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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jiz"`,-},O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iYBs )  
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, Q-(twh  
Pr/K5aJeg  
-cEjB%Neo  
f5^[`b3H  
  class filler H$WuT;cTE  
  { 7 zK%CJ  
public : ~- JkuRJ\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lY0^Z  
} ; &R>x;&Gj  
b=.Ikt+y  
mM1\s>o  
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: D.4=4"qMi  
#~ UG9@a  
=((#kDrN  
'ym/@h7h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r `VKb  
,H\EPmNHK  
We_/:=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |h@'~c  
79=w]y  
o|(-0mWBQA  
~ 8RN  
二. 战前分析 (Z;-u+ }.  
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。 Q]A;VNx  
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 5 J61PuH   
Sr/"'w;  
QVm3(;&'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {088j?[hzk  
  /* --------------------------------------------- */ vEOoG>'Zq  
vector < int *> vp( 10 ); :J5xO%WA(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P$4G2>D8dg  
/* --------------------------------------------- */ n ;y<!L7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v|"Nx42  
/* --------------------------------------------- */ rx CSs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ) j_g*<  
  /* --------------------------------------------- */ {w1sv=$+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j[v<xo  
/* --------------------------------------------- */ >y &9!G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k7W7S`H  
X~G!{TT_x6  
&%$r3ePwc  
2mWW0txil  
看了之后,我们可以思考一些问题: `)/G5 fB  
1._1, _2是什么? /T!S)FD\/v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O-@*xwD  
2._1 = 1是在做什么? e>=P'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M9[Fx= qY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |ffM6W1:  
-tlRe12  
KAT4C 4=,  
三. 动工 7kp$C?7K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]=m '| 0}  
udMDE=1~L  
]2+7?QL,  
|Qo;=~7  
template < typename T > ^Bf@ I  
class assignment VZ 5EV'D8!  
  { j ~:Dr   
T value; m$Lq#R={Z  
public : rfpeX   
assignment( const T & v) : value(v) {} m(L]R(t  
template < typename T2 >  LkD$\i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }E+#*R3auB  
} ; K1AI:$H  
G>qzAgA  
GNlP]9wX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w(zlHj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2j+v\pjYC  
}Zu>?U  
xv4_q-r[  
lU`]yL  
  class holder  K!VIY|U  
  { _=Ed>2M)no  
public : NjIe2)}'  
template < typename T > Z_.Eale^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C0eP/d  
  { hz\Fq1  
  return assignment < T > (t); V\^3I7F  
} yCy4t6`e  
} ; ,A T!:&<X  
NguJ[  
0'{0kE[wn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: QqA~y$'ut  
"T|%F D&[  
  static holder _1; !/^i\)j>](  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *,A?lX,9A  
EbZRU65J}O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sp3?I2 o  
而不用手动写一个函数对象。 Av:5v3%  
z=J%-Hq>  
=\GuIH2  
0!!b(X(  
四. 问题分析 (vMC.y5  
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。 wg\*FfQn  
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。 yJkERiJV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RsIR}.*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B#9rqC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z[[ou?c  
cLj@+?/  
五. 问题1:一致性 O:cta/M  
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?| .>NhC"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !*_5 B'  
v<c~ '?YzO  
struct holder Bt[OGa(q  
  { }>Gnp c  
  // P~$FgAV  
  template < typename T > {h5 S=b  
T &   operator ()( const T & r) const ;O5p>o  
  { l3dGe'  
  return (T & )r; RG1~)5AL~Y  
} I?nj_ as  
} ; (;T$[ru`  
!{tkv4  
这样的话assignment也必须相应改动: ,y@`wq>O  
c |OIUc  
template < typename Left, typename Right > |d\ rCq >  
class assignment l ps 6lnh  
  { VDq4n;p1  
Left l; k$1ya7-@  
Right r; H. UwM  
public :  W|XTa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E#?*6/  
template < typename T2 > S(<r-bV<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8@S7_x  
} ; F[uy'~;@  
YcW[BMy5h  
同时,holder的operator=也需要改动: gU1E6V-Jm  
-S5M>W.Qb{  
template < typename T > vX|ZPn#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const # ~SuL3  
  { R?@F%J;tx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *IL x-D5qr  
} h$7rEs  
oxT..=-  
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。 h >V8YJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VU6nu4   
0?59o!@h  
return l(rhs) = r; A??(}F L  
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。 /Ud<4j-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LnZzY0  
qd\5S*Z1  
template < typename Tp > Cj^:8 ?%  
class constant_t Gu} `X23  
  { `|@#~  
  const Tp t; A;VjMfoB  
public : <8#Q5   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JQ|qg\[  
template < typename T > %H OMX{~}#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k{_ Op/k}V  
  { ue8Cpn^M  
  return t; z*?-*6W  
} $OOZ-+8  
} ; t}r`~AEa!  
