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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,JEF GI{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 beu\cV3  
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, ;W^o@*i{>  
#cCL.p"]  
B|&"#Q  
EcCFbqS4W  
  class filler IqD_GL)Ms  
  { M-giR:,  
public : `3hSL R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |0%+wB  
} ; X3V'Cy/sy  
fF V!)Zj  
OdB?_.+$  
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: f4PIoZ e  
G rk@dZI  
:at$HCaK  
Bn(W"=1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H V;D?^F  
qIAoA .  
gwWN%Z"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >b]S3[Q(  
t>[KVVg W  
(4Zts0O\  
/\W Qx e  
二. 战前分析 <0PT"ij  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,.qMEMm  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r9ww.PpNk#  
f?'JAC*  
]._LLSzWhg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n8D xB@DI  
  /* --------------------------------------------- */ %C=]1Q=T)  
vector < int *> vp( 10 ); B!\;/Vk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7%{ |  
/* --------------------------------------------- */ *7wAkljP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =F;.l@:  
/* --------------------------------------------- */ :bC40@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z>^pCc\lH  
  /* --------------------------------------------- */ `2PLWo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ed ,D8ND  
/* --------------------------------------------- */ 'GL*u#h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *Otg*, \  
mI>,.&eo  
-P]sRl3O;  
2[ r^M'J  
看了之后,我们可以思考一些问题: [Ts"OPb% ~  
1._1, _2是什么? V@\%)J'g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @`,1:  
2._1 = 1是在做什么? -%I2[)F<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B0ndcB-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QQV~?iW{~  
izx#3u$P  
37RLE1Yf  
三. 动工 "|HDGA5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HuV J\%.  
R%c SJ8O#  
@-&s: Qli  
7ek&[SJ>,/  
template < typename T > MG{YrX)oi  
class assignment HX6Ma{vBk  
  { &|`C)6[C  
T value; kGN+rHo   
public : "&%#!2  
assignment( const T & v) : value(v) {} E]6z8juO6  
template < typename T2 > &c*^VL\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jr`Ess  
} ; 59Gk3frk(  
B.L]Rk\4  
b?j< BvQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U2%.S&wS,e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "5,   
dzkw$m^@^  
0]jA<vLR  
t2r?N}"P  
  class holder ~jb"5CX  
  { ]J#9\4Sq  
public : vC5n[0  
template < typename T > i}~SDY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jH6&q~#  
  { J;prC  
  return assignment < T > (t); @ G4X  
} +Lnsr\BA  
} ; ku..aG`  
D91e\|]  
3q?\r` a  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: T]?n)L,2  
e0$=!QlPr  
  static holder _1; rgOfNVyJG<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 STJJU]H  
> z^#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HdLH2+|P;D  
而不用手动写一个函数对象。 <2nZ&M4/s{  
{iq3|x2[:  
-<_Ww\%8M  
?SC[G-b  
四. 问题分析 #-GJ&m8  
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。 XduV+$ 03  
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。 E(i[o?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +z$pg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O%ug@& S{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W\L`5CW  
M5trNSL&u  
五. 问题1:一致性 Tdc3_<1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| hbc uK&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "C*B,D*}:  
w` DW(hXJ  
struct holder JO@|*/mL  
  { LE%7DW(  
  // ,<Q~b%(3  
  template < typename T > W'on$mB5<  
T &   operator ()( const T & r) const -D^}S"'  
  { 5IbJ  
  return (T & )r; UQ.7>Ug+8s  
} ZlojbL@|4  
} ; .E@|D6$D  
RO3oP1@B  
这样的话assignment也必须相应改动: 5H9r=a  
C -?!S  
template < typename Left, typename Right > Q*XE h  
class assignment q}FVzahv  
  { {vE(l'  
Left l; aceZ3U>W  
Right r; B7Tk4q\;Q  
public : . ]8E7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n\ Hs@.  
