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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ji {V#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u>: sXm  
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, ,vP9oY[n  
2#'{Q4K  
7 ]a6dMh  
cT^,[ 3i:c  
  class filler OIB~ W  
  { Nb\4Mv`  
public : `.nkC_d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y6Xfddd61  
} ; M$A"<5  
@TC_XU)&  
X tZ0z?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: bnLvJ]i)  
Fs_V3i3|L  
msg&~" Z  
@u3K.}i:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t6_6Bl:  
f5zxy!dhKS  
%*]3j^b Q+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E,E:WuB  
X4*{CM  
u9}}}UN!  
a?E]-Zf  
二. 战前分析 YMLo~j4J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 laqKP+G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 g;w4:k)U  
')I/D4v  
RvV4SlZz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NS6Bi3~  
  /* --------------------------------------------- */ s@ m A\  
vector < int *> vp( 10 ); ^*'|(Cv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]"q[hF*PM  
/* --------------------------------------------- */ ovzIJbf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9+h9]T:9  
/* --------------------------------------------- */ qO[6?q=c:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^CI.F.#X|  
  /* --------------------------------------------- */ n@{fqj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y'Sxehx  
/* --------------------------------------------- */ :h0as!2@dp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |f'U_nE#R/  
`R0>;TdT  
"R+ x  
-N^}1^gA  
看了之后,我们可以思考一些问题: )y'`C@ijI  
1._1, _2是什么? Q[scmP^$^  
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。 *RUB`tEL  
2._1 = 1是在做什么? l@4hBq  
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。 1gts=g.  
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。 PHi'&)|  
`da6}Vqj:  
j[m\;3Sp  
三. 动工 [yL %+I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n_AW0i .  
fo&q/;l\  
_A kc7"  
2V/ A%  
template < typename T > t #MU2b  
class assignment  kOETx  
  { ch1EF/"  
T value; ;5ugnVXu  
public : qD7(+a  
assignment( const T & v) : value(v) {} IE: x&q`3  
template < typename T2 > ii2X7Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,AGK O,w  
} ; ,;;M69c[ x  
V%dMaX>^i  
F0o7XUt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LTS3[=AB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f|WNPFQ$x  
b.47KJzt  
muT+H(Zp}  
 S&]+r<  
  class holder 44f8Hc1g  
  { i' %V}2  
public : s!nFc{  
template < typename T > _D1bR7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xp1xhb*^  
  {  {3yzC  
  return assignment < T > (t); @]6)j&  
} ?(*KQ#d  
} ; G'MYTq  
5b0Ipg  
jbpnCUzi  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6|X  
-9}]J\  
  static holder _1; bnUpH3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3T# zxu  
?T7`E q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9Vxsv*OR,  
而不用手动写一个函数对象。 QKCc5  
&sR{3pC}  
+z+25qWi  
#E5Sc\,  
四. 问题分析 fxI>FhU_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Cj"k Fq4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %N|7<n<S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `XP]y=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 92]>"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @,CCwiF'q  
*oY59Yf  
五. 问题1:一致性 t&mw@bj  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  %3KWc-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]8htJ]<|Q  
)U>q><  
struct holder j{7_p$JM  
  { o83HR[  
  // J}i$ny_3OB  
  template < typename T > wS%I.  
