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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eNlE]W,=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H_'i.t 'SS  
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, YJw9 d]  
oZ1#.o{  
;lST@>  
d7A08l{  
  class filler pRtxyL"y  
  { }>JFO:v&  
public : -ob_]CKtJ~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZdEeY|j  
} ; u93=>S  
TB] %?L:  
lrjlkgSN  
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: 0lNVQxG  
7z \I\8  
B$k<F8!%  
8T'=lTJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L!E/ )#{  
=R#K` H66j  
MN2#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cL&V2I5O  
Q5e ,[1  
%t0Fx  
omM*h{z$$  
二. 战前分析 buo_H@@p{s  
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。 yhe$A<Rl=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .~V0>r~my  
:X[(ymWNE  
8uoFV=bj\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b r)oSw  
  /* --------------------------------------------- */ @v9 PI/c  
vector < int *> vp( 10 ); C #ng`7 q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S .rT5A[  
/* --------------------------------------------- */ U">D_ 8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TX]4Y953D  
/* --------------------------------------------- */ PY: l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SoODss~X  
  /* --------------------------------------------- */ i^(_Gk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;C%40;Q  
/* --------------------------------------------- */ wKhuUZj{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4KE"r F  
lIO.LF3  
R2Fh WiL  
Qi|jL*mj&  
看了之后,我们可以思考一些问题: buGW+TrWY  
1._1, _2是什么? 3%m2$\  
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。 w[z^B&  
2._1 = 1是在做什么? !v|j C  
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。 bD<[OerG  
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。 9|T%q2O  
nM  D^x  
ahkSEE{  
三. 动工 M#on-[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qUSImgg  
Pze$QBNoRd  
< pI2}  
_3h(R`VdWO  
template < typename T > s z/7cLo  
class assignment x^}kG[s  
  { / Dj6Bj }  
T value; gF1q Z=<  
public : L,.Ae i9  
assignment( const T & v) : value(v) {} AwB ]0H  
template < typename T2 > aksyr$d0V<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C$\|eC j  
} ; [AQ6ads)  
; A~S){  
oju7<b9Ez  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XJsHy_6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =)m2u2c M  
UiA\J  
&TE=$a:d&  
9 )u*IGj  
  class holder 7*y_~H  
  { J&S$F:HM  
public : q2 D2:0^2  
template < typename T > @HJ&"72$<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =6imrRaaV  
  { -,Cx|Nl  
  return assignment < T > (t); 9_[TYzpB!  
} }6.R.*Imz  
} ; X>2_G ol!  
B;[{7J]  
y5iLFR3z  
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: = ^:TW%O  
[=9-AG~}  
  static holder _1; j[gX"PdQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7+JQaYO`"  
4&)*PKq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]uX'[Z}t  
而不用手动写一个函数对象。 *}Zd QJL  
v0|A N  
`h_,I R<  
>>=lh  
四. 问题分析 }N(-e$88  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E"bYl3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +:?-Xd:p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8I$B^,N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *W,"UL6U8y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E~_2Jf\U  
Bp 6jF2  
五. 问题1:一致性 #9}E@GGs  
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?| |Y"q. n77  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5b3Wt7  
$n& alcU  
struct holder !p4w 8  
  { $[5ihV$u  
  // *qYcb} ]  
  template < typename T > %)8`(9J*  
T &   operator ()( const T & r) const ,i#]&f`c;5  
  { $q]((@i.  