I`Goc!5t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pUtd_8  
下面就可以修改holder的operator=了 *PQu9>1w  
v,z s dr"d  
template < typename T > %Ci`O hT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z^?1MJ:`  
  { U(#)[S,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eHr|U$Rpo  
} oL?(; `"&  
pE.f}  
同时也要修改assignment的operator() bH+x `]{A  
$B6CLWB  
template < typename T2 > @pq#?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A$*#n8 ,  
现在代码看起来就很一致了。 c"qaULY  
E+wd9/;  
六. 问题2:链式操作 f4.k%|]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lR] z8 &  
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。 g$C-G5/bjD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D5]4(]k&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F\&Sn1>k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =2&/Cn4  
VxD_:USIF  
template < typename T > [^wEKRt&  
struct result_1 ;{1J{-EA  
  { cBICG",TA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9[qEJ$--  
} ; yKE[,"  
"E`;8SZa  
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: d&S4`\g?8  
Xk#"rM< Y  
template < typename T > Hg)5c!F7  
struct   ref HSq.0vYl6  
  { [$; \1P/  
typedef T & reference; =%u\x=u|  
} ; `J*~B  
template < typename T > L<'8#J[_5  
struct   ref < T &> 97"dOi!Wh  
  { =+um:*a.  
typedef T & reference; gucd]VH  
} ; Lg[v-b=?I  
QF^_4Yn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qk}(E#.>F\  
q^{Z"ifL  
template < typename T > ?Y6MC:l<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dc#Db~v}k  
  { +rEqE/QF  
  return l(t) = r(t); D&1*,`  
} c&zZsJ"~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 *2MM   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e&&;"^@-  
.ZSGnbJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GKPC9;{W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qGndh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g8+w?Zn}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]TTX<R ZLr  
最后的布局是: 0,)Ao8  
                Add _ED,DM  
              /   \ **\BP,]}  
            Divide   5 i!zh9,i>M  
            /   \ L||_Jsu  
          _1     3 5+U2@XV  
似乎一切都解决了?不。 (nP 6Xq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SB5DL_q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |7IlYy&:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ibDMhW$n  
|&IS ZFSv  
template < typename Right > _=0;5OrK1X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GH%'YY3|  
Right & rt) const (W~jr-O^  
  { )tQG5.to  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e'<pw^I\  
} 6T%5vg_};'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y.$InQ gL  
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。 ,#^<0u+zrF  
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。 N*t91 X  
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。 r4Ygy/%  
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。 [BS3y`c  
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? y^; =+Z  
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: uA;3R\6?  
