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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W-7yi`5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \>23_d0  
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, }1N)3~  
Ds&)0Iwf  
czdNqk.kh  
W{=>c/  
  class filler VskyRxfdW3  
  { 3L=vsvO4  
public : vb5tyY0c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} goIn7ei92  
} ;  vRn^n  
~" }t8`vP1  
VP0wa>50!  
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: YOP=gvZq  
OHp 121  
)nQpO"+M  
:*A6Ba  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A}H)ojG'v  
z=n"cE[KtB  
c}g^wLa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N''9Bt+:  
k+JDbJ@  
}4A+J"M4y  
rguC#Xt!4  
二. 战前分析 tA}O'x  
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。 NrNbNFfo  
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 ?G0=\U< o,  
/G G QO$'  
oxHS7b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l')?w]|  
  /* --------------------------------------------- */ t}_qtO7>  
vector < int *> vp( 10 ); Mm^o3vl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $MB56]W8  
/* --------------------------------------------- */ \Ao M'+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0&2TeqsLh)  
/* --------------------------------------------- */ |v[{k>7f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qD7# q]  
  /* --------------------------------------------- */ pWwaN4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \iSaxwU_  
/* --------------------------------------------- */ :&&Ps4\Sq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T$0//7$')  
[fxAj]  
Q$iv27  
l?pZdAE  
看了之后,我们可以思考一些问题: m~(]\  
1._1, _2是什么? ^r}^-  
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。 @Zjy"u  
2._1 = 1是在做什么? Z[ZqQ` 7N  
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。 8`U5/!6fu  
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。 $*9h\W-)`Q  
Do=*bZ;A  
,Hch->?Og  
三. 动工 jF_K*:gQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aVM@^n  
K /g\x0  
,*@m<{DX)  
kJZBQ<^  
template < typename T > HZkC3$  
class assignment Ac^}wXp  
  { _F;(#D  
T value; FC.y%P,  
public : l`[*b_ Xt  
assignment( const T & v) : value(v) {} B&O931E7  
template < typename T2 > m%qah>11  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^z "90-V^  
} ; ,l.O @  
]+ XgH #I  
" <m)Fh;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vz#rbBY*;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )?K3nr  
df&d+jY  
:G9.}VrU  
T&tCXi  
  class holder [NQ`S ~_:  
  { >]&LbUW+  
public : 4%KNHeaN  
template < typename T > k$i76r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |9?67-  
  { ,CA,7Mu:  
  return assignment < T > (t); 5A>W;Q\4  
} "m3u}!`3  
} ; Y"K7$+5#\  
X%h1r`h&  
[6FCbzS_W  
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: u;F++$=  
&g\D-At  
  static holder _1; =L#tSa=M"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <q~&g &&+  
@Vr?)_ 0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hh(_sewo  
而不用手动写一个函数对象。 /=FQ {tLr  
4["$}O5  
qg 4:Vq  
l$}h1&V7  
四. 问题分析 dScit!T"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I o|NL6[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B=(m;A#G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :eo2t>zF-<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Om\?<aul  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0N;Pb(%7UU  
ujXC#r&  
五. 问题1:一致性 WW:@%cQ@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8;5 UO,`T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ullq}}  
";J1$a  
struct holder Vv B%,_\  
  { fM]zD/ g  
  // 3G~ T_J&  
  template < typename T > B;SYO>.W  
T &   operator ()( const T & r) const `|8)A)ZVT  
  { u#/Y<1gn  
  return (T & )r; %F3M\)jU  
} zF>| 9JU  
} ; {-PD3 [f"  
*S~gF/*kP  
这样的话assignment也必须相应改动: W=M]1hy  
h:Q*T*py  
template < typename Left, typename Right > 1Yo9Wf;vP  
class assignment eRWTuIV6  
  { P B.@G,)  
Left l; <*i '  
Right r; 1ZJP.T`  
public : exiCy 1[+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' &^:@V  
template < typename T2 > Eyxw.,rB/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K=;z&E=<c  
} ; .8<bz4  
V44IA[  
同时,holder的operator=也需要改动: w6F4o;<PR  
i5T&1W i  
template < typename T > 1 xm8w$%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *T$`5|  
  { +?),BRCce  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 21O!CvX   
} ? DWF7{1  
; dPyhR  
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。 ;sE;l7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,P3nZ  
@SF*Kvb&  
return l(rhs) = r; ^%@(> :)0  
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。 ZxlQyr`~a(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c`yLn %Of%  
}oIA*:5  
template < typename Tp > ZZL.&Ho  
class constant_t QmvhmsDL  
  { ArDkJ`DE  
  const Tp t; vrXUS9i.  
