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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VsmL#@E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UQ8x #(`ak  
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, |HEw~x<=  
Z\L@5.*ydE  
q)~qd$yMS  
U<t-LF3  
  class filler $"i690  
  { w* I+~o-  
public : 7X|r';"?i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m7"f6zSo(  
} ; VZ,T`8"  
Z~uKT n  
w=`z!x![/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: IBqY$K+l  
8F * WT|]  
"uCQm '  
F[u%t34'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `#f=&S?k  
X\x9CA  
2{CSH_"Z7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _E;Y ~I,i  
E8i:ER $$7  
jE#8&P~  
2X*<Fma3C  
二. 战前分析 @>]3xHE6#=  
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。 #H`y1zm  
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 @9h#o5y q  
l:eNu}{&  
vR$5ItnT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }/spo3,6  
  /* --------------------------------------------- */ GU3/s&9  
vector < int *> vp( 10 ); udFju&!W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \zU5G#LQ  
/* --------------------------------------------- */ ku?_/-ko]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A232"p_  
/* --------------------------------------------- */ [QbXj0en$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8~E)gV+v  
  /* --------------------------------------------- */ S=p u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'I]"=O,  
/* --------------------------------------------- */ =on!&M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #&83;uys  
od1omYsR  
1omvE9 %zM  
/zf>>O`  
看了之后,我们可以思考一些问题: |nN/x<v  
1._1, _2是什么? "5:f{GfO#v  
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。 h(Ed%  
2._1 = 1是在做什么? 2nkj;x{H$  
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。 X'7S|J6s  
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。 |ozoc"'  
v8bl-9DQ  
q_y,j&  
三. 动工 ]A$^ l,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wp.e3l  
:ZS 8Zm"  
F9P0cGDs  
Ln2C#Uf  
template < typename T > QX.6~*m1  
class assignment 5`'=Ko,N  
  { _SC  
T value; 6BU0hV  
public : C2rj]t  
assignment( const T & v) : value(v) {} KV}U{s+U8  
template < typename T2 > <hZ}34?]i2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?lDcaI>+n  
} ; ^[}0&_L w  
cJ##K/es  
B9IXa;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QeeC2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &U$8zn~[k  
;%7XU~<a  
YD46Z~$  
zLw h6^?Y  
  class holder `x$}~rP&)!  
  { fE%[j?[  
public : Mj B< \g>  
template < typename T > &O6;nJEI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T dP{{&'9  
  { zz 'dg-F  
  return assignment < T > (t); Uty(sDtu  
} x1:Pj  
} ; AO}i@YJth  
w <#*O:  
< [S1_2b.t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MeI2i  
a(ux?V)E.  
  static holder _1; Jn<e"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }^pQbFku  
_7=pw5[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WE5"A| =  
而不用手动写一个函数对象。 +(<n |~  
n=G>y7b  
v$)@AE  
h nsa)@  
四. 问题分析 Fp5NRM*-!  
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。 S:p.W=TAB  
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。 g]Xzio&w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uXQ7eXX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m0I #  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]Z.<c$  
D%jD 8p  
五. 问题1:一致性 GP{$v:RG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y( 1L>4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ' 1P=^  
QN5yBa!Wz  
struct holder x2j /8]'o  
  { 2vqmsl ?  
