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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^5qX+!3r{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +)^F9LPl  
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, iH#~eg  
;y%lOYm  
`x lsvK>  
!X(Lvt/  
  class filler pL]C]HGv  
  { ;tf1 #6{  
public : 4HVZ;,q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0AY23/  
} ; S]KcAz(fX  
%:h)8e-;  
T3[\;ib}  
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: KM g`O3_16  
TgSU}Mf)a  
LZMdW #,[  
)UI$ s"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vl{CD>$,  
$yIcut7  
}Y(Q7l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KwN o/x| v  
=$}P'[V  
5~<> h~yJ  
-OB72!sKU  
二. 战前分析 D%LqLLD  
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。 fGcAkEstT!  
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 (zWzF_v  
q]0a8[]3  
x +! <_p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); brb8C%j}9  
  /* --------------------------------------------- */ QUaz;kNC7  
vector < int *> vp( 10 ); U`,&Q ]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sRE$*^i  
/* --------------------------------------------- */ e!l!T@ pf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5{zXh  
/* --------------------------------------------- */ W:aAe%S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q =b.!AZy  
  /* --------------------------------------------- */ Xj&{M[k<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {0lY\#qcE  
/* --------------------------------------------- */ &jl'1mZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rwtSn?0z"  
_c['_HC  
oB-&ma[ZS  
#-'=)l}i1A  
看了之后,我们可以思考一些问题: owCQ71Q  
1._1, _2是什么? %/oOM\} ++  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^8o'\V"m^  
2._1 = 1是在做什么? @?!/Pl49R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W([)b[-*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 VD,F?L!  
mbsdiab#N  
,yWTk ql  
三. 动工 ZF51|b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -fj;9('YJ  
Oe'Nn250  
'# "Z$  
J@oGAa%3)  
template < typename T > ~B:Lai4"  
class assignment F] +t/  
  { 9HLn_|yU  
T value; YdV5\!  
public : gu/eC  
assignment( const T & v) : value(v) {} pCb@4n b  
template < typename T2 > J@"Pv~R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $ &qB,>5=X  
} ; j+*VP  
V(L~t=k$  
8!TbJVR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H+F?)VX}oA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OZbwquF@  
6NO=NL  
8q)2 )p  
C@buewk  
  class holder l'W?X '  
  { 7Fq mT  
public : go]d+lhFB  
template < typename T > xii*"n~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x-nwo:OA  
  { Fz?ON1\  
  return assignment < T > (t); `tVBV :4\  
} K^J;iu4  
} ; N ]}Re$5  
)P[B!  
~"gOq"y 5p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9$~D4T  
' hO+b  
  static holder _1; XZV)4=5iSO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %N/I;`  
[dk|lkj@u\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [^"e~  
而不用手动写一个函数对象。 KofjveOiC  
f4/!iiS}r  
;)83tx /  
ZA2y  
四. 问题分析 3dcZ1Yrn  
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。 n >xhT r<  
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。 _L_SNjA_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m]Z+u e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dWR?1sV|e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9`{Mq9J  
^dZ,Itho  
五. 问题1:一致性 (-B0fqh=G  
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?| To}L%)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /p<mD-:.M  
i2N*3X~  
struct holder 2EG"xA5%  
  { d;D^<-[i  
  // ? @h  
  template < typename T > /iy2j8: z  
T &   operator ()( const T & r) const Bpo~x2p  
  { ~ZG>n{Q   
  return (T & )r; Kl(}s{YFn.  
} A~*Wr+pv  
} ; SK;f#quUQ  
t^8#~o!%  
这样的话assignment也必须相应改动: dXe763~<  
,m3AVHa*G  
template < typename Left, typename Right > GS8,mQ8l*l  
class assignment 0Yfk/}5  
  {  P/nXY  
Left l; aR}NAL_`w  
Right r; DMfC(w.d  
public : FE M_7M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $N,9 e  
template < typename T2 > bTO$B2eh|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~+l%}4RZ  
} ; xS,):R  
 ynZ!  
