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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kO*$"w#X[p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PJrtM AcKq  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 2WVka  
(<oy N7NT  
>:!X.TG$  
y (pks$  
  class filler "s_lP&nq  
  { -JjM y X  
public : `&sH-d4v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E5lBdM>2  
} ; /U)D5ot<  
 *m,k(/>  
Nf"r4%M<6  
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: oVe|M ss6  
Zt.|oYH$  
K_ ~"}  
;^I*J:]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $.rhRKs  
Rn I&8  
xJ)n4)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z(^]J`+\  
)i^<r;_z  
vv+z'(l  
H_X [t*2  
二. 战前分析 w{@o^rs  
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。 %k?U9pj^  
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 ;Q*or2"!  
2M'[,Xe  
Z>Wg*sZy)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 bH^":i(  
  /* --------------------------------------------- */ pF Rg?-  
vector < int *> vp( 10 ); y)!5R3b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $,}E   
/* --------------------------------------------- */ 5VAK:eB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t+iHQfuP9A  
/* --------------------------------------------- */ %H&@^Tt a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m~d]a$KQ5-  
  /* --------------------------------------------- */ 1@1U/ss1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =i*;VFc  
/* --------------------------------------------- */ usCt#eZK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h*$y[}hDuv  
b8SHg^}  
AKyUfAj3  
a (b#  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?fjuh}Q5h  
1._1, _2是什么? #[~pD:qqM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Zk"eA'"\  
2._1 = 1是在做什么? [^e%@TV>d  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ft KTnK.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sN2p76KN  
 &NK,VB;  
S4Ww5G?.  
三. 动工 &*G #H~\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >kp?vK;'B  
\GZM&Zd  
Ksj -zR;  
fNt`?pW H  
template < typename T > {~s DYRX  
class assignment A}N?/{y)G  
  { I3mGo  
T value; lXiKY@R#  
public : P5nO78  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]? g@jRs  
template < typename T2 > ?_vakJ )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2Yn <2U/^R  
} ; DN~nk  
D\s WZ  
tlqiXh<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -~30)J=e`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yc `)R  
jWl)cC  
bc) ~k:  
xt%7@/hiE  
  class holder !0@Yplj  
  { fM63+9I)\  
public : ZUR6n>r  
template < typename T > 4?7W+/~<&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ytoo~n  
  { ps%q9}J  
  return assignment < T > (t); `t9?=h!  
} dEA6   
} ; O6/f5  
4V COKx  
pd7NF-KD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: - 'W++tH=  
An"</;HU  
  static holder _1; VG5+CU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PuT@}tw  
l q&wXi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YWe"zz  
而不用手动写一个函数对象。 GlT7b/JCG  
Uo>] sNP~  
2hkRd>)&5  
5>j)kx=J9  
四. 问题分析 6qaQ[XTxf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 TAF PawH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h`k"A7M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /[)qEl2]K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5sJJGv#6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H_ox_ u}  
Nkl_Ho,  
五. 问题1:一致性 @$c\d vO  
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?| ^!z [t\$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <$~mE9a6  
i Ae<&Ms  
struct holder \\7ZWp\fN  
  { YmgLzGk`  
  // ?5 cI'  
  template < typename T > mvZw  
T &   operator ()( const T & r) const J<maQ6p  
  { >U*T0FL7  
  return (T & )r; ?1$fJ3  
} $UCAhG$  
} ; \lC   
d'$T4yA  
这样的话assignment也必须相应改动: Z->p1xkX  
:^x?2% ~K.  
template < typename Left, typename Right > C #6dC0  
class assignment Jesjtcy<*  
  { [P7N{l=I  
Left l; &2zq%((r  
Right r; +0q>fp_K(+  
public : e\JojaV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $8[r9L!  