  // j8[`~p b  
  template < typename T > 4f4 i1i:  
T &   operator ()( const T & r) const Yg=E@F   
  { O)R7t3t  
  return (T & )r; C.yY8?|  
} qJ{r!NJJ 8  
} ; +A8=R%&b)[  
*? K4!q'  
这样的话assignment也必须相应改动: ,+ns {ppn  
9RG\UbX)^|  
template < typename Left, typename Right > Bs+c2R  
class assignment H$~M`Y9I~  
  { .k# N7[q=  
Left l; zW"~YaO%C  
Right r; ,}9f(`  
public : js:C mnI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} do:QH.q8)  
template < typename T2 > CS~=Z>6EjA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uY&=eQ_Cb  
} ; Cz'xGW{  
<@u0.-]  
同时,holder的operator=也需要改动: w1wXTt  
k~0#'I9  
template < typename T > =4frP*H?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PHQ{-b?4t  
  { $.oOG"u0]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0s 860Kn  
} 0zeUP {MQ  
!( kX~S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Bz~ -2#l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6RK ~Dl&g  
i Td-n9  
return l(rhs) = r; Y3-]+y%l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +VSZhg,Np8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wENzlXeOP  
\Os:6U=X-  
template < typename Tp > s{yJ:WncI  
class constant_t 0-*Z<cu%l  
  { NNwc!x)*  
  const Tp t; (N,nux(0k  
public : )r ULT$;i@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $GQphXb$  
template < typename T > .W!tveX8-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E;9Z\?P  
  { 8ou e-:/a  
  return t; HDyQzCG,  
} 48wDf_<f5=  
} ; {UP'tXah  
j._G7z/LJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;5<P|:^  
下面就可以修改holder的operator=了 |}Q( F+cL  
Af`z/:0<  
template < typename T > W&<g} N+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $v FrUv  
  { {5SfE$r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ft{W/ * +_  
} a]`itjL^  
/Z:N8e  
同时也要修改assignment的operator() >Cvjs  
\ 0D$Mie  
template < typename T2 > /^J2B8y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?p(kh^z  
现在代码看起来就很一致了。 =KV@&Y^x4  
L*P_vCC  
六. 问题2:链式操作 }qG#N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,aI,2U91  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d;{y`4p)s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~ 9=27 p  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3Q",9(D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h9)RJSF4  
F@9Y\. ,  
template < typename T > pqJ)G;%9  
struct result_1 5)mVy?Z  
  { \ [cH/{nt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 26M~<Ic  
} ; q&Q/?g>f  
^b=XV&{q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: sD2 ^_w6j  
(s0 88O  
template < typename T > [G\o+D?2  
struct   ref l1}R2lSEO  
  { jA,|JgN|n  
typedef T & reference; )i @1X H"D  
} ; &RWM<6JP  
template < typename T > KCD5*xH  
struct   ref < T &> D%A@lMru  
  { P 4QkY#v  
typedef T & reference; lDC}HC  
} ; g&bwtEZ  
|ixGY^3;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }hCaNQ&jH  
Ss 2$n  
template < typename T > Z9xR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mk\i}U>`  
  { P])L8zK  
  return l(t) = r(t); dsK/6yu  
} QTYYghz  
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。 m`c#:s'_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SBX|Bcyk*  
Yc d3QRB  
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 rhIGOk1k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]/_G-2.R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~6kJ~R4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M\ dO({o  
最后的布局是: Q&gPa]z]}  
                Add @HvScg*Y  
              /   \ d5:tSO  
            Divide   5 a!D*)z Y  
            /   \ GQ<Ds{exs>  
          _1     3 Y#`Lcg+r,  
似乎一切都解决了?不。 awFhz 6   
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。 ?ql2wWsQO  
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。 \e|U9;Mf  
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: izf~w^/  
fe';b[q)#  
template < typename Right > 3%2jwR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PPj[;(A  
Right & rt) const odpUM@OAW  
  { \6:>{0\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2h<U  
} y@`~9$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b_l3+'#ofM  
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。 ESIzGaM  
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。 5U~OP  
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。 HlPG3LD!  
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。 >t0%?wj)Y  
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? qOi5WX6F/  
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:  ,gmH2.  
# kEOKmO  
template < class Action > J\{ $ot  
class picker : public Action i b]vX-  
  { (Xo SG  
public : +0"x|$f~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +zsZNJ(U  
  // all the operator overloaded w" JGO  
} ; zKxvN3!  
{ 5-zyE  
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。 [O_^MA,z  
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: UiIF6-ZZ!  