同时,holder的operator=也需要改动: q?} G?n 4  
!RiPr(m@y  
template < typename T > (ter+rTv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :w:5;cm V  
  { Qksw+ZjY#{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <@F4{*  
} ? 1Z\=s  
m6lNZb]  
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。 d[TcA2nF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KC}B\~ +  
cTRCQ+W6:  
return l(rhs) = r; H#w?$?nIWu  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Kz$Ijj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [jAhw>  
-BEPpwb<g  
template < typename Tp > n[ba  
class constant_t $PrzJc  
  { tG%R_$*  
  const Tp t; J3$`bK6F6  
public : KxJJ?WyM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \+cQiN b@  
template < typename T > 8 eh C^Cg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lFc3 5  
  { Aqp3amW!  
  return t; u6(7#n02  
} =1\ 'xz}p?  
} ; }d6g{`  
/JveN8L%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^e&,<+qY  
下面就可以修改holder的operator=了 ef!I |.FW  
|d{(&s}  
template < typename T > ceZt%3=5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rWbL_1Eq  
  { 5O*+5n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JmY"Ja,&  
}  ISq^V  
RKj A`cJ  
同时也要修改assignment的operator() 55,vmDd  
72v 9S T  
template < typename T2 > Y~Jq!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v- {kPc=:#  
现在代码看起来就很一致了。 gO$!_!@LM  
!w C4ei`  
六. 问题2:链式操作 Y61E|:fV!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uQ8]j.0  
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。 8,['q~z  
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。 BA-n+WCWJ  
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。 g|nPr)<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ja 9y  
/iukiWeW  
template < typename T > 2t(E+^~  
struct result_1 cDAO5^  
  { 34P? nW(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }* BY!5  
} ; nk-?$'i9q  
:!r_dmJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A#8/:t1AW  
=)y=M!T2  
template < typename T > re^1fv  
struct   ref 9I pjY~or  
  { kB  :")$  
typedef T & reference; -><?q t  
} ; DrB=   
template < typename T > Z~]17{x0  
struct   ref < T &> RS$:]hxd>_  
  { l'o'q7&=z  
typedef T & reference; szKs9er&  
} ; yWX:`*GV  
Llg[YBJ7>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y#T":jpR  
KH[%HN5v  
template < typename T > C\fc 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `qr[0wM  
  { YE0s5bB6  
  return l(t) = r(t); 6BMRl%3>Z  
} -4V1s;QUZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mD0pqK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J#JZ^59lOS  
O(!wDnhc  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 B04Br~hel*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i [FBll-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 * SC~_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Uh&MoIBs#  
最后的布局是: 4} =]QQoE  
                Add #X|'RL($  
              /   \ r$0" Y-a  
            Divide   5 u2BVQ<SA  
            /   \ 0p~:fm  
          _1     3 IY :iGn8R  
似乎一切都解决了?不。 j@ =n|cq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 c%v%U &  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3+(Fq5I  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #t{?WkO[  
``zg |h  
template < typename Right > 7';PI!$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s>_ne0  
Right & rt) const "Tfbd^AU  
  { 7@C :4c@0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #~ / -n&#  
} +:oHI[1HG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /FB'  
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。 N/^r9Nu  
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。 [}+ MZ  
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。 |\elM[G"g  
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。 *4WOmsj  
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? \N7 E!82  
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: 9 ?h)U|J?G  
?p6+?\H  
template < class Action > jJg 'Y:K9q  
class picker : public Action <A!v'Y  
  { |J~;yO SD  
public : szWh#O5=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9\|3Gm_  
  // all the operator overloaded + PGfQN  
} ; >Rx^@yQ!+z  
Elm/T]6  
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。 hPhN7E03  
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: ZJI|762,  
X0p=jBye~>  