template < typename T2 > sk|=% }y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |0,vQv  
} ; ^Eo=W/   
;zdxs'hJ  
同时,holder的operator=也需要改动: >dM8aJzC  
K2<~(78C  
template < typename T > z~\t|Z]G,|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l)-Mq@V  
  { @K:N,@yq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1>Q'R  
} A4QcQ"  
W8g' lqc|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 h},oF!,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U/NBFc:[y:  
JO'>oFv_W  
return l(rhs) = r; c )7j QA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A$WZF/x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~xIj F1Z  
LA[g(i 7  
template < typename Tp > jp+_@S>  
class constant_t Pe2wsR"_U  
  { 9*:gr#(5  
  const Tp t; (7DXRcr<  
public : 5ZY)nelc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _xLHrT!y  
template < typename T > X1vNF|o~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nP UqMn'  
  { k'X;ruQ:tF  
  return t; ="d*E/##  
} 1J? dK|% b  
} ; }!i` 0p  
Y[SU&LM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |/ }\6L]  
下面就可以修改holder的operator=了 y3<Y?M4  
1h7+@#<:a  
template < typename T > ]/cd;u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vOgC>_x7  
  { *x>3xQq&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j( #%tIv  
} D?M!ra  
xE-7P|2  
同时也要修改assignment的operator() *XWq?hi  
\VSATL:]  
template < typename T2 > -@&1`@):{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /b;K  
现在代码看起来就很一致了。 j!z-)p8hy  
q_Lo3|t i  
六. 问题2:链式操作 nmjm<Bu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jw ,izxia  
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。 S. |FL%;  
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。 dr q hQ  
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。 =IKEb#R/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  oK 9'  
Pj?Dmk~   
template < typename T >  st 'D  
struct result_1 gf)t)-E  
  { 3^=+gsc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jKIc09H|  
} ; bqx0d=Z~[  
q*)+K9LRk  
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: OJ4SbI  
Wn|&cG9  
template < typename T > xdy^ ^3"  
struct   ref 5y4u5Tm-%  
  { y/c%+ Ca/  
typedef T & reference; +{53a_q  
} ; F&;   
template < typename T >  8%RI7Mg  
struct   ref < T &> D,ly#Nn  
  { -p-0;Hy  
typedef T & reference; ->lu#; A5  
} ; H g5++.Bp  
=22ALlxk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A 699FQ  
nF)uTk  
template < typename T > [XlB<P=|>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "'Z- UV  
  { [*m2  
  return l(t) = r(t); 1f (DU4h  
} k6\^p;!Y  
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。 C+N F9N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {w^uWR4f  
8X&Ya =  
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 "?.~/@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <1~^C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %"A_!<n@*`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [{&jr]w`|  
最后的布局是: \0FT!} L  
                Add ~9$X3.+  
              /   \ 7k=fZ$+O  
            Divide   5 ?PPZp6A3L=  
            /   \ v@EQ^C2.&  
          _1     3 yy(A(}  
似乎一切都解决了?不。 eR!G[Cw-  
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。 @=uN\) 1  
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。 $1*3!}_0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gH:ArfC  
DHfB@/q#  
template < typename Right > 7uI#L}y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t"s5\;IJ  
Right & rt) const UU@fkk  
  { 8}BBOD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PoD^`()FR{  
} QYThW7S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~S(^T9R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mgkyC5)d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pvXcLR)L+3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^i_Iqph=  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {8NwFN.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? eXy"^x p^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: XrN- 2HTV  
B/eaqJ  
template < class Action > _|,{ ^m|d  
class picker : public Action =K$,E4*  
  { F;D1F+S  
public : mrZ`Lm#>pS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LAZVW</  
  // all the operator overloaded (a{ZJI8_  
} ; >xd<YwXZ  
Rf[V)x  
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。 RazBc.o<  