template < typename T2 > !PJ6%"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 78OIUNm`  
} ; QC;^xG+W  
W.0L:3<"  
同时,holder的operator=也需要改动: Z%Zd2 v  
+g]yA3  
template < typename T > 3*)ig@e6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?Poq2  
  { ehG/zVgn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ve!fU  
} D{d>5P?W  
HnCzbt@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m"jV}@agX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ) ^3avRsC  
p4i]7o@  
return l(rhs) = r; 16i "Yg!*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J8)#PY[i4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P7MeX(Tay  
z0*_^MH  
template < typename Tp > }HYjA4o\A  
class constant_t jR#~I@q^  
  { _({A\}Q|  
  const Tp t; mJ`A_0  
public : {aJJ `t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >Ll$p 0W  
template < typename T > @wC5 g 4E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i'wAE:Xe  
  { g9WGkH F  
  return t; YH_7=0EJ  
} -!L"')  
} ; X'% ;B  
QZhj b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g HbxgeL  
下面就可以修改holder的operator=了 6 ]pX>Xho  
Y.U[wL>  
template < typename T > D<X.\})Md  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D"ehWLj  
  { Xy &uZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V-r3-b  
} ,b;{emX h  
<rL/B k  
同时也要修改assignment的operator() Kmv+1T0,  
9Xo[(h)5d  
template < typename T2 > zC:wNz@zK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^e>Wo7r  
现在代码看起来就很一致了。 U Gpu\TB  
x5WW--YR+  
六. 问题2:链式操作 4[-*~C|W5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p6XtTx  
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。 xvSuPP4 m  
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。 &gE 75B  
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。 mA@Me7m}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P?]aWJ  
u@%r  
template < typename T > BEgV^\u  
struct result_1 :C8$Xi_i}  
  { "y<?Q}1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $Qy7G{XJ[^  
} ; d@G}~&.|  
rf%7b8[v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \VFHHi:I  
W|,V50K  
template < typename T > LW:LFzp  
struct   ref D^;*U[F?  
  { 1G'`2ATF*  
typedef T & reference; %9#gB  
} ; :BGA.  
template < typename T > {Pu\?Cq  
struct   ref < T &> wgRs Z  
  { T}=>C+3r  
typedef T & reference; awUx=%ERtA  
} ; 4~OQhiJ   
R?EASc!b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }AvcoD/b  
N9<Ujom  
template < typename T > h}Wdh1.M3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1uk 0d`JL  
  { *79m^  
  return l(t) = r(t); ?}Lg)EFH  
} o!r8{L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <JwX_\?ln  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EK$Kee}~  
b2b75}_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 + EM_TTf4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &h,5:u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,*@AX>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?P7]u>H  
最后的布局是: <(e8sNe  
                Add |J~eLh[d  
              /   \ CCGV~e+  
            Divide   5 _ZAchzV  
            /   \ %,*G[#*&  
          _1     3 G^1b>K  
似乎一切都解决了?不。 xyE1Gw`V  
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。 j9/-"dTL  
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。 M-uMZQ e  
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: lRP1&FH0  
cubk]~VD  
template < typename Right > n!E2_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *X38{r j  
Right & rt) const 2spg?]  
  { =4 X]gW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^R$'eG 4L?  
} fXQiNm[P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;*[9Q'lI*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 a/uo}[Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3?s ?XAh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Bfv.$u00p  
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。 U^Tp6vN d  
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? Pu>N_^  C  
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/P7F\R  
BD#.-xWV  
template < class Action > -6Mm#sX  
class picker : public Action B )JM%r  
  { O;]?gj 1@  
public : s Fgadz6O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bxXiQa  
  // all the operator overloaded U~2`P  
} ; oT|m1aGE  
i(6J>^I  
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。 Kt.~aaG_  
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: ;#G%U!p  
sxED7,A  
template < typename Right > pD@zmCU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i$-#dc2qY  
  { sst,dA V$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cv=GZGn-  
} b]]N{: I  
t^tCA -  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G7* h{nE  
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。 cUDgM  
!@ YXZ  
template < typename T >   struct picker_maker nD,{3B#  
  { ;</Twm;:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (w2= 2$  
} ; '?Iif#Z1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "L2m-e6  
  { 1;W=!Fx  
typedef picker < T > result; YbMssd2Yg  
} ; J%dJw}  
ev>oC~>s  
下面总的结构就有了: {sC=J hs-  
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。 fV ZW[9[  
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。 |Zq\GA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oVB"f  
至此链式操作完美实现。 I/UQ'xx  
I*1S/o_xI  
uf@U:V  
七. 问题3 wy4q[$.4v  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |j_`z@7(  
\-. Tg!Q6  
template < typename T1, typename T2 > -rDz~M+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ls: =A6AGM  
  { pX<a2F P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZcZ;$*  
} zd`=Ih2Wx  
BQjam+u6  
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: Z%v6xP.  
