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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N { oVz],  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IVSC7SBiT  
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, :gwmk9LZ  
oa"Bpi9i  
I &iyj 99n  
$oQOOa@;i)  
  class filler -@w,tbc$  
  { :V+rC]0  
public : #2_FM!e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u5}:[4N%I  
} ; ]ouoRlb/  
N+c|0  
q%;cu1^"M  
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: q ][kD2  
n&;JW6VQS  
G=17]>U  
[l5jPL}6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~q566k!Ll!  
 : Z<\R0  
PDD2ouv4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `S|F\mI ~  
$GRwk>N  
~wW]ntZm  
2Cp4aTGv#  
二. 战前分析 3pWav 1"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8m iJQIq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^;PjO|mD Z  
f<bB= 9J  
cwzkA,e@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n>.@@  
  /* --------------------------------------------- */ 7Fo^ :"  
vector < int *> vp( 10 ); j.Uy>ol  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]}g\te  
/* --------------------------------------------- */ ,V9qiu=m   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uZn_*_J!  
/* --------------------------------------------- */ X2A k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Fw&ImRMk  
  /* --------------------------------------------- */ PdO"e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qA7,txQ:  
/* --------------------------------------------- */ [IOI&`?D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y{mt *VA4  
e x Z/  
&qXobJRM  
=H;n$ -P  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]" V_`i7Z  
1._1, _2是什么? cN&Ebn  
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。 G>vK$W$f N  
2._1 = 1是在做什么? E6~VHQa2?  
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。 }~@/r5Zl  
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。 Lf%3-P  
n^[a}DX0  
a%`Yz"<lQ  
三. 动工 ^x O](,H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y[7prjd  
H[KX xNYZ_  
yy{YduI  
fphCQO^#vW  
template < typename T > xW)  
class assignment 3<XuJ1V&  
  { "7%jv[  
T value; BT [|f[1  
public : PzKTEYJL  
assignment( const T & v) : value(v) {} u|IS7>Sm  
template < typename T2 > Jt]RU+TB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZskX!{  
} ; xwD`R *  
B`eK_'7t  
UeFJ5n'x:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &l2xh~L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fya*[)HBo  
A;rk4)lij  
Rf4K Rhi  
c9Et Uv~  
  class holder _$$.5?4  
  { }w4OCN\1  
public : F,S)P`?  
template < typename T > Y(6ev o&IR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Wx-0Ip'9  
  { mF@7;dpr  
  return assignment < T > (t); hA 5p'a+K  
} _(J#RH  
} ; Y({ R\W|  
%( 7##f_  
9oc_*V0<  
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: If'2 m_  
L3\#ufytb  
  static holder _1; LI.WcI3uS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <Mvni z  
k^ZP~.G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W6>t!1oO+  
而不用手动写一个函数对象。 .:&`PaMt  
ep"{{S5g  
9+9g(6  
yOz6a :r  
四. 问题分析 ' 8)kFR^9  
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。 &X:;B'   
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。 =M-=94  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F&!vtlV)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]CLM'$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 toGd;2rl  
?0:]% t18  
五. 问题1:一致性 u_NLgM7*  
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?| &=)O:Jfa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q n-f&R  
e bp t/q[  
struct holder C)j/!+nh  
  {  I\_2=mL  
  // $i+@vbU6  
  template < typename T > %2dzx[s  
T &   operator ()( const T & r) const ( gg )?  