  return (T & )r; {M U>5\  
} .2/(G{}U  
} ; 9r@r\-  
:pcKww|V  
这样的话assignment也必须相应改动: }UZ$<81=  
6Lz{/l8  
template < typename Left, typename Right > -X5rGp++  
class assignment <splLZW3k  
  { JLm0[1Lzd  
Left l; 12DMb9_rp  
Right r; [t5:4 Iq  
public : S{{D G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #sdW3m_%  
template < typename T2 > FiJJe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :.f =>s]  
} ; pa Uh+"y>  
|Y|{9Osus  
同时,holder的operator=也需要改动: B;Ab`UX#t  
k1i*1Tc  
template < typename T > 2<)63[YO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Fh9`8  
  { .,(bDXl?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e4u$+  
} qCOv4b`  
&e@2zfl7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mza1Q~<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r<cyxR~  
b+yoD  
return l(rhs) = r; J/8aDr (+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ViQxO UE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7lY&/-V  
l;}D| 6+_W  
template < typename Tp > )VQ:L:1t(  
class constant_t ==`K$rM  
  { d$8rzd  
  const Tp t; ;!DUNzl  
public : +b1(sk=4z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xcwyn\93)  
template < typename T > ?~uTbNR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rcMV YSj0  
  { 1U.se` L  
  return t; PF*<_p"j  
} JVf8KHDj  
} ; `DIIJ<;g  
^-c j=on=Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hNmC(saMGm  
下面就可以修改holder的operator=了 A U9Y0<  
&}@U#w]l  
template < typename T > R<{bb'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C%t~?jEK~^  
  { B-ReBtN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SdBv?`u|g  
} N[d*_KN.!  
[ \ LA  
同时也要修改assignment的operator() EWNh:<F?  
zm) ]cq  
template < typename T2 > db$Th=s[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .pNWpWL.  
现在代码看起来就很一致了。 )dgXS//Y  
A-1Wn^,> *  
六. 问题2:链式操作 =z'- B~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _HX 1E  
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。 Z0g3> iItM  
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。 ]N_(M   
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。 5p}Y6Lc\j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v~e@:7d i  
*T$o" *}  
template < typename T > nx`!BNL'V  
struct result_1 \{@s@VBx[  
  { /R^Moj<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H!Z=}>TN  
} ; _7#Ng@#\  
]3wg-p+  
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: V|KYkEl r1  
Ke '?  
template < typename T > $D +6=m[  
struct   ref 34k<7X`I  
  { #y%bx<A  
typedef T & reference; 0b+OB pqN  
} ; r/'9@oM  
template < typename T > cP%mkh_ri  
struct   ref < T &> W&ya_iP~C  
  { !c[(#g  
typedef T & reference; MKLntX  
} ; a_XM2dc%  
S%<RV6{aiM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'uS!rKkQlu  
LHU^%;L  
template < typename T > 6Ae<W7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8 7P{vf#  
  { ac"Pn? q  
  return l(t) = r(t); 3 XdN \xc  
} %5 V!Fdb  
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。 ?F]Yebp^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xd/gvg{??0  
\GS]jhEtn  
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 (G $nN*rlu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aKXaor@0f.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eKi/Mt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n_\V G[f  
最后的布局是: U<{8nMB  
                Add ?nJ7lLQA  
              /   \ ;cd{+0  
            Divide   5 Yn4c6K  
            /   \ < .&t'W  
          _1     3 [` ~YPUR*  
似乎一切都解决了?不。 sG`||Kb;n  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6wC|/J^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 u}Vc2a,WV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s8Kf$E^?e.  
'b#RfF,7H}  
template < typename Right > yE[ -@3v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ga&l.:lo  
Right & rt) const wU,{ 5w  
  { ^_ <jg0V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #mwV66'H  
} R2WEPMH%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T.O^40y  
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。 ',j'Hf  
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。 wr{03mQHxp  
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>\OT   
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。 D|m6gP;P  
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? hV|pH)Nu{  
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: #TZf\0\!  
