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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dv_& ei  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z`?{5v -Qs  
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, sM4Qu./  
4GiHp7Y&A  
sp2"c"_+  
:FUefW m  
  class filler }Sxuc/%:  
  { P?zPb'UVqa  
public : iut[?#f^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @AvDV$F  
} ; ptCFW_UV  
/^F_~.u{  
#)qn$&.H  
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: fpDx)lQ  
#]~l]Eq  
&8##)tS(y  
Y/3CB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tfSY(cXg'T  
&EELq"5K  
"5 /i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iq25|{1$  
&V.\Svm8]  
.[@TC@W  
}k`-n32)|  
二. 战前分析 *tWZ.I<<  
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。 WT-BHB1  
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 dG'}  
qHGwD20 ~  
eplz5%<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'V*ixK8R0  
  /* --------------------------------------------- */ ="k9 y  
vector < int *> vp( 10 ); =J2cX`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O!,WH?r  
/* --------------------------------------------- */ go6XUe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {pV\]E\]  
/* --------------------------------------------- */ SRUg2)d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eeumi#$Z   
  /* --------------------------------------------- */ 2/T4.[`t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k^JV37;bl  
/* --------------------------------------------- */ c]eDTbXd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !4"!PrZDB  
S\,~6]^T  
%gd {u\h^  
jGeil qPC  
看了之后,我们可以思考一些问题: a5)<roWQ  
1._1, _2是什么? 3U_-sMOB|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,n}h_ct  
2._1 = 1是在做什么? ~x!"(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y@T 0 jI  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ut<0-  
S .KZ)  
r I-A)b4  
三. 动工 \$g,Hgp/<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oPqWL9]  
)\k({S  
;fdROI  
!LG 5q/}&  
template < typename T > l/wdu(  
class assignment &n}eF-  
  { cl`!A2F1G#  
T value; w_>SxSS7  
public : }o'WR'LX  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]12ypcf  
template < typename T2 > DE$HF*WY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _#jR6g TY  
} ; Dc2U+U(J  
_ $ Wj1h  
d,hKy2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^|P/D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -$x5[6bN  
;Nd,K C0k  
r?:zKj8/u  
nn1T5;  
  class holder bm</qF'T6  
  { C:?mOM#_  
public : dR^7d _!  
template < typename T > }.L\O]~{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pPa3byWf  
  { ib-)T7V`  
  return assignment < T > (t); 1+{V^) V?  
} 5>S<9A|Q  
} ; aw3 oG?3I  
,>AA2@6zMT  
GY%2EM(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9On0om>  
_#SCjFz  
  static holder _1; (]Pr[xB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ++m^z` D  
lCX*Q{s22  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )zKZ<;#y  
而不用手动写一个函数对象。 4P>4d +  
Dh4 EP/=z  
'X$J+s}6&  
k)a3j{{  
四. 问题分析 vg.K-"yQW  
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]2 >NjQa  
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。 #77p>zhY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y|+n77[Gv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wqZ*$M   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :Sd"~\N+  
q#6K'=AC  
五. 问题1:一致性 03!!# 5iJ  
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?| kdam]L:9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JM& :dzyIP  
CY4ntd4M  
struct holder $YPU(y  
  { HQ7  
  // wH<'*>/  
  template < typename T > 8iIz!l%O  
T &   operator ()( const T & r) const k>'c4ay290  
  { 4D4Y.g_x  
  return (T & )r; G]$.bq[v  
} }(yX$ 3?`  
} ; d,"6s=4(q  
ZJod=^T  
这样的话assignment也必须相应改动: N!TC}#}l  
gQ0W>\xz  
template < typename Left, typename Right > O 8\wH  
class assignment )[Bl3+'  
  { m j!P ]  
Left l; 9iwSE(},  
Right r; z5UY0>+VdS  
public : g?mfpwZj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m,qMRcDF  
template < typename T2 > 0&W*U{0F\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e*Y>+*2y  
} ; B< 6E'  
s^QXCmb$8  
同时,holder的operator=也需要改动: k7R}]hq]""  
n6 VX0R  
template < typename T > in[yrqFb7t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x3QQ`w-  