  { ;8PO}{rD  
  return (T & )r; giu{,gS0?M  
} ,&@GxiU  
} ; ?l%4 P5  
4F.,Y3  
这样的话assignment也必须相应改动: `l'T/F \  
#b*4v&<  
template < typename Left, typename Right > jC[_uG  
class assignment Q(-&}cY  
  { 8>WA5:]v  
Left l; 5QK%BiDlr  
Right r; yfV]f LZ  
public : V/H+9+B7Im  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2F*>&n&Db7  
template < typename T2 > zx<PX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ^cw9Yjh6  
} ; v|~=rvXFC  
<o|fH~?X  
同时,holder的operator=也需要改动: c6 &k?Puy  
<vWP_yy  
template < typename T > rK'Lvt@w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b||usv[or  
  { J:W+'x`@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n[e C  
} .*YF{!R`h  
)B $Q  
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。 QWa@?BO2p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P\K#q%8  
DgcS@N  
return l(rhs) = r; G7Ck P  
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。 !0hyp |F:>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \E,2VM@6  
?=4oxPe  
template < typename Tp > y'`7zJ  
class constant_t .9e5@@VR  
  { !;8Y?c-D  
  const Tp t; qdZ ^D  
public : eY#^vB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wipl5O@L  
template < typename T > X<IW5*   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oS$7k3s fj  
  { 40MKf/9  
  return t; %XN;S29d5W  
} ]QR]#[Tn'  
} ; QAx9W%  
vdn)+fZ;   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hd'fWFW N  
下面就可以修改holder的operator=了 *~ IHVU  
sXEIC#rq  
template < typename T > OEl;R7aOB&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2?%4|@*H?  
  { jj2=|)w$3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kOo  Vqu  
} T8\@CV!  
8hS^8  
同时也要修改assignment的operator() J \|~k2~  
KRlJKd{  
template < typename T2 > X7OU=+g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y _apT<P  
现在代码看起来就很一致了。 lHM} E$5  
{sB-"NR`K  
六. 问题2:链式操作 FJH>P\+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \EU3i;BNT%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N KgEs   
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kM4z %  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e@V J-s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X=-=z5  
2~/`L=L  
template < typename T > XdDQ$'*X  
struct result_1 <%3fJt-Ie  
  { CC!`fX6z>h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Dti-*LB1  
} ; PTe$dPB  
MkFWZ9c3  
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: 3HXeBW  
V<|N}8{Z2a  
template < typename T > ZiY2N*,VO  
struct   ref 7Z:3xb&>   
  { 9\?&u_ U"  
typedef T & reference; p*jU)@a0  
} ; $]#8D>E&  
template < typename T > 5P #._Em  
struct   ref < T &> T_2'=7  
  { =%I[o=6  
typedef T & reference; Tx&H1  
} ; S+KKGi_e  
bj0HAgY@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4w%hvJ  
Bn 8&~  
template < typename T > h(nE)j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s[{8:Px  
  { "UD)3_R  
  return l(t) = r(t); 0y<9JvN$9  
} 9Oj b~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,9 ^ 5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b/\O;o}]  
An(gHi;1$  
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 v,ecNuy*d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?z M   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |mG;?>c)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1f^oW[w&  
最后的布局是: ,[p?u']yZz  
                Add Ke@Bf  
              /   \ ]b}3f<  
            Divide   5 < q(i(%  
            /   \ =3hJti9[  
          _1     3 M.5F|7  
似乎一切都解决了?不。 sCy.i/y  
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。 " Ke_dM  
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。 =>Ae]mi 7  
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: 4`v[p4k  
;;UsHhbhI  
template < typename Right > IuPDr %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const b*| ?7  
Right & rt) const |1ry*~  
  { (*eX'^Q)d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); moVf(7  
} #|769=1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZHA&gdK@  
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。 q{*[uJ}Xc"  
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。 <F_w4!  
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。 r{yIF~k@  
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。 "o;%em*Bc  
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? ,agkV)H  
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: Yy[=E\z  
^+~$eg&js  
template < class Action > y'f-4E<  
class picker : public Action "AJ>pU3  
  { `$ bQ8$+Ci  
public : ;/m>c{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FhH*lO&  
  // all the operator overloaded cQh{z8Bf?<  
} ; (ce)A,;  
T2W^4)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 7je1vNs  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T;3~teVYB  
)`5-rm~*  
template < typename Right > D//58z&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZQz;EV!  