template < typename Right > M~P}80I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,AACE7%l  
  { !3d +"tL S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5C2 *f 4|  
}  27w]Q_C  
gdHPi;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?hsOhUs(5  
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。 Z]"ktb;+[  
|67<h5Q1  
template < typename T >   struct picker_maker R.+Q K6B&  
  { Nluy]h &  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -1Tws|4gc  
} ; 2&06Db(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wcB-)Ra  
  { Hz*!c#  
typedef picker < T > result; ~@TNVkw  
} ; |=,V,*"  
obS|wTG~  
下面总的结构就有了: ?%B%[u  
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。 " c}pY^(  
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。 3 uhwoE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /]iv9e{uh(  
至此链式操作完美实现。 [%z~0\lu8  
`<C)oF\~f  
R\1#)3e0  
七. 问题3 C$ nT&06o  
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。 R:Z{,R+  
wD}[XE?S  
template < typename T1, typename T2 > VO[s:e9L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uu]<R@!J  
  { !<@k\~9^D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ="<+^$7:k  
} gmy_ZVU'  
V+cHL  
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: OB l-6W  
>*{\N^:z  
template < typename T1, typename T2 > $w#C;2k]N  
struct result_2 h#'(UZ  
  { q_ ']i6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5;C+K~Y  
} ; %/-Z1Nv*#  
r9z/hm}E  
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? IHMZE42  
这个差事就留给了holder自己。 doVBVTk^  
    FC/m,D50oI  
* t{A=Wk  
template < int Order > E(>RmPP=7  
class holder; lMFj"x\  
template <> Vb|DNl@  
class holder < 1 > =H3 JRRS  
  { ,]42v?  
public : D8C@x`  
template < typename T > R0, Q`  
  struct result_1 x]XhWScr '  
  { F+v?2|03  
  typedef T & result; lm o>z'<  
} ;  s>76?Q:i  
template < typename T1, typename T2 > fp|b@  
  struct result_2 8'@pX<  
  { +#A >[,U  
  typedef T1 & result; `2Ju[P  
} ; KYu3dC'/,&  
template < typename T > 4:y;<8+j\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rwv_ RN  
  { sq*d?<:3  
  return (T & )r; "Z#97Jc+J  
} P`cEu6:  
template < typename T1, typename T2 > t8E'd :pE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xu3o,k  
  { vZq7U]RW  
  return (T1 & )r1; !!%vs 6  
} \[% [`m  
} ; 1 nIb/nY  
,A h QA  
template <> L'`W5B@  
class holder < 2 > xT#j-T  
  { /E@LnKe  
public : (iIJ[{[H4)  
template < typename T > #x" 4tI  
  struct result_1 tE/j3  
  { XTXRC$B  
  typedef T & result; QA+qFP  
} ; *.8@ hPy  
template < typename T1, typename T2 > K%Vl:2#F  
  struct result_2 Azxy!gDT"  
  { _6;T /_R=  
  typedef T2 & result; !6'j W!  
} ; W+Z] Y  
template < typename T > vbXuT$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &D\~-fOGb  
  { UW8b(b[-6b  
  return (T & )r; S6*3."Sk  
} = iB0ak  
template < typename T1, typename T2 > o;7!$v>uK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RM|<(kq  
  { wv # 1s3  
  return (T2 & )r2; !rlN|HB  
} ;HlVU  
} ; #6[FGM  
5#p [Q _  
8B"jvrs  
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> >。 "i<i.6|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~^2Y*|{)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =P!SN]nFeP  
XsQ?&xK=u  
return l(i, j) = r(i, j); KA# 4iu{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^sY ]N77  
\SkCsE#H  
  return ( int & )i; -5l74f!i  
  return ( int & )j; ?_3K]i1IS  
最后执行i = j; w&8gA[y*u  
可见,参数被正确的选择了。 B5hk]=Ud  
1C6H\;  
CTv-$7#  
o}mD1q0yE  
r]iec{ ^  
八. 中期总结 (y7U}Sb'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CaX&T2(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oIdMDp^$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R;,+0r^i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &Y;z[+(P  
;]3Tuq  
6 :K~w<mMJ  
 S =!3t`  
<\|f;7/  
#>g]CRN  
九. 简化 ev7Y^   
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。 ,~`R{,N`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,kfUlv=  
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: ZC'(^liAp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a$.(Zl  
  +-*/&|^等 :PuJF`k  
2. 返回引用。 _V^^%$  
  =,各种复合赋值等 ^CX=<  
3. 返回固定类型。 nyD(G=Q5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?ntyF-n&  
4. 原样返回。 ':lADUt  
  operator, T52A}vf4  
5. 返回解引用的类型。 N%'=el4L  
  operator*(单目) Fr?o 4E6h  
6. 返回地址。 @{\q1J>  
  operator&(单目) cd)yj&:?Bt  
7. 下表访问返回类型。 6":=p:PT.  