  { bo]= *  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "A>/m"c]*  
} %"C%pA  
Or2J  
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。 Ibbpy++d[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z7G l^4zn  
.Jvy0B} B  
return l(rhs) = r; [3~mil3rO  
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。 0c,)T1NG>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vi5&%/Y  
R|,F C'  
template < typename Tp > $Rd]e C  
class constant_t /+p]VHP\  
  { m|%L[h1  
  const Tp t; ,Qw\w,  
public : SBbPO5^](  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RPh8n4&("  
template < typename T > p?#%G`dm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  z^YL$  
  { ,xzSFs>2  
  return t; @Q%g#N  
} s7(I  
} ; ,RYahu  
Li{R?Osx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7XDze(O5  
下面就可以修改holder的operator=了 G#f(oGn :  
+'!4kwTR  
template < typename T > :VvJx]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x$WdW+glZ-  
  { l`' lqnhv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .zMM!l3  
} 6tDCaB  
_XP3|E;I/  
同时也要修改assignment的operator() pRTdP/(OQ  
.o"FT~}z  
template < typename T2 > xtN=?WjVe0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } * SHQ[L4{  
现在代码看起来就很一致了。 l}aJRG6U  
4pw:O^v  
六. 问题2:链式操作 R c.8j,]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x#0B "{  
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。 Q|1X|_hs  
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。 E{#Y=  
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。 J nzI- y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1}#RUqFrvS  
km[ PbC  
template < typename T > q*36/I  
struct result_1 <M,A:u\qSQ  
  { $At,D.mGkb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }aJK^>^>A  
} ; xdV $dDCT  
!arTR.b\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6 z2_b wo  
eCI0o5U  
template < typename T > >RL|W}tI4  
struct   ref /U1 jCLR'  
  { J]=2] oI2  
typedef T & reference; w?db~"T  
} ; UZ qQ|3  
template < typename T > : ~R:[T2P  
struct   ref < T &> y9@DlK  
  { ,x. 2kb  
typedef T & reference; 8g!C'5  
} ; ]B'H(o R<|  
"p[FFg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 320g!r  
?->&)oAh  
template < typename T > VdfV5"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pSml+A:  
  { }ippi6b:r  
  return l(t) = r(t); 4[$D3,A  
}  @U;U0  
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。 ~?x `f +  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RE?j)$y?`  
4t<l9Ilp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 % w0Vf$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (q|EC;   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [L+VvO%cT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <s737Rl  
最后的布局是: MG G c  
                Add e52y}'L  
              /   \ $sTvXf:g  
            Divide   5 kl90w  
            /   \ 5 Y|(i1  
          _1     3 Ksu_4dE  
似乎一切都解决了?不。 /t<C_lLM  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 J BN_Upat  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 oD=6D9c?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (XDK&]U  
Ue8k9%qV  
template < typename Right > A` iZ"?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ub%sw&QG(9  
Right & rt) const KW[Jft  
  { 3IK+&hk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VSJ08Ngi   
} 5{@Hpj/B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,svj(HP$  
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。 ZGHh!Ds;  
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。 NL-<K  
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。 !]v&/  
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。 xqA XfJ.  
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? ~1`ZPLVG  
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: e#uk+]  
a=!I(50  
template < class Action > n~wNee  
class picker : public Action L9FijF7  
  { R>YDn|cWI  
public : .-(s`2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?R ;K`f9<  
  // all the operator overloaded JnT1-=t.  
} ; 52L* :|b  
(6WSQqp  
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。 S/XkxGZ2  
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"-}BjL  
=?, dX  
template < typename Right > \s[/{3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $7 08\!  
