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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZIKSHC9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %x.du9  
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, (dfC}x(3h  
lJ]]FuA-Q  
zYrJ Hn#vB  
qA;Gl"HF  
  class filler uu9IUqEq2  
  { 0-~s0R89A  
public : =A!r ZG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ta6>St7.  
} ; Gx %=&O  
(dZ]j){  
nK32or3  
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: O6/:J#X%  
;yajt\a  
/oW]? 9  
&?1O D5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^2H;  
6DU~6c=)  
tKS[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _RzF h  
n$`+03a  
| p!($  
ufCpX>lNF  
二. 战前分析 e!PB3I  
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。 %ufh  
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 "={*0P  
]J[d8S5  
S)g:+P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fgi`g{N  
  /* --------------------------------------------- */ Pz34a@%"  
vector < int *> vp( 10 ); =[8K#PZ$w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #|4G,!  
/* --------------------------------------------- */ =\_gT=tZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m% 3D  
/* --------------------------------------------- */ 7Q]c=i cg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `LNhamp  
  /* --------------------------------------------- */ 9Vqy<7i1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6_<~]W&  
/* --------------------------------------------- */ ;@T0wd_i|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DI8<0.L  
`3 i<jZMG  
e@qH!.g)  
-$?t+ "/E  
看了之后,我们可以思考一些问题: `vMhrn  
1._1, _2是什么? E_En"r)y  
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。 S :8  
2._1 = 1是在做什么? =/_uk{  
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。 _XT'h;m  
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。 $,2T~1tE  
PcEE`.  
4xEw2F  
三. 动工 mE`qA*=?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SOq:!Qt  
W^H3=hZ  
9sT5l"?g  
:^PksR  
template < typename T > );%H;X+x  
class assignment PWyf3  
  { ~x!up 9  
T value; A$r$g\5+  
public : D/f 4kkd  
assignment( const T & v) : value(v) {} MW6z&+Z  
template < typename T2 > +^lB"OcOX@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?WHf%Ie2(  
} ; #H w(w  
cLl~4jL  
u*v<dsGQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :u./"[G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G/Nc@XG\  
-1Dq_!i  
p d#Sn+&rf  
6_4 B!  
  class holder g&c ~grD  
  { !}z'"l4i  
public : jtlRom}  
template < typename T > dgF%&*Il]O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S@qR~_>a  
  { } 1e4u{  
  return assignment < T > (t); UPU$SZAIx  
} }VZExqm)  
} ; itP`{[  
<M@-|K"Eb  
ey=KAt  
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: N"G aQ  
!*}UP|8  
  static holder _1; /3,Lp-kp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [K.1 X=O}  
Q}|K29Y:p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,JE_aje7  
而不用手动写一个函数对象。 Q0Ft.b  
LXK!4(xaW  
8s$6R|ti  
!Fp %2gt|  
四. 问题分析 /T)E&=Ds  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a&x:_vv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )^ Y+Vn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ztg_='n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \~ChbPnc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +ODua@ULFB  
OALNZKP  
五. 问题1:一致性 yl~_~<s6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| C)z4Cn9#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dHUbaf:e)T  
Ctz#9[|  
struct holder GYx0U8MJ[e  
  { )pH+ibR  
  // 3NtUB;!  
  template < typename T > cx$IWQf2  
T &   operator ()( const T & r) const `SFeln{1B  
  { <ToBVG X  
  return (T & )r; t\K (zE  
} PlGif)  
} ; rk W7;!  