9XWHr/-_@  
template < class Action > )w];eF0c  
class picker : public Action ''Fy]CwH(  
  { UH/)4Wg  
public : #R$d6N[H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k%-_z}:3V  
  // all the operator overloaded TJFxo? gC"  
} ; _h>S7-X  
Rr ! PU  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ofbNg_K>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @/h_v#W  
%}jwuNGA  
template < typename Right > 9k8ftxB^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -BUxQ8/,  
  { x)0g31 4 9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9t@^P^}=\m  
} ?h UC#{  
4GWt.+{J$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &os9K)  
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。 9 2_F8y*D  
# D"TY-$.=  
template < typename T >   struct picker_maker <"w;:Zs  
  { V\^rs41$;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /.<%y 8v  
} ; D>M a3g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3Tze`Q 9  
  { nN" Y~W^k  
typedef picker < T > result; q !\Ht2$b  
} ; d%_v eVIe  
L4`bGZl55  
下面总的结构就有了: pOP`n3m0  
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。 }Kc[pp|9<  
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。 H&jK|]UXoO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Sx)b~*  
至此链式操作完美实现。 $3>k/*=  
,JIjAm*2  
{a`t1oX(  
七. 问题3 tWR>I$O8F  
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。 >Ia{ZbQV  
H~%HTl  
template < typename T1, typename T2 > &ywAzGV{s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nq'Cuwsp  
  { j<H`<S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lx*"Pj9hho  
} ~_ss[\N  
USfpCRj9  
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: @igGfYy  
YT\x'`>Q  
template < typename T1, typename T2 > pQ%~u3  
struct result_2 hZ NS$  
  { 7=C$*)x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *i zPLM}+  
} ; *sK")Q4N  
 O\y #|=d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QA?e2kd  
这个差事就留给了holder自己。 ^FNvVbK|`  
    5&a4c"fU  
M{I8b<hY  
template < int Order > ipU,.@~#  
class holder; SA_5..  
template <> =au7'i|6  
class holder < 1 > kBolDPvBG  
  { 0'y9HE'e  
public : ,grdl|Dg  
template < typename T > lc1?Vd$  
  struct result_1 DM"nxTVre  
  { >zcR ?PPs  
  typedef T & result; {n9]ej^  
} ; SXX6EIJr|  
template < typename T1, typename T2 > /V@~Vlww  
  struct result_2 mU.(aL HW  
  { \| qr&(PG  
  typedef T1 & result; \49LgN@\  
} ; R3+y*< <e  
template < typename T > 2q V.`d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5dc24GB>_  
  { :SFcnYv0  
  return (T & )r; UjLZ!-}  
} MT{7I"  
template < typename T1, typename T2 > )>,; GVu"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .ko8`J%%M  
  { 1_JtD|Jy  
  return (T1 & )r1; df@IC@`pB  
} W,&z:z>  
} ; P.^%8L  
#B7_5y^  
template <> lx9tUTaus/  
class holder < 2 > <aps)vF  
  { gC^4K9g  
public : M$&aNt;  
template < typename T > =xwA'D9]  
  struct result_1 xb/L AlJ  
  { E__^>=  
  typedef T & result; UeNa  
} ; SF$'$6x}  
template < typename T1, typename T2 > H}m%=?y@  
  struct result_2 L ;5R*)t  
  { q{D_p[q  
  typedef T2 & result; b0W~*s [4  
} ; )Los\6PRn  
template < typename T > i}SJ   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DY2r6bcn`  
  { \-(.cj)?  
  return (T & )r; ')C %CAYW  
} ^6&?R?y  
template < typename T1, typename T2 > x3ds{Z$,>(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GFM $1}  
  { r&F(VF0 6  
  return (T2 & )r2; 'iy &%?  
