*9U d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |pqLwnOu  
  { 4)]g=-3  
typedef Ret result_type; ^h1VCyoR*  
} ; / h0-qW  
对于单参数函数的版本: rf@/<Wu  
jMzHs*:  
template < typename Ret, typename V1 > ig")bt3s5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pyT+ba#  
  { t TA6 p  
typedef Ret result_type; HdJLD+k/  
} ; C$"jZcm,I  
对于双参数函数的版本: Ke&lGf"5  
uZ]B?Z%y#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5y(irbk7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SR*%-JbA  
  { Ua5m2&U1  
typedef Ret result_type; (|' w$  
} ; u5H#(&Om  
等等。。。 #_2V@F+,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !V+5$TsS  
F}H!vh[  
template < typename Func > p$?c>lim  
struct func_return IywovN Tr  
  { cQ6[o"j.  
template < typename T > "*RCV6{  
  struct result_1 yx{Ac|<mR  
  { UciWrwE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CV]PCq!  
} ; `DG6ollp{  
)N)ziAy}  
template < typename T1, typename T2 > +(/XMx}a  
  struct result_2 @!0j)5%  
  { >h[tHM O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pcur6:8W!  
} ; c*RZbE9k  
} ; K[~Wj8W0  
o4w+)hh  
-fL|e/   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J:?t.c~$o  
^nbze  
template < typename Func, typename aPicker > s.=)p"pTd  
class binder_1 Kzo{L  
  { :{_Or'L  
Func fn; puZ<cV e/  
aPicker pk; iL|*g3`-f  
public : l2VO=RDiW  
;cp-jY_U  
template < typename T > _q6+]  
  struct result_1 ua|qL!L+  
  { h,FP,w;G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +}mj6I  
} ; K8|6r|x  
g?`D8  
template < typename T1, typename T2 > II>X6  
  struct result_2 Y0s^9?*  
  { 1Y}gki^F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R#Bt!RNZ  
} ; D.*JG7;=Z  
P%ZWm=lg  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GdG%=+  
|i|YlWQS  
template < typename T > 2<ef&?ljk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 _5[5K^  
  { !cSD9q*  
  return fn(pk(t)); ^jf$V #z0/  
} }-r"W7]k  
template < typename T1, typename T2 > :\4O9f*5+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GExG1n-  
  { Xo%Anqk  
  return fn(pk(t1, t2)); -F8%U:2a  
} J,7_5V@jJ  
} ; i3e|j(Gs4  
t8?+yG;  
"H G:by  
一目了然不是么? cst=ms  
最后实现bind / /wmJ |  
,(c="L4[  
29av8eW?3  
template < typename Func, typename aPicker > xFpJ#S&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HH+rib'u  
  { w~Y#[GW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N#[/h96F  
} !2{MWj  
xUSIck  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YDmFR,047  
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。 B"Fg`s+]U  
>Zr/U!W*?  
十一. phoenix l;|1C[V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JT_#>',  
SR43#!99Q  
for_each(v.begin(), v.end(), *S=v1 s/  
( }'@*Olj  
do_ ~?L. n:wu  
[ i, )kI  
  cout << _1 <<   " , " F'*{Fk h  
] ;c;;cJc!  
.while_( -- _1), ]]7s9PCN  
cout << var( " \n " ) CX1'B0=\r  
) 'E7|L@X"r  
); |20p#]0E+  
LXK+WB/s  
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: Sk1yend4  
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 V'6%G:?0a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G7),!Qol  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5k\61(*s  
#v~5f;[AAs  
9JUlu  
template < typename Cond, typename Actor > /\=g;o'  
class do_while _Y~+ #Vc  
  { .79'c%3}  
Cond cd; }2h~o~  
Actor act; YE^|G,]  
public : Ybok[5  
template < typename T > 6~2!ZU  
  struct result_1 $Z;0/\r%  
  { EL+}ab2S  
  typedef int result_type; M@gm.)d  
} ; z{%G  
c3Mql+@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s\KV\5\o  
S&QZ"4jq  
template < typename T > goxgJOiB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U| y+k`  
  { w>!KUT  
  do Qp< 6qM35  
    { U~T/f-CT  
  act(t); Uh9$e  
  } \.*aC)  
  while (cd(t)); lJKU^?4S8  
  return   0 ; N}^\$sVu_  
} G,$jU9 f  
} ; 4K4?Q+?  
2pB@qi-]  
jmAWto}.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?5+=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 J[<:-$E  
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。 \Mi y+<8$  
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。 HZM&QZHx)`  
下面就是产生这个functor的类: 0_%u(?  
G8<,\mg+  
7[8PSoo  
template < typename Actor > ffSecoX  
class do_while_actor $_<,bC1[  
  { QZd ,GY5{  
Actor act; { \Q'eL8  
public : +=:CW'B5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a|66[  
9?]4s-~  
template < typename Cond > n32BHOVE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L.erP* w  
} ; 'GNT'y_  
[S*bN!t  
d7l0;yR&+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jMZ{>l.v  
最后,是那个do_ 4Kx;F 9!%~  
wLNO\JP'  
!v94FkS>  
class do_while_invoker WzZb-F  
  { Z.rKV}yjY  
public : 3VKArv-  
template < typename Actor > `F(KM '  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^ b}_[B  
  { qL3*H\9N  
  return do_while_actor < Actor > (act); qf+I2 kyS  
} ` 8.d  
} do_; mO]>(^c  
h*&-[nSo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lB3W|-Ci  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LiiQ;x  
最后来说说怎么处理break和continue 347p2sK>  
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。 #uFP eu:  
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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