=%h~/,  
template < typename T1, typename T2 > 4S *,\q]q  
struct result_2 9)yG.9d1  
  { u;n(+8sz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'H=weH  
} ; AQci,j"  
_IYY08&(r  
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? 6f}e+80  
这个差事就留给了holder自己。  0:dB 9  
    -fux2?8M  
/{G/|a  
template < int Order > jpO38H0)  
class holder; #O</\|aH)i  
template <> `45d"B I  
class holder < 1 > <"I?jgo  
  { Wg1tip8s  
public : HtzMDGV<  
template < typename T > &"j@79Ym1~  
  struct result_1 ,35Ag#va  
  { =QiT)9q)  
  typedef T & result; mG}k 3e-  
} ; *o|p)lH  
template < typename T1, typename T2 > 3LrsWAz'  
  struct result_2 5<r)+?!n  
  { v>^jy8$  
  typedef T1 & result; )_O.{$ to  
} ; n^6TP'r  
template < typename T > N<b D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `GkRmv*  
  { i;HH ! TaN  
  return (T & )r; U]j&cFbn5_  
} 2B'^`>+8S  
template < typename T1, typename T2 > QX/]gX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B'/Icg.T  
  { x9\J1\  
  return (T1 & )r1; ={xqNRVd  
} 83xd@-czgh  
} ; (lb`#TTGx  
2?H@$-x>  
template <> ,^!Zm^4,  
class holder < 2 > eu=|t&FKk  
  { Zr R+QV  
public : U;>B7X;`E4  
template < typename T > {"\q(R0  
  struct result_1 [Z% l.  
  { FP@ A;/c  
  typedef T & result; _3zU,qm+  
} ; m^c%]5$  
template < typename T1, typename T2 > Xi*SDy  
  struct result_2 z}mvX .j7  
  { .^GFy   
  typedef T2 & result; r)%4-XeV  
} ; T*p|'Q`  
template < typename T > U!_sh<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |H<|{{E  
  { C,R,:zR  
  return (T & )r; &(WE]ziuO  
} *+&z|Pwv[^  
template < typename T1, typename T2 > j@_nI~7f}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;,FT&|3o  
  { (J/>Gy)d  
  return (T2 & )r2; a'm!M:w  
} 2kC^7ZAwu  
} ; Bac?'ypm  
_82<| NN:  
IZ|c <#r6  
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> >。 [3GKPX:OA/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 57'q;I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1k0^6gE|  
_J +]SNk  
return l(i, j) = r(i, j); {kT#o3,>w6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j}i,G!-u  
S_`W@cp[  
  return ( int & )i; -%saeX Wo  
  return ( int & )j; (=6P]~,  
最后执行i = j; g2!0vB>  
可见,参数被正确的选择了。 4p*?7g_WVH  
s_x=^S3~LO  
yIM.j;5:~5  
U<1}I.hDJ  
(Be$$W  
八. 中期总结 ojiM2QT}m  
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: #tCIuQ,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2#,8evH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f|;HS!$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Rv0-vH.n  
Q1]V|S;)X  
Rs`Vr_?Hk  
7)g;Wd+H  
Vj?*= UL  
4da ^d9ZOy  
九. 简化 C!CaGf=  
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。 O@G<B8U,K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t sC z+MP  
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: _SU,f>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yz54:q?  