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:  . gT4_  
YL^Z4: p  
template < typename Right > C}CKnkMMD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V,LVB_6  
  { m4/}Jx[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J4yt N3  
} QB1M3b  
%<}=xJf>1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m)f|:MM  
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。 ?y-s20Kd  
A 0#Y, 1  
template < typename T >   struct picker_maker Jyu`-=It  
  { mtw9AoO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e.X@] PQJQ  
} ; n,KA&)/s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3ps,uozj  
  { C{Blqf3V0  
typedef picker < T > result; D@vMAW  
} ; \f"?Tv-C'  
N8+P  
下面总的结构就有了: 8wF#e\Va0  
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。 &=-PRza%j  
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。 o'qm82* =  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (fXq<GXAn/  
至此链式操作完美实现。 l \}25 e  
GNghB(  
/PC` 0/b  
七. 问题3 #%cR%Z  
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。 F1}  
'TX M{RGw  
template < typename T1, typename T2 > *]{=8zc2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EUwQIA2c8N  
  { r'd/qnd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K+mU_+KRp  
} R`Qp d3  
(2%>jg0M  
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: 5\G)Q<A]*L  
]_2 yiKv&  
template < typename T1, typename T2 >  ? ICDIn  
struct result_2 /J;]u3e|  
  { qeMv Vf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; od,tfLw4  
} ; p\+6"28{_~  
~V$ f #X  
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? @"8~Y|L93  
这个差事就留给了holder自己。 8_iHVc;<  
    ;](h2Z`3s  
#>q[oie1e  
template < int Order > :r39wFi  
class holder; I*c;hfu  
template <> }jcIDiSu  
class holder < 1 > Opry`}5h  
  { n2E4!L|q  
public : MF|*AB|E  
template < typename T > a4u^f5)@  
  struct result_1 5&qY3@I7l  
  { #PH#2/[  
  typedef T & result; X2P``YFV{  
} ; {_as!5l  
template < typename T1, typename T2 > B"[{]GP BY  
  struct result_2 bm6hZA|  
  { Bbs5f@E  
  typedef T1 & result; f+^c@0que  
} ; > Z++^YVE  
template < typename T > .Qk{5=l6P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =kO@Gk?  
  { =phiD&=  
  return (T & )r; fKYKW?g;)Z  
} HPTHF  
template < typename T1, typename T2 > "GLYyC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x-4J/tm  
  { LT(?#)D  
  return (T1 & )r1; TMY{OI8a  
} &oc_ a1 R  
} ; 5U;nhDmM  
r./z,4A`  
template <> #4q1{)=  
class holder < 2 > +{Gw9h"5g*  
  { N&N 82OG  
public : =g[H]-Ee  
template < typename T > {]@Qu"M  
  struct result_1 -3`Isv  
  { 9;pzzZ  
  typedef T & result; ^Yr|K  
} ; (NM6micc  
template < typename T1, typename T2 > <>&89E%j'  
  struct result_2 c&A]pLn+x  
  { 8L{$v~+  
  typedef T2 & result; :@WLGK*u.  
} ; {a@hRY_  
template < typename T > HIrEv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `~|DoSi^d  
  { `%%?zgY  
  return (T & )r; -7,vtd[h  
} gb9[Meg'  
template < typename T1, typename T2 > >eu `!8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8k%H[Smn:  
  { Yd.027  
  return (T2 & )r2; X -v~o/r7  
} UCn.t  
} ; 5{HtJ?sKc5  
UXQb ={  
}`4K)(>4nG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SCI1bMf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &EGY+p|2Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n)Hk8)^8  
@n>{&^-c  
return l(i, j) = r(i, j); GA7u5D"0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^xmZ|f-  
2!{N[*)  
  return ( int & )i; rEg+i@~  
  return ( int & )j; <gR`)YF7  
最后执行i = j; bt0djJRw  
可见,参数被正确的选择了。 Gk{W:866  
V!H(;Tuuo  
]}/mFY?7  
O<bDU0s{M  
z,M'Tr.1|  
八. 中期总结 n~9 i^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: GPMrs)J*!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2h5tBEOX.s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \!m!ibr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,v|CombIc.  
v)%[  
[Yn;G7cK  
N*HH,m&  
u1wg C#  
kz$(V(k<  
九. 简化 8>2&h  
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。 ws. ?cCTpt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "h QV9 [2\  
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: S]vW&r3`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6xyY+  
  +-*/&|^等 KQ-,W8Q5  
2. 返回引用。 a (P^e)<  
  =,各种复合赋值等 P_v0))n{  
3. 返回固定类型。 }FHw" {my  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F ZM2   
4. 原样返回。 l&vm[3  
  operator, K* 0 aXr?  
