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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M7DLs;sD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >4/L-y+  
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, XalJo@%-  
|jk-@ Z*  
&QTeGn  
43>9)t  
  class filler Pc(n@'m~  
  { |[ Ie.&)  
public : ZSXRzH~0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WY"Y)S  
} ; FKox0Jmh=  
g. ?*F#2  
TH>?Gi) "  
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: +`*qlP;  
[vWkAJ'K  
eOehgU5x  
)[^y t0%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {jhmp\PN  
2 {e dW+  
r]8x;v1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VyWYfPK  
1BMB?I  
5@czK*5  
c6,s+^^  
二. 战前分析 l Io9,Ke  
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。 A<SOT>m]  
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 1l+kO,X]  
5L-lpT8P  
ACigeK^C}E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q1`<fD  
  /* --------------------------------------------- */ 6F*-qb3  
vector < int *> vp( 10 ); rFmKmV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /5Zp-Pq  
/* --------------------------------------------- */ ]<kupaRQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S jVsF1d_  
/* --------------------------------------------- */ Jcz]J)|5v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @S}/g/+2  
  /* --------------------------------------------- */ b96t0w!cs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7uPZuXHxcu  
/* --------------------------------------------- */ NoCDY2 $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R9Sf!LR  
5: daa  
JF~1' "_f:  
c62dorDqy  
看了之后,我们可以思考一些问题: AH2 _#\  
1._1, _2是什么? /m `}f]u  
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\'y-UITi1  
2._1 = 1是在做什么? \3Dk5cSDk+  
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。 <<=e9Lh  
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。 K(nS$x1G  
C4QeDvpI  
DX}B0B  
三. 动工 Oj4v#GK]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4\LZD{  
TB7>s~)47E  
gq'>6vOj  
v B h;  
template < typename T > Go>wo/Sb  
class assignment @$qOW  
  { d_Q*$Iz)3  
T value; l0gY~T/#3  
public : qWsylC23  
assignment( const T & v) : value(v) {} b4>``n  
template < typename T2 > XE_ir Et  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?y ~TCqV  
} ; @#RuSc  
Rn`ld@=p[  
gNShOu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <9P4}`%)3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M|\^UF2e  
z]kwRWe`j  
Y3-gUX*w0  
~xGoJrF\  
  class holder !FTNmyM~F  
  { w8O" =},  
public : g;pR^D'M5C  
template < typename T > G&q'#3ieC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +R-h ,$\=7  
  { 'E4AV58.  
  return assignment < T > (t); eR:b=%T8  
} opsQn\4DZ?  
} ; *7ZGq(O  
^Ye\u1n4  
t\h$&[[l'z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p SHSgd ~&  
wV(AT$  
  static holder _1; [r)e P({  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 % Y~>Jl  
dsJm>U)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *LANGQ"2(i  
而不用手动写一个函数对象。 TZ[Zm  
bS.s?a  
4&QUh+F  
[J^  
四. 问题分析 5W/{h q8}}  
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。 6{q;1-8j+j  
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。 <,"4k&0Q>V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HPrq1QpK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !8sgq{x((  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HPg3`Ul  
C{ EAmv'  
五. 问题1:一致性 3jjMY  
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?| #05jC6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lVz9k  
)qL&%xz  
struct holder :ygWNK[ 6D  
  { >ys[I0bo  
  // "(v%1tGk  
  template < typename T > V YZU eh  
T &   operator ()( const T & r) const r9# \13-  
  { bLzs?eos  
  return (T & )r; 8WL8/  
} &-%>q B|*  
} ; +TK3{5`!Ae  
k.<3HU  
这样的话assignment也必须相应改动: ?38lHn`FyQ  
F]UQuOR)  
template < typename Left, typename Right > %SrM|&[  
class assignment M|q~6oM  
  { ,R?np9wc  
Left l; $&{ti.l  
Right r; NQfYxB1Yr:  
public : /kgeV4]zR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G O{ . 9_2  
template < typename T2 > (a@?s$LG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W+Xz$j/u  
} ; `:e U.  
