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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B''yW{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {N~mDUoJ|  
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, Y|R=^ =d\  
_9>,9aL  
m%L!eR  
/MtmO$ .  
  class filler [~N;d9H+*1  
  { <);q,|eh2  
public : q=t!COS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -jJhiaJ$<  
} ; CA#g(SiZ  
^t'mW;C$4  
eJoM4v  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h8(#\E  
eKr>>4,-P  
KZ2[.[(Ph  
3A,N1OXG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d[t0K]  
_s;y0$O  
XH%pV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /[TOy2/;%b  
UIEvwQ  
s* GZOz  
i~Tt\UA>  
二. 战前分析 xCZ_x$bk  
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。 4 $R!)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [#GBn0BG)  
|*?N#0s5h  
W5u5!L/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nWsRa uY  
  /* --------------------------------------------- */ &6\&McmkX  
vector < int *> vp( 10 ); yu6~:$%H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]\yB,  
/* --------------------------------------------- */ THwM',6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CzV;{[?~;  
/* --------------------------------------------- */ cx:_5GF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [h-6;.e  
  /* --------------------------------------------- */ XKGiw 2 C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i6paNHi*  
/* --------------------------------------------- */ [<=RsD_q~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :=Zd)i)3  
tz]0F5  
r $S9/  
@_`r*Tb)dM  
看了之后,我们可以思考一些问题: "[ LUv5  
1._1, _2是什么? A}Iyl   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <lB2Nv-,  
2._1 = 1是在做什么? <qR$ `mLN  
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。 !IOmJpl'  
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。 6Y2,fW8i,  
D#<y pJR  
L9/'zhiZBx  
三. 动工 %ZoJu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n@`3O'S  
'`upSJ;e  
}!^h2)'7  
W $D 34(  
template < typename T > Q%O9DCi  
class assignment SL uQv?R}9  
  { KJFQ)#SW!  
T value; &m5^ YN$b  
public : L@\t] ~  
assignment( const T & v) : value(v) {} W,~*pyLdO  
template < typename T2 > ++~ G\T9H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1tXc7NA<  
} ; d*+}_EV)Y3  
"dCIg{j   
b!g)/%C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9-n]_AF`0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t'F$/mx.  
>IQ&*Bb  
#xmiUN,|  
^(&2  
  class holder ^RnQX#+  
  { Y<;C>Rs  
public : Y#lAG@$  
template < typename T > c+{XP&g8_J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `x=kb;  
  { DQhHU1  
  return assignment < T > (t); n^QDMyC;I  
} m@nGXl'!  
} ; fyUW;dj  
d '2JMdbc  
:C;fEJN  
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: =x w:@(]{  
f]1 $`  
  static holder _1; o,k#ft<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ty b_'|?rW  
leHKBu'd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IO #)r[JZ  
而不用手动写一个函数对象。 ~oOv/1v},  
2h5T$[fV  
(a!E3y5,  
\nOV2(FAT  
四. 问题分析 r;f\^hVy  
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。 blz#M #  
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。 &h[)nD  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G%gdI3h1Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0D:uM$ i]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @uC-dXA"  
3znhpHO)  
五. 问题1:一致性 RGV{KL  
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?| N+SA$wG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [9?]|4  
!5+9~/;  
struct holder PvUY Q>Kw  
  { ~=wBF  
  // ,hK =x  
  template < typename T > w}}+8mk[  
T &   operator ()( const T & r) const tc;$7F ;  
  { .*k!Zl*  
  return (T & )r; ;2 o{ 6  
} Qvny$sr2  
} ; hW,GsJ,  
ve#[LBOC8  
这样的话assignment也必须相应改动: nb5%a   
rGH7S!\AM  
template < typename Left, typename Right > F`Vp   
class assignment 0wBr_b!  
  { zh !/24p9  
Left l; JmF`5  
Right r; K~L"A]+  
public : @TKQ_7BcB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7({.kD6  
template < typename T2 > =L$RY2S"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "z.!h(Eq  
} ; y^p%/p%  
17Q* <iCs  
同时,holder的operator=也需要改动: j@Us7Q)A(  
nkkGJV!  
template < typename T > tORDtMM9+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GmGq69]J*  
  { h\-jqaq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0g#?'sD  
} /? j^Qu  
8HO)",+I  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e ]>{?Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;c~DBJg'|  
F7x< V=4{  
return l(rhs) = r; @7PE&3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `0ju=FP'u5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A&'HlI% J  
F0NNS!WP7^  
template < typename Tp > DA4!-\bt@  
class constant_t J! eVw\6  
  { nfvs"B;  
  const Tp t; Z.LF5ur  
public : \b88=^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8&f"")m  
template < typename T > 4d'tK^X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q;$/&Y*  
  { ZoC?9=k  
  return t; `V ++})5v  
} q14A 'XW  
} ; UE\@7  
J2#=`|t"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 13{"sY:PT#  
下面就可以修改holder的operator=了 {&(bKQ  
Ll&5#q  
template < typename T > +ACV,GG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;v+CQx  
  { e;}5~dSi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >Q\H1|?  
} ELNA-ZKp  
8CSvg{B  
同时也要修改assignment的operator() 0\}j[-`pF  
PuABS>.;  
template < typename T2 > Js#c9l{{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M!6bf  
现在代码看起来就很一致了。 ! xqG-rd '  
kAk,:a;P  
六. 问题2:链式操作 GrQAho  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <db/. A3  
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。 Mw5!9@Fc7  
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[Io8|QA  
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%gXk}]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :~)Q]G1Nj  
$v oyXi`*  
template < typename T > RBgkC+2  
struct result_1 izW l5}+'B  
  { ;09J;sf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |]\bgh  
} ; |)JoxqR  
_&![s]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: zB]T5]  
;<X3AhF  
template < typename T > R +JI ?/H  