} c_$9z>$  
} ; gG"W~O)yv  
4w p5ghe  
vLQ!kB^\W  
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> >。 :4 9ttJl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R.n:W;^`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EC[2rROn\  
2c?-_OCy;  
return l(i, j) = r(i, j); s7j#Yg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aju!Aq54G  
Gao8!OaQ  
  return ( int & )i; q2Xm~uN`)  
  return ( int & )j; ]fc9m~0N,\  
最后执行i = j; #1-y[w/  
可见,参数被正确的选择了。 aD yHIh8  
5Fh?YS=  
a<AT;Tc  
o$dnp`E  
CX](^yU_  
八. 中期总结 CKJ9YKu{W  
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: lwS6"2q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k-5Enbkr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0*?/s\>PS;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n _G< /8  
FPM@%U  
6Y!hz7D  
1J8okBhZ  
8?ig/HSt2  
C@!C='b,  
九. 简化 z}I4m  
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。 ,E&PIbDL1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P'Q|0lB  
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 $wx>715  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N>, `l  
  +-*/&|^等 lMpjE  
2. 返回引用。 bWc3a  
  =,各种复合赋值等 qJq49}2  
3. 返回固定类型。 UhQsT^b_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {(mT,}`4  
4. 原样返回。 rn1^6qy)  
  operator, sW/^82(dM  
5. 返回解引用的类型。 1pe eecE  
  operator*(单目) DPENYr  
6. 返回地址。 IyTL|W6  
  operator&(单目) t__UqCq~h  
7. 下表访问返回类型。 nCMv&{~  
  operator[] A`E7V}~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qU!*QZ^y&  
  operator<<和operator>> *=]hc@  
1~! 4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :Ny.OA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *5( h,s3&  
/mMRV:pd  
template < typename Left > DDdMWH^o7  
struct value_return b"U{@  
  { ')pXQ  
template < typename T > unE h  
  struct result_1 i:ar{ q  
  { :W'Yt9v)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J23Tst#s  
} ; F Qtlo+3  
1r6>.&p  
template < typename T1, typename T2 > >Mml+4<5  
  struct result_2 <DG=qP6O  
  { bLMN9wGOgK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Rv9oK-S  
} ; YE<_a;yh1  
} ; V!!E)I  
J }?F4  
*P4G}9B|9:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y,$kU1yH7  
fmH"&>Loc  
下面我们来剥离functor中的operator() :r0?[#r?N,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m.ib#Y)y  
y%.^| G  
return l(t) op r(t) an+`>}]F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I[|5 DQ  
return op l(t) rCGyr}(NC  
return op l(t1, t2) (_^pX  
return l(t) op 20[_eu)  
return l(t1, t2) op :S Tj <  
return l(t)[r(t)] B+:'Ld](  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jYAD9v%  
KiXXlaOs  
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: _YVp$aKDR  
单目: return f(l(t), r(t)); #K A,=J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?)=A[  
双目: return f(l(t)); g~FA:R  
return f(l(t1, t2)); ya7/&Z )0  
下面就是f的实现,以operator/为例 g70B22!y  
<^j,jX  
struct meta_divide ]IQTf5n  
  { B%HG7  
template < typename T1, typename T2 > 8BnI0l=\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _tE`W96J  
  { PprCz"  
  return t1 / t2; <"I#lib  
} N}0-L$@SL  
} ; eNN)2-96  
?+Sjt  
这个工作可以让宏来做: D[) Z$+D4f  
c`]_Q1'30w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {Lj]++`fB]  
template < typename T1, typename T2 > \ k@1\ULo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NFT&\6!o  
以后可以直接用  M1>< K:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gi})*U]P|  
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 %X(iAoxbj  
(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。。。) c#eV!fl>&  
0 rbMT`Hy  
1`1U'ibhe  
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 H.sHXuu  
JTuU}nm+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VUF^ r7e  
class unary_op : public Rettype PqFK*^)s  
  { }:UNL^e?  
    Left l; w i,}sEoM  
public : __Kn 1H{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |/,XdTSy  
e 5hq> K  
template < typename T > N%Gb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RJ/4T#b"+  
      { (UW V#AR  
      return FuncType::execute(l(t)); @ToY,@]e  
    } a6AD`| U8  
rt+%&% wt  
    template < typename T1, typename T2 > \v(}@zcB|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XW]'by  
      { $RxS<_tj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &6-udZB-  
    } @ i $jyc  
} ; ;eYm+e^?.  