|?d#eQ9a  
同时,holder的operator=也需要改动: j%L&jH 6@  
fmfTSN(Q~`  
template < typename T > K=dR%c(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !d,8kG  
  { \\,f{?w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n`ViTwd]MQ  
} *)<B0SjT  
S4N(cn&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ('O}&F1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZrO!L_/  
6sJw@Oa J  
return l(rhs) = r; ?^i1_v7 Bi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &gtG~mp<L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'OkGReKt  
xe4Oxo  
template < typename Tp > FdzNE  
class constant_t ST5V!jz  
  { -#In;~  
  const Tp t; 'm3t|:nMU  
public : !ErH~<f%K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W=JAq%yd<  
template < typename T > !8 -oR6/$%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %' $o"  
  { ujFzJdp3k  
  return t; [kV;[c}  
} fpWg R4__  
} ; Os&n  
vAb^]d   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FOwnxYGVf  
下面就可以修改holder的operator=了 YO+{,$  
~YP Jez  
template < typename T >  Es5f*P0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m/B6[  
  { D}3T|N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UlcH%pxTt1  
} >&,[H:Z  
4dawg8K`9  
同时也要修改assignment的operator() #3$\Iu  
K+Y^>N4m  
template < typename T2 > -d+aV1n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oVvc?P  
现在代码看起来就很一致了。 2S"Nf8>zp  
D&G"BZx|  
六. 问题2:链式操作 s 5WqR 8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JL=U,Mr6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bWWXc[O2&(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %FZ2xyI.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  6e,xDr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .IarkeCtb  
K+*Q@R D  
template < typename T > ;5_{MCPM  
struct result_1 m)v''`9LU  
  { mLh kI!4[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =(v^5  
} ; O.G'?m<: #  
O.`Jl%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k o;>#::  
=U8Ek;Drp  
template < typename T > XV3C`:b  
struct   ref V7d) S&*V  
  { Z@a9mFI?  
typedef T & reference; E/M_lvQ  
} ; o*WY=  
template < typename T > =Prb'8 W  
struct   ref < T &> : _e#  
  { =m89z}Ot  
typedef T & reference; _VE^/;$"l  
} ; 3`E=#ff%  
pM;vH]|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &H}r%%|A  
gTl<wo +  
template < typename T > S$TmZk=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fyTAou6hI  
  { Vd^g9  
  return l(t) = r(t); E 99hlY~1:  
} 5|3e&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 zGKyN@o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vo>d!rVCV  
~Q {QM:k  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [.se|]t7X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5=Xy,hmnC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Z`:nq.a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zgx&Pte  
最后的布局是: @NhvnfZ  
                Add K<?nq0-  
              /   \ Y8M]Lwj  
            Divide   5 <q*oV  
            /   \ **9x?s  
          _1     3 n0Y+b[ +wj  
似乎一切都解决了?不。 ,B?~-2cCz  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Q!- 0xlx  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 P-F)%T[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^b:( jI*l  
.2d9?p3Y  
template < typename Right > O~j> ?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ahx>q  
Right & rt) const dS^T$sz.co  
  { Vk< LJ S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); infl.  
} B9p?8.[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s { #3r  
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。 7Q\|=$2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #/PAA  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f#+el y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 EY*(Bw  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F, U*yj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l/;X?g5+  
mF` B#  
template < class Action > (c0A.L)  
class picker : public Action ;iDPn2?6?x  
  { N0hE4t  
public : dJ$"l|$$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fXrXV~'8  
  // all the operator overloaded d%l{V6  
} ; ^u 3V E  
OL4z%mDZi  
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。 %$%& m1Y  
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: {U&.D [{&  
vJAZ%aW  
template < typename Right > <ZU=6Hq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gt9&)/#  
  { /cc\fw1+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 06jqQ-_`h  
} Aw&tP[N[  
U,nEbKJgk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +`?Y?L^ J  
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。 WJI[9@^I~  
pr%nbl  
template < typename T >   struct picker_maker h iNEJ_f  
  { SG6sw]x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j*~T1i  
} ; ySI~{YVM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9 \^|6k,  
  { Mq';S^  
typedef picker < T > result; cuOvN"nuNj  
} ; %Uz(Vd#K  
=8U&[F  
下面总的结构就有了: g{5A4|_7  
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。 C8F7bG8c  
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。 sz9L8f2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3fN.bU9_  
至此链式操作完美实现。 t&?i m<  
}9nDo*A"}  
9"g6C<  
七. 问题3 c-.t>r &  
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。 Jx'i2&hGN  
0uBl>A7qhn  
template < typename T1, typename T2 > wEzKqD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i<pk6rO1  
  { )BRKZQN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +F dB '  
} j0@[Br%7  
ca+[0w@S  
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: ~'R(2[L!;  
S_~z-`;h!  