  { {XhpxJ__  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )}w-;HX  
} h*P0;V`UX  
+f]I7e:qp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?\Y7]_]/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +W>tdxOh  
V/OW=WCzN  
template < typename T >   struct picker_maker R'K /\   
  { ~c1~) QzZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,h3,& ,  
} ;  ;XYfw)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3kJSz-_M  
  { ?aG~E  
typedef picker < T > result; d9D*w/clMi  
} ; #2.C$  
`~=Is.V[  
下面总的结构就有了: ^kB9 I8u  
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。 0Z%<H\Z  
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。 S!}pL8OE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8r\xQr'8h  
至此链式操作完美实现。 . 55aY~We  
Yic'p0< ?V  
-IV-"-6(  
七. 问题3 a~tBgy+9  
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。 p-g@c wOu  
S;vZXgyN?  
template < typename T1, typename T2 > kr1^`>O5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d7c m?+  
  { Z[j-.,Qu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @qJv  
} d<;XQ.Wo7  
iN`L*h  
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: @D<Q'7mLh  
~b4fk^u`+  
template < typename T1, typename T2 > }>j1j^c1='  
struct result_2 FUPJ&7+B  
  { T5U(B3j_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H @E-=Ly  
} ; 8J9o$Se  
{24Pv#ZG#^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 'Uo:b<  
这个差事就留给了holder自己。 0Zl1(;hx@  
    i%B$p0U<  
tQ?}x#J  
template < int Order > e''Wm.>g(+  
class holder; gwF@'Uu  
template <> !lB,2_  
class holder < 1 > q%^gG03.  
  { )=D9L  
public : Ipmr@%~  
template < typename T > ==j3 9  
  struct result_1 ~RE`@/wQ]  
  { Y.Ew;\6U  
  typedef T & result; 0MzHr2?'P  
} ; 3 ?/}  
template < typename T1, typename T2 > |y=D^NTG  
  struct result_2 %n c+VL4  
  { c Ky%0oTla  
  typedef T1 & result; N=L urXv  
} ; 7~`6~qg.  
template < typename T > B "}GAk}V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I`KN8ll  
  { tbk9N( R  
  return (T & )r; 8@Km@o]?  
} J5rR?[i{  
template < typename T1, typename T2 > )'<zC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bm7$DKp#  
  { r*3XM{bZ/@  
  return (T1 & )r1; QnOa?0HL/  
} p|bpE F=U  
} ; ~E`A,  
IweQB}d  
template <> qx? lCz a"  
class holder < 2 > en~(XE1  
  { eZJOI1wNp  
public : i|d41u;@  
template < typename T >  y.eBFf  
  struct result_1 ;NPb  
  { MDCf(LhEH  
  typedef T & result; *'t`;m~  
} ; }&naP   
template < typename T1, typename T2 > KJkcmF}Q  
  struct result_2  3i$AR  
  { P?uKDON  
  typedef T2 & result; V+K.' J ^@  
} ; ,[hJi3xM  
template < typename T > +yea}uUE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rx<pV_|H,  
  { XKK*RVs#  
  return (T & )r; <(t<gS#  
} JT-Zo OZ  
template < typename T1, typename T2 > Cw2+@7?|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,^,J[F  
  { bU,& |K/  
  return (T2 & )r2; BPOWo8TqD^  
} &]c9}Ic  
} ; BZ T%+s;u9  
wb9zJAsc  
}w@nZG ^&  
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> >。 Y\x Xo?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qqaf\$X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QtzHr  
bcE DjLXq  
return l(i, j) = r(i, j); ~5#7i_%@E}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gddGl=rm  
y@z #Jw<  
  return ( int & )i; ^b.J z}  
  return ( int & )j; y|mR'{$I  
最后执行i = j; Q& \k"X1  
可见,参数被正确的选择了。 v>P){VT  
?d%}K76V<  
ixkg,  
5~? J  
abv]  
八. 中期总结 TP^0`L  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \dMsv1\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A,/S/_Q=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P$QfcJq&c*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3WVHI$A9  
$_UF9 l0  
Q&LkST-i  
pQhv3F  
GgYomR:  
}?^G= IP4(  
九. 简化 Z~gqTB]H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Mf63 59  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tpctz~ .  