5, 1<A@H  
这样的话assignment也必须相应改动: 8x U*j  
-!Myw&*\V  
template < typename Left, typename Right > Kd`(^  
class assignment J+`aj8_B  
  { VTu#)I7A^@  
Left l; y|}~"^+T  
Right r; !k)6r6  
public : /RxP:>hVv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '\I(n|\  
template < typename T2 > 172G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eo0-aHs  
} ; P9bM+@5e  
X ha9x,  
同时,holder的operator=也需要改动: TU0-L35P1  
2K91E}  
template < typename T > vd4@jZ5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;>v.(0FE6  
  { /h0bBP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q v9q~l  
} ;o!p9MEpz;  
T;/GHC`{Y  
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。 |#@7$#j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?8-!hU@QC  
=\oH= f  
return l(rhs) = r; }tW-l*\U  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z%YNZ ^d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B$_4 ul\)  
KGy 3#r;Q  
template < typename Tp > G%erh}0~  
class constant_t ,Z@#( =f  
  { R+M=)Z  
  const Tp t; JXK\mah  
public : f8]sjeY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #{8I FA  
template < typename T > \X8b!41  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vFVUdxPOw  
  { zFq%[ X  
  return t; VI2lw E3  
} }csA|cC  
} ; W[8Kia-OD  
a;HAuy`M x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !%G]~  
下面就可以修改holder的operator=了 7Jf~Bn  
D~6[C:m  
template < typename T > JN0h3nZ_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zuvPV{ X  
  { ~=|}!A(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); exb} y  
} UCLM*`M  
egaX[ j r  
同时也要修改assignment的operator() =Zq6iMD  
Ay16/7h@hi  
template < typename T2 > p R'J4~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IOl_J>D]F  
现在代码看起来就很一致了。 X.fVbePxUU  
:,l7e  
六. 问题2:链式操作 a: "1LnvR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SyvoN, ;Q  
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。 F^yW3|Sb  
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。 l_^OdQ9D  
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。 =0)|psCsM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]@&X*~c^Z  
c{MoeIG)v@  
template < typename T > N[I@}j  
struct result_1 J2=4%#R!  
  { cc[(w #K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #fuUAbU0X  
} ; u"v7shRp:  
{"ST hTZ  
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: 0'Pjnk-i  
VE )D4RL  
template < typename T > VgH O&vU  
struct   ref }_D.Hy5  
  { P(D>4/f3"  
typedef T & reference; rnIj pc F  
} ; #A/OGi  
template < typename T > ")Fd'&58  
struct   ref < T &> ?@b6(f xX  
  { h* S"]ye5  
typedef T & reference; -n _Y.~  
} ; LDlYLs F9  
ZJ/528Ju  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t+?Bb7p,H  
P7drUiX  
template < typename T > l]]NVBA])  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fs! dI  
  { l~r;G rd/5  
  return l(t) = r(t); $C[z]}iOi  
} !nBbt?*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;+hh|NiQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <o(;~  
t<!m4Yd|#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fd)8lK[KJ"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S2$E`' J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qezWfR`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Og@tho  
最后的布局是: Z<vz%7w  
                Add A0{xt*g   
              /   \ t!?`2Z5  
            Divide   5 !l'nX  
            /   \ 'm`O34h  
          _1     3 8~'cP?  
似乎一切都解决了?不。 ~fXNj-'RW  
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  
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。 4$Ai!a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: B {Cm`f8E  
R$:-~<O  
template < typename Right > DG TLlBkT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cC*WZ]  
Right & rt) const 7P{= Pv+  
  { 6r~9$IM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b^W&-Hh  
} w~]2c{\Qz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P27Ot1px  
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。 ,HjJ jpE  
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。 3qWrSziD  
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。 }i+C)VUX   
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。 {Ydhplg{  
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? lS=YnMs6a  
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: <-`bWz=+  
6qZQ20h  
template < class Action > \]x`f3F  
class picker : public Action 3! P^?[p3  
  { zdP?HJ=F  
public : {\$S585  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >k @t.PeoV  
  // all the operator overloaded ?'V78N sA  
} ; maa pX/J  
voZaJ2ho/O  
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。 neEqw +#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: k5RzW4zq;  
SzLlJUVX  
template < typename Right > OS[ s Qo5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?qQ{]_q1&.  