T &   operator ()( const T & r) const |m"2B]"@  
  { "}\z7^.W>  
  return (T & )r; qK:.j  
} mz+>rc  
} ; x|U]x  
y 8];MTl  
这样的话assignment也必须相应改动: udqGa)&0  
C&NoEtL>s  
template < typename Left, typename Right > lR{eO~'~V  
class assignment 4eU};Pv  
  { Q6MDhv,  
Left l; Zul]ekv  
Right r; %ia/i :  
public : < hZA$.W3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o8KlY?hX  
template < typename T2 >  >pv~$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '|J-8"  
} ; l#~Sh3@L(  
 _"%d9B  
同时,holder的operator=也需要改动: e|):%6#  
T d4/3k  
template < typename T > h[C!cX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >`5iq.v  
  { nvu|V3B0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (4$lB{%  
} P;MS%32  
6DaH+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H3QAIsGS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 | (v/>t  
x\3 ` W  
return l(rhs) = r; &I:X[=;g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }C2I9Cl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9 ?MOeOV8  
+@Fy) {C7  
template < typename Tp > H<}<f:  
class constant_t 6xk"bIp  
  { 70lb6A  
  const Tp t; WYRTt2(+%  
public : .{5)$w>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $w[@L7'(  
template < typename T > tI*u"%#t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'bY^=9&|  
  { 1^!= J<`K;  
  return t; ?F AsV&y  
} {'"A hiR/  
} ; ^yy\CtG  
W$:;MY>0f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P%' bSx1  
下面就可以修改holder的operator=了 ^w8H=UkP!+  
[xO^\oQa=c  
template < typename T > H$(%FWzQ%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >p\IC  
  { %j2YCV7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v :6`(5  
} %L/Wc,My  
e<~uU9 lg1  
同时也要修改assignment的operator() p'KU!I }  
Vfg144FG'  
template < typename T2 > (mt,:hX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U lj2 Py}  
现在代码看起来就很一致了。 tq<7BO<6  
e`k 2g ^  
六. 问题2:链式操作 ZS>}NN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zhHQJcQ.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l= ~]MSwY  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wbd>By(T1  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -M%n<,XN0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G!XizhE  
b=K    
template < typename T > hJhdHy=U  
struct result_1 Iimz  
  { o2a`4K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hd/5*C{s  
} ; d?b2jZ$r]  
CWCE}WU>4  
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: bC?t4-W  
kRSu6r9  
template < typename T > 1i bQ'bZ  
struct   ref Yfxc$ub  
  { kW6}57iV  
typedef T & reference; qi7dcn@d  
} ; LeQ2,/7l:  
template < typename T > uDH)0#  
struct   ref < T &> YCw^u  
  { L!mQP  
typedef T & reference; *7BY$q  
} ; +;FF0_   
6tzZ j:y q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &[R&@l Y  
,dZ 9=]  
template < typename T > vQu) uml  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \&ERSk2  
  { JXUO?9  
  return l(t) = r(t); EU>@k{Qt  
} ;PG'em  
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。 e!eWwC9u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d 'x;]#S  
PCt&66F   
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 =E4nNL?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q`r1pO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "i_tO+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D!qtb6<.  
最后的布局是: RDzL@xCcn  
                Add ^]E| >~\  
              /   \ ^6J*yV%  
            Divide   5 mc!3FJ  
            /   \ 7@+0E 2'  
          _1     3 g6 7*Bs  
似乎一切都解决了?不。 6u8`,&U  
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。 +/x|P-  
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。 eUF PzioW  
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: *zz/U (9D  
P5] cEZ n  
template < typename Right > w:z_EV!&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \Cx3^ i X  
Right & rt) const "UVV/&`o  
  { BtU,1`El5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %\:.rs^  
} 4~Lw:o1a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2<u vz<B  
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。 pjjs'A*y  
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。 >A2& Mjo  
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。 F\,3z7s  
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。 v,g,c`BjK  
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? "uZ'oN  
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: %,6@Uu#%6  
H(?z?2b p  
template < class Action > ukG1<j7.  
class picker : public Action ;=B&t@  
  { NbkWy  
public : <`6-J `.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \%^<Ll  
  // all the operator overloaded XUW~8P  
} ; ,:=E+sS  
d*q _DV  
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。 xA&G91|s  
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: {/#?n["  
I"<~!krt%  
template < typename Right > BT`/O D@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %o^'(L@z  
  { Kj-:'jzW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $9Z8P_^.0(  
} +=O8t0y n  
-*?a*q/#nQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YW/YeID  
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。 hnE@+(d=qJ  
M=0I 3o}J  
template < typename T >   struct picker_maker `[o^w(l:5@  
  { ;=UrIA@y;=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~rn82an@G  
} ; L & PhABZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Fnll&TF  
  { r,yhc =  
typedef picker < T > result; $!KV]]  
} ; WW==  
:X2B+}6_&  
下面总的结构就有了: u-jGv| ,|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 VN`2bp>5I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c9f~^}jNb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0v',+-  
至此链式操作完美实现。 0XXu_f@]9  
pw&l.t6.  