public : %G1kkcdH<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 02g}}{be8  
template < typename T > 4nmc(CHQ:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g""1f%U_p  
  { >V2Tr$m j  
  return t; aze}ko NE  
} Ms ;:+JI  
} ; Z 7rVM   
+!\$SOaR{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R3`!Xj#&M  
下面就可以修改holder的operator=了 ne4j_!V{Mf  
2%y}El^+_  
template < typename T > EtjN :p|$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _Qs=v0B//  
  { d/vF^v*o0X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *.#d'~+  
} rK;F]ei  
+@ga  
同时也要修改assignment的operator() })#6 BN  
ak 94"<p  
template < typename T2 > Xp"ZK=r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _&_#uV<WG0  
现在代码看起来就很一致了。 6nV]Ec~3[  
~L)9XK^15  
六. 问题2:链式操作 PJA%aRP,:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d #9 \]Ul&  
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。 |_@ '_  
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。 `bw>.Ay  
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。 Squ'd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZT:&j4A|0  
)EZ#BF<0|  
template < typename T > @iWql*K;m  
struct result_1 {hr>m,O%  
  { Hy`Ee7>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  u;R<  
} ; 0l=g$G \%  
G[z!;Zuf  
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: owHhlS{  
|B yw]\3v  
template < typename T > RwJ#G7S#  
struct   ref dr#g[}l'H  
  { ?s/]k#H  
typedef T & reference; ~UA:_7#\M  
} ; +L D\~dcV+  
template < typename T > M}2a/}4   
struct   ref < T &> gM~ dPM|  
  { bBA #o\[  
typedef T & reference; eT* )r~  
} ; @}k5rcQ*/  
[+<lm 5t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f mu `o-  
FMMQO,BU  
template < typename T > .G8+D%%.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ANh7`AUuO  
  { wPdp!h7B~N  
  return l(t) = r(t); I/:M~ b  
}  0IO#h{t  
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。 OP>rEUtj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4d~Sn81xW  
</~!5x62Oy  
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 &qKJN#NM@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V`Ve__5;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Rg@W0Bc)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y|$3%t  
最后的布局是: WfYu-TK *  
                Add *F7ksLH|q  
              /   \ AG/?LPJ  
            Divide   5 OE_;i}58  
            /   \ F*Lm=^:  
          _1     3 RS'!>9I  
似乎一切都解决了?不。 }j9V0`Q  
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。 d/oxRzk'L  
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。 ,ND}T#yTR  
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: +72[*_ <  
x aiA2  
template < typename Right > gbF^m`A>%+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2w6 y  
Right & rt) const ~Iw7Xq E2  
  { &+]x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X;`XkOjk  
} 7L68voC@U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >HMuh)  
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。 ,FWC|uM"  
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。 it?l! ~  
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。 2eNA#^T=  
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。 RE~:+.eB  
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? t0t" =(d  
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: L9L!V"So1k  
2rK%fV53b  
template < class Action > 6%'bo`S#  
class picker : public Action |oCE7'BaP  
  { -UD^O*U  
public : }?^V9K-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lxsBXXZg  
  // all the operator overloaded =^  
} ; Z1u:OI@(  
?&v+-4%4PI  
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。 5~ho1Ud  
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: PU| X+V>  
wCT. (d_  
template < typename Right > yc ize2>q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #Fp5>%*  
  { T.m*LM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gKyYBr  
} 19V  
xz9x t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `` !BE"yN  
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。 >SS YYy  
p%MH**A  
template < typename T >   struct picker_maker u/W  
  { ~CTe5PX c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3 *0/<1f1!  