]+\@_1<ZI  
template < class Action > /BWJ)6#H  
class picker : public Action MWSx8R)PN  
  { @_0 g "Ul  
public : '8~cf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '"}|'J  
  // all the operator overloaded Hfer\+RX  
} ; 9GnNL I{  
\GtZX!0  
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。 *[*E|by  
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: RL>Nl ow  
I`h9P2~  
template < typename Right > bw#zMU^E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3j.Ft*SV  
  { *AXu_^^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _>HX Q6Hw  
} Auhw(b>}TW  
L K9vvQz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b?-%Uzp<  
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。 8k'UEf`'(  
woZ'T  
template < typename T >   struct picker_maker ErF;5ec  
  { =SLP}bP{:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |0(Z)s,  
} ; '<f4POy!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 84P^7[YX>  
  { rWbuoG+8  
typedef picker < T > result; !TY4C`/  
} ; 0CY_nn#3  
zQ xZR}'  
下面总的结构就有了: ?PWD[mQE\  
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。 ~fsAPIQ  
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。 ro37H2^Ty  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yhEU *\:  
至此链式操作完美实现。 Ig1cf9 :  
xZFha=#  
g'Ft5fQ"o/  
七. 问题3 )8&Q.? T  
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。 xXZ$#z\ Z,  
tjOfekU  
template < typename T1, typename T2 > z>k6T4(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 133lIX+(k  
  { @okC":Fw,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }K;@$B6,@  
} iUA2/ A  
I Jq$GR  
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: 1SkGG0 W  
?TE#4}p|  
template < typename T1, typename T2 > KBzEEvx/$  
struct result_2 2DTH|Yv  
  { qChS} Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +Qu~UK\   
} ; s\o </ZDo  
9|jIrS%/~  
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? =DE5 Wq19  
这个差事就留给了holder自己。 |kV,B_qz  
    ;^}cZ  
w[PW-m^`  
template < int Order > Xa<siA{  
class holder; .IpwTke'  
template <> LLgN%!&  
class holder < 1 > $q.8ve0&^  
  { A &w)@DOe  
public : L)Un9&4L  
template < typename T > Z i7(lG  
  struct result_1 o [ar.+[  
  { l:Ci'=  
  typedef T & result; t]eB3)FX  
} ; 1ErH \!  
template < typename T1, typename T2 > bL *;N3#E  
  struct result_2 s26s:A3rh  
  { iv#9{T  
  typedef T1 & result; /J{P8=x}_:  
} ; ?ZlwRjB\  
template < typename T > P; hjr;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3m7$$ N|  
  { _sZ/tU@_-K  
  return (T & )r; F1Egcx/$V  
} t47 f$gq  
template < typename T1, typename T2 > 34JkB+#a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c)@M7UK[  
  { 4CX*  
  return (T1 & )r1; S)g5Tu)  
} L=Dx$#|  
} ; MrOW&7  
.&r] ?O  
template <> n0Ze9W+<  
class holder < 2 > J9poqp@`MG  
  { HaB=nLAT  
public : n{4&('NRFP  
template < typename T > XFK$p^qu  
  struct result_1 \FVR'A1  
  { =\X<UA}  
  typedef T & result; ODv)-J  
} ; 1Lj\"+.  
template < typename T1, typename T2 > )}G HG#D{  
  struct result_2 !3yR?Xem}  
  { &e,xN;  
  typedef T2 & result; qf24l&}  
} ; WHE*NWz>q  
template < typename T > j nI)n*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C6'[Tn  
  { #"i}wS  
  return (T & )r; -fUz$Df/R  
} 0" R|lTYq  
template < typename T1, typename T2 > ynP^|Ou  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rK=[&k  
  { rX;(48Y  
  return (T2 & )r2; X$JKEW;0BP  
} 2vj)3%:7#E  
} ; Q.\+ XR_|  
?1PY]KNaK  
NTAPx=!1*  
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> >。 _Seiwk &  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P7u5Ykc*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?r'b Z~  
: ] Y=  
return l(i, j) = r(i, j); lZn <v'y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qY14LdC}~  
d8]6<\g  
  return ( int & )i; #+Vvf  
  return ( int & )j; JvHJ*E   
最后执行i = j; dC,F?^  
可见,参数被正确的选择了。 C=PBF\RkKu  
;2dhue  
7!MW`L/`  
HCHC~FNd  
00b )Bg  
八. 中期总结 _V8pDcY  