  { `PY>p!E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u,rieKYF  
} o.Jq1$)~y  
6a=Y_fma  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I'NE>!=Q  
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。 ;~>E^0M  
96&Y  
template < typename T >   struct picker_maker i7m=V T  
  { R4R SXV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VgSk\:t  
} ; #1v>3H(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O+o4E?}  
  { bLHj<AX#>|  
typedef picker < T > result; #{t?[JUn  
} ; ;AwQpq>dy  
P9RIX;A=  
下面总的结构就有了: ;goR0PN  
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。 p=U/l#xO  
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。  VS:UVe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cVR3_e{&H  
至此链式操作完美实现。 =>0+BD  
#] @<YKoV{  
<Rl:=(]i~  
七. 问题3 V`n;W6Q17  
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。 A-"}aCmik  
bwm?\l.A  
template < typename T1, typename T2 > 6#JdQ[IP6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wM^_pah#Y5  
  { X2MQa:yksP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ? 8d7/KZO  
} `y2 6OYo  
DM-8azq $  
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: L-LN+6r (#  
BE;J/  
template < typename T1, typename T2 > Pw"o[8  
struct result_2 O@ GEl  
  { ]vPa A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Au6*hv3:  
} ; 4[S0~O{r  
g36\%L  
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? vlD!YNy  
这个差事就留给了holder自己。 4@wH4H8  
    F=29"1 ._  
*hT1_  
template < int Order > 6PS #Zydb  
class holder; Ua@rp3fr  
template <> o@o6<OP^  
class holder < 1 > myVV5#{  
  { 9Q#eu~R  
public : 6!,Am^uXM  
template < typename T > DiB~Ovh|  
  struct result_1 z_dorDF8`>  
  { s{-`y`JP  
  typedef T & result; aN.t) DG}J  
} ; {ZS-]|Kx  
template < typename T1, typename T2 > $Yr'`(Cbc  
  struct result_2 XcS 8{  
  { PC_#kz  
  typedef T1 & result; r~sx] =/  
} ; m})q8b!S  
template < typename T > %G<!&E!0h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PC| U]  
  { 0`KB|=>  
  return (T & )r; M1MpR+7S  
} 5pBQ~m3  
template < typename T1, typename T2 > <(]e/}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w>IYrSaa>  
  { ?,J N?  
  return (T1 & )r1; Dj<]eG]  
} iI[Z|"a21  
} ; >@yHa'*9S  
3&D;V;ON}_  
template <> &=sVq^d@qe  
class holder < 2 > s<I[)FQVr  
  { <"uT=]wZ=  
public : o@`& h} $  
template < typename T > NX$S^Z\QI  
  struct result_1 ?I`BbT}  
  { O?8^I<  
  typedef T & result; kF9T 9  
} ; ,KlTitJl\+  
template < typename T1, typename T2 > |5wuYG  
  struct result_2 yJaQcGxE"  
  { wl{Fx+<^3  
  typedef T2 & result; Lc|5&<8ZG1  
} ; zfE;)K^"  
template < typename T > a2dlz@)J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SWjOJjn  
  { 3U&Qo nCV  
  return (T & )r; gY], (*v  
} B)F2SK<@  
template < typename T1, typename T2 > +w-UK[p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iQczvn)"m  
  { <qzHMy Ai  
  return (T2 & )r2; t6;Ln().Hw  
}  `x"0  
} ; `0rEV _$  
Jy'ge4]3  
H!Y`?Rc  
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> >。 *'+OA6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M%wj6!5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '|0Dt|$  
*M_.>".P  
return l(i, j) = r(i, j); xo0",i f8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,.` ";='o  
WV5gH*uUa  
  return ( int & )i; ex8mA6g  
  return ( int & )j; 0@rrY  
最后执行i = j; h:[PO6GdX  
可见,参数被正确的选择了。 k--.g(T  
Yn,dM~|Cc  
R/ 7G  
"t+VF 4r  
?op6_a-wm  
八. 中期总结 W'\{8&:!  
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: "v-\nAu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qoBm!|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。 OHzI!,2]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S]Gw}d]4  
cO2 .gQo'  
XF1x*zc  
0X\,!FL  
>2 gemTy  
?lzg )88I  
九. 简化 J<:qzwh  
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。 *-bR~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,MwwA@,9-  
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: ZD1UMB0$4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g2 uc+p  
  +-*/&|^等 x%ZjGDFm  
2. 返回引用。 7-+X -Y?  