} ; T&@xgj|!)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pr|:nJs  
  { 8HL$y-F  
typedef picker < T > result; 6Ja } N  
} ; G.ag$KF  
h?cf)L  
下面总的结构就有了: AC`4n|,zJ;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3}U {~l!K  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k5s8s@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0Fd<@w Q0  
至此链式操作完美实现。 heLWVI[so  
}cl~Vo-mp  
m6'VMW  
七. 问题3 f=$w,^)M  
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。 l'Oz-p.@  
x:Mh&dq?  
template < typename T1, typename T2 > '{e9Vh<x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ NNd4d*  
  { O7]p `Xi8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rGNYu\\  
} 4FWL\;6  
Q~p)@[q  
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: G[;GP0\N  
_zuaImJ0o  
template < typename T1, typename T2 > 8mrB_B5  
struct result_2 U%<E9G594  
  { r4X0. mPY*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D9hV`fA  
} ; wW. V>$q  
O~wZU Zf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #pe#(xoI  
这个差事就留给了holder自己。 "L?h@8sa  
    [9hslk  
D'F j"&LK  
template < int Order > IjshxNk  
class holder; zCpsGr  
template <> 2r zOh},RS  
class holder < 1 > 5c 8tH=  
  { }fS`jq;  
public : JY5)^<.d  
template < typename T > t\GoUeH]  
  struct result_1 j3W)  
  { 4V6^@   
  typedef T & result; -2D/RE7|  
} ; 55%j$f  
template < typename T1, typename T2 > z_;:6*l=:  
  struct result_2  Zk={3Y  
  { 5 R*  
  typedef T1 & result; Ro2Ab^rQ|  
} ; XCN^>ToD  
template < typename T > {E 'go]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9"g!J|+  
  { e >6NO  
  return (T & )r; $ ;J:kd;<  
} aSGZF w  
template < typename T1, typename T2 > oe4r_EkYwW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8:9/RL\"x  
  { s7789pR  
  return (T1 & )r1; )j_Y9`R  
} ~;QzV?%  
} ; ='[J.  
?=},%^  
template <> MEI.wJZ  
class holder < 2 > *LZB.84  
  { `mt x+C  
public : VoGyjGt&  
template < typename T > LQo>wl  
  struct result_1 =>0 G  
  { )q8!:Z  
  typedef T & result; Vlf=gP  
} ; \* /R6svz  
template < typename T1, typename T2 > GV"X) tGo  
  struct result_2 iD(+\:E  
  { &Sr7?u`k  
  typedef T2 & result; Kqn{q4L  
} ; FSNzBN  
template < typename T > gP^p7aYwn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aGx[?}=  
  { I;5:jT`  
  return (T & )r; +gh*n,:|  
} {0IC2jE  
template < typename T1, typename T2 > ,UA-Pq3 }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5;:964Et  
  { B s{n  
  return (T2 & )r2; ~]l T>|X  
} _yu_Ev}R  
} ; YsBOh{Ml  
mW 4{*  
';J><z{>  
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> >。 -udKGrT+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gc0/*8u/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dFw>SYrpu  
q)F@f /  
return l(i, j) = r(i, j); xU(yc}vw,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %AV[vr,  
;#+Se,)  
  return ( int & )i; ;p] f5R^  
  return ( int & )j; :L&d>Ii|'  
最后执行i = j; rE5q BEh  
可见,参数被正确的选择了。 6d#:v"^,  
[ }1+=Ub  
,enU`}9V*  
i4g99Kvl  
k4!z;Yq  
八. 中期总结 bi<?m^j  
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: 0'nY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ed ,O>(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7jtDhsVz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .0ExHcr  
hL(zVkYI  
IuOY.c2.u  
q s 0'}>  
w`a(285s)i  
{T(z@0Xu  
九. 简化  0%OV3`  
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。 vN8Xq+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >6\rhx>  
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: 7w8I6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F =Zc_  
  +-*/&|^等 kM o7mkV  
2. 返回引用。 meM61ue_2  
  =,各种复合赋值等 KU5|~1t 4  
3. 返回固定类型。 ,K 1X/),  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'H|=]n0  
4. 原样返回。 !3J YG  
  operator, ?T\_"G  
5. 返回解引用的类型。 xZ.c@u6:  
  operator*(单目) t^KoqJ  
6. 返回地址。 "U6:z M  
  operator&(单目) +u[?8D7Y  
7. 下表访问返回类型。 zSM;N^X8?  