  { 3U6QYD55]]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?O 25k!7  
} A+/Lt>+AS  
TXB!Y!RG#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z_ElLY  
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。 \%r#>8c8  
+:Zwo+\kSN  
template < typename T >   struct picker_maker /M5.Z~|/  
  { &OU.BR >  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -l=C7e  
} ; %jAc8~vW?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  U#f*  
  { I]ej ]46K  
typedef picker < T > result; L`t786 (M  
} ; )QAYjW!Z  
k7Nx#%xx  
下面总的结构就有了: oypLE=H  
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。 u8"s#%>N y  
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。 |1wZ`wGZ:L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H [+'>Id:  
至此链式操作完美实现。 @;EQ{d  
;8H&FsR  
i?_Q@uA~<:  
七. 问题3 mLq0;uGL|  
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~(&lu/;P  
:$Cm]RZ  
template < typename T1, typename T2 > i7H([b<_m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k2Q[v  
  { R5sEQ| E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (0`rfYv5.R  
} puOMtCI  
$ (&uaDYv  
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: ^(Gl$GC$Mu  
-Ua5anzB  
template < typename T1, typename T2 > @Hj]yb5  
struct result_2 0yjYjIk"T  
  { `c:r`Oi?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZZi 9<g1  
} ; 6X ]I`e  
? ~ybFrc  
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? mcwd2)  
这个差事就留给了holder自己。 qRT5|\l  
    (fc_V[(m"  
UHJro9  
template < int Order > ZV Ko$q:F  
class holder; ycN!N  
template <> Ds=d~sNu  
class holder < 1 > w[2E:Nj  
  { 4gZR!J  
public : E2hML  
template < typename T > Q8TR@0d  
  struct result_1 .t ^1e  
  { Fkv284,LM  
  typedef T & result; W&A^.% 2l  
} ; + fvVora  
template < typename T1, typename T2 > HmXxM:[4;  
  struct result_2 pDC`Fi  
  { L `2{H%J`  
  typedef T1 & result; dsEvpa$?  
} ; aV f sF|,  
template < typename T > *4 m]UK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N#J8 4i;ry  
  { 6\h*SBI?(  
  return (T & )r; p+I`xyk  
} <MxA;A  
template < typename T1, typename T2 > }2=~7&)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c7rC!v  
  { kH06Cb  
  return (T1 & )r1; i [/1AI  
} |}l/6WHB  
} ; SOD3MsAK  
jp-(n z\  
template <> .Sm 8t$  
class holder < 2 > ~H ctXe'x  
  { eT F s9$  
public : 45+kwo0  
template < typename T > MNfc1I_#  
  struct result_1 g6q[ I8  
  { [CnoMN  
  typedef T & result; } BP.t$_  
} ; r*7J#M /  
template < typename T1, typename T2 > SM}& @cJ  
  struct result_2 H2_6m5[&,  
  { j"0TAYmXwu  
  typedef T2 & result; TIV|7nKL  
} ; N,)rrBD  
template < typename T > F0xm% ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "t{D5{q|[k  
  { V" 5rIk  
  return (T & )r; 2$Z4 >!  
} ZB}zT9JaE  
template < typename T1, typename T2 > (Q"s;g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .>5E 4^$%  
  { ?AQR\)P  
  return (T2 & )r2; i piS=  
} i .?l\  
} ; CwF=@:*d  
o>M&C X+j$  
`)jAdad-s  
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> >。 $nthMx$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mqQ//$Y   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <XpG5vV  
Kn+B):OY+  
return l(i, j) = r(i, j); ()$tP3 o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U_0"1+jbq  
gdBH\K(\  
  return ( int & )i; a '<B0'  
  return ( int & )j; -1F+,+m  
最后执行i = j; cj3P]2B#  
可见,参数被正确的选择了。 } AHR7mu=  
Daf;; w  
&W y9%  
2)`4(38  
l;JB;0<s"  
八. 中期总结 $T'lWD*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3}?]G8iL?L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ue6&)7:~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Q3q(rdrp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^paM{'J\\)  