  +-*/&|^等 O e0KAn  
2. 返回引用。 y}3 `~a  
  =,各种复合赋值等 5%vP~vy_}  
3. 返回固定类型。 8^&fZL',  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #g5't4zqx  
4. 原样返回。 \JF57t}Zk  
  operator, {X{01j};8  
5. 返回解引用的类型。 t[L2'J.5  
  operator*(单目) C.DoXE7  
6. 返回地址。 VQZT.^  
  operator&(单目) Vs2v j  
7. 下表访问返回类型。 >KH(nc$  
  operator[] J tn&o"C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CNpCe-%&  
  operator<<和operator>> b}"vI Rz  
_rWTw+ L  
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。 #t5JUi%in*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L%=BCmMx  
'Q^G6'(SaK  
template < typename Left > 3R Y|l?n>  
struct value_return U O{xpY  
  { ?CL z@u~  
template < typename T > VH$\ a~|  
  struct result_1 `UzCq06rJ1  
  { M[&.kH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HzFt  
} ; m-&a~l  
(RI>aDG RH  
template < typename T1, typename T2 > Lt#:R\;&  
  struct result_2 Bk@_]a  
  { $P1d#;rb%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j:\_*f  
} ; =qVAvo'  
} ; KJ05Zx~uma  
Rwi5+;N  
p]J]<QaZD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &El[  
g tSHy*3]  
下面我们来剥离functor中的operator() g]TI8&tP!L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fitK2d   
[jmAMF<F  
return l(t) op r(t) iIC9rso"Q1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U iPVZ@?  
return op l(t) f/|a?n2\hm  
return op l(t1, t2) }T^v7 LY  
return l(t) op h;mQ%9 Yd  
return l(t1, t2) op rkER`  
return l(t)[r(t)] jw6ng>9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j2C^1:s@m  
^{:[^$f:l  
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: s^x , S  
单目: return f(l(t), r(t)); *jqPKK/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +O%a:d%  
双目: return f(l(t)); Qr xO erp  
return f(l(t1, t2)); yp7,^l  
下面就是f的实现,以operator/为例 Phjf$\pt  
[eTck73  
struct meta_divide kdZ-<O7@  
  { Y7IlqC`i  
template < typename T1, typename T2 > 2oNPR+ -  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  &~f*q?xR  
  { Ky{I&}+R|  
  return t1 / t2; :O_<K&  
} Yru1@/;  
} ; #0$eTdx#  
PSt|!GST  
这个工作可以让宏来做: TBLk+AR  
;/]c^y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u9[w~U#  
template < typename T1, typename T2 > \ |Z +E(F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \H'CFAuF  
以后可以直接用 ~wQ WWRk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bB[*\  
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 vU=k8  
(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。。。) +[go7A$5  
j^R~ Lt4  
W(3~F2  
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 qy0_1xT-  
yW7S }I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y)-)NLLG;n  
class unary_op : public Rettype P+ h<{%:*  
  { l2_E6U"  
    Left l; 5&7?0h+I  
public : RM=+ZmA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xsypIbN  
2%, ' }Bus  
template < typename T > mZ.6Njb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2QQYXJ^  
      { ,t,65@3+b  
      return FuncType::execute(l(t)); K,T]Fuy  
    } X+G*Q}5  
Vu8-Cy>Q?  