5. 返回解引用的类型。 jGJ.Pvc>i  
  operator*(单目) ;gdi=>S_  
6. 返回地址。 S!u6dz^[$X  
  operator&(单目) Al=(sHc'  
7. 下表访问返回类型。 ip<15;Z  
  operator[] _r~!O$2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G OH  
  operator<<和operator>> ,0BR-#  
U8EJC .e&O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;5-R =e(KA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]sf2"~v  
zoJ_=- *s  
template < typename Left > Wk7L:uK  
struct value_return P= &'wblm?  
  { 2%`^(\y  
template < typename T > D!c1;IHZ  
  struct result_1 wwo(n$!\  
  { j!6elzg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n9N#&Q"7m  
} ; B:B8"ODV  
a|8| @,  
template < typename T1, typename T2 > ,LoMt ]H  
  struct result_2 &b 5T&-C<  
  { vYYS .ve  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dK[*  
} ; ?s1u#'aO  
} ; s*aH`M7^0  
+Gk! t]dy  
'2 w XV;`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,}eRnl\  
Y;'VosTD  
下面我们来剥离functor中的operator() F_ ,L 2J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;r gH}r  
t|go5DXz4  
return l(t) op r(t) AD~~e% s=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5{8x*PSl  
return op l(t) dDsjPM;2  
return op l(t1, t2) 'bZMh9|  
return l(t) op *?EO n-  
return l(t1, t2) op w> Tyk#7lw  
return l(t)[r(t)] IXbdS9,>F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IlcNT_ 5a8  
Pd)K^;em  
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: z\xiACIc  
单目: return f(l(t), r(t)); D?iy.Dg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b*btkaVue  
双目: return f(l(t)); fO[Rf_  
return f(l(t1, t2)); Cf.pTYSl  
下面就是f的实现,以operator/为例 NvQY7C  
73&]En  
struct meta_divide l,imT$u  
  { #]5&mKi  
template < typename T1, typename T2 > y%{*uH}SL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V}vl2o  
  { k7:GS,7  
  return t1 / t2; &&]"Y!r -  
} =-OCM*5~S  
} ; t}5'(9  
,:0Q1~8  
这个工作可以让宏来做: %E4$ZPSW  
7$g*N6)Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^U-vD[O8  
template < typename T1, typename T2 > \ yq/[/*7^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Nm H}"ndv+  
以后可以直接用 2E@C0HaL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A6@+gP<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 C ffTv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7V9%)%=h|  
nu\  
w JapGc!   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 GVjv** U  
D=i0e8D!+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d[s;a.  
class unary_op : public Rettype 9f@#SB_H  
  { 5QqJ I#4~  
    Left l; kGB#2J  
public : ()+jrrK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W /~||s  
hN>('S-cq  
template < typename T > ^BF@j4*~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wc<2Uc  
      { ]7#^])>  
      return FuncType::execute(l(t)); LV}UBao5n  
    } OhSt6&+  
M3ecIVm8(  
    template < typename T1, typename T2 > ir?Uw:/f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }vXA`)Ns  
      { 1Y H4a|bc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N:UDbLjw~  
    } {u(}ED#p  
} ; *eJhd w*  
oyKt({  
a z:~{ f*-  
同样还可以申明一个binary_op ?:#>^eWYe7  
Ez7V>FNX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hO+O0=$}wN  
class binary_op : public Rettype -(4E  
  { |x _ -I#H  
    Left l; _|^&eT-u  
Right r; d&[M8(  
public : beN>5coP%A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "6`)vgI~  
wu&|~@_s@  
template < typename T > C:tSCNH[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H#1*'e>  
      { Ux%\Y.PPI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1cHSgpoJ  
    } %S(#cf!HP  
6k@%+<1  
    template < typename T1, typename T2 > T!=20!I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I:uQB!  