  =,各种复合赋值等 "k\W2,q[  
3. 返回固定类型。 c"%XE#D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2.Ym  
4. 原样返回。 hq/k}Y  
  operator, |b'fp1</  
5. 返回解引用的类型。 + )?1F  
  operator*(单目) >?yaG=  
6. 返回地址。 q('O@-HA  
  operator&(单目) /4j'?hB<g  
7. 下表访问返回类型。 jRK<FK  
  operator[] A'qJke=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bL+Hw6;  
  operator<<和operator>> 7t\W{y  
h\KQ{-Bl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i% k`/X;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3|%Q{U  
tv)x(MX  
template < typename Left > :{C#<g`  
struct value_return GVZ/`^ndM  
  { |_a E~_  
template < typename T > !z X`M1J  
  struct result_1 /ocdAW`0  
  { E/:<9xl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .l5y !?  
} ;  %"j<`  
3A]Y=gfa  
template < typename T1, typename T2 > \`r5tQr  
  struct result_2 BCF- lrZ&  
  { "8VCXD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x=yBB;&  
} ; fk`y}#7M  
} ; d c_^   
M cE$=Vv  
k( 1rp|qf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ="3Hc=1?R  
y[S 5  
下面我们来剥离functor中的operator() UDV,co  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nCEt*~t9VE  
]i\D*,FfU  
return l(t) op r(t) t/HMJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Uf{cUY,j_  
return op l(t) _h7!  
return op l(t1, t2) |~k=:sSz{  
return l(t) op [zIX&fPk$  
return l(t1, t2) op V;ZyAp  
return l(t)[r(t)] ~m y\{q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !Pt|Hk dr  
mkTf}[O  
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: |4pE"6A  
单目: return f(l(t), r(t)); yInW?3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BqK|4-Pf  
双目: return f(l(t)); k}l5v)m  
return f(l(t1, t2)); e{.2*>pH  
下面就是f的实现,以operator/为例 ( }5k"9Z  
_Qs )~  
struct meta_divide /s uz>o\  
  { <WtX> \]l(  
template < typename T1, typename T2 > cnC&=6=a<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <6U{I '  
  { $@+\_f'bU>  
  return t1 / t2; XCoN!~  
} R>BI;IcX  
} ; =El.uBz{  
i 4lR$]@  
这个工作可以让宏来做: WZdA<<,:o  
8(q4D K\5u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I5>HB;Q  
template < typename T1, typename T2 > \ W}+Q!T=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZU7e1VaZM  
以后可以直接用 UL$^zR3%d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "lx}.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 o\1"ux;b  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c'&3[aa  
TZi%,yK  
3\|e8(bc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }k7@ X  
soA>&b !?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o5mt7/5[i  
class unary_op : public Rettype .?CDWbzq  
  { -#j-Zo+<  
    Left l; =G;whd}]  
public : ]IXKoJUf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PDvqA{  
Z%6I$KAN8  
template < typename T > k# ZO4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -o6K_R}R  
      { tn+i5Eso  
      return FuncType::execute(l(t)); A5z`_b4f  
    } K=M5d^K<E  
Yq4_ss'nB  
    template < typename T1, typename T2 > kM*f9x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,'m<um  
      { 20d[\P(.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f8+($Ys  
    } L{N9h1]  
} ; o~<37J3).  
0XSZ3dY&+  
f8L  
同样还可以申明一个binary_op [{ K$sd  
F=Z|Ji#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zGj0'!!-  
class binary_op : public Rettype Uc!} D  
  { O1Ey{2Q  
    Left l; mWsVOf>g  
Right r; F'*y2FC  
public : Tf Q(f?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 25t2tj@S  
)MHvuk:I)  
template < typename T > /hOp>|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7ml,  
      { Jj*XnL*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,;y 5Mu8  
    } hZVF72D26  
2Prr:k  
    template < typename T1, typename T2 > D@!`b6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0diQfu)Fi  
      { &sh %]o8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0SwWLq  
    } FcdbL,}=<  
} ; ,m{Zn"?kS  
]L^X}[SH  
l131^48U  
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 `22F@JYN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F4M<5Yi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =S4_^UY;  
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。 (\e,,C%;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W=&\d`><k  
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。。。 R#`hT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HY~\e|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) 5.0BaVwi  
下面是修改过的unary_op =PP]LDlJs  
&Zs h-|N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {vx{Hwyv  
class unary_op aDm$^yP  
  { DhG2!'N  
Left l; U2$e?1y  
  v2gK(&?  