    template < typename T1, typename T2 > >ww1:Sn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R^w >aZ oJ  
      { ?VHwYD.B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5v03<m0`y  
    } AhFI, x  
} ; \|4MU"ri  
.J! $,O@  
Q $,kB<M  
同样还可以申明一个binary_op [/`Hz]R  
GA@Q:n8UuR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 70l;**"4  
class binary_op : public Rettype ~$`YzK^*X  
  { p!5JO4F$  
    Left l; OKH~Y-%<  
Right r; InGbV+ I  
public : Gt *<?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tfU3 6PR  
V$]a&wM<5  
template < typename T > BN> $LL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?^A:~"~  
      { IpVwnNj!}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `e69kBAm  
    } #~qp8 w  
{xx;zjt%}}  
    template < typename T1, typename T2 > 9w<_XXQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ }bC$?^  
      { 9>Z#o<*_/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oN}j<6s  
    } &:{yf=  
} ; w9h5f  
u>Kvub  
#NxvLW/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 NjMLq|X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ap_+C~%+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X-^Oz@.>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DY27'`n6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G+yz8@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \crmNH)3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K&oO+G^f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) OnJSu z>-  
下面是修改过的unary_op R')GQ.yYq  
VL1z$<vVXt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q&\ksM  
class unary_op `I<|*vW u  
  { _Dt TG<E  
Left l; q.tL'  
  / 1GZN *I  
public : `Hu ;Gdj=  
cjpl_}'L:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !(tJZ5  
a"N_zGf2$  
template < typename T > : \`MrI^  
  struct result_1 ~1!kU 4  
  { :CHd\."%+1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0w&1wee(  
} ; sZ$ ~abX  
4<HJD&@V  
template < typename T1, typename T2 > 7K4%`O  
  struct result_2 tr+~@]I+  
  { (]dZ+"O{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t0(hc7`  
} ; ]d(}b>gR~(  
zK;t041e  
template < typename T1, typename T2 > +?'acn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v#G ^W  
  { $cCB%}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )QT+;P.  
} Fb-TCq1y#  
ShxX[k  
template < typename T > 5eJd$}Lbc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Z=H>w  
  { =Q/i< u  
  return OpClass::execute(lt(t)); =jh:0Q<43+  
} [Xg"B|FD0  
~:Nyv+g,$  
} ; v}i}pQ\DK  
85]UrwlA4  
.? / 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 |+''d  
好啦,现在才真正完美了。 06 1=pV$CJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: QI<3N  
WDR!e2G  
template < typename Right > "f+2_8%s+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sq$|Pad[  
  { Uk4">]oct  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b.+\qaR  
} .(ir2g  
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。 ya=51~ by"  
I'hQbLlG  
gw^+[}U#  
Qa+gtGtJ  
fZC,%p  
十. bind [x,&Gwa  
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。 O'(vs"eN  
先来分析一下一段例子 h'+ swPh  
1F/&Y}X  
-D(!B56_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }z #8vE;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 71InYIed  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D?R  z|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 AH+J:8k  
我们来写个简单的。 I(SE)%!%S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4j5 "{  
对于函数对象类的版本: YzqhFFaj.  
vP!gLN]TV  
template < typename Func > eNX-2S  
struct functor_trait &V$R@~x  
  { YQOGxSi  
typedef typename Func::result_type result_type; h?sh#j6  
} ; c-F&4V  
对于无参数函数的版本: "]<Ut{Xb  
.xx9tP}Xy  
template < typename Ret > n >'}tT)U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v)06`G  
  { l3,|r QD  
typedef Ret result_type; 3 0Z;}<)9  
} ; 2#!D"F  
对于单参数函数的版本: 3h&s=e!  
H{8\<E:V+}  
template < typename Ret, typename V1 > p5\b&~ g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tx.sUu6  
  { OB%y'mo7]  
typedef Ret result_type; fi1UUJ0 U;  
} ; -c tZ9+LL  
对于双参数函数的版本: be_t;p`3  
"F&uk~ b$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #R$!|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `Cc<K8s8  
  { {sLh=iK  
typedef Ret result_type; he,T\ };  
} ; \;]~K6=  
等等。。。 E+gUzz5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #oaX<,  
VCIG+Gz  
template < typename Func > s$Mj4_p3l  
struct func_return 01J.XfCd6  
  { V>hy5hDpH  
template < typename T > M1:m"#=  
  struct result_1 rv+"=g  
  { F n\)*; ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .._wTOSq  
} ; Lt)t}0  
$ _zdjzT  
template < typename T1, typename T2 > ?w.Yx$Z"  
  struct result_2 nxG vh4'i8  
  { jGt[[s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p&7>G-.  