  operator[] (Tbw@BFk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5:6]ZFW  
  operator<<和operator>> @, %IVKg\  
j?gsc Q3  
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。 Q4!6|%n8v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vb1Gz]~)>  
[;*Vm0>t  
template < typename Left > 4&a,7uVer  
struct value_return gsD0N^  
  {  aa10vV  
template < typename T > ^N2N>^'&1.  
  struct result_1 O%R*1 P9  
  { #fTPo:*t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  uZA^o  
} ; X GhV? tA  
}ki}J>j|f  
template < typename T1, typename T2 > #'2CST  
  struct result_2 \8HLQly|@  
  { 1-6[KBQ8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  d(>  
} ; )?qH#>mD6  
} ; tMQz'3,X  
yccF#zU  
\Tii S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4Bc<  
B6hd*f  
下面我们来剥离functor中的operator() n>-"\cjV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RLtIn!2OU  
@cT= t0*  
return l(t) op r(t) zbM*/:Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BMlu>,  
return op l(t) n"P29"  
return op l(t1, t2) jh3X G  
return l(t) op  SK&?s`  
return l(t1, t2) op KWzJ  
return l(t)[r(t)] Z.v2 !u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ag#o&Y  
MV.$Ay  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ZZJXd+Q}  
单目: return f(l(t), r(t)); ;s(uaC3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v@KP~kp  
双目: return f(l(t)); @Y8/#6KE  
return f(l(t1, t2)); ( 8}'JvSu  
下面就是f的实现,以operator/为例 hr)CxsPoRQ  
sH}q&=  
struct meta_divide :lGH31GG  
  { 2-#:Y  
template < typename T1, typename T2 > F A#?+kd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ! !9l@  
  { 5[{#/!LX)  
  return t1 / t2; MaX:o GF,  
} zC[lPABQ  
} ; -jJw wOm  
<GthJr>1D  
这个工作可以让宏来做: 5PXo1"n8T  
Q[U_ 0O,A9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mhXSbo9w-  
template < typename T1, typename T2 > \ [q5N 4&q\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *wOuw@09  
以后可以直接用 :>t^B+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1FO T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 b5v6Y:f&fK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q%Fc?d9  
"Nx3_mQ  
A7SE>e>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 EE<^q?[3^  
^Nu0+S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \h&ui]V  
class unary_op : public Rettype :1O1I2L0  
  { AHA4{Zu[  
    Left l; {g7[3WRy  
public : D]UqM<0Rz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dU4G!  
D" 4*&  
template < typename T > %^C.e*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 49("$!  
      { xWa96U[  
      return FuncType::execute(l(t)); Qn*a#]p  
    } },=0]tvZG#  
`Rc7*2I)l  
    template < typename T1, typename T2 > d*A(L5;@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uv,_?x\'  
      { mm5y'=#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %488"  
    } k'd(H5A   
} ; J^G#x}y  
+-B`Fya  
nvdo|5  
同样还可以申明一个binary_op A,2dK}\>  
{#c* *' 4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (DW[#2\.  
class binary_op : public Rettype ZSu0e%  
  { xq2 ,S  
    Left l; ca!=D $  
Right r; v\UwL-4[  
public : ?5oeyBA@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q.8)_w  
dK=<%)N  
template < typename T > # XD-a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d5x>kO'[l  
      { 'xC83}!k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :gNTQZR  
    } {Va "o~io  
b(Ev:  
    template < typename T1, typename T2 > 3/w) mY-o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > WsRCBA  
      { 8?S)>-mwv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MwlhL?  
    } x\ pC&  
} ; v .ftfL!  
