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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z5`AJrj%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4{4VC"fa  
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, ))m\d*  
Z6C!-a  
6D3hX>K4  
TLbnG$VQS  
  class filler Em8q1P$tm>  
  { *YH5kX  
public : vpnQs#8O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1;8=,&  
} ; Aiyx!Q6vT  
Kv(2x3("  
 %f3qCN  
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: K|[p4*6  
0?c2=Y   
Ai>=n;  
z OwKh>]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +I~`Ob  
LF6PKS  
IBfLb(I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _v=S4A#tF  
WEy$SN+P  
V+`gkWe/  
/`6Y-8e2  
二. 战前分析 ].ZfTrM]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Aw?i6d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b;Nm$`2  
VZveNz@]r  
S+wy^x@@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v=m!$~  
  /* --------------------------------------------- */ b$@vJ7V!  
vector < int *> vp( 10 ); P ?^h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `G/%U~  
/* --------------------------------------------- */ hSAdD!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ygeg[S!7  
/* --------------------------------------------- */ |h^[/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D;?cf+6$  
  /* --------------------------------------------- */ uX/K/4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4Fu:ov ]M  
/* --------------------------------------------- */ 6=pE5UfT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TA4>12C6  
TEJn;D<1I,  
PI G3kJ  
"mk@p=d  
看了之后,我们可以思考一些问题: [|qV*3 |?  
1._1, _2是什么? ?.{SYaS  
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。 0Y>5&  
2._1 = 1是在做什么? d9=i{i3  
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。 K UD.hK.  
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。 8n&Gn%DvX  
CJa`[;i0y  
;{L~|q J  
三. 动工 1  b&<De  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d/&W[jJ  
F>F2Yql&W  
']bw37_U,  
!+FrU'^  
template < typename T > nmo<t]  
class assignment !eu\ShI  
  { n[K LY!  
T value; N%f% U  
public : OA7YWk<K  
assignment( const T & v) : value(v) {} wo+ b":  
template < typename T2 > P:#KBF;a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MD):g @  
} ; p3,m),  
A+=K<e  
Y&uwi:_g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {Mpx33  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PyoIhe&ep  
| LX Vf  
9,?7mgZ p  
b!<\#[ A4  
  class holder *t{^P*pc  
  { O#@G .~n?  
public : =OeLF  
template < typename T > -Hh.8(!XoO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const aGAeRF  
  { Kh8  
  return assignment < T > (t); e?7Oom  
} |SfCuV#g/<  
} ; ^]NFr*'!  
hHk9O?  
*!.anbo@?z  
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: +-!2nk`"a  
C"QB`f:  
  static holder _1; R $@$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >} E  
QuIZpP=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G ?Hx"3:?  
而不用手动写一个函数对象。 cN:dy#  
(DkfLadB  
W)<t7q+  
/5Sd?pW;  
四. 问题分析 aH_0EBRc  
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;v]ypak  
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。 UP7?9\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aL&nD1f=!-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >QdT 7gB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,u=+%6b)A  
qfX26<q  
五. 问题1:一致性 RF= $SMTk  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| '5(T0Ws/w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [:zP]l.|  
_3IRj=Cs  
struct holder ,h9?o  
  { =6 3tp 9  
  // J$U_/b.mk  
  template < typename T > g2?yT ?  
T &   operator ()( const T & r) const *c>B-Fo/D  
  { V`8\)FFG  
  return (T & )r; Q ZC\%X8j  
} Ciy%7_~\  
} ; >Q=Q%~  
=Qf{  
这样的话assignment也必须相应改动: ~9PZ/( '  
DYoGtks(  
template < typename Left, typename Right > g;Zy3   
class assignment 4hxa|f  
  { _'4S1  
Left l; ,pY:kQ  
Right r; Q/q>mN"#1  
public : 6Jq3l_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hV+=hX<h  
template < typename T2 > ?E<9H/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gLRDd~H  
} ; !b=W>5h  
S503b*pM  
同时,holder的operator=也需要改动: GKKDO+A=!  