dwJ'hg  
七. 问题3 ~}wPiu,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 roL~r`f`  
Mx$VAV^\  
template < typename T1, typename T2 > 5O*. qp?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \zgRzO'N  
  { dos$d3B4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bl}$x/  
} R.> /%o  
h r t\  
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: s u![ST(  
37 M7bB0  
template < typename T1, typename T2 > 7{<t]wQq  
struct result_2 ("H:T?4Qs  
  { n;O 3.2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; VbA#D4;  
} ; $@Hw DRP  
S/7D}hJ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ig5J_Z^]b  
这个差事就留给了holder自己。 4S03W  
    97$y,a{6  
WY<ip<  
template < int Order > Vs9fAAXS4  
class holder; +J.^JXyp0  
template <> =EV8~hMyqh  
class holder < 1 > B;?a. 81~  
  { .Jou09+  
public : NIV&)`w  
template < typename T > ?uh7m 2l0D  
  struct result_1 V&\ZqgDF  
  { pMs%`j#T  
  typedef T & result; 6=|Q>[K  
} ; E/5w H/  
template < typename T1, typename T2 > ?WUu@Z  
  struct result_2 )RA7Y}e|m  
  { dR $@vDm  
  typedef T1 & result; g($y4~#  
} ;  ) VJ|  
template < typename T >  q#MA A_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &b{L|I'KYT  
  { X*d,z~k%*d  
  return (T & )r; 5 _] i==M  
} u~a<Psp&|  
template < typename T1, typename T2 > ~~wz05oRG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L88oh&M  
  { 3osAWSCEL  
  return (T1 & )r1; OG}0{?  
} cBc6*%ZD  
} ; L3i\06M  
"64pVaT4  
template <> u3"F7 lJ  
class holder < 2 > a-8~f8na{(  
  { c69B[Vjb  
public : VYlg+MlT0  
template < typename T > [,G]#<G?q  
  struct result_1 sF(U?)48  
  { d+"KXt5CV  
  typedef T & result; Ml0d^l}'  
} ; !"p,9  
template < typename T1, typename T2 > Mt-y{*6!k  
  struct result_2 TC J\@|yw  
  { e|]g ?!  
  typedef T2 & result; ?Tb'J`MO  
} ; :'.-*Ew  
template < typename T > o$Hc5W([Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N[zI@>x  
  { 4}#*M2wb  
  return (T & )r; kD"dZQx  
} x$6-7<p  
template < typename T1, typename T2 > ITq+Hk R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :n>:*e@w%  
  { @{XN}tWDOp  
  return (T2 & )r2; L'z?M]  
} E/AM<eN  
} ; AB+Zc ]  
hoSk  
G{ F>=z"(l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HHtp.; L/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c3oI\lU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j:U>V7Kn3~  
nE::9Yh8z  
return l(i, j) = r(i, j); N9{ivq|fO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0Wv9K~F  
=oiY'}%(i  
  return ( int & )i; 8v(Xr}q,r  
  return ( int & )j; `qs'={YtU  
最后执行i = j; -c|O!Lc-  
可见,参数被正确的选择了。 HQ2in_'  
Fd|:7NRA<  
L\hPw{)  
o{>hOs &  
9HP)@66  
八. 中期总结 f\/};a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: F"B!r-J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9chiu%20  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0ZPPt(7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MV=.(Zs  
Fi*6ud\n!  