,;2x.We  
J"x M[c2  
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 x-e?94}^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r95l.v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "^~>aVuXf  
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。 7D;g\{>M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j3W)5ZX  
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。。。 E!eBQ[@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'kD~tpZ  
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) #jja#PF]7  
下面是修改过的unary_op O-M4NKl]6  
\(C_t1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]/p)XHKo  
class unary_op p$5+^x'(  
  { c 4<~? L  
Left l; j|u6TG  
  NTHy!y<!h  
public : Use`E  
!*?Ss  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "o*zZ;>^  
3KF[ v{  
template < typename T > u,d@ oF(=  
  struct result_1 r] +V:l3  
  { <V3N!H_d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z]I[?$y  
} ; jZm57{C#*?  
}a(x L'F  
template < typename T1, typename T2 > Y2DR oQ  
  struct result_2 NY5?T0/[  
  { K,>D%mJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?5%|YsJP_  
} ; {&'u1yR  
%#.H FK  
template < typename T1, typename T2 > 4DL;/Z:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Of!1TR(  
  { 1,p[4k~Ww  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Fn8d;%C  
} );^] is~  
5"Ibm D>D  
template < typename T > XeaO,P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  !,*#e  
  { .Q pqbp 8  
  return OpClass::execute(lt(t)); y: 0j$%^  
} V4RtH  
JZ[~3swR  
} ; QOECpk-  
3q=A35*LT>  
w,\#)<boyb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *{]9e\DF  
好啦,现在才真正完美了。 y7 I')}SC  
现在在picker里面就可以这么添加了: |]5g+sd  
HR85!S`  
template < typename Right > rurC! -  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4s<*rKm~  
  { pcM'j#;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d1c_F~h<  
} W*q[f!@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [TPr  
(ia(y(=C  
{]\Q UXH  
'"H'#%RU  
QD0upYG  
十. bind Y&O<A8=8  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I9ga8mG4-'  
先来分析一下一段例子 XD5z+/F<"0  
lE+v@Kb:  
6#+&_ #9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Tc6H%itV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PrIS L[@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !b"#`O%`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E%M~:JuKd?  
我们来写个简单的。 3_Su5~^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JLsy|}>  
对于函数对象类的版本: 8v6YOG"b q  
 Efsfuv  
template < typename Func > M"OX NPkc  
struct functor_trait {89F*  
  { R{~Yh.)~  
typedef typename Func::result_type result_type; T!uK _  
} ; fiSc\C~  
对于无参数函数的版本: cvpcadN[  
E3#}:6m  
template < typename Ret > Y`QJcC(3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A L#"j62  
  { <_@ S@t)  
typedef Ret result_type; FAVw80?5k  
} ; Ed3 *fY  
对于单参数函数的版本: bz[+g,e2oA  
+Io[o6*  
template < typename Ret, typename V1 > OLc/Vij;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {]~b^=qE$  
  { dZ&/Iz  
typedef Ret result_type; odPq<'V|AY  
} ; [-cYFdt"V  
对于双参数函数的版本: +*3\ C!  
BzL>,um  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qo{Ez^q@J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Oslbt8)U6  
  { oB:tio4DE  
typedef Ret result_type; 8$3G c"=  
} ; m'$]lf;*  
等等。。。 %|[+\py$Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7WG"_A~V  
RsS?ibozl  
template < typename Func > SrfDl*  
struct func_return !o2lB^e8  
  { 9g#L"T=  
template < typename T > )p7WU?&I  
  struct result_1 F4i c^F{K  
  { 4r!8_$fN?G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]3<k>?  
} ; <qs>c<Vj  
=$UDa`}D  
template < typename T1, typename T2 > Kw}-<y  
  struct result_2 4,kT4_&,  
  { 08&DP^NS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N^A&DrMF  
} ; /#M|)V*wn  
} ; *P&ZE   
\D] N*  
_NAKVzo-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GMLq3_'  
Hd6g0  
template < typename Func, typename aPicker > k 41lw^Jh  
class binder_1 ?<\ K!dA  
  { wn[q?|1  
Func fn; k/W$)b:Of`  
aPicker pk; 6;U]l.  
public : I ;N)jj`b  
~qm<~T_0  
template < typename T > 7vRJQe)  
  struct result_1 |D u.aN  
  { Q>u$tLX&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4(MZ*6G]?  