rHi4Pw{L  
template < typename T > nwMq~I*1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F+ 7*SImv6  
  { #hP>IU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G{{M' 1  
} nEPTTp+B  
` Z/ MQ  
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。 7<Qmpcp =  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N}1yDN  
-w>ss&  
return l(rhs) = r; EqGpo_  
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。 1w,34*-}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1Vx5tOq  
[9B1%W  
template < typename Tp > !Qf*d;wxn(  
class constant_t CxN xb)c &  
  { 3Fxr=  
  const Tp t; J .VZD  
public : $7ix(WL<%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bdY:-8!3  
template < typename T > c&x1aF "B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #@xB ?u-0q  
  { qGX#(,E9;  
  return t; =R~zD4{"  
} Zxhbnl6  
} ; ~ rQ,%dH  
^8A [ ^cgq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2P)O 0j\/  
下面就可以修改holder的operator=了 VX82n,'=t  
FUlhEH  
template < typename T > "*.N'J\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vf$IF|  
  { M0~%[nX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O`@- b#  
} Goc?HR  
dq`{fqGl  
同时也要修改assignment的operator() h6OQeZ.  
"bDj 00nwh  
template < typename T2 > $B_%MfI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lt=32SvTn  
现在代码看起来就很一致了。 jU7[z$GX  
1kw*Q:   
六. 问题2:链式操作 3l45(%g+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 11YJ W-V  
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。 KYtCN+vsG  
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。 G_J}^B*?%v  
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。 16Jq*hKU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _@!vF,Wcf  
ooUVVp  
template < typename T > y.J>}[\&x  
struct result_1 [A/2 Ms  
  { W dD889\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H$C*&p  
} ; 0VSIyG_Z  
1(dKb  
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: t@9-LYbL  
7/51_=%kR  
template < typename T > 1=C12  
struct   ref )=d)j^ t9  
  { h=gtuaR4  
typedef T & reference; rMi\#[o B  
} ; Fd\uTxykp  
template < typename T > f"P866@oWn  
struct   ref < T &> fc8ODk*;E  
  {  IPK1g3Z  
typedef T & reference; JJ ?'<)EF  
} ; 3PZ(Kn<  
< $e#o H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m^!j)\sM5  
7Tdx*1 U  
template < typename T > a;Y:UwD9*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !zF0 7.(E  
  { n|&=6hiI  
  return l(t) = r(t); <_<zrXc]  
} _7Y-gy#\a  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 " WQ6[;&V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6,q_ M(;c  
5%WAnh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 sV,Yz3E<u$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bRy(`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M.t,o\xl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lk,q~  
最后的布局是: c,.@Cc2  
                Add uK$ Xqo%L  
              /   \ F+(S-Qk1  
            Divide   5 fEXFnQ#  
            /   \ S,6/X.QBv  
          _1     3 Y Z+G7D>  
似乎一切都解决了?不。 NL$z4m0  
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。 ZBpcC0 z  
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。 X/2GTU7?  