P`U5kNN  
0r+-}5aSl5  
uiHlaMf  
+R#*eo;o7  
九. 简化 \k;raQR4t*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !?Ow"i-lp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q9W*)gBv n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: YMqL,& Q{1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |#!25qAT  
  +-*/&|^等 5<d Y,FvX  
2. 返回引用。 Lg9ktRKK  
  =,各种复合赋值等 .@=d I  
3. 返回固定类型。 vuw1ycy)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w8{deSdfP  
4. 原样返回。 5'oWd e  
  operator, Ep0Aogp29  
5. 返回解引用的类型。 `bt]v$  
  operator*(单目) D8Ni=.ALL  
6. 返回地址。 5{cAawU.  
  operator&(单目) u45e>F=  
7. 下表访问返回类型。 94K ;=5h  
  operator[] X>*zA?:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O\G%rp L$w  
  operator<<和operator>> p8F|]6Z  
[~jh Ov^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %J+$p\c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %/S BJ  
BAzqdG  
template < typename Left > M_*w)<  
struct value_return " I_T  
  { kMwt&6wS  
template < typename T > uy`U1>  
  struct result_1 >8>.o[Q&  
  { ! '2'db  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;#f%vs>Y7i  
} ; 5i1>z{  
#!, xjd  
template < typename T1, typename T2 > EDnmYaa)dZ  
  struct result_2 L;BYPZR  
  { br'~SXl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HkrNh>^=  
} ; `5q`ibyPI  
} ; u2Rmp4]  
G&3j/5V  
;$|+H"g|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TOBAh.1  
t^h>~o' \  
下面我们来剥离functor中的operator() 3QXGbu}:h!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yn %w'  
oh:t ex<  
return l(t) op r(t) 5d L-v&W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YY]LK%-  
return op l(t) O+'Pq,hn  
return op l(t1, t2) 3>S.wyMR4  
return l(t) op VQ}=7oe%q  
return l(t1, t2) op kSI,Q!e\  
return l(t)[r(t)] I7[+:?2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IE,g  
<BO|.(ys  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: g5T~%t5lo  
单目: return f(l(t), r(t)); ~gX@2!D5k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3$y]#L  
双目: return f(l(t)); k@wT,?kD  
return f(l(t1, t2)); 1F$a My?  
下面就是f的实现,以operator/为例 KUly"B  
SSH/q/  
struct meta_divide z:fd'NC  
  { !CsoTW9C:  
template < typename T1, typename T2 > >iG`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E^|b3G6T  
  { ?.,cWKGQ}  
  return t1 / t2; 5E.cJ{   
} Mr`u!T&sc  
} ; k_y@vW3  
Q2Q`g`*O:  
这个工作可以让宏来做: HD`Gi0  
{yfG_J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $?'z%a{  
template < typename T1, typename T2 > \ "+)ey> _  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v#nFPB=z  
以后可以直接用 qA03EU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !E$S&zVMQ  
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 %K/rPhU  
(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。。。) Z9!goI  
OCR x|  
xorFz{  
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 !'PPj_Hp]  
OS \co :  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4>, <b1Y  
class unary_op : public Rettype >~ne(n4qy  
  { 7dW9i7Aj  
    Left l; wN*e6dOF  
public : G q0~&6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .$?s :t  
g3Ff<P P  
template < typename T >  {kmaMP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =3& WH0  
      { +z9;BPw %  
      return FuncType::execute(l(t)); 2-{8+*_'  
    } 9l(e:_`_  
g]d@X_ &D  
    template < typename T1, typename T2 > 6,oi(RAf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~6aX/:  
      { SX*os$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '6K WobXm  
    } &A%#LVjf  
} ; 8xL-j2w  
3+!N[6Od9  
>Z>*Iz,LP  
同样还可以申明一个binary_op r:YAn^Lg  
KnU"49  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e6{/e+/R  
class binary_op : public Rettype GDOaZi  
  { S _#UEf  
    Left l; l*%?C*  
Right r; >-oa`im+  
public : xazh8X0P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @dcW0WQ\  
h=)Im )  
template < typename T > m#8KCZS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const if_e$,dh~>  
      { kv)LH{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2X6y^f';\  
    } HlV3rYh  
i?|K+"=D  
    template < typename T1, typename T2 > yP[GU| >(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OE:t!66  