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: 1Ll@ ocE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `]tXQqD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v`Sllv5bV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x]a>Q),  
\n<N>j@3  
gvy%`SSW  
H%faRUonz  
uv_*E`pN~  
~f%gW  
九. 简化 ^lf;Lc  
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。 $fn Fi|-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R )?8A\<E  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: BT#'<!7!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^8V]g1]fiG  
  +-*/&|^等 _|6{(  
2. 返回引用。 w,`x(!&  
  =,各种复合赋值等 e?Cbl'  
3. 返回固定类型。 (V e[FhA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =BX<;vU  
4. 原样返回。 xhqIE3gd  
  operator, M}%0=VCY7  
5. 返回解引用的类型。 }GGFJ"  
  operator*(单目) Sl 6}5  
6. 返回地址。 &+*jTE  
  operator&(单目) '>`bp25>  
7. 下表访问返回类型。 eU{=x$o6S  
  operator[] MWhFNfS8=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #~p1\['|M  
  operator<<和operator>> `+* Mr  
pOS.`rSK  
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。 ~9'VP }\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C@Wm+E~;8  
~Dkje  
template < typename Left > IS!B$  
struct value_return 9IIe:  
  { @p `#y  
template < typename T > TR: D  
  struct result_1  "&C'K  
  { 4H1s"mP<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b(~NqV!i  
} ; L"('gc!W  
gL}K84T$S  
template < typename T1, typename T2 > LClPAbr  
  struct result_2 ?}lCS7&  
  { ]qv/+~Qs>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; AK [9fxrE  
} ; ADHe! [6q  
} ; {}lw%d?A  
YTYYb#"Q  
2@^8{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g<{~f  
= <33(   
下面我们来剥离functor中的operator() vEfX'gyk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RHB>svT^K>  
cQ+V 4cW Z  
return l(t) op r(t) WJJ!No P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !_V*VD  
return op l(t) +o_`k!  
return op l(t1, t2) S!g&&RDx  
return l(t) op <y`yKXzBUV  
return l(t1, t2) op T8qG9)~3  
return l(t)[r(t)] Q7#Q6-Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |4-Ey! P  
m0\(a_0V  
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: qe\j$Cjy  
单目: return f(l(t), r(t)); Wxp^*._q3I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VMtR4!:q  
双目: return f(l(t)); t/q\Ne\\,  
return f(l(t1, t2)); }b,a*4pN  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]bS\*q0Zf(  
nC`=quM9  
struct meta_divide }25{"R}K  
  { %oN^1a'&)  
template < typename T1, typename T2 > ,Xb:f/lB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rU'&o) a^  
  { 7 H<_ wW  
  return t1 / t2; /nC"'d(#  
} I98wMV8  
} ; c?z% z&  
JDMaLo  
这个工作可以让宏来做: St&XG>nWS  
][0HJG{{g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [!aHP ?-  
template < typename T1, typename T2 > \ @];Xbbw+c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y @K9Hl  
以后可以直接用 0e/~H^,SQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uHwuw_eK`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 My5X%)T>P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FiFZM  
*!nS4 [d  
[vIO  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4NbC V)Dm  
L(X:=) !K0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s!UC{)g,  
class unary_op : public Rettype dn5T7a~   
  { 9Uk9TG5  
    Left l; V#sANi?mpo  
public : +/UInAM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ya,>E@oc  
\W$>EH  
template < typename T > qP]Gl--q{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ozGK -$  
      { I@x*>  
      return FuncType::execute(l(t)); xi|iV1A  
    } E%$FX' 8&  
LTJ|EXYA  
    template < typename T1, typename T2 > l?#([(WM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _s=[z$EN&  
      { iF`E> %#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'RG`DzuF  
    } e4?}#6RF  
} ; z{AfR2L  
6:h!gY  
[%bshaY:  
同样还可以申明一个binary_op gE8>5_R|  
vO"AJ`_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Qq>?H -  
class binary_op : public Rettype O0~[]3Y[=  
  { =I*"vwc?  