/9u12R*<  
\g;-q9g;O  
[M.!7+$o  
{Ve_u  
oGZ%w4T  
九. 简化 yFqB2(Dv  
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。 )6-!,D0db  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }W"/h)q  
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: .GDNd6[K7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (^Hpe5h&  
  +-*/&|^等 z/S}z4o/  
2. 返回引用。 bu r0?q  
  =,各种复合赋值等 &qFy$`"  
3. 返回固定类型。 v+`gQXJ"G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .37Jrh0Iv  
4. 原样返回。 zC\L-i>G  
  operator, !.5,RIf  
5. 返回解引用的类型。 4T:@W C  
  operator*(单目) e/!xyd  
6. 返回地址。 d#3E'8  
  operator&(单目) w'D=K_h  
7. 下表访问返回类型。 dX~$#-Ad86  
  operator[] w57D qG>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kEM|;&=_  
  operator<<和operator>> uY|-: =  
*U^7MU0  
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。 Wi{ jC?2Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n[`FoY  
/jv4# 9  
template < typename Left > A^"( VaK  
struct value_return -|A`+1-R+  
  { S6Fn(%T+9  
template < typename T > q'[q]  
  struct result_1 vTU*6)  
  { ?T <2Cl'C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u IGeSd5B  
} ; dBMr%6tz  
r5g:#mF"  
template < typename T1, typename T2 > #Rcb iV*M  
  struct result_2 N3g\X  
  { 5ki<1{aVtZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KI{B<S3*Z  
} ; [oh0 )wzB  
} ; +&h<:/ V  
vCS D1~V_  
P<A_7Ho  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2^$Ha|  
`8D}\w<eI  
下面我们来剥离functor中的operator() 'l*p!=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S 7 *LV;  
m_g2Cep  
return l(t) op r(t) a"&Gs/QKSC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w4e(p3  
return op l(t) j>-O'CO  
return op l(t1, t2) 7[?{wbq  
return l(t) op }grel5lq  
return l(t1, t2) op y)e8pPDG  
return l(t)[r(t)] ]3iQpL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i917d@r(<  
G :JQ_w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: DqGm  
单目: return f(l(t), r(t)); Ga1(T$ |H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lo:{T _ay  
双目: return f(l(t)); z->[:)c  
return f(l(t1, t2)); ruQ1Cph  
下面就是f的实现,以operator/为例 qz<>9n@o  
OkaN VTB  
struct meta_divide Gm2q`ki  
  { w[X/|O  
template < typename T1, typename T2 > qmx4hs8sh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s/0S]P]}f  
  { DYFfq  
  return t1 / t2; sV`!4 u7%}  
} 7dbGUbT  
} ; ?(d<n   
oi:!YVc  
这个工作可以让宏来做: 6w Y6* R  
)eaEc9o>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :sL?jGk\  
template < typename T1, typename T2 > \ 4V9S~^v|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [Y_CRxa\u  
以后可以直接用 hiQ #<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L6=`x a,  
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 ydm2'aV  
(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。。。) kMP3PS  
Mo~zq.  
}5qpiS"V9  
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 nqMXE82  
Yg kd1uI.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l" P3lKS  
class unary_op : public Rettype E6Uiw]3  
  { O4.`N?Xq  
    Left l; 9`X}G`  
public : b>Em~NMu_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /_l$h_{DH  
|b'}.(/3i  
template < typename T > rZSD)I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0c6Ea>S[  
      { 8.m9 =+)8  
      return FuncType::execute(l(t)); }s++^uX6  
    } !5XH.DYq!  
|%l&H/  
    template < typename T1, typename T2 > p]E\!/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'BO MFp7c  
      { bc}BQ|Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eN{ewn#0.  