      { MRmz/ZmRM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wX|]8f2Z  
    } =XoNk1  
} ; =U@*adgw  
LzgD#Kz  
/mr&Y}7T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4e*0kItC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8N|*n"`}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `D#l(gZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R HF;AX n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w*bVBuX s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 VgoQz]z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %/'[GC'y!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +mxsjcq0  
下面是修改过的unary_op ` 6"\.@4  
crvWAsm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GWP"i77y0s  
class unary_op 8uCd|dJ  
  { s]B^Sz=  
Left l; rj{'X  /  
  blp)a  
public : /M'b137  
^5GS !u"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pp{%\td  
"@ox=  
template < typename T > W<9G wMU  
  struct result_1 huN(Q{fj  
  { 2y<d@z:K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qi/%&)GZ  
} ; gi"v$ {R  
3a#!^ G!~  
template < typename T1, typename T2 > `zep`j&8^  
  struct result_2 8 3<kaeu,^  
  { -(1e!5_-@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {8"W  
} ; E8-p ,e,  
50'6l X(v,  
template < typename T1, typename T2 > JP@UvDE|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '.^JN@  
  { rP3)TeG6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C6, Bqlio  
} -> <_J4  
ev+N KUi=  
template < typename T > bqLv81V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sa<R8X' J  
  { $MsM$]~  
  return OpClass::execute(lt(t)); =l_eliM/  
} ''WX  
d&U;rMEv  
} ; 1-JWqV(#?  
[S9nF  
:!#-k  
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 5 WAsEP  
好啦,现在才真正完美了。 km3-Hp1  
现在在picker里面就可以这么添加了: o@>5[2b4  
bRIb'%=+GA  
template < typename Right > nDPfr\\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h knobk  
  { .}0Cg2W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dljq  
} m.4y=69 &  
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。 f.8L<<5 c  
,Y&kW'2  
;aFQP:l/  
lc/2!:g  
t Y^:C[  
十. bind &0o&!P8CB  
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。 Su-+~` "  
先来分析一下一段例子 b0&dpMgh:  
*vj5J"Y(;t  
iI _Fbw8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )_&<u\cm L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r<0 .!j%c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g"#+U7O  
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。 >uUbWKn3  
我们来写个简单的。 #ob">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: MW&;{m?2(  
对于函数对象类的版本: Y${ $7+@  
6Es-{u(,  
template < typename Func > M`5^v0,C  
struct functor_trait -MU^%t;-  
  { \@80Z5?n  
typedef typename Func::result_type result_type; \C>I6{  
} ; Aimgfxag  
对于无参数函数的版本: D)mqe-%1  
8d>OtDLa  
template < typename Ret > &KD m5p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z?K+LTf8  
  { IYrO;GQ  
typedef Ret result_type; PmTA3aH  
} ; &K\di*kN  
对于单参数函数的版本: <CH7jbK  
:|d3BuY  
template < typename Ret, typename V1 > /]vg_&)=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dui<$jl0b  
  { *W0`+#Dcv  
typedef Ret result_type; !e%#Zb MIo  
} ; u'iOa  
对于双参数函数的版本: Ddu$49{S:  
5jbd!t@L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'g$|:bw/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jF'S"_/?  
  { L >xN7N3&m  
typedef Ret result_type; g#H#i~E^  
} ; BG=h1ybz  
等等。。。 |}#Rn`*2y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |KkVt]ZQe9  
Iunt!L  
template < typename Func > @90)  
struct func_return @(ev``L5g  
  { Gm_Cq2PD(  
template < typename T > ,(]hykbXp  
  struct result_1 G<>`O;i  
  { 7Xw #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P,*R@N  
} ; F9Mv$ g79  
P=V~/,>SZ!  
template < typename T1, typename T2 > Pxl7zz&pl=  
  struct result_2 6\ (\  
  {  O'_D*?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3F<My+J  
} ; )5p0fw  
} ; XN??^1{J}]  
P1)9OE  
^cX);koO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8/]5h%  
{Pdy KgM  
template < typename Func, typename aPicker > F4KXx^~o  
class binder_1 -3F|)qwK  
  { ;}1*M !  