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: *dl@)~i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,O+7nByi[V  
  +-*/&|^等 ] ge-b\  
2. 返回引用。 `F@yZ4L3S  
  =,各种复合赋值等 M/qiA.C@W  
3. 返回固定类型。 N@>S>U8C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lo#,zd~  
4. 原样返回。 I R&u55#I6  
  operator, PTh Ya  
5. 返回解引用的类型。 s5dh]vNN  
  operator*(单目) Lsz`nD5  
6. 返回地址。 a`uT'g[*  
  operator&(单目) 1,J.  
7. 下表访问返回类型。 x@ O:  
  operator[] $b$D[4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }R x%&29&  
  operator<<和operator>> {%Y7]*D  
;sf/tX  
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。 +A3 H#'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9.B7Owgr89  
HKwGaCj`  
template < typename Left > |"< I\Vs:  
struct value_return !|/fVWH  
  { N@$%0!  
template < typename T > qGqu/$bh  
  struct result_1 Z0=OR^HjA  
  { uwka 2aSS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |<0@RCgM  
} ; #rwR)9iC0  
SJ-Sac58r  
template < typename T1, typename T2 > ]lY9[~ v  
  struct result_2 loJ0PY'}=  
  { wGH@I_cy>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %r"GL  
} ; 9vu8koL  
} ; '3Ie0QO]"%  
s$_#T  
K36B9<F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g]#Wve  
_;{-w%Vf  
下面我们来剥离functor中的operator() qg/5m;U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gib]#n1!p  
kR ]SxG9  
return l(t) op r(t) 2cg z n@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'Ot[q^,KRG  
return op l(t) EoeEg,'~F  
return op l(t1, t2) ;GS JnV  
return l(t) op \t@`]QzG:  
return l(t1, t2) op UJ[a& b  
return l(t)[r(t)] $EIkk= z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D,/9rH  
Ah6x2(:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 08a|]li  
单目: return f(l(t), r(t)); [Bo$?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KF)i66  
双目: return f(l(t)); 3D0I5LF&  
return f(l(t1, t2)); z<>_*Lfj  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^@2Vh*k  
#Au&2_O  
struct meta_divide b*KZe[#M1  
  { W\7*T1TDj  
template < typename T1, typename T2 > v_0!uT5~NE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ay4xOwcR  
  { k Dt)S$N4n  
  return t1 / t2; -huZnDN  
} =jt_1L4  
} ; 4#q JX)/  
FF/R_xnx  
这个工作可以让宏来做: E,@UM$alP  
df& |Lc1J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [B`P]}gL:  
template < typename T1, typename T2 > \ ;G]'}$`/q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :\_MA^<  
以后可以直接用 F.D1;,x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c^IEj1@}'?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (qN(#~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GcW}<g}  
bf/loMtD  
?y)X$D^  
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 9K<a}QJP  
FOi`TZ8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~*[4DQ[\  
class unary_op : public Rettype 5FI>T=QF  
  { 1,'^BgI,  
    Left l; c&-$?f r  
public : {2r7:nvR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P*Sip?tdE  
z_@zMLs  
template < typename T > FaE orQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g"S+V#R  
      { d A{Jk  
      return FuncType::execute(l(t)); T(^8ki  
    } gq3OCA!cX  
GuvF   
    template < typename T1, typename T2 > |LE++t*X~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQq'~Lr5  
      {  LB7I`W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uTGvXKL7  
    } lG>e6[Wc  
} ; ^\jX5)2{  
W%K8HAP"  
4CT9-2UC  
同样还可以申明一个binary_op z,YUguc|  
Cpv%s 1M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bGc|SF<V  
class binary_op : public Rettype 3>)BI(Wl  
  { Lu.tRZ`$38  
    Left l; '<S:|$ $  
Right r; >[4|6k|\x  
public : :~R Fy?xRa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fcXk]W  
.oN Sg.jG  
template < typename T > bCUh^#]x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const os^SD&hL  
      { M|e n>P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9= $,]M  
    } =3dbw8I  
<|Eby!KXR  
    template < typename T1, typename T2 > |S`yXsg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'xoE [0!  