    } { usv*Cm  
} ; \\UOpl  
(@&+?A"6`  
QRKr2:o{  
同样还可以申明一个binary_op sf5F$  
cy @",z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %-J} m  
class binary_op : public Rettype ;:A/WU.^  
  { 3s B9t X  
    Left l; .TpM3b#r  
Right r; /=IBK`  
public : &~{0@/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I:Q3r"1  
cfhiZ~."T  
template < typename T > !l5&>1?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '}BYMEd/m%  
      { DICS6VG}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @b{I0+li"/  
    } 3K{G=WE$  
6s(.u l  
    template < typename T1, typename T2 > %&}gt+L(M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fZka$ 4  
      { vMv? fE"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f)#rBAkt  
    } w)7s]Ld  
} ; 9[ ,+4&wX7  
|$+ xVi8  
8ZL9>"%l  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 X(M|T]`b:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G{]tB w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >1S39n5z.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 U]}f]GK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >#[,OU}N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o/4U`U)Q0v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (t_%8Eu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |kK_B :K  
下面是修改过的unary_op 26B+qXEt  
94Q?)0W$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *w5xC5*  
class unary_op tLSM]Q  
  { _Y _v&  
Left l; C2(VYw  
  wzf%~ats  
public : L<W2a(  
&<oJw TC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ywY[g{4+  
|!hN!j*)  
template < typename T > + C'<*  
  struct result_1 `RHhc{  
  { ESi'3mbeC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Xf_b.ZM&  
} ; #fT<]j(  
zTS P8Q7  
template < typename T1, typename T2 > hmp!|Q[)  
  struct result_2 :sA$LNj}  
  { CXd/M~:!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P={8qln,X  
} ; XpIl-o&re  
x=YV*  
template < typename T1, typename T2 > |] cFsB#G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S pIdw0  
  { m TgsvC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [Ufx=BPx3  
} }UX0 eI4  
kO/]mNLG  
template < typename T > u{8:VX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bv{DZ?{s  
  { =.(~`ici~  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;Q\MH t*  
} 6Ij'z9nJw  
;Z!x\{- L  
} ; 9^g?/8  
I4(z'C  
EZJ[+ -Q;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O)%s_/UX  
好啦,现在才真正完美了。 =O?? W8u  
现在在picker里面就可以这么添加了: X|4_}b> x  
hQ\W~3S55  
template < typename Right > 1w}D fI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T )!k J;vc  
  { uy rS6e0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w^E$R  
} HyC826~-rI  
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。  RxO !h8  
[m0G;%KR/  
]=]fIKd  
FwwOp"[~t  
RN"Ur'+  
十. bind (-%1z_@Y  
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。 2P,{`O1]  
先来分析一下一段例子 p(fL' J  
 Uu0  
t{Wu5<F:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UH`cWVLpr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a/TeBx#yG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8iUYZF  
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。 ,w%hD*  
我们来写个简单的。 t~M0_TnXlP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ctx{rf_~  
对于函数对象类的版本: ukc<yc].+?  
Jxsch\  
template < typename Func > |Ng}ZLBM  
struct functor_trait 89P'WFOFK  
  { CZDWEM}   
typedef typename Func::result_type result_type; b^R_8x  
} ; =4#p|OZP  
对于无参数函数的版本: #tN!^LLi  
8;$zD]{D1  
template < typename Ret > B\\M%!a>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O&evv8 6L  
  { {4>N2mP{M  
typedef Ret result_type; 1T0s UIY  
} ; q);@iiJ-  
对于单参数函数的版本: cCv@f ks  
u[6aSqwC |  
template < typename Ret, typename V1 > *?YMoN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1eOQ;#OV  
  { )-^[;:B\k"  
typedef Ret result_type; W%@0Ym `7  
} ; .f9&.H#  
对于双参数函数的版本: @y8) "m"  
=y0h\<[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M.``o1b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K$c?:?wmo  
  { ,:xses*7  
typedef Ret result_type; ,SH^L|I  
} ; u?SxaGEa  
等等。。。 '}9 %12\^h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q .g44>  
*T2kxN,Ik  
template < typename Func > 7Cx-yv  
struct func_return t/J|<Ooj?  
  { O{Y*a )"  
template < typename T > o#hFK'&~  
  struct result_1 >0S(se$  
  { r#(*x 2~,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2`A\'SM'4  
} ; AA5UOg\jI  
B pp(5  
template < typename T1, typename T2 > WDF6.i ?  