  operator[] );$_|]#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  k)o D  
  operator<<和operator>> JL45!+  
Q9=X|  
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。 rwGY)9 |  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .YKqYN?y4  
E#X(0(A)  
template < typename Left > P#-Ye<V~J(  
struct value_return H]K(`)y}4  
  { `6koQZm  
template < typename T > Z%Q[W}iD  
  struct result_1 6 6WAD$8$  
  { UmZ#Cm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gF+Uj( d  
} ; */fmy|#   
yyb8l l?@a  
template < typename T1, typename T2 > _"%mLH=!8  
  struct result_2 '+LC.lM  
  { m~mw1r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BR*,E~%  
} ; . S4Xw2MS  
} ; m?VA 1  
& F\HR  
.I_Mmaq;i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^3 C8GzOsO  
t$m~O?I  
下面我们来剥离functor中的operator() sr1`/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :1NF#-2\f  
J24<X9b  
return l(t) op r(t) b"n0Yk1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _0p8FhNt  
return op l(t) 4/e|N#1`;[  
return op l(t1, t2) .6z8fjttOC  
return l(t) op b:VCr^vp  
return l(t1, t2) op N# $ob 9  
return l(t)[r(t)] C)66 ^l!x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZT;$aNy  
CmKbpN*  
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: L ldZ"%P  
单目: return f(l(t), r(t)); yXyL,R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NN\>( =  
双目: return f(l(t)); g93-2k,  
return f(l(t1, t2)); } wZ9#Ll  
下面就是f的实现,以operator/为例 FY1 >{Bn  
AlF"1X02  
struct meta_divide BnJpC<xm  
  { 1h_TG.YL9>  
template < typename T1, typename T2 > ^ z!g3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  1$nlRQi  
  { W u?A} fH  
  return t1 / t2; ~.\CG'g  
} &[QvMh  
} ; W !TnS/O_1  
_M[@a6?  
这个工作可以让宏来做: fg"]4&`j-  
mAO$gHQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KU:RS+,e;  
template < typename T1, typename T2 > \ Itaq4^CE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }t5-%&gBY0  
以后可以直接用 !C ]5_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gp@X(d  
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 (SMnYh4  
(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。。。) uW4 )DT9[5  
dQW=k^X 'U  
C{Y0}ZrmlF  
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 0m8mHJ<&  
cP8g. +  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > APye  
class unary_op : public Rettype [\|`C4@3a  
  { $#2zxpr,  
    Left l; *nZe|)m  
public : Bgw=((p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `p qj~s  
rf@Cz%xDD  
template < typename T > LdAWCBLS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I$yFCdXr  
      { e'"2yA8dh"  
      return FuncType::execute(l(t)); ">zK1t5=  
    } ldFK3+V  
OGA_3|[S   
    template < typename T1, typename T2 > NJ%>|`FEi7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /?(\6Z_A  
      { R9 +0ZoS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )I&,kH)+  
    } HRP  
} ; Ddu1>"p-x  
S=f:-?N|  
r>o#h+'AV  
同样还可以申明一个binary_op /sU~cn^D5  
ML:Zm~A1U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w?;j5[j  
class binary_op : public Rettype 10gh4,z[  
  { kJP` C\4}f  
    Left l; Dt#( fuk#  
Right r; G+5_I"`W  
public : m/E$0tf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )s-[d_g  
 ,>C`|  
template < typename T > >_3P6-L>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e@j&c:p(Y  
      { s:O8dL /  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q L 1e  
    } -!bfxbP  
Yo-$Z-ud  
    template < typename T1, typename T2 > eE=}^6)(*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v~B "Il  
      {  U))2?#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]cmq  
    } ;L`NF"  
} ; FN+x<VXo(  
uge~*S  
w %2|Po5  
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 )/:j$aq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L>3-z>u,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~DL-@*&  
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。 :q>uj5%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #{8t ?v 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。。。 ~9We)FvU4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F!RzF7h1  
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) S%Bm4jY  
下面是修改过的unary_op n1Z*wMwC  
Efa3{ 7>{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y 1I(^<qO=  
class unary_op lj US-6  
  { A [hvT\X  
Left l; 'pa8h L  
  V\m51H1mqo  
public : [G<SAWFg7  
j>I.d+   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3vc2t6S%*  
G<m6Sf  
template < typename T > (?vKe5  
  struct result_1 0l'"idra  
  { M>rertUR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cT.8&EEW  
} ; $5r1Si)  
k:yrh:JhB  
template < typename T1, typename T2 > m\"X%Y#  
  struct result_2 gyT3[*eh  
  { H1or,>GoO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JTS<n4<a  
} ; y**>l{!!  