_f3 WRyN0  
template < typename Right > (Y2m md  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .T$D^?G!D  
  { 13a(FG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [4XC #OgA  
} LwOJ |jA(,  
k" YHsn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !| xZ6KV  
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。 4LsHs   
KDD@%E  
template < typename T >   struct picker_maker @rwU 1T33  
  { xGRT"U(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $KX[Zu%  
} ; EZib1g&:R/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7~b!4x|Z  
  { !)c=1EX]"  
typedef picker < T > result; ],[)uTZc  
} ; -CD\+d  "  
^i'y6J  
下面总的结构就有了: HabzCH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *QH[,F`I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8bOT*^b$H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h$ Da&$uyI  
至此链式操作完美实现。 >zmzK{A=  
v"RiPHLT  
k|FSz#Y  
七. 问题3 O!^; mhy"  
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。 w^{! U  
=IHje;s  
template < typename T1, typename T2 > 7tgFDLA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O-PdM`mqW  
  { [bjN f2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xo  Gb  
} yN\e{;z`  
:wipE]~4t  
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: -;pOh;WG  
((|IS[  
template < typename T1, typename T2 > #s2B%X  
struct result_2 y94kX:q  
  { %>y;zqZIU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QaQ'OrP  
} ; (Z-l/)Q  
'7tBvVO_  
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? Y)M8zi>b  
这个差事就留给了holder自己。 T'1gy}  
    l}}UFEA^  
l>&sIX  
template < int Order > .Xd0 Q=1h  
class holder; nbmc[!PwG  
template <> tZA:  
class holder < 1 > -(IC~   
  { y ~AmG~  
public : S&?7K-F>_o  
template < typename T > i:Y\`J  
  struct result_1 /\E [  
  { t1ze-Ht;  
  typedef T & result; T?npQA07=  
} ; /IR#A%U  
template < typename T1, typename T2 > ."mlSW"Wm  
  struct result_2 Wx]d $_  
  { <>=mCZ2  
  typedef T1 & result; ]V<-J   
} ; {/}^D-  
template < typename T > B~TN/sd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @6&JR<g*t  
  { \VN=Ef\E  
  return (T & )r; $|a;~m>  
} ue0s&WF|  
template < typename T1, typename T2 > KAc>-c<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T*CME]  
  { GGnp Pp  
  return (T1 & )r1; (V?@?25  
} Do*n#=  
} ; \##5O7/1  
>ttuum12w  
template <> ?CY1]d  
class holder < 2 > K)[8 H~Lm  
  { G/{ ~_&t  
public : 9%!dNnUk  
template < typename T > V'StvU  
  struct result_1 WY>Knp=  
  { M"wue*&  
  typedef T & result; Q~Ea8UT. #  
} ; nvyB/  
template < typename T1, typename T2 > 8_Z/o5s  
  struct result_2 g`?:=G:a*  
  { X9XI;c;b-  
  typedef T2 & result; [,g~m9  
} ; #jS[  
template < typename T > _H\<[-l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ebM{OI  
  { {exrwnIZj  
  return (T & )r; SSmHEy*r)  
} JP'= UZ'  
template < typename T1, typename T2 > W`L!N&fB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l\Xd.H" j,  
  { ycX{NDGs  
  return (T2 & )r2; ngyY  
} %l$W*.j|;  
} ; 91d }, Mq:  
bQQVj?8jp  
'6S%9ahE  
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> >。 +>YfRqz:KB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vVVPw?Ww-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BHr|.9g]%%  
$YM_G=k  
return l(i, j) = r(i, j); TlRk*/PlJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NQLiWz-q  
'Q|c@t  
  return ( int & )i; -:`V<   
  return ( int & )j; n?QZFeI`  
最后执行i = j; FpVV4D  
可见,参数被正确的选择了。 pFO^/P'  
]~jN^"o_B  
)bD nbO$s_  
8MF2K6  
fN[8N$1-  
八. 中期总结 xPC"c*  
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: p538r[f<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j_Nm87i]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n1J]p#nCa.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &drFQ|  
lLiQ;@  
!OE*z $\  
IXq(jhm8bL  
CqoG.1jJS  
G{lcYP O  
九. 简化 N|dD!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HL8eD^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;j'Daupt;=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M_1;$fWq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xRxy|x[  
  +-*/&|^等 I}.i@d'O  
2. 返回引用。 S; /. %  
  =,各种复合赋值等 d3^7ag%  
3. 返回固定类型。 5PiOH"!19  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W{Z^n(f4  
4. 原样返回。 ;l!`C':'  
  operator, yrr) y  
5. 返回解引用的类型。 E*CcV;  
  operator*(单目) ]U_ec*a  
6. 返回地址。 ^T079=$5  
  operator&(单目) \}dyS8  
7. 下表访问返回类型。 ZYMw}]#((E  
  operator[] k<Sl1v K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xJhU<q~?  