      { @k6}4O?{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?9@Af{b t2  
    } I} fcFL8  
} ; $'{`i 5XB  
vqz#V=J{  
-01 1U!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0P3|1=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {}&f\6OI%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z;SG<  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R${4Q1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lY9M<8g  
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。。。 N%|Vzc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xh^ZI6L<  
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) } %CbZ/7&  
下面是修改过的unary_op hs_|nr0;[  
rRrW   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dQ`ZrWd_U  
class unary_op 6ri?y=-c  
  { X3L[y\  
Left l; }6,bq`MN  
  &t|V:_?/x  
public : AYu'ptDNr  
G^@Jgx3n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?WtG|w  
 zn;Hs]G  
template < typename T > HT=Am  
  struct result_1 Yn]y d1  
  { P| P fG=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Iki+5  
} ; ) a\DS yr  
.O%1)p  
template < typename T1, typename T2 > $]U5  
  struct result_2 ]op^dW1;0_  
  { r,@X>_}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2G}7R5``9  
} ; 4[CBW  
\g:qQ*.  
template < typename T1, typename T2 > fy=C!N&/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fp6[W5>(-  
  { +'Y( V&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +;wqX]SD&  
} = EChH@3  
XvkI +c  
template < typename T > d7tD|[(J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SAE '?_  
  { cvXI]+`<3\  
  return OpClass::execute(lt(t)); +s(IQt  
} Q'Kik5I  
dIfs 8%kl  
} ; 6|>\&Y!Q  
ZR-s{2sl  
CBnouKc:  
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 .Lr)~  
好啦,现在才真正完美了。 G<^]0`"+)t  
现在在picker里面就可以这么添加了: :UDn^ (#  
0B$7S,2  
template < typename Right > ~UJu @M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <,4R2'  
  { vXM/nw|5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fov=Yd!  
} +x9"#0|k;  
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。 Q#ZD&RZ9.  
ks%7W -  
,[}yf#8@J  
1S[5#ewB;j  
^'u;e(AaE  
十. bind t3#H@0<  
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。 'f?&EsIV?  
先来分析一下一段例子 l@Eq|y,  
Q(;B)  
ss0'GfP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vyt~OTI\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [N95.aD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nvs}r%1'5  
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。 SC $`  
我们来写个简单的。 >SxZ9T|%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @X|i@{<';  
对于函数对象类的版本: igj={==m  
$uFh$f  
template < typename Func > Q{l*62Bx  
struct functor_trait <jRFN&"h}  
  { 6mF{ImbRbS  
typedef typename Func::result_type result_type; 4I#eC#"  
} ; mj(&`HRs4  
对于无参数函数的版本: |DFvZ6}  
e@,u`{C[  
template < typename Ret > }$0xt'q&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QLB1:O>  
  { g<rKV+$6  
typedef Ret result_type; >NH4A_  
} ; Oa}V>a  
对于单参数函数的版本: 4QjWZ Wl  
[C+Gmu  
template < typename Ret, typename V1 > ?lc[ hH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r}y[r}vk  
  { V@f6Lj  
typedef Ret result_type; N7~)qqb  
} ; rZ!Yi*? f  
对于双参数函数的版本: uFm+Y]h  
r{q}f)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _Vo)<--+I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'Wf?elB+  
  { 1A?\BJ"  
typedef Ret result_type; 5U)ab3 :  
} ; }#ep}h  
等等。。。 #j^('K|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9b"9m*gC  
`s>UU- 9  
template < typename Func > 4{*tn"y  
struct func_return |ilv|UV  
  { L8bI0a]r"*  
template < typename T > OBI+<2`Oc  
  struct result_1 0~Iu7mPY  
  { up3?$hUc.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T}n}.JwU  
} ; @@%i( >4Z  
jNe(w<',P  
template < typename T1, typename T2 > wUK7um  
  struct result_2 o9m  
  { tIGVB+g{F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w\o)bn  
} ; + %MO7vL  
} ; (Pk"NEP   
pwFU2}I  
FpdDIa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]3O 4\o  
Wa[x`:cT?u  
template < typename Func, typename aPicker > e~+(7_2  
class binder_1 f=:3!k,S  
  { wovmy{K  
Func fn; B]^>GH  
aPicker pk; T|o`a+?  