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: _MTZuhY  
c.Hw K\IU  
template < typename Right > 9)W3\I>U-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "/e)v{  
Right & rt) const g{6jN  
  { 81:%Z&?vRl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eZ(ThA*2=t  
} 06^/zr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b`D]L/}pr  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 A(E}2iP9=  
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。 jOzXyDq  
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。 NT 5=%X]  
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。 ,H+Y1N4W(  
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? mP }<{oh`x  
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: we`BqZV  
Q&r. wV|  
template < class Action > 3W[?D8yi)  
class picker : public Action J^jd@E  
  { $3 -QM  
public : KF+r25uy[+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OgIRI8L  
  // all the operator overloaded r6uN6XCM  
} ; i8e*9;4@  
stajTN*J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *w4#D:g  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zw15r" R  
n46!H0mJ  
template < typename Right > H%Gz"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !xck ~EAS  
  { %p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K:'^f? P  
} ^zV_ vB)n  
J";N^OR{A%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |E?r+]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]m1p<*0I$  
41Q 5%2  
template < typename T >   struct picker_maker zJy=1r  
  { kVWcf-f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pTq DPU  
} ; G1jj:]1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hH5~T5?\  
  { :po6%}hn  
typedef picker < T > result; #&kj>   
} ; i#b/.oa  
m_0y]RfG  
下面总的结构就有了: ``jNj1t{}  
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。 vwu/33  
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。 qA)YYg/G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .kU^)H" l  
至此链式操作完美实现。 ow9a^|@a  
f:+/= MW  
_-({MX[3k<  
七. 问题3 n?cC]k;P~  
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。  cX C[O  
WlQCPC  
template < typename T1, typename T2 > -W^{)%4g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^7+;XUyg  
  { 'k\j[fk/K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 34!.5^T  
} ZT!8h$SE:  
\54B  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Jfr'OD2$ %  
^OQP;5 #K  
template < typename T1, typename T2 > xS_;p9{E  
struct result_2 &6OY ^6<  
  { J' uaZI>'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Nsn0-B?ne  
} ; bdstxjJ`  
:Y/aT[  
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? *Lrrl  
这个差事就留给了holder自己。 (Z$7;OAI  
    ?aTH<  
3LfF{ED@  
template < int Order > x`7Le&4f  
class holder; j}.gK6Yq*  
template <> ]>)shH=Yx  
class holder < 1 > Vn5%%?]J  
  { >4wigc  
public : 9U<WR*H  
template < typename T > YG0/e#5  
  struct result_1 Bv~^keuj3t  
  { !b!An; ',  
  typedef T & result; DDmC3  
} ; geK;r0(f  
template < typename T1, typename T2 > C {*?  
  struct result_2 kXhd]7ru  
  { :|5 m"X\  
  typedef T1 & result; c$[2tZ  
} ; *bpN!2  
template < typename T > 0);5cbV7i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +$ djX=3  
  { \,NT5>  
  return (T & )r; &J/!D#  
} ~N9k8eT  
template < typename T1, typename T2 > :K~@JlJd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1-4[w *u>  
  { 9)b{U2&  
  return (T1 & )r1; e \kR/<L  
} F')E)tV  
} ; E[CvxVCx  
;%>X+/.y0  
template <> ``Um$i~e%  
class holder < 2 > ]/R>nT  
  { ,:81DA  
public : u7p:6W  
template < typename T > z%6egi>  
  struct result_1 N7s9"i  
  { HqOnZ>D  
  typedef T & result; uxq#q1  
} ; #TP Y%  
template < typename T1, typename T2 > dt>!=<|k  
  struct result_2 9FT==>  
  { !<-+}X+o8$  
  typedef T2 & result; _B]Bd@<w  
} ; V/"41  
template < typename T > sg]g;U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &)~LGWBdC  
  { A_6Dol=J@  
  return (T & )r; 0wETv  
} ?N%5c%oF  
template < typename T1, typename T2 > P6tJo{l8w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hp fTuydU  
  { twTRw:.!f  
  return (T2 & )r2; \g@jc OKU  
} 4MgG]  
} ; Rk{2ZUeg  
tkix@Q!;\  
TF,a `?c`  
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> >。 NQvT4.*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %A( hmC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Yr:$)ap  
&cx]7:;  
return l(i, j) = r(i, j); K;f=l5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U09@pne8  
L\kT9wWK|  
  return ( int & )i; 0k|/]zfb  
  return ( int & )j; tbi(e49S  
最后执行i = j; 0h2MmI#  
可见,参数被正确的选择了。 z;i4F.p  
4b$m\hoN  
&[}5yos r  
.rbKvd?-}  
{S5D~A*a+  
八. 中期总结 i>rsq[l  
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: 7otqGE\2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 > qIZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QnDLSMx)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l' Z `%}R  
DWJkN4}o  
kC6s_k  
v&ZI<Xt+  
_:;j)J0  
evGUSol?:n  
九. 简化 Fqp~1>wi  
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。 GUK3`}!%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CU(W0D  
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: ;]h:63 S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S1n 'r}z8  
  +-*/&|^等 =R\-mov$  
2. 返回引用。 32V,25 (`5  
  =,各种复合赋值等 ,TxZ:f`"  
3. 返回固定类型。 -`ykVH gg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Th//uI+  
4. 原样返回。 q&wXs/$a  
  operator, OKq={l  
5. 返回解引用的类型。 pV))g e\  
  operator*(单目) &U/~*{  
6. 返回地址。 '}wYSG-  
  operator&(单目) (gv ~Vq  
7. 下表访问返回类型。 P1l@K2r  
  operator[] l+V5dZ8W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DWH)<\?  