} ; , KF>PoySA  
? &ew$%  
template < typename T1, typename T2 > 5_b`QO  
  struct result_2 s.]7c CY  
  { 8 ~.|^no  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y9ueE+6  
} ; LD5n_W  
LUv>0G#L[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #L.fGTb  
%zQME6WELz  
template < typename T > .v G_\-@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L)JpMf0  
  { .w^M?}dx  
  return fn(pk(t)); /u{ 9UR[g  
}  L3P_  
template < typename T1, typename T2 > =NwmhV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Me[T=Tt`@w  
  { Ub%+8 M  
  return fn(pk(t1, t2)); C)/uX5  
} K:fK! /  
} ; RG|]Kt8  
?V%x94B  
EO$_]0yI;_  
一目了然不是么? :^FOh*H  
最后实现bind 1SeDrzLA  
(UPkb$Qc  
3}}~(  
template < typename Func, typename aPicker > d paZ6g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2`/JT  
  { wy"^a45h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0PD]#.+  
} I&qT3/SVI  
Ce}wgKzr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oqHI`Tu  
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。 .|$6Pi%!  
>l{<p(  
十一. phoenix h|"98PI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cAIMt]_  
ZurQr}  
for_each(v.begin(), v.end(), 4]RGLN  
( }OgzSnR  
do_ IF%^H K@  
[ 3 <RkUmR  
  cout << _1 <<   " , " LJDX6]4n  
] LF?83P,UJ#  
.while_( -- _1), Zso&.IATng  
cout << var( " \n " ) /rN%y  
) 1iEZ9J?  
); A"FlH:Pn  
VYI%U'9Q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1$e z}k,  
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 48Y5ppcS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "*|plB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w35r\x +  
{X<mr~  
&Al9%W  
template < typename Cond, typename Actor > q}*"0r  
class do_while !tBNA  
  { 7 N+;K0  
Cond cd; *`[dC,+`.  
Actor act; 12v5*G[X  
public : ivsp):W  
template < typename T > ~` v 7  
  struct result_1 @kC>+4s!  
  { >K**SjVG  
  typedef int result_type; i X qB-4"  
} ; fRC(Yyx  
gsd9QW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &#aQ mgDF  
>lQ&^9EI%  
template < typename T > zd AqGQfc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F;Ms6 "K  
  { =cE:,z ;g  
  do R4GmUCKB=  
    { 2j8^Z  
  act(t); 5OP$n]|(  
  } gBz$RfyF  
  while (cd(t)); Xm&L@2V  
  return   0 ; xiuAW  
} /-JBz U$  
} ; 1$oVcDLl  
pe=Ou0  
Yf >SV #  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bt4 X  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 J"'2zg1&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~(kIr? ^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YUd*\_  
下面就是产生这个functor的类: j$<uE{c  
" ,&#9  
Va,M9)F  
template < typename Actor > CPc<!CC  
class do_while_actor }c(".v#  
  { zlzr;7m  
Actor act; N8|=K_;&  
public : hM\<1D CKG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =\.Oc+p4  
%:oyHlz%  
template < typename Cond > D"_~Njf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I9P< !#q>  
} ; 6r"uDV #0  
r1&b#r>  
|E$Jt-'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5&q@;vR  
最后,是那个do_ {bnNY  
bG=CIa&@  
s.+2[R1HF  
class do_while_invoker N+)4]ir>  
  { ^~}|X%q3  
public : bUbM}  
template < typename Actor > D ODo !  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MVHj?  
  { &RP!9{F<  
  return do_while_actor < Actor > (act); <y1V2Np  
} xMJF1O?3  
} do_; vf(8*}'!Q  
Dgh|,LqUB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S@]7   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~8~B VwZ_  
最后来说说怎么处理break和continue bHE'R!*  
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。 ^Cb7R/R3  
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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