  struct result_2 ]F sr k  
  { Q*8efzgs|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ws:+P~8  
} ; 7T?T0x3>  
} ; uQ3W =  
Ygc.0VKMR  
(r/))I9^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x,Z:12H0  
zO((FQ  
template < typename Func, typename aPicker > ZJV;&[$[  
class binder_1 s]Z++Lh<{  
  { V(M7d>N5G  
Func fn; &IP`j~ b  
aPicker pk; 3bagL)'iz  
public : qRCUkw} fs  
YLp#z8 1e  
template < typename T > I @ D<rjR  
  struct result_1 3XhLn/@  
  { V3$zlzSm,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~Gh9m ]b  
} ; ,e{1l   
@6V kNe9  
template < typename T1, typename T2 > X4/3vY  
  struct result_2 6c*QBzNL  
  { a 1~@m[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L RPdA "Z  
} ; W.> }5uVl6  
Vo9Fl Yj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yH(%*-S  
e/zz.cd){  
template < typename T > 4YA1~7R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9G)fJr  
  { RpzW-  
  return fn(pk(t)); &G_XgQsg{  
} e|4U2\&3y  
template < typename T1, typename T2 > i}~U/.P   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \N.Bx  
  { 'h>CgR^NM1  
  return fn(pk(t1, t2)); 41c4Xj?'  
} cD9.L  
} ; qjH/E6GGg  
HJ!P]X_J1  
.x_F4#Ka  
一目了然不是么? ?-=<7 ~$  
最后实现bind %)=c#H1  
>(F y6m  
y)T|1)  
template < typename Func, typename aPicker > ~\u?Nf~L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CUx [LZR7m  
  { |t_SN,)dd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q\aC:68  
} ),Igu  
q }hHoSG]=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ADB,gap  
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。 IhXP~C6  
)odz/\9n3c  
十一. phoenix |\N))K-2D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;& zBNj  
?;DzWCL~9  
for_each(v.begin(), v.end(), hzrS_v  
( l:j>d^V*&x  
do_ BoofJm  
[ gNSsT])  
  cout << _1 <<   " , " R RnT.MU  
] .<Jq8J  
.while_( -- _1), U)D}J_Zi(  
cout << var( " \n " ) +,J!xy+~,  
) 9%DLdc\z;  
); *u!l"0'\  
-Hg,:re2  
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: gCM(h[7A  
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 YRU#/TP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }M &hcw<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1  Lz  
Y"E*#1/  
,ZvlK N  
template < typename Cond, typename Actor > #g]eDU-[  
class do_while hv)d  
  { mf\@vI  
Cond cd; ZC9S0Z  
Actor act; CFG(4IMx  
public : tTPjCl  
template < typename T > S=3H.D!f  
  struct result_1 ,m;G:3}48  
  { E*8 3N@i  
  typedef int result_type; m>+ e;5  
} ; /}=cv>S5V  
EkEQFd 5g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #<yKG\X?  
jNW/Biy4u  
template < typename T > TlJ'pG 4^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +kT o$_Wkz  
  { 7QHrb'c  
  do o.])5i_HV  
    { @WP%kX.?  
  act(t); 92M_Z1_w[  
  } [W=6NAd  
  while (cd(t)); >/y+;<MZ  
  return   0 ; L%I8no-Q  
} p0C|ECH  
} ; @<B$LJ|jdG  
&\<?7Qj3U|  
z`Xc] cPi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _OJ19Ry  
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。 IvM>z03  
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。 !Z%pdqo`.  
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。 47^7S=  
下面就是产生这个functor的类: >{=~''d,w  
P;ovPyoO  
DaqpveKa  
template < typename Actor > F,JqHa9  
class do_while_actor  nw  
  { ^Dys#^  
Actor act; ]gmkajCzD  
public : xd^9R<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} og|~:>FmJo  
o<!tN OH  
template < typename Cond > gU@BEn}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z=K hbh  
} ; I->4Q&3  
N683!wNX  
`yrJ}f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <[tU.nh  
最后,是那个do_ ]/odp/jm  
MO_;8v~0  
h2vD*W  
class do_while_invoker SaA-Krn  
  { |\SwZTr  
public : lM[FT=M  
template < typename Actor > "SU O2-Gj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W_h!Puj_  
  { VHx:3G  
  return do_while_actor < Actor > (act); L*1yK*  
} </|m^$v  
} do_; 1IWP~G  
=yLJGNK[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ypw:Vp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jC L 1Bj  
最后来说说怎么处理break和continue %Su,  
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。 >npFg@A  
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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