  operator<<和operator>> [f'DxZF-  
KGX?\#-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Wh> Y_ k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  goT:\2  
WH$ Ls('  
template < typename Left > Pjff%r^  
struct value_return xX.Ox  
  { "]`QQT-{0  
template < typename T > {\e wf_pFk  
  struct result_1 Kn9 ,N@bU_  
  { MY[" zv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AH], >i3  
} ; " ,rA  
%tzz3Y  
template < typename T1, typename T2 > rbP3&L  
  struct result_2 {:enoV"  
  { !<2*B^   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3^us;aOr  
} ; 7_/.a9$G  
} ; ;SVF"Uo  
tIC_/ 6  
 D-4 PEf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `czXjZE  
t5N4d  
下面我们来剥离functor中的operator() WiviH#hF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aV(*BE/@F  
%3VwCuE  
return l(t) op r(t) Gf'V68,l$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XW Y0WDh:  
return op l(t) N]yk<55  
return op l(t1, t2) O!]w J  
return l(t) op Z9aDE@A  
return l(t1, t2) op =8dCk\/  
return l(t)[r(t)] 6]gs{zG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IW1]H~1w  
$ 9DZ5"  
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: ,_lwT}*w  
单目: return f(l(t), r(t)); :({lXGc}4?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bt&vik _  
双目: return f(l(t)); L6A6|+H%E  
return f(l(t1, t2)); ?0;b}Xl-  
下面就是f的实现,以operator/为例 up2%QbN(  
IB*%PM TF  
struct meta_divide kx UGd)S  
  { "iZ-AG!C  
template < typename T1, typename T2 > "a"[B'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ln=zGX.e  
  { dadMwe_l0  
  return t1 / t2; zPkg3H  
} aQ~x$T|  
} ; FUcs=7c  
9wb$_j]F`#  
这个工作可以让宏来做: mifYk>J^9  
dna f>G3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -owfuS?i=  
template < typename T1, typename T2 > \ M K[spV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f@/qW!o  
以后可以直接用 9vj:=,TNu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g*tLqV  
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 p$%h!.~99T  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G#*!)#M <  
OVh/t# On  
8DI|+`OgW  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T i/iD2g  
Y3zO7*-@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f%}+.e D  
class unary_op : public Rettype EqmJXDm  
  { 6aK--k  
    Left l; JZnWzqFw  
public : yR$_$N+E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M!jW=^\  
Y}#^n7*w~  
template < typename T > pnG8c<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LK%B6-;~-  
      { :hr@>Y~r  
      return FuncType::execute(l(t)); i|O7nB@  
    } dB,#`tc=,  
[uY 2N h  
    template < typename T1, typename T2 > ).boe& .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bYgYP|@  
      { k:qou})#4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9}mp,egV  
    } A-u5  
} ; ^MW%&&,BL  
ri;M7rg`.{  
BT1'@qF  
同样还可以申明一个binary_op 3.H-G~  
dtBV0$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !491 \W0ZH  
class binary_op : public Rettype Mfr#IzNHN  
  { 7EO&:b]  
    Left l; K{ P#[X*5  
Right r; *!/#39  
public : bLzuaNa'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9"RfL7{  
%Eh%mMb^  
template < typename T > .Topg.7W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e;'T?&t  
      { kZ}u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M\6`2q  
    } L# 1vf  
$I36>  
    template < typename T1, typename T2 > $?-o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xi\RUAW  
      { F.5b|&@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z}tp0~C  
    } \>`$x:  
} ; Kc\'s65.]  