krSOSW J  
template < typename T1, typename T2 > [ApAd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +'`I]K>  
  { %7SGQE#W_~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1 F+$\fLr  
} SrT=XX,  
*USzzLq  
template < typename T > N 6t`45  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9NI=s6  
  { eFz!`a^dX  
  return OpClass::execute(lt(t)); j\%m6\{n|  
} 0 >:RFCo  
BnPL>11Y  
} ; o#frNT}  
eCy]ugsi%  
w<m e(!-'  
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 )%Lgo${[;  
好啦,现在才真正完美了。 3IYbgUG  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2O+fjs  
"*oN~&flc  
template < typename Right > `XK+Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^!x}e+ o  
  { Q^ |aix~ K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W't.e0L<6  
} QV*W#K\7q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n1@ Or=5  
dY$jg  
V?C_PMa  
/>[~2d kb  
l EsE]f  
十. bind E|BiK  
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。 tOVYA\ ]  
先来分析一下一段例子 .9u,54t  
 |7wiwdD"  
od`:w[2\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E?^A+)<"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P#x]3j]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ((E5w:=?  
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。 QP[`*X  
我们来写个简单的。 5:x .<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v}^ f8nVR  
对于函数对象类的版本: Oo`b#!L  
QAK.Qk?Qu  
template < typename Func > ^J7g)j3  
struct functor_trait i \u"+:j  
  { *EzAo  
typedef typename Func::result_type result_type; GcA!I!j/  
} ; T7!=KE_z  
对于无参数函数的版本: #^;^_  
hXM2B2[  
template < typename Ret > :>GT<PPD;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _=oNQ  
  { {1j[RE  
typedef Ret result_type; &m>txzo  
} ; H=k`7YN  
对于单参数函数的版本: dL!K''24{  
26\*x  
template < typename Ret, typename V1 > -"Q[n,"Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zjh9jvsW  
  { DozC>  
typedef Ret result_type; L7&|  
} ; BlvNBB1^  
对于双参数函数的版本: dk9nhS+faJ  
V7 dAB,:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J "dp?i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @5-+>\Hd^t  
  { v__;oqN0  
typedef Ret result_type; w_ po47S4  
} ; ,*$/2nB^  
等等。。。 S.Fip _  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )iG+pP@.@  
G ]mX+?  
template < typename Func > j']Q-s(s  
struct func_return 4MOA}FZ~  
  { YJ{d\j  
template < typename T > aE2 3[So  
  struct result_1 umWZ]8  
  { o ) FjWf;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q,A`"e#:  
} ; NR)[,b\v  
:4D#hOI  
template < typename T1, typename T2 > !jDqRXi(  
  struct result_2 ?ixzlDto\  
  { S-:7P.#Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tK|hC[  
} ; IJnr^S8  
} ; 3*gWcPGe  
|KFWW  
)>LC*_v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aUy=D:\  
p3eJFg$  
template < typename Func, typename aPicker > uhLg2G^h  
class binder_1 1% )M-io  
  { uXNf)?MpA  
Func fn; g/q$;cB  
aPicker pk; 0OMyE9jJJ  
public : dMwVgc:  
'g a1SbA]  
template < typename T > 6zLz<p?  