public : VG<Hw{ c3r  
@cuD8<\i  
template < typename T > Ka]J^w;a  
  struct result_1 $5TepH0D  
  { $=PWT-GIR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qy=HrL]x  
} ; \Y!T>nWn)I  
kgbobolA  
template < typename T1, typename T2 > Y{k>*: Ax_  
  struct result_2 HYjMNj0  
  { b&lN%+%}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f {y]  
} ; L bJtpwz>z  
0$eyT-:d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~9JW#HHzn  
|'V DI]p&  
template < typename T > y4xT:G/M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E /fw?7eQ  
  { 4GG1E. z}  
  return fn(pk(t)); SXRdNPXFO  
} <91t`&aWW  
template < typename T1, typename T2 > *2JH_Cj`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o {=qC:b  
  { I?_E,.)[ I  
  return fn(pk(t1, t2)); kAZC"qM%i  
} R* s* +I  
} ; V#ndyUM;  
kCima/+_  
8G0  
一目了然不是么? DE*MdfP0  
最后实现bind nE/=:{~Ws  
uy/y wm/?=  
.A3DFm3t  
template < typename Func, typename aPicker > gw_|C|!P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p= !#],[  
  { `9.dgV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I2TD.wuIW  
} mD9STuA$H  
79)A%@YHQQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )46 0 Ed  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 rkxW UDl   
:{[<g](  
十一. phoenix u5Qp/ag?N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `S"W8_m  
M[ x_#m|  
for_each(v.begin(), v.end(), jja{*PZ6H  
( X'cf&>h  
do_ r%0pQEl  
[ [NYj.#,oR  
  cout << _1 <<   " , " '5'3_vM  
] No:^hY:F8  
.while_( -- _1), 3c c1EQ9  
cout << var( " \n " ) f?,-j>[.=f  
) ~O \}/I28  
); YecT 96%  
'@'B>7C#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: g[/^cJHQ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mO#I nTO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]#F q>E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mv|vRx^b  
p1+7 <Y:  
|<sf:#YzY&  
template < typename Cond, typename Actor > K!GUv{fp  
class do_while Z[Wlyb0  
  { JW=uK$sO  
Cond cd; Yt -W1vl  
Actor act; @4;&hP2Z:  
public : @gNpJB]V  
template < typename T > ~eDI$IO  
  struct result_1 :Df)"~/mO+  
  { x_yF|]aI!  
  typedef int result_type; 8KFj<N>'  
} ; '<TD6jBs  
9oEpPL5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |Eb&}m:E$  
xJ-*%'(KZ  
template < typename T > UmJUt|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zp`~}LV{  
  { .N5'.3  
  do S#k{e72 *  
    { .>P~uZiX!  
  act(t); !~WZ_z  
  } *2`:VFEV  
  while (cd(t)); ^%;"[r  
  return   0 ; [q'eEN G  
} 5? Wg%@  
} ; cST\~SUm  
>;,gGH  
ei@3,{~5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D}MoNE[r  
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。 `aIG;@Z  
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。 /J;;|X#P  
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。 {B3(HiC  
下面就是产生这个functor的类: H"_v+N5=  
HL@TcfOe~  
) !i!3  
template < typename Actor > VUp. j  
class do_while_actor +$PFHXB  
  { Mq@}snp"S  
Actor act; ?1CJf>B>  
public : (v!mR+\x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0 sZwdO  
|) O):  
template < typename Cond > %l,4=TQ[m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bhYU5I 9  
} ; ha5e(Hj?  
G;NB\3 ~X  
AP0|z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AuAT]`  
最后,是那个do_ B%fU'  
k52QaMKa~A  
&3I$8v|!?  
class do_while_invoker c}%es=@  
  { UeA2c_ 5  
public : zj{(p Z1  
template < typename Actor > I0iY+@^5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _lP4}9p  
  { 7,h3V=^)Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qwv '<  
} 9\AS@SH{^T  
} do_; wlrIgn%  
7H%_sw5S.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]U[&uymax  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S 6GMUaR  
最后来说说怎么处理break和continue Wab.|\c  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 8b7;\C~$p  
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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