Func fn; bT0CQ_g21  
aPicker pk; / bfLox  
public : "Bn!<h}mg  
tP7l ;EX4  
template < typename T > ~ /]u72?rP  
  struct result_1 b,~6cDU  
  { *7`;{O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^~( @QfY  
} ; e=Kf<ZQt  
<`n T+c  
template < typename T1, typename T2 > ]qvrpI!E!  
  struct result_2 6-j><'  
  { IL*C/y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 48W$ ,  
} ; e@w-4G(;  
bw&8"k>D?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =c[9:&5Q  
{OH "d  
template < typename T > s<h]2W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bM+}j+0  
  { :bNqK0[rS  
  return fn(pk(t)); h3[^uY e  
} Lzm9Kh;  
template < typename T1, typename T2 > F^fL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _H} 8eU  
  { o/t^rY y  
  return fn(pk(t1, t2)); l`>|XUf6  
} 3"!h+dXw  
} ; `O/1aW1  
(kCzz-_\  
8Qd*OO  
一目了然不是么? mu@He&w"  
最后实现bind /g(WCKva  
aQzx^%B1  
EhB0w;c  
template < typename Func, typename aPicker > 3k3-Ts  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gl; xd  
  { "tdF#>x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |zd+ \o  
} +&bJhX  
y=.`:EB9b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $`;1][OD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,6@s N'c  
%wil'  
十一. phoenix > oh7f|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {8]Yqx)1]]  
-j& A;G  
for_each(v.begin(), v.end(), ZP-^10  
( l5P!9P  
do_ ^jh c(ZW"  
[ HV21=W  
  cout << _1 <<   " , " aN UU' [  
] ERTjY%A  
.while_( -- _1), q8 &\;GK|  
cout << var( " \n " ) }jdMo83  
) E>_N|j)9  
); '< =77yDg  
h8XoF1wuw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: " l;=jk]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8f`r!/j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H^ds<I<)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BFnp[93N  
KwAc Ga}J  
nQ+$  
template < typename Cond, typename Actor > Wr+/ 9  
class do_while GD-L0kw5  
  { M!tR>NMH  
Cond cd; u7nTk'#r  
Actor act; A'6-E{  
public : 7?@ -|{  
template < typename T > b9R0"w!ml  
  struct result_1 ls({{34NF  
  { R :*1Y\o(  
  typedef int result_type; ;UpdkY 1  
} ; FFtB#  
<sTY<iVR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  MFyi#nq  
()^tw5e'^  
template < typename T > .k -!/^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kD46Le++B  
  { z!G?T(SpA  
  do Vd;N T$S$  
    { PR3i}y>  
  act(t); qm/#kPlM  
  } H0\' ,X  
  while (cd(t)); Hb3..o:  
  return   0 ; 9fy[%M  
}  )mH(Hx  
} ; Q_6v3no1  
}SFmv},Ij  
':|E$@$W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eRm*+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。 f5z*AeI  
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。 Gvl,M\c9-  
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。 ]+5Y\~I  
下面就是产生这个functor的类: Gs/G_E(T  
/b]+RXvxj  
q*!Vyk  
template < typename Actor > ,f~)CXNT?  
class do_while_actor !{F\ \D/  
  { 8/@*6J  
Actor act; O[8wF86R  
public : 0HI0/Tvu$<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +^q- v-  
7O~hA*Z  
template < typename Cond > MKh}2B#S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bo#?,80L}`  
} ; ]P2Wa   
=%S*h)}@  
=)f.Yf|A*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a|ZJzuqo  
最后,是那个do_ ] u\-_PP  
B$G9#G6pZ  
7yal  T.  
class do_while_invoker Xc9NM1bp=  
  { 0pBG^I`_  
public : qgxGq(6K  
template < typename Actor > ?]\v%[ho  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^3C%&  
  { q4niA  
  return do_while_actor < Actor > (act); #<5i/5&  
} t; @T~%  
} do_; BO>[\!=y  
'DUY f5nF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `pXPF}T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wc;^C?PX  
最后来说说怎么处理break和continue A<-3u  
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。 (/|f6_9!  
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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