template < typename T1, typename T2 > Nj(" |`9"  
struct result_2 fu~ +8CE.  
  { Bn>8&w/P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^ns@O+Fk  
} ; mrX^2SR  
WxF:~{  
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? aL\nT XakX  
这个差事就留给了holder自己。 L~s3b  
    _{M\Bs2<  
QBR=0(giF  
template < int Order > kI%%i>Y}  
class holder;  \>Efd  
template <> GguFo+YeZ  
class holder < 1 > 52o x`t|  
  { 2)j0Ai%  
public : 41fJ%f` G  
template < typename T > {[+2n]f_G  
  struct result_1 j(~ *'&|(  
  { (%`Q hH  
  typedef T & result; 02Ia2e.f  
} ; < })'Y~i  
template < typename T1, typename T2 > 7 [g/TB  
  struct result_2 EM\'GW  
  { Q,80Hor#J  
  typedef T1 & result; IgC}&  
} ; s|D>-  
template < typename T > LdB($4,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %Q!`NCe+[  
  { x\QY@9  
  return (T & )r; 2.d|G `  
} ]THPSw_y8  
template < typename T1, typename T2 > Z{H5oUk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5O`dO9g}$  
  { Hk|0HL  
  return (T1 & )r1; ^ "\R\COQ  
} _D|^.)=U|  
} ; C)cwAU|h#  
/ Wf^hA  
template <> F4e:ZExJ  
class holder < 2 >  TT-h;'nJ  
  { ApjOj/  
public : zq%D/H6J,  
template < typename T > frBX{L  
  struct result_1 !Kv@\4  
  { Uo-`>7  
  typedef T & result; pC_O:f>vJ  
} ; nVJPR  
template < typename T1, typename T2 > Pzb|t+"$  
  struct result_2 J+f!Ar  
  { WKSPBT;  
  typedef T2 & result; "]\+?  
} ; ,~?YBLw@c  
template < typename T > R N@ctRS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h`3eu;5)  
  { =w$}m_AM  
  return (T & )r; w}CmfR  
} 5^j45'%I  
template < typename T1, typename T2 > xzx$TUL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T,$WlK Wj  
  { kCXdGhb  
  return (T2 & )r2; `l*;t`h  
} I<A6Z&*un  
} ; gR@C0  
T\r@5Xv  
~/_SMPLo  
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> >。 `~cuQ<3Tn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1nu^F,M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ka`=WeJ|  
WAn'kA  
return l(i, j) = r(i, j); 9+keX{/c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >,DbNmi  
(L`j0kPN  
  return ( int & )i; WMj}kq)SY)  
  return ( int & )j; CSCN['x  
最后执行i = j; B7"PIkk;  
可见,参数被正确的选择了。 n!qV>k9Y  
 H}:LQ~_2  
)>c>oMgl  
[= |jZVhT  
IVW1]y  
八. 中期总结 ,<2DL p%%D  
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: w/L `  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TFcT3]R[rL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }E_#k]#*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \8uIER5)  
`N5|Ho*C  
K x~|jq  
A7c/N=Cp^  
$O^v]>h  
X*L;.@xA  
九. 简化 &  =/  
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。 ti &J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q5 L51KP2  
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: vaon{2/I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gI8Bx]  
  +-*/&|^等 TYA~#3G)  
2. 返回引用。 w eQYQrN  
  =,各种复合赋值等 tBct  
3. 返回固定类型。 6b!F1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OnWx#84  
4. 原样返回。 w4LScvBg  
  operator, (@#M!'  