} ; xk,E A U  
} ; MxYCMe4S[  
vR-/c  
Gc>\L3u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u+*CpKR}  
yuND0,e  
template < typename Func, typename aPicker > 3E#acnqn*  
class binder_1 (g 8K?Q  
  { 9%x[z%06  
Func fn; "|hmiMdGB  
aPicker pk; 2`; 0y M  
public : 7w9) ^  
b3Do{1BV  
template < typename T > *@yYqI<1a  
  struct result_1 M/BBNT  
  { '+$2<Ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5)}xqE"x  
} ; :Z<-J`  
jYU#] |k~  
template < typename T1, typename T2 > VB Ce=<  
  struct result_2 yd2ouCUV  
  { %f@]-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bygwoZ<E  
} ; "UE'd Wz  
UXd\Q''  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s3q65%D  
419t"1b  
template < typename T > uvT]MgT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ztf(.~  
  { es.`:^A  
  return fn(pk(t)); EPyFM_k  
} MVV<&jho{^  
template < typename T1, typename T2 > Zcc6E2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xX}vx hN  
  { gbF.Q7?$u  
  return fn(pk(t1, t2)); JTVCaL3Z  
} tL D.e  
} ; *F=w MWa  
2Ddrxc>48  
hF6EOCY6D  
一目了然不是么? )4j#gHN\  
最后实现bind &0M^UvO  
98x(2fCvF(  
WFtxEIrl3j  
template < typename Func, typename aPicker > GX\/2P7CZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B;^7Yu0,  
  { (d_{+O"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .a$][Jny  
} Jyvc(~x  
y>|7'M*+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &}rh+z  
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。 r3#H]c  
VaH#~!  
十一. phoenix Fe: 0nr9;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MSw/_{  
0LxA+  
for_each(v.begin(), v.end(), ;gf^;%FK  
( JrO2"S  
do_ O GSJR`yT  
[ RzXxnx)]q  
  cout << _1 <<   " , " R:=i/P/  
] /z6NJ2jb  
.while_( -- _1), ]e R1 +Nl  
cout << var( " \n " ) |FH/Q-7[  
) an.)2*u  
); je.mX/Lpj  
JIDE]f  
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: +.{_n(kU  
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 C%l~qf1n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H=EvT'g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pkhZW8O  
Aqq%HgY:t  
#AE'arT<  
template < typename Cond, typename Actor > 9MVW~ V  
class do_while X#IVjc:&L  
  { +\SbrB P  
Cond cd; "h\{PoG  
Actor act; ^KmyB6Yg  
public : BT >8  
template < typename T > $f_Brc:n {  
  struct result_1 Es1Yx\/:  
  { }wz )"  
  typedef int result_type; zS]Yd9;X1  
} ; B$aboL2  
 !1;DRF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UEt #;e  
g;Bq#/w  
template < typename T > #N wlKZ-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sw>AgES  
  { zAS&L%^tV  
  do Gb\}e}TB[  
    { p<tj6O  
  act(t); }fUV*U:3  
  } 7'd_]e-.  
  while (cd(t)); $U3s:VQ'  
  return   0 ; Xfk&{zO-j  
} gtJUQu p2  
} ; &H`yDrg6U  
yD(0:g#  
=DUsQN!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0~Z2$`(  
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。 =#SKN\4  
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。 1vu=2|QN  
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。 UPA))Iv>  
下面就是产生这个functor的类: Y<I/y  
t :sKvJ  
hBO I:4u[  
template < typename Actor > &K|<7Efx  
class do_while_actor 3T%WfS+  
  { aa8WRf  
Actor act; /&Khk #  
public : 8tY],  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rer=o S  
77.5 _  
template < typename Cond > FX4](oM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RV.*_FG  
} ; 52,pCyU  
wqK>=Ri_  
/!uxP~2U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !zVuO*+  
最后,是那个do_ Ay22-/C|@  
V.>'\b/#  
mN!>BqvN  
class do_while_invoker ;N6L`|  
  { Y6,< j|  
public : p (:\)HP)R  
template < typename Actor > #92 :h6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1ki##v[ W8  
  { ; P&K a  
  return do_while_actor < Actor > (act); K3M<%  
} 7_?:R2]n  
} do_; xzbyar<  
OIe {Sx{y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )UO:J7K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ==l p\  
最后来说说怎么处理break和continue YR=<xn;m.  
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。 i\ X Ok!  
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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