    Left l; _<5> E  
Right r;  ^mG-O  
public : 2#|Q =rWB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LR`/pet  
)~!Gs/w6  
template < typename T > <hS >L1ZSr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9BHl 2<&V  
      { @3b0hi4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m~X:KwK4  
    } WXGLo;+>I  
`)SkA?yKI  
    template < typename T1, typename T2 > m2\ZnC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 33 N5>}  
      { TNiF l hq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u6|7P<HUfb  
    } "esV#%:#J  
} ; iUSs)[]H>  
*UEo&B2+  
hX[hR  
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 ]l&_Pv!!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jQ`cfE$sV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gKBcD\F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Dwwh;B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;i Ud3 '*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T#h`BtET[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;l~gA|A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w'cZ\<N[  
下面是修改过的unary_op |%TH|?kB  
-KO E2f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VIynlvy  
class unary_op !_zmm$bR  
  { L+d_+:w  
Left l; 1uS _]59=  
  :@kSDy+*Q  
public : XB^z' P{-Y  
-S9$C*t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xNl_Q8Z?R^  
dZ;cs c@xv  
template < typename T > 5a4;d+  
  struct result_1 et)A$'Q  
  { C;STJrew  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T4w`I;&v  
} ; ? NVN&zD]  
pGUrYik4  
template < typename T1, typename T2 > cojuU=i  
  struct result_2 ]LNP"vi;  
  { Tpkm\_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OSsdB%bIu`  
} ; ~F DJKGK  
P>jlFm  
template < typename T1, typename T2 > "TG}aS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ar>S_VW*  
  { Fe`$mtPu.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); / 1E6U6  
} rN_\tulOF  
iQs(Dh=*  
template < typename T > 3kQky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qfG`H#cA<  
  { LLV:E{`p  
  return OpClass::execute(lt(t)); <C]s\ "o-`  
} :8\z 0  
6fQQKM@a|  
} ; vvdC.4O  
W aks*^|  
r!j_KiUy  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~eE2!/%9  
好啦,现在才真正完美了。 z l@ <X0q  
现在在picker里面就可以这么添加了: {n2jAR9nq  
|)yO] pB:  
template < typename Right > ;/ WtO2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o{nBtxZ"  
  { aElEV e3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T [&1cth  
} 6YYZ S2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =d&  
ANi}q9SC  
mI9~\k&9  
M>8#is(pV  
#t po@pJsE  
十. bind *|ubH?71%Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I}$Y[Jve  
先来分析一下一段例子 n$B=Vt,  
Ws.F=kS>h  
7n}J}8Y*U2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2NqlE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kf.w:X"i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 - =QA{n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ->$Do$  
我们来写个简单的。 SU Hyg/|F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gQ/-.1Pz$  
对于函数对象类的版本: q>o1kTI  
1i^!A&  
template < typename Func > R\ <HR9r  
struct functor_trait ~ex1,J*}t  
  { E0Ig/ j  
typedef typename Func::result_type result_type; {3@/@jO?  
} ; Gpo(Zf?  
对于无参数函数的版本: $hn #T#J3  
&mp=jGR  
template < typename Ret > ebp18_a|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 68W&qzw.[r  
  { FE" ksi 9  
typedef Ret result_type; F@)wi0  
} ; M7BJ$fA0E  
对于单参数函数的版本: b~WiE?  
0a ZplE,  
template < typename Ret, typename V1 > +*mi%)I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mfg{% .1  
  { o.* 8$$  
typedef Ret result_type; '%l<33*  
} ; nV@k}IJg:?  
对于双参数函数的版本: @y2{LUJe  
>5'C<jc C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O#sDZ.EL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G?#f@N0.5p  
  { U# G0  
typedef Ret result_type; q`{crY30  
} ; pmv;M`_|R  
等等。。。 iQ~;to;Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D/5 ah_;  
.|G([O^H  
template < typename Func > vB hpD  
struct func_return ~$Xz~#~  
  { u|BD=4*  
template < typename T > *G7/  
  struct result_1 )!s f@F?  
  { -M/DOTc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5k)/SAU0  
} ; a;r,*zZ="  
B>AmH%f/  
template < typename T1, typename T2 > [D=ba=r0X  
  struct result_2 j(AN] g:  
  { " ;8H;U`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]p:s5Q  
} ; J-P> ~ L"  
} ; %scSp&X  
}4Ef31X8q  
"eA4JL\%)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d %1j4JE{  
jgQn^  
template < typename Func, typename aPicker > K -cRNt  
class binder_1 eG55[V<!  