5. 返回解引用的类型。 5 Qoew9rA  
  operator*(单目) !u]1 dxa  
6. 返回地址。 4Yl;  
  operator&(单目) X(7qZ P~  
7. 下表访问返回类型。 (mlzg=szW  
  operator[] KeNL0_ Pw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &[hLzlrg  
  operator<<和operator>> vp(;W,ba:|  
A0%}v*  
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。 +,2Jzl'-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p^iRPI  
RQFI'@Ks  
template < typename Left > 0KD]j8^  
struct value_return D13Rx 6b  
  { rcGb[=Bf  
template < typename T > "}Me}S<  
  struct result_1 .] `f,^v<c  
  { 2c/Ys4/H4]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y ^;l*qq  
} ; _f6HAGDN  
J6<rX[ yZe  
template < typename T1, typename T2 > C.kxQ<  
  struct result_2 ~n/ $  
  { N 75:5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `EtS!zD~b  
} ; MaD3[4@#  
} ; FEo269Ur  
R=T qj,6  
iZZ (4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0 P[RyQI  
?2Kt'1s#  
下面我们来剥离functor中的operator() 7r{83_B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: * 9p |HX=  
VACiVKk  
return l(t) op r(t) +1~Z#^{&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2!Bd2  
return op l(t) X";@T.ZGut  
return op l(t1, t2) w}{5#   
return l(t) op zm,@]!wI  
return l(t1, t2) op a" H WGY  
return l(t)[r(t)] Skz|*n|eY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <94_@3  
GQ_p-/p R  
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: \cLSf=  
单目: return f(l(t), r(t)); 0<TD/1wN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GHQ;hN:  
双目: return f(l(t)); kPjd_8z2n  
return f(l(t1, t2)); QORN9SY  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?:Y#Tbi3  
S!{t6'8K  
struct meta_divide Jl "mL  
  { n8hRaNHl2  
template < typename T1, typename T2 > Zatf9yGD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qT/Do?Y  
  { 6{qIU}!  
  return t1 / t2; 0q rqg]  
} 6:% L![FX  
} ; JH7Ad (:  
2Dd|~{%  
这个工作可以让宏来做: <[GYLN[0Q  
v=95_l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MZ+e}|!4,  
template < typename T1, typename T2 > \ 8J)xzp`*)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LJVG~Yeo  
以后可以直接用 A^2L~g[^Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) % },Pe  
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 B4XZko(  
(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。。。) gKg-O  
[j4v]PE  
*MI*Rz?4  
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 kbPE "urR  
7a=S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4Z*U}w)  
class unary_op : public Rettype OUP?p@%]<  
  { ,^8MB.  
    Left l; NU (AEfF  
public : RmI1`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b6E<r>q  
t\v+ogbk)  
template < typename T > P IXL6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Oag,o"  
      { *4|Hqa  
      return FuncType::execute(l(t)); ]xd^%q*  
    } u =gt<1U  
1b9hE9a{j  
    template < typename T1, typename T2 > 6bBdIqGb}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'lZ.j&  
      { V\K<$?oUb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T#Z%y!6  
    } LEECW_:  
} ; /+e~E;3bO  
S-+M;@'Rl  
gK|R =J  
同样还可以申明一个binary_op O--7<Q\  
IaFr&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;W:6{9m ze  
class binary_op : public Rettype h8jD }9^  
  { o/o:2p.  
    Left l; S=3^Q;V/1  
Right r; zX{.^|  
public : EC<b3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D=RU`?L  
TCvSc\Q[:1  
template < typename T > fE,9zUo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *5,c Rz  
      { hnWo|! ,O$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #=}$OFg  
    } &W }<:WH~  
^6p'YYj"5  
    template < typename T1, typename T2 > ~2 u\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const buk=p-oi  
      { @U -$dw'4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +rWZ|&r%  
    } G%# 05jH  
} ; Ml>( tec  
(Y(E%  
@;wzsh >o  
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 >uJ/TQU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x O7IzqY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rsa&Oo D>  
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{UXk3q}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H^1gy=kdj  
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。。。 7 gB{In0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /)uM[ dnai  
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) NE|[o0On  
下面是修改过的unary_op GbU@BN+_  
^+?|Qfi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )y7_qxwbV  
class unary_op em2_pq9q  
  { t^E hE  
Left l; d`Q7"}uZ  
  wb"RB A9  
public : LZ*R[  
f"&Xr!b.h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /&ygiH{^  
}fhHXGK.  