      { }\PE {  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'gk81@|  
    } zJy 89ib'  
} ; h+zkVRyA  
.J<qfQ  
"lv:hz  
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 1OiZNuI:E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j{7ilo(i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )CwMR'LV  
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。 r2E>sHw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6*(h9!_T1  
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。。。 ^ RcIE (  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8 ACY uN\  
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) @MlU!oR&  
下面是修改过的unary_op <WHs  
"a0u-}/D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~kSnXJv  
class unary_op V(' 'p{  
  { H/^TXqQ8  
Left l; lH,]ZA./  
  +AgkPMy  
public : !"Oj$c -  
^?K?\   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 d>d(^  
:YRzI(4J  
template < typename T > !5E%W[  
  struct result_1 XW&8T"q7  
  { Q[ 9rA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,/w852|ub  
} ; [F AOp@7W  
lE2wkY9^/  
template < typename T1, typename T2 > [)J49  
  struct result_2 Vlp*'2VO  
  { [MQJ71(3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [o[v"e\w  
} ; cmr6,3_  
|4p<T! T  
template < typename T1, typename T2 > )/+eL RN5G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @KXz4PU  
  { 08K.\3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3@Zz-~4Td  
} SqA+u/"j2  
?ck^? p7  
template < typename T > 1EAVMJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jy__Y=1}  
  { @E"+qPp.3  
  return OpClass::execute(lt(t)); FSYjp{z5  
} @]ptY*   
%<ptkZK#  
} ; ^7s6J {<  
:#W>SO  
Hs4zJk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug P^_d$  
好啦,现在才真正完美了。 r"u(!~R  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'Qs 3  
%:be{Y6  
template < typename Right > RZ/+ K=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Og;$P 'U  
  { C5sN[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '+q'H  
} >;'1k'  
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。 ;@ll  
m)[wZP*e  
h@>rjeY@  
5rHnU<H@y  
&J&w4"0N'  
十. bind '/yx_R K2?  
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。 $ Op/5j  
先来分析一下一段例子 {^$"/hj  
HDW\S#  
1:;&wf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LnRi+n[@7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A]SB c2   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !7Nz W7j  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xBI"{nGoN  
我们来写个简单的。 E~Up\f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aIt 0;D  
对于函数对象类的版本: Am=PUQF$  
k0 e|8g X  
template < typename Func > #Mem2cz  
struct functor_trait 1:{O RX[;  
  { jXDzjt94J  
typedef typename Func::result_type result_type; Uhx2 _  
} ; RJ@e5A6_  
对于无参数函数的版本: nxh/&%  
G`9F.T_Z^)  
template < typename Ret > IrwF B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > seD+~Y\z  
  { xX4^nem\G  
typedef Ret result_type; z`r4edk3  
} ; *}iT6OJ  
对于单参数函数的版本: Wn,g!rB^@  
o2e h)rtB  
template < typename Ret, typename V1 > Ko]h r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tv=FFfQ  
  { E?q'|f  
typedef Ret result_type; 1'U%7#;E  
} ; p_40V%y^  
对于双参数函数的版本: %{VI-CQ  
%"KWjwp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  DIu72\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `SS~=~WY  
  { I{g2q B$6  
typedef Ret result_type; ?e_}X3{  
} ; R?9Plzt5  
等等。。。 W lLZtgq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lSbM)gL  
z Q|x>3   
template < typename Func > U/&qV"Ih  
struct func_return NMY!-Kv 5  
  { &qI5*aQ8T  
template < typename T > oJp_c  
  struct result_1 mlw BATi  
  { $XU$?_O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BLH3$*,H  
} ; Lp]C![\>U  
(uK), *6B  
template < typename T1, typename T2 > BiLreZ~"  
  struct result_2 p*&LEjaVM4  
  { :ktX7p~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !/(}meZj  
} ; O>F.Wf5g  
} ; I8%'Z>E(  
B)cb}.N:  
ieF 0<'iF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .-26 N6S  