public : $fPf/yQmC  
vY7C!O/y_k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k=Pu4:RF  
K8XXO"  
template < typename T > ;}#tm9S;  
  struct result_1 8O qG{jmG  
  { 2.p7fu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Jg5J5  
} ; h2`W~g_  
-8HIsRh  
template < typename T1, typename T2 > l"*qj#FD  
  struct result_2 ;VSHXU'H  
  { z|=l^u6uS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y 6K<e:Y  
} ; cAM1\3HWT"  
'M=(5p  
template < typename T1, typename T2 > &"BmCDOq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?=dyU(  
  { &Y\Vh}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UtIwrR[  
} QzT)PtX  
;-~ Wfh+  
template < typename T > ~QJD.'z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _:x/\ 8P  
  { f$Q#xlQM  
  return OpClass::execute(lt(t)); /d%&s^M:  
} ^DS9D:oE  
f]^(|*6  
} ; S7P](F=n#  
NS6#od ZeV  
GC?\GV  
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 ;26a8g(  
好啦,现在才真正完美了。 O(!J^J3_z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 36,qh.LKn  
)7<JGzBZ1  
template < typename Right > tbJB0T|G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x|<rt96 6A  
  { /(8Usu?g.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^2mmgN   
} /0s1q  
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。 ~e@ QJ=r  
J!3 X}@_N  
AFGWlC#`  
S) Sv4Qm  
.t.H(Q9  
十. bind k?0yH$)'t  
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。 .n[!3X|d  
先来分析一下一段例子 kLU$8L  
XE[~! >'  
{wih)XNY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =>-:o:Cu{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j +\I4oFN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?w`uv9NUJ8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EjV,&7o)  
我们来写个简单的。 iIA5ylf{E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dms R>Q  
对于函数对象类的版本: ..UmbJJ.u  
tu#VZAPW@  
template < typename Func > ),v[.9!}:  
struct functor_trait /Z';# G,z  
  { wQgW9546  
typedef typename Func::result_type result_type; <%#M&9d)E  
} ; F-k3'eyY  
对于无参数函数的版本: P6&@fwJ<  
zGHP{a1O7  
template < typename Ret > j!B+Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B f~  
  { U=\ZeYK.  
typedef Ret result_type; x[U/ 8#f&  
} ; "X4OUk  
对于单参数函数的版本: c}kZ x1  
A1Ia9@=Mf  
template < typename Ret, typename V1 > S75wtz)e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hn{]Q@(I  
  { >0~|iRySi  
typedef Ret result_type; r&@#,g  
} ; 75v 5/5zRn  
对于双参数函数的版本: Bwj^9J/ob  
(zIP@ H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;:,hdFap  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vcz ExP  
  { lCLz!k2di  
typedef Ret result_type; v!27q*;8H  
} ; 7tP?([o%F  
等等。。。 9G_bM(q'^2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8VQJUwf;  
Gu}|CFL\  
template < typename Func > /.9j$iK#  
struct func_return  ;)s$Et%  
  { wkOo8@J\  
template < typename T > 6+u}'mSj8  
  struct result_1 lM`M70~  
  { _tTtq/z<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gl}[1<~o  
} ; Ox7v*[x'  
"aIiW VQ  
template < typename T1, typename T2 > td%]l1  
  struct result_2 JV(qTb W  
  { De%WT:v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `[3Iz$K=  
} ; _U(b  
} ; 3TVp oB`  
B38_1X7  
EtvZk9d6h*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vM!lL6T:  
#_0OYL`(mE  
template < typename Func, typename aPicker > (JHzwI8+  
class binder_1 =># S7=  
  { 4+e9:r]  
Func fn; ~XQj0'  
aPicker pk; fgIzT!fyz  
public : va F^[/ (g  
= Ryh@X&  
template < typename T > M]4qS('[  
  struct result_1 ,r~pf (nz  
  { teH.e!S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )w(-Xc?P  
} ; A]L;LkEM  
7ZarXv z  
template < typename T1, typename T2 > 1;?n]L`T  