template < typename T > 0'$p$K  
  struct result_1 3}&ZOO   
  { UEzi*"-v2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! d9AG|  
} ; 9>,Qgp,w  
>{Rb 3Z]  
template < typename T1, typename T2 > &d`^ E6#  
  struct result_2 m(sXk}e;1  
  { xk~Nmb}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <M[U#Q~?~e  
} ; $M"0BZQ?y!  
O2-M1sd$  
template < typename T1, typename T2 > L&Qi@D0P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6!EYrX}rI[  
  { < 8(?7QI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (&&87(  
} :cp   
w\|Ei(  
template < typename T > i~qfGl p6)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .6T6 S v  
  { "EftN5?/  
  return OpClass::execute(lt(t)); qg,Nb  
} zXc}W*ymj  
`hB1b["(  
} ; k ~6- cx  
 ?)tK!'  
#w3ru6*W  
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 VTe.M[:  
好啦,现在才真正完美了。 :X .,  
现在在picker里面就可以这么添加了: Na!za'qk[o  
2f:Mm'XdB  
template < typename Right > 0|)19LR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oJaAM|7uv  
  { QV,E #(\5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nx4P^P C  
} tGqCt9;<  
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。 7$b?m6fmK  
+p/1x'J  
Nh)[r x  
ekzjF\!y  
4u:0n>nJ1  
十. bind #7z|mVzH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q/6UK =  
先来分析一下一段例子 K%,$ V,#  
uzorLeu  
dhR(_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =hX[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z6=~1'<X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &`:rp!Lc  
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。 ~y\:iL//E  
我们来写个简单的。 +*EKR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K=kH%ZK  
对于函数对象类的版本: , Fytk34  
EZ% .M*?  
template < typename Func > NoW!xLI  
struct functor_trait B/YcSEY;  
  { 3;BvnD7  
typedef typename Func::result_type result_type; VbxAd 2')  
} ; jL4>A$  
对于无参数函数的版本: By)3*<5a_  
]O@"\_}  
template < typename Ret > Xm[Czd]%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Hql5oA  
  { `facFt[\  
typedef Ret result_type; {fG|_+tl3o  
} ; -Z?Ck!00  
对于单参数函数的版本: Ku%6$C!,  
|>s v8/!  
template < typename Ret, typename V1 > 44C+h    
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )W9_qmYd"  
  { >rRf9wO1l  
typedef Ret result_type; H%.zXQ4}n  
} ; |[w^eg  
对于双参数函数的版本: ul}'{|4  
q,,j',8kq/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (UW6F4:$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ( Yi=v'd  
  { t.z$j  
typedef Ret result_type; T7GQ^WnA  
} ; ;nf&c;D  
等等。。。 Iu6W=A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +L6" vkz  
rdI]\UH  
template < typename Func > )<LI%dQ:'l  
struct func_return +2O=s<fp  
  { MuSaK %  
template < typename T > Es:6  
  struct result_1 u`p_.n:5)  
  { 1jOKcm'#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qk7J[4  
} ; v!!;js^  
"8t\MKt(  
template < typename T1, typename T2 > J8h7e}n?  
  struct result_2 B "n`|;r5  
  { rU*q@y Px  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6~:+:;  
} ; >x?2Fz.  