  operator<<和operator>> `;%ZN  
.-]R9KjR1J  
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。 hIU(P Dl4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R7_VXvm>z  
D>#l-{d  
template < typename Left > ~`cwG` 'N  
struct value_return S!Jh2tsg`-  
  { #R5U   
template < typename T > ,=PKd&  
  struct result_1 6"QEJ  
  { K* vU5S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $8 =@R'  
} ; !Q %P%P<$  
Q{y{rC2P  
template < typename T1, typename T2 > 0(\+-<  
  struct result_2 ?I W_O~Js  
  { pJ^NA2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }iww:H-1  
} ; %1}6q`:w  
} ; "(TkJbwC[  
g8pO Lr'  
;JTt2qQKo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Lp&k3?W  
D"l+iVbBP  
下面我们来剥离functor中的operator() j^SZnMQf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X.#oEmA ,P  
;L"!I3dM)  
return l(t) op r(t) |:[9O`U)s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zi ESlf$  
return op l(t) |a(fejO3  
return op l(t1, t2) ~[W#/kd1n  
return l(t) op s"~5']8  
return l(t1, t2) op P LR0#).n  
return l(t)[r(t)] &|o$=Ad  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *l+Cl%e  
wpo1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^k/i-%k0  
单目: return f(l(t), r(t)); Op}ZB:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kfrY1  
双目: return f(l(t)); elO<a]hX  
return f(l(t1, t2)); W>-B [5O&[  
下面就是f的实现,以operator/为例 <"tDAx  
"@ E3MTW  
struct meta_divide ?J!3j{4e  
  { *yaw$oB  
template < typename T1, typename T2 > *3+-W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >fs2kha  
  { iEHh{H(  
  return t1 / t2; f~h~5  
} Y`ihi,s`H  
} ; $dg9z}D  
c:hK$C)T  
这个工作可以让宏来做: q31>uF  
M]rO;^;6?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _elX<o4  
template < typename T1, typename T2 > \ x\\7G^$<h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >lzA]aM$c  
以后可以直接用 LR&_2e^[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^twivNB  
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$7Z^~?Fz  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -4 Ux,9&  
*b|NjwmB  
Te-Amu  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uofr8oL~  
0!GAk   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jfhk@27T  
class unary_op : public Rettype I9 64  
  { fg*@<'  
    Left l; OI/@3"L{  
public : <nHkg<O6Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w=_Jc8/.  
4 J^Q]-Z  
template < typename T > k4\UK#ODe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4{na+M  
      { grom\  
      return FuncType::execute(l(t)); _M5%V>HO  
    } R= 5 **  
^ 4>k%d  
    template < typename T1, typename T2 > X9=N%GY[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K 1#ji*Tp  
      { Tx>K:`oB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EtJ8^[u2J  
    } 6[ga$nF?  