hUxhYOp  
DOIWhd5:  
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 %Nl(Y@dD*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O mIBk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gVJ#LJ  
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。 U3K<@r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kte.E%.PE  
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。。。 'aP*++^   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N:[;E3?O  
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) |I5?5 J\  
下面是修改过的unary_op Q_.c~I}yV  
Pq>[q?>?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yN<fmi};c  
class unary_op U hhmG+  
  { z8 ;#H tr  
Left l; Z:J.FI@  
  F'$S!K58  
public : u=}bq{  
H8]^f=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <?{}Bo0xG  
AE4~M`6D  
template < typename T > sLi//P?:t  
  struct result_1 *Yu\YjLPG  
  { m{.M,Lm:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kz;_f  
} ; 51 +M_ ~  
9r+O!kF(  
template < typename T1, typename T2 > E5BgQ5'  
  struct result_2 tm1UH 4  
  { n_n|^4 w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G+ X [R^RD  
} ; EN)A"  
IPR tm!  
template < typename T1, typename T2 > T|s0qQi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;;'a--'"  
  { f THun?Vn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .e2A*9,  
} )| x%o(n  
7 Jx-W|  
template < typename T > )uid!d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]( =wlq)  
  { bxdXZB n  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7Fi2^DlgX  
} i`KZ,   
U\Ar*b)/T  
} ; /uE^H%9h  
)Bn>/-  
x:?a;muf  
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 `<}V !Lo  
好啦,现在才真正完美了。 M=AvD(+ha  
现在在picker里面就可以这么添加了: p + l_MB  
TwuX-b  
template < typename Right > lg onR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E!I  
  { 80$0zbw$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _+*/~E  
} JOdwv4(3V  
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。 k?HrD"k"  
Itr7lv'5xx  
[t.%&#baF  
kWs+2j  
zvGK6qCk  
十. bind pYfV~Q^3  
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。 lkg"'p{  
先来分析一下一段例子 -jVaS w t  
~y)bYG!G  
Dr6s ^}}~n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `.>k)=F&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X7H'Uk9:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *^D@l%av;  
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。 W`N}  
我们来写个简单的。 B [+(r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,!I?)hwOC  
对于函数对象类的版本: /bmXDDYH4  
v]:+` dV  
template < typename Func > 3^\?>C7  
struct functor_trait (LRM~5KVg  
  { ^XBzZ!h|  
typedef typename Func::result_type result_type; m Ztv G,  
} ; *#1y6^  
对于无参数函数的版本: F!gNt<fZ  
j2 }  
template < typename Ret > FjZc#\^9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X>Al:?`}N  
  { Qz@IK:B}  
typedef Ret result_type; C,A!tj7@  
} ; :K~rvv\L7  
对于单参数函数的版本: yB,{#nM>8  
jg [H}  
template < typename Ret, typename V1 > pb^,Qvnp   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bVoU|`c  
  { +VCo$o  
typedef Ret result_type; u5w&X8x  
} ; #bT8QbJ(  
对于双参数函数的版本: /gz:zThf{  
yiV G ]s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S&4+ e:K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /O|:{LQ  
  { q,B3ru.?d  
typedef Ret result_type; }zFf0.82  
} ; Vb@ 4(Q  
等等。。。 '>j<yaD'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X^}A*4j  
Y1{B c<tC  
template < typename Func > .'|mY$U~]  
struct func_return KRYcCn  
  { EM=w?T  
template < typename T > /+V Iw`E  
  struct result_1 ,;_rIO"  
  { 8|O=/m^]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bGv* -;*  
} ; 5Go0}'*%  
qM %O  
template < typename T1, typename T2 > 2fJ{LC  
  struct result_2 UVB/vqGg  
  { s]U4B<q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E&*: jDg  
} ; 0n3D~Xzd  
} ; [,=d7*b(l  
8j%'9vPi  
}g`Gh|C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -G9|n#zCU  
) Qq'Wp3i  