29R_?HBH  
V gLnpPOQ  
同样还可以申明一个binary_op "F nH>g-  
qV^Z@N+,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E/MD]ox  
class binary_op : public Rettype w'NL\>  
  { Opc, {,z6  
    Left l; .t\#>Fe  
Right r; }Gmwm|`*  
public : |E/r64T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n&V\s0  
L+s3@ C;b  
template < typename T > &s.S) 'l4l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NRU&GCVwu  
      { |tl4I2AV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cE3g7(a  
    } Bf37/kkf(  
1n+C'P"  
    template < typename T1, typename T2 > $n |)M+d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0[(TrIpXl  
      { !g=2U`j^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V^9c:!aI  
    } p*F.WxB)4  
} ; ygiZ~v4P/  
J&mZsa)4  
6_`9 4+  
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 QDO.&G2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #~(J J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) koQ\]t'*As  
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。 6M({T2e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x<_uwL2a  
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。。。 O}Y& @V%4k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aj>6q=R  
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) 0E[&:6#Y  
下面是修改过的unary_op 3aL8GMiu  
>)E{Hs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Npq_1L  
class unary_op /l o;:)AiP  
  { v(5zSo  
Left l; :Fe}.* t  
  5Q $6~\  
public : PtR8m=O  
q]}fW)r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W!@*3U]2R  
C t-^-XD  
template < typename T > g<ZB9;FX %  
  struct result_1 5,H,OZ}  
  { HB+{vuN*L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y 6B7qp  
} ; QU&LC  
J0{;"  
template < typename T1, typename T2 > u">KE6um  
  struct result_2 ,OGXH2!h  
  { uvbXsO"z]]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PH6!T/2[  
} ; ElBpF8xJ|o  
puE!7 :X7  
template < typename T1, typename T2 > 'JA<q-Gn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nQy%av$  
  { )SJ18 no|l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ft} h&aYP  
} ?4G/f<ou  
>fX_zowX  
template < typename T > 9Tju+KcK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3m2hB%SNb  
  { $F^p5EXkc6  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gp&o  
} mpcO-%a  
g!<=NVhYt  
} ; ;:2:f1_  
aaa6R|>0  
Z4@%0mFll  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #`kLU:  
好啦,现在才真正完美了。 ^)\z  
现在在picker里面就可以这么添加了: @fjVCc;  
*Fb|iR  
template < typename Right > @nPXu2c?u7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +;@p'af!9  
  { 1$A7BP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5;:P^[cH9  
} eyUhM jd  
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。 P&3Z,f0  
^seb8o7  
AEUXdMo  
OE{PP9 eh  
;|a,1#x  
十. bind fWutB5?P  
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。 #.Q8q  
先来分析一下一段例子 /*$B  
N^Bjw?3  
[pAW':  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  ,m"0Bu2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e#R'_}\yj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]ULE>a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T/9`VB%N  
我们来写个简单的。 &O&;v|!9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G]NnGL<xk  
对于函数对象类的版本: sTmY'5ry  
/E%r@Rui3$  
template < typename Func > Uu}a! V  
struct functor_trait K |Z]  
  { z8 n=\xL  
typedef typename Func::result_type result_type; liU/O:Ap  
} ; IRq@~vdt)  
对于无参数函数的版本: f>i" j  
S(&]?!  
template < typename Ret > >I*Qc<X91  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *{#l0My  
  { =x QLf4>  
typedef Ret result_type; \R}`S`fIw`  
} ; *'BA# /@  
对于单参数函数的版本: xllk hD4F  
<aScA`\B#  
template < typename Ret, typename V1 > M@ TXzn!&o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @0v%5@  
  { $>Mqo  
typedef Ret result_type; W)OoHpdw  
} ; dI$U{;t  
对于双参数函数的版本: H.H$5(?O  
IegZ)&_n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I"_``*/1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 76'vsg  
  { jO5R0^w  
typedef Ret result_type; `8D)j>Yh~  
} ; ^ y1P~4w?  
等等。。。 +CQ$-3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7?[{/`k~?  
o 5;V=8T;  
template < typename Func > 8Ev,9  
struct func_return [Y%H8}  
  { @a[Y[F S  
template < typename T > .5ItH^  
  struct result_1 s{30#^1R  
  { 0}:wM':G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |K7zN\ Wq  
} ; }BR@vY'd  
bAd$ >DI[  
template < typename T1, typename T2 >  Ie<`WU K  
  struct result_2 p%?VW  
  { /&T"w,D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vz^w %67&  
} ; )ld !(d=  
} ; Gv$}>YJ  
:SUU)jLq  
p1mY@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~AX@o-WU  
6q8b>LG|  
template < typename Func, typename aPicker > \_#Z~I{  
class binder_1 5Vj t!%?r  
  { fN h0?/3)  
Func fn; _$f XK  
aPicker pk; uy t'  
public : /1!Wet}f  
d9E'4Zm  
template < typename T > "=/YPw^0  
  struct result_1 qFpRY7eq  
  { B(z?IW&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o`EL)K{  
} ; <-3_tu>l  
Z~WUILx,  
template < typename T1, typename T2 > > ]()#z  
  struct result_2 EAE\'9T&g  
  { *fIb|r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *It`<F|  
} ; R{X@@t9@  
u*:;O\6l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L6jD4ec8  
2y"|l  
template < typename T >  HuCzXl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $v#\bqY  
  { VEtdp*ot  
  return fn(pk(t)); MD 62ObK!  