} ; \L#QR  
}*-u$=2  
D% @KRcp^b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j1Fw U  
]|BojSL_  
template < typename Func, typename aPicker > E(/ sXji!  
class binder_1 A5+5J_)*  
  { T/7vM6u  
Func fn; !c_u-&b)  
aPicker pk; iwkJ~(5z  
public : U 1F-~ {r  
7%opzdS#  
template < typename T > #[,= 1Od(q  
  struct result_1 d q pgf@  
  { =jG?v'X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G:hU{S7  
} ; r:#Q9EA  
uri*lC  
template < typename T1, typename T2 > _jDS"  
  struct result_2 5l&jPk!=  
  { V@Kn24''  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4zX=3iBt  
} ; Q%M_   
Z*h ;e;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :R3P 58>  
Q(blW  
template < typename T > rV U:VL`2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const skK*OO 2-  
  { Z{#"-UG  
  return fn(pk(t)); NJ>,'s  
} Za9$Hh/X  
template < typename T1, typename T2 > :r^klJ(m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  9^p32G  
  { |I/,F;'  
  return fn(pk(t1, t2)); Dx0O'uwR  
} - &NQ\W  
} ; !3QRzkJX~  
$ {@q?iol  
/Bm#`?(ia  
一目了然不是么? :F9q>  
最后实现bind qdO[d|d  
m1i4,  
n/?eZx1  
template < typename Func, typename aPicker > B MY>a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TIETj~+  
  { 0 S2v"(_T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >KKeV(Ur  
} 3)xbnRk  
8T<@ @6`T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >6k}HrS1V  
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。 "'~|}x1Uv  
yT&x`3f"i  
十一. phoenix n{L:MT9TD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lD-V9   
 2aFT<T0  
for_each(v.begin(), v.end(), [jy0@Q9  
( ">4PePt.n  
do_ AzxL%,_  
[ UDVf@[[hN  
  cout << _1 <<   " , " )7k&`?Mh  
] 76$*1jB  
.while_( -- _1), OWZS3Y+  
cout << var( " \n " ) q;ZLaX\bFl  
) d&5c_6oW  
); >6IXuq  
/MhS=gVxM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HLM;EZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _/ct=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pFEZDf}:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \WiqN*ZF  
' *}^@[&  
M5F(<,n;  
template < typename Cond, typename Actor > gA{'Q\  
class do_while ka!Bmv)  
  { C`3V=BB  
Cond cd; mF}c-  D  
Actor act; wZ$ tJQO  
public : :Jjw"}SfK#  
template < typename T >  gm(De9u  
  struct result_1 'YBi5_  
  { |PI)A`  
  typedef int result_type; =l_rAj~I|  
} ; Zd8drT'@#  
"havi,m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ob)Q,;8R  
D DQs42[  
template < typename T > {K<uM'ww>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {>wI8  
  { m"<4\;GK  
  do 1B6C<cL:sU  
    { KUF$h Er  
  act(t); d3Y(SPO  
  } .N/GfR`0/<  
  while (cd(t)); | O57N'/  
  return   0 ; /8=:qIJYA  
} |MR%{ZC^i  
} ; 3R'.}^RN  
qZXyi'(d  
zIP[R):3&U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P87ld._  
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。 "\4]X"3<+  
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。 `'kc|!%MUq  
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。 mm_^gQ,`  
下面就是产生这个functor的类: C/CN '  
kxygf9I!;  
D!X>O}  
template < typename Actor > "Ys_ \  
class do_while_actor $4DFgvy$  
  { I<c@uXXV;!  
Actor act; kmmL>fCV"M  
public : "|F. 'qZrm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3b+7^0frY#  
PP!l  
template < typename Cond > ,wEM Jh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZyHIMo|  
} ; /.7$`d  
,c@r` x  
SrdE>fNbs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 giaD9$C  
最后,是那个do_ m~##q}LZ  
v>rqOI  
*4-r`k|@>/  
class do_while_invoker Ok*VQKyDLH  
  { 7X(rLd 6#  
public : MhHr*!N"}  
template < typename Actor > 4,j4E@?pG9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tDEXm^B2Sv  
  { 9cVn>Fb  
  return do_while_actor < Actor > (act); Km[]^;6  
} fB_4f{E  
} do_; w}IL 8L(D  
4Sg<r,G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \H,V 9!B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +]A+!8%Z  
最后来说说怎么处理break和continue iPA@<D%  
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。 d|>9rX+f  
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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