  { h8iic  
Func fn; {ZP0%MD  
aPicker pk; _a|-_p  
public : airg[dK  
=]X_wA;%  
template < typename T > ]|KOc& y:I  
  struct result_1 zy^t95/m  
  { ecfw[4B`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G~b/!clN  
} ; i|?EgGFG  
4! ]28[2B6  
template < typename T1, typename T2 > ixm-wZI  
  struct result_2 }TI"j{(QJ  
  { E4idEQ}H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I?<5 %  
} ; GTgG0Ifeh  
8vpB(VxV+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JVy-Y  
~\B1\ G  
template < typename T > DyhW_PH2J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G0 *>S`:4  
  { )(V|d$n  
  return fn(pk(t)); .dM4B'OA?  
} rWsUWA T*  
template < typename T1, typename T2 > v/gxQy+l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eLPWoQXt  
  { &m<:&h& b  
  return fn(pk(t1, t2)); di $\\ Ah  
} HG kL6o=  
} ; S<fSoU+RJ  
lrrNyaFn  
3msb"|DG  
一目了然不是么? hq+j8w}<-  
最后实现bind Esx"nex  
^k{b8-)W<  
r Z)?uqa  
template < typename Func, typename aPicker > '&v.h#<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OynQlQD/Eu  
  { ( $s%5|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); noI>Fw<V  
} 'y_<O|-  
s9^r[l@W0U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ix~_.&  
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。 Lh`B5  
9vX~gh{]~  
十一. phoenix $D&N^}alW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F%|F-6  
PiQs Vk  
for_each(v.begin(), v.end(), P?WS=w*O0  
( .t53+<A  
do_ -(~OzRfYi  
[ %)'# d  
  cout << _1 <<   " , " dZMf5=tb  
] `hpX97v  
.while_( -- _1), _TLB1T^/4  
cout << var( " \n " ) ArK%?*`5  
) iG+hj:5  
); 9Kl:3C  
5ub|r0&M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R"Ff(1m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor % )o'9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IZ2(F,{o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YL[n85l>1  
?F=^& v8  
L<dJWxf?D  
template < typename Cond, typename Actor > 9szUN;:ZZ  
class do_while FUTD/y]Lu  
  { u([|^~H]  
Cond cd; tRC*@>I$  
Actor act; Dt]N&E#\D  
public : A  [c1E[  
template < typename T > esh7*,7-z*  
  struct result_1 gPT<%F  
  { 'DeI]IeP  
  typedef int result_type; ,y>Sq +  
} ; PAYS~MnV@3  
ctk~}( 1#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Sj(5xa[  
qp##>c31X  
template < typename T > azBYh*s=5{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .dwy+BzS  
  { e #!YdXSx  
  do f\+E&p.  
    { .m gm1zz  
  act(t); KA#P_e{<@  
  } Sdo mG?;kV  
  while (cd(t)); NoAgZ{))  
  return   0 ; WgTD O3  
} }w_r(g?\  
} ; U\'HB.P\  
+`RQ ^9  
9'" F7>d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K`vc&uf  
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。 d94 Le/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。 tg~@(IT}j  
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。 nhdOo   
下面就是产生这个functor的类: K HO@"+  
q}xYme4  
.Ld{QPa  
template < typename Actor > _GbwyfA n#  
class do_while_actor rWMG6+Scb  
  { (/ qOY  
Actor act; x$L(!ZDh  
public : a +$'ULK+r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '$q=r x  
kfW"vI+d  
template < typename Cond > Vu= e|A#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VzTHW5B  
} ; !'qY  
%iq8dAW%  
\#(tI3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &02I-lD4+  
最后,是那个do_ +x(~!33[G  
Y#<>N-X|kA  
A||,|He~  
class do_while_invoker 6"djX47j  
  { AY x*Ngn  
public : P]^ BE;7T  
template < typename Actor > umo<9Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eYQPK?jo  
  { *ufVZzP(  
  return do_while_actor < Actor > (act); o|cx?  
} Cm"7f !(#  
} do_; oniVC',  
Jk=_8Xvr`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]#sF pWI[N  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "tF#]iQQ u  
最后来说说怎么处理break和continue /?Y]wY  
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。 |MMaaW^"  
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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