} $vQ#ah/k  
template < typename T1, typename T2 > |oL}c!0vs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .8I\=+Zi  
  { T*'?;u  
  return fn(pk(t1, t2)); %~$P.Zh  
} >3J?O96|f  
} ; >w}5\ 4j  
E/Ng   
B>!OW2q0D  
一目了然不是么? G[[hC[}I  
最后实现bind i`F8kg`_K  
#$ Q2ijT0  
-76l*=|  
template < typename Func, typename aPicker > 5VXI/Lw#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zt23on2  
  { ];n3H~2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7[)IP:I>  
} R54wNm @  
 Q9!T@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 , (Bo .(]  
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。 c-dOb.v0  
-#e3aXe  
十一. phoenix |d@%Vb_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  #"6O3.P  
c[h{C!d1  
for_each(v.begin(), v.end(), DviRD[+q"  
( ;#goC N.  
do_ 3a_=e B  
[ Rb8wq.LqD  
  cout << _1 <<   " , " 8pEiU/V  
] Tw{}Ht_Qq  
.while_( -- _1), v_7?Zik8E  
cout << var( " \n " ) [J`%i U  
) ^/H9`z;  
); :MIJfr>z  
u3Qm"?$`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5,;>b^gXY`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z/p>>SCak  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AxbQN.E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C(Bh<c0@  
.h0@Vs  
v*pN~}5  
template < typename Cond, typename Actor > &ml7368@  
class do_while +Ui @3Q  
  { fC\Cx;q-  
Cond cd; \N[Z58R !z  
Actor act; ZYi."^l  
public : ev$\Ns^g$3  
template < typename T > XlPi)3m4/S  
  struct result_1 _(R1En1  
  { p#yq'kY  
  typedef int result_type; L93PDp4v  
} ; "Q>gQKgL  
]rpU3 3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }#0i1]n$D  
\m\E*c ):  
template < typename T > PqhR^re0.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6hW ~Q  
  { WaaF;| ,(  
  do 2EU((Q`>=(  
    { 6w )mo)<X  
  act(t); [i&EUvo  
  } lHTW e'  
  while (cd(t)); Pa8E.<>  
  return   0 ; ^ |xSU_wa  
} }r+(Z.BHM  
} ;  ./iC  
b#17N2xkT  
u@"nVHgMJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;E!(W=]*F  
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。 >l!#_a  
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。 ++HHUM  
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。 \Y4>_Mk  
下面就是产生这个functor的类: yqY nd<K4  
i$[wkQ>$  
Al 0 i{.V  
template < typename Actor > '#;%=+=;  
class do_while_actor ;$\?o  
  { KliMw*5(  
Actor act; -_p+4tV  
public : h^)R}jy+f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pKnM=N1f  
,"@Tm01os  
template < typename Cond > R?/!7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vZ rE9C }  
} ; ?3 #W7sF  
[b=l'e/  
c6;326aD q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3p%B  
最后,是那个do_ qId-v =L  
C,;hNg[  
]z%X%wL  
class do_while_invoker 5Dhpcgq<<  
  { {D6E@a  
public : kwcH$w<I  
template < typename Actor > "\n,vNk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (F<VcB  
  { aT]G&bR?  
  return do_while_actor < Actor > (act); n{b(~eL?  
} ;j#(%U]Vp  
} do_; _0v+g1x  
|9 Gng`)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^"U-\cx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &?#,rEw<x  
最后来说说怎么处理break和continue mr4W2Z@L  
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。 lJ'. 1Z&  
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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