  struct result_2 mz$)80ly  
  { /\34o{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EvSo|}JA[  
} ; ]Q1?Ox:'  
piKYO+;W'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &oI;^|  
nt. A X  
template < typename T > gEcRJ1Q;C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z +,l"#Vv  
  { 2 Z K:S+c  
  return fn(pk(t)); x>:~=#Vi  
} is}6cR  
template < typename T1, typename T2 > T9w;4XF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eH,r%r,  
  { lVF}G[B  
  return fn(pk(t1, t2)); "#1KO1@G  
} V'?bZcRr~  
} ; *`$Y!uzG:\  
q-gp;Fm  
*W,tq(%tQ  
一目了然不是么? k+#6  
最后实现bind ;D.a |(Q  
le60b@2G0  
.<&o,D  
template < typename Func, typename aPicker > aVkgE>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NwPGH= V  
  { <%w)EQf4m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qd$Y"~Mco  
} #tX\m ;  
=v^LShD2^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %+Hhe]J ld  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u~SvR~OE  
Hl-!rP.?0  
十一. phoenix ?^I\e{),c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ilt!O^  
q"BM*:W  
for_each(v.begin(), v.end(), 7^1yZ1(  
( Kg lL@V7  
do_ z H$^.1  
[ ) H=}bqn  
  cout << _1 <<   " , " 8T"C]  
] ~nYp*t C'  
.while_( -- _1), z}?*1c  
cout << var( " \n " ) L&h@`NPO a  
) PNy)TqdRS  
); /zxLnT; 5  
dJyf.VJ  
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: |NuX9!S  
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 ueI1O/Mi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mn$w_Z?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K+2k}Hx6J  
u /PaXQ  
cHqT1EY  
template < typename Cond, typename Actor > >f)/z$ qn  
class do_while fKEZlrw  
  { /$ a>f>EJ  
Cond cd; mL\_C9k,n  
Actor act; Jv_KZDOdk  
public : 'Mp8!9=&  
template < typename T > st~ 1[in  
  struct result_1 t~_j+k0K#  
  { `zf,$67>1  
  typedef int result_type; 2 I:x)  
} ; ~)J]`el,Q  
R(YhVW_l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ":=\ ci]e%  
RNa59b  
template < typename T > R`M>w MLH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &n6'r^[D  
  { i;:gBNmo=  
  do 4)- ?1?)  
    { Vyy;mEBg  
  act(t); KmF" Ccc  
  } b!(ew`Y;  
  while (cd(t)); rq#8}T>  
  return   0 ; ]rwHr;.  
} kH;DAphk  
} ; ZiR },F/  
z= \y)'b  
etnq{tE5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~nQ=iB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K<k!sh   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9Yu63s ia  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~!V5Ug_2  
下面就是产生这个functor的类: =f48[=  
9E`WZo^.  
(L`7-6e(Ab  
template < typename Actor > 18`YY\u(  
class do_while_actor ?E>(zV1D/  
  { ,<Ag&*YE4  
Actor act; F7fpsAt7  
public : %E<.\\^%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V]E# N  
MH wjJ  
template < typename Cond > 4o/}KUu(*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a7$]" T 7  
} ; ojmF:hR"  
'gBGZ?^N!U  
j 3/ I =  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hk5[ N=  
最后,是那个do_ pJg'$iR!/  
/#<R  
sxG8 jD  
class do_while_invoker +,;"?j6<p  
  { )Cas0~RM  
public : C0f<xhp?j  
template < typename Actor > Bqcih$`BVU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  w^Mj[v#  
  { 2SjH7 '  
  return do_while_actor < Actor > (act); p :v'"A}  
} EN,PI~~F  
} do_; c >O>|*I  
kdgU1T@y.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R #f*QXv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n'?AZ4&z  
最后来说说怎么处理break和continue j\I{pW-  
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。 mB\)Q J.%  
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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