} ; 2W<n5o   
<z)m%*lvU  
g.DLfwI|  
同样还可以申明一个binary_op z~oDWANP  
4 gBp8*2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |\9TvN^$`  
class binary_op : public Rettype onei4c>@  
  { -*ELLY[  
    Left l; #%,RJMv  
Right r; G=/k>@Di  
public : gwB\<rzG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XEH}4;C'{  
rNN j0zw>  
template < typename T > uGH?N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9";sMB}W*  
      { =?Fkn4t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nHOr AD|&  
    } IQ!Fv/I<  
:7.Me ;RA  
    template < typename T1, typename T2 > a:rX9-**  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JgfVRqm   
      { &)9{HRP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hlbvt-C?}"  
    } WrGK\Vw[  
} ; jA(vTR.`  
gBw^,)Q{0Y  
.TB"eUy  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \_]En43mg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H=c`&N7E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mLbN/M  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z!wDpG7b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j]4,<ppWSH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 vDj;>VE2b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^_5|BT@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ii|? ;  
下面是修改过的unary_op s95F#>dr  
{,$rkwW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P }7zE3V  
class unary_op v syWm.E  
  { |F$BvCg  
Left l; ,_v|#g@{  
  m\u26`M  
public : Xz{~3ih  
7:=k`yS,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R[[ ,q:4  
m]Y;c_DO:  
template < typename T > M!m?#xz'c  
  struct result_1 t;qP']2  
  { U]6&b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 h=QW5  
} ; #(;<-7M2  
v1G"3fy9  
template < typename T1, typename T2 > $9!D\N,}]C  
  struct result_2 XVVD 0^ Q  
  { "E*e2W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "9y( }  
} ; </zXA$m  
#& .]" d  
template < typename T1, typename T2 > &p(0K4:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wVl+]zB  
  { GC@+V|u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =6 r:A<F!n  
} >7Jr^o#|_x  
EM j;2!  
template < typename T > `{K_/Cit  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T/r#H__`  
  { p]G3)s@>  
  return OpClass::execute(lt(t)); w!^~<{ Kz  
} G7LIdn=  
|pZUlQbb  
} ; m"2d$vro"  
k\)Cw  
0Rn+`UnwB  
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 ;\;M =&{}  
好啦,现在才真正完美了。 ,yMU@Vg  
现在在picker里面就可以这么添加了: Of}|ib^t  
yx{3J  
template < typename Right > dR^"X3$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V\5 L?}  
  { 1QqHF$S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cW8\d  
} F'm(8/A$  
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。 b-5y9K  
zDOKShG  
\6I +K"  
l{c]p-  
?Ke eHMu  
十. bind X"MU3]  
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。 ->{d`-}m'  
先来分析一下一段例子 <W)u{KS#TY  
ShOX<Fb&  
H6TD@kL9Wr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W;6vpPhg#!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c:!zO\P#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cu!W4Ub<  
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。 )~)*=u/  
我们来写个简单的。 G[Lpe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N 5zlT  
对于函数对象类的版本: Y]|:?G7l]  
o(kM9G|  
template < typename Func > arK_oh0B  
struct functor_trait {No L  
  { a `Q ot  
typedef typename Func::result_type result_type; d@C&+#QDF  
} ;  )v4b  
对于无参数函数的版本: 0C%W&;r0  
AV8T  
template < typename Ret > {LzH&qu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g| <wyt[  
  { }G<T:(a  
typedef Ret result_type; /$N~O1"0)  
} ; n.oUVr=nX  
对于单参数函数的版本: Q^Ql\  
d)o!5L  
template < typename Ret, typename V1 > *u6Y8IL1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '\#EIG  
  { ?L) !pP]  
typedef Ret result_type; "t=hzn"~%  
} ; G2{O9  
对于双参数函数的版本: R8ONcG  
lK'Rn~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MTGiAFE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -5l6&Y   
  { Uh1NO&i.W  
typedef Ret result_type; ?']h%'Q  
} ; F1%vtk;2?  
等等。。。 2Se?J)MN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7IlOG~DC  
T^<>Xiam  
template < typename Func > r\6"5cQ=  
struct func_return abNV4 ,M  
  { FXdD4X)  
template < typename T > o\otgyoh  
  struct result_1 2L_6x<u'  
  { <Peebv&v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s pLZ2]A  
} ; |WryBzZ>on  
-~" :f8  
template < typename T1, typename T2 > nR>r2wMk@  
  struct result_2 RF!a//  
  { `i +g{kE2M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ysIh[1E~%:  
} ; s^OO^%b  
} ; n(nBRCG)o  
:q<Z'EnW  
sd#|3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3ss6_xd+  
^\:8w0Y^  
template < typename Func, typename aPicker > 4F3x@H'  
class binder_1 'uDjFQX  
  { J~B 7PW  
Func fn; RE$`YCs5  
aPicker pk; . v@>JZC  
public : OX:O^ (-r,  
l%R50aL  
template < typename T > x_!0.SU  
  struct result_1 Il@Y|hK  
  { z\ss4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7r+g8+4  
} ; +|Hioq* ,t  
U!%!m'  
template < typename T1, typename T2 > 5Ky#GuC  
  struct result_2 jeyLL<  
  { $eV$2p3H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z4$cyL'$P  
} ; [ =x s4=  
Rv,JU6>i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /y7M lU9  
8n BL\{'B[  
template < typename T > e^YHJ>@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U'UQ|%5f  
  { Ch()P.n?  