dSOn\+  
template < typename Func, typename aPicker > S+xGHi)  
class binder_1 ? A#z~;X@  
  { :pjK\  
Func fn; gLxy RbVI  
aPicker pk; z4fK{S  
public : ds[Z=_Ll  
kuud0VWJ  
template < typename T > adE0oXQH"  
  struct result_1 lR K ?%~  
  { sF3 l##Wv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PWD]qtr  
} ; :8L61d2(  
gV44PI6h  
template < typename T1, typename T2 > R]s jG <  
  struct result_2 GQ)cUrXQz  
  { m)RxV@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b2f2WY |z>  
} ; VM|)\?Q  
.MPOUo/e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O xaua  
p[VCt" j  
template < typename T > EGr5xR-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <gz MDX[^M  
  { 5.HztNL  
  return fn(pk(t)); & ~G  
} <4HuV.K  
template < typename T1, typename T2 >  F%$Ws>l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 00wH#_fm  
  { ]Oh>ECA|D  
  return fn(pk(t1, t2)); 2}\sj'0&  
} ^B=z_0 *  
} ; H.~+{jTr  
g^^m a}i  
C4TD@  
一目了然不是么? ^O:RS g9  
最后实现bind _r)nbQm&  
2xBGs9_Y  
JJOs L!@  
template < typename Func, typename aPicker > 2-2LmxLG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3lgy X/?o  
  { /38Pp%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UiN ^x  
} by ee-BU  
F+-MafN7Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2p.+C35c=j  
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。 8>+eGz|  
}(O kl1  
十一. phoenix 1L9 <1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @].aFhH`)  
|8+rUFkU8  
for_each(v.begin(), v.end(), L| qY  
( ArKrsI#H-  
do_ zMg^2{0L  
[ ~2 ;y4%K  
  cout << _1 <<   " , " Dp'af4+%$  
] ;b2>y>?[  
.while_( -- _1), Raqr VC  
cout << var( " \n " ) {lw ec"{  
) B|w}z1.  
); $jL.TraV7  
uty]-k   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L )"w-,zy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2a}_|#*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @WUCv7U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gwk@X/q  
3p#^#1/_  
J sdEA  
template < typename Cond, typename Actor > ../(gG9  
class do_while |'(IWU  
  { h 'CLf]  
Cond cd; SK2pOZN  
Actor act; t/c^hTT  
public : #Z5~a9rO  
template < typename T > "lMWSCas  
  struct result_1 #jR?C9&!(  
  { 6n4S$a  
  typedef int result_type; \EqO;A%<  
} ; ,peFNpi  
0(.C f.B~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} of<OOh%3  
DvKMb-*S  
template < typename T > C u5 - w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U_04QwhK7  
  { A]slssE+  
  do N* QI>kzU  
    { #`EMK   
  act(t); L>*|T[~  
  } ;!Mg,jlQ  
  while (cd(t));  yw^, @'  
  return   0 ; _z< q9:  
} Cr"hu;  
} ; svII =JB  
Xp@OIn  
{rr\hl-$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E_#&L({|@  
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。 q9Wtu7/  
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。 tp0*W _<4  
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。 =Ih_[$1dw  
下面就是产生这个functor的类: oWT0WS  
GR9F^Y)K{  
^Y!`wp2vn  
template < typename Actor > w-m2N-"= '  
class do_while_actor |hAGgo/03  
  { (yVI<Os{a  
Actor act; dv: &N  
public : jk?(W2c#{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <aS1bQgaU  
qz):YHxT]n  
template < typename Cond > b ;b1 V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /_HL&|N_5  
} ; F.6SX (x  
Z7/lFS'~N  
('Pd GV4V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bEJZh%j!  
最后,是那个do_ }s9J+m  
7eyh9E!_I  
GQQ6 t  
class do_while_invoker /vU31_eZt  
  { A1@a:P=  
public : C.Yz<?;S  
template < typename Actor > 0 $r{h}[^c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eAEVpC2  
  { UbXz`i  
  return do_while_actor < Actor > (act); xC]/i(+bA  
} aeIR}'H|  
} do_; x3 <Lx^;  
G#>nOB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s4\2lBU?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -u(#V#}OV?  
最后来说说怎么处理break和continue yCVBG  
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。 :nn'>  
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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