  struct result_1 <>JDA(F"  
  {  1Nk}W!v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +G_6Ek4  
} ; ~5wCehSb  
1*r {%6  
template < typename T1, typename T2 > .6 E7 R  
  struct result_2 _+8$=k2nM  
  { 6iFd[<.*j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f41!+W=  
} ; <v('HLA  
{Pg7IYjH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fXw%2wg  
b}$m!c:<8  
template < typename T > yg2~qa:dZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ec QVk  
  { m`9)DsR N  
  return fn(pk(t)); @/JGC%!  
} {F k]X#j  
template < typename T1, typename T2 > \+MR`\|3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const va;d[D,  
  { wrn[q{dX  
  return fn(pk(t1, t2)); (>0d+ KT  
} ZrA\a#z"<  
} ; cx2s|@u0  
z6G^BaT'  
xm YA/wt8  
一目了然不是么? u3,b,p  
最后实现bind TL7-uH  
m ]K.0E  
o D* '  
template < typename Func, typename aPicker > 6XQ)Q)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y=3Y~  
  { \hM6 ykY-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jd2Fh):q  
} V6$v@Zq  
_n}!1(xYa`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v:6b&wS L3  
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。 wKY6[vvF  
E7_^RWG  
十一. phoenix o JA58/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5[gkGKkf_  
Gs?W7}<$  
for_each(v.begin(), v.end(), (rw bF  
( g'Xl>q  
do_ nLtP^ 1~9H  
[ ^1cqx]>E  
  cout << _1 <<   " , " )edM@beY_  
] e('c 9 Y  
.while_( -- _1), aYj3a;EmU  
cout << var( " \n " ) NM8 F  
) W&!Yprr  
); Ew;<iY[  
#Y18z5vo  
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: 6:EO  
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 I$ mOy{/#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fRa1m?%s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N l@Hx  
a|7V{pp=M  
<m(nZ'Zqz2  
template < typename Cond, typename Actor > 56bB~ =c  
class do_while |\_O8=B%  
  { E>g'!  
Cond cd; \:=Phbn  
Actor act; v;$^1I  
public : gN]`$==c[  
template < typename T > ev?>Nq+Z  
  struct result_1 P! O#"(r2]  
  { r\Nn WS J  
  typedef int result_type; ,!Hl@(  
} ; ?APzx@$D.  
R*[ACpxr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} []2GN{m  
1OGlD+f  
template < typename T > rzTyHK[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }%1E9u  
  { 1_p'0lFe  
  do +.R-a+y3  
    { A!f0AEA,  
  act(t); FCe503qND$  
  } JV/,QWar  
  while (cd(t)); ZE\t{s0  
  return   0 ; -Qgfo|po  
} Fu`g)#Z  
} ; ;dWqMnV  
ld?M,Qd  
E+2y-B)E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k Z3tz?Du  
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。 /.?\P#9)  
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。 1Jd:%+T  
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。 1=D!C lcb  
下面就是产生这个functor的类: wd]Yjr#%Ii  
<7&b|f$CL  
{e@1,19  
template < typename Actor > xl9l>k6,  
class do_while_actor ]d[q:N]z  
  { Ww p^dx`!  
Actor act; oD8-I^  
public : j;y|Ys)I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !^7:Rr _  
gky_]7Av  
template < typename Cond > ~9c9@!RA2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B';Ob  
} ; qb<gh D=j  
:d#NnR0^L  
}Q=Zqlvz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QXz!1o+"  
最后,是那个do_ f/B--jq  
lV 9q;!/1  
/7#&qx8  
class do_while_invoker JU@$(  
  {  ;E&XFTdO  
public : 4 5lg&oO  
template < typename Actor > cm3Y!p{p"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +{I\r|  
  { L$xRn/\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~V&ReW/  
} @CmxH(-i-  
} do_; 5^dw!^d  
EyeLC6u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U)!AH^{32  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cTnbI4S;  
最后来说说怎么处理break和continue _~kcr5  
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。 n`,Q:  
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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