  return fn(pk(t)); t%zpNd2lk  
} , B&fFis  
template < typename T1, typename T2 > I\?9+3 XnQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . #Z+Z  
  { R:JX<Ba  
  return fn(pk(t1, t2)); @pI5lh  
} f=!PllxL:  
} ; CxhY$%C (L  
Mr--4D0Hk  
pu!dqF<  
一目了然不是么? e7fiGl  
最后实现bind 3($"q]Y  
%u^ JpC{E  
0qjXQs}  
template < typename Func, typename aPicker > {*ZY(6^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7J28JK  
  { n 26Y]7N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kz<@x`0   
} g>d;|sK  
 HBys  
2个以上参数的bind可以同理实现。 LIU} a5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ki0V8]HP  
MF6 0-VE  
十一. phoenix 0c.s -  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }),w1/#5u8  
9%ii '{  
for_each(v.begin(), v.end(), FEPXuCb  
( Glq85S  
do_ ]nQt>R p_  
[ r!P}u  
  cout << _1 <<   " , " xt'tL:d  
] .,~(%#Wl$  
.while_( -- _1), A`}yBSb  
cout << var( " \n " ) m|=Ecu  
) cw&Hgjj2  
); .*$OQA  
;n=. {[,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~'5  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor z|?R/Gf8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q1y/x@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3'c\;1lhT  
M@P 1,Y  
gx03xPeu  
template < typename Cond, typename Actor > Z=4{Vv*  
class do_while -IlJ^Al4  
  { ;TcvA  
Cond cd; /sR%]q |L  
Actor act; j` E +qk  
public : sC00un%  
template < typename T > S~qZr  
  struct result_1 7@.cOB`y@3  
  { 1[*UYcD  
  typedef int result_type; *'"T$ib  
} ; H4OhIxK  
ky>wOaTmN6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NVIK>cT6  
o ]Jv;Iy@?  
template < typename T > [md u!!*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]maYUKqv}'  
  { 5#3W5z  
  do  I~,G  
    { Vh3Ijn  
  act(t); &Gm$:T'~  
  } +,:^5{9{  
  while (cd(t)); y5= `ap  
  return   0 ; Ae^X35  
} p <eC<dtu  
} ; @ZN^1?][  
3$vRW.c\q  
Md)zEj`\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @4%L36k  
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。 ULc`~]  
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。 x?x`oirh  
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。 M >:]lpRK  
下面就是产生这个functor的类: S1n3(U:m  
j4FeSGa  
Lf:uNl*D  
template < typename Actor > ` b !5^W  
class do_while_actor O2{)WWOT  
  { lcON+j  
Actor act; 9 7%0;a8  
public : WWwUwUi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a/~aFmu6b  
rzrl>9 h  
template < typename Cond > E'1+Yq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7;.xc{  
} ; -Z4{;I[Q@  
_a_xzv'  
@L84>3O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %I!:ITa  
最后,是那个do_ < `qRA]  
2)?(R;$,  
71#I5*8  
class do_while_invoker "HD+rmUEH  
  { sDqe(x}a  
public : {qKxz9.y  
template < typename Actor > /Y[~-Y+!,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PI A)d-Z  
  { 4vK8kkW1  
  return do_while_actor < Actor > (act); STfyCtS  
} [~W`E1,  
} do_; fsO9EEn7 X  
*IlaM'[*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >idBS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ezhDcI_T  
最后来说说怎么处理break和continue [MX;,%;;  
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。 ^/wfXm  
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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