template < typename Func, typename aPicker > @mf({Q>  
class binder_1 s5l3V2k  
  { =SAV|  
Func fn; rK7W(D}  
aPicker pk; {`% hgR  
public : fN-Gk(Ic  
mEFw|M{  
template < typename T > @6 /yu>%  
  struct result_1 B0d%c&N${  
  { -4w%Iy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H}Ucrv:  
} ; B5ea(j  
MRfb[p3Cx  
template < typename T1, typename T2 > 4KXc~eF[M"  
  struct result_2 $5AC1g'  
  { hN   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; whye)w  
} ; _qn?2u3mnR  
_;hf<|c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `0bP0^w  
a?F!,=F  
template < typename T > 03=5Nof1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mdW~~-@H  
  { Q&CElx?L  
  return fn(pk(t)); <8!  Tq  
} 1l5J P|x  
template < typename T1, typename T2 >  fRB5U'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {EA1vo"  
  { xCXQ<77  
  return fn(pk(t1, t2)); &<3&'*ueW  
} irbw'^;y  
} ; 1vnYogL   
.5w azvA  
#Exp51  
一目了然不是么? <YB9Ac~}z  
最后实现bind :z&7W<  
*nC(-(r:J`  
}^xE|~p  
template < typename Func, typename aPicker > wi_'iv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :"Y*<=x#2  
  { Fh8lmOL;?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MHU74//fe  
} ALc`t(..}A  
6*45Vf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oDn|2Sdqd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M f~}/h  
aC%&U4OS  
十一. phoenix .iG&Lw\,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z//VlB  
! | #83  
for_each(v.begin(), v.end(), 5T@aCC@$h  
( Qm4o7x{q  
do_ _n;;][]S  
[ k D5!}+y  
  cout << _1 <<   " , " 3djC;*,9,  
] I%j_"r9-I  
.while_( -- _1), v&a4^s  
cout << var( " \n " ) x3 >  
)  asHxL!  
); q1?&Ev^  
99xEm  
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: nUS| sh  
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 6$\jAd|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MUnEuhXTr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t.p~\6Yi  
}%7 NF*  
3ZEB  
template < typename Cond, typename Actor > MN ^Aw9U  
class do_while ziPR>iz-  
  { LbEM^ D  
Cond cd; f| _u7"OX  
Actor act; d.UQW yLG  
public : L){iA-k;Ec  
template < typename T > %D$]VSP;  
  struct result_1 %yBB?cp+_  
  { s\!>"J bAQ  
  typedef int result_type; BTgG4F/)  
} ; hj'(*ND7z  
A,  3bC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xtt ? ]  
8>hwK)av  
template < typename T > A,sr[Pa@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q9Y9w(  
  { ~ab:/!Z  
  do PB;eHy  
    { !;?+>R)h  
  act(t); !*R qCS,  
  } okbQ<{9  
  while (cd(t)); {~Rk2:gx  
  return   0 ; ~e6Brq  
} /c uLc^(X  
} ; jv&*uYm  
I f\fLhM  
8Z(Mvq]f&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *S2ypzwRZ,  
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。 0 $,SF3K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 (sh)TBb5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 t+9][Adf  
下面就是产生这个functor的类: tH-C8Qxy  
/~zai}  
&Z`#cMR{H  
template < typename Actor > M5 <@~V/[  
class do_while_actor rqY`8Ry2M  
  { #Y$hNQQ$F  
Actor act; vM5k_D  
public : HDF |{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A!h`]%0B  
9I4K}R  
template < typename Cond > Z<vKQ4 G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2 B  
} ; Y'8?.a]'  
8P|D13- Q  
>r !|sC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B]Thn  
最后,是那个do_ 0N $v"uX@  
U|IzXQX(  
b:TLV`>/&  
class do_while_invoker PpAu!2lt9  
  { !wNr3LG  
public : ~vyf4TF<#  
template < typename Actor > FY#C.mL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (jAg_$6  
  { ^zQ/mo,Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); :51/29}  
} 9po3m]|zy  
} do_; ?`PvL!'  
uC(V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C$XU%5qi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^SF&=NpV  
最后来说说怎么处理break和continue $xPaYf  
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。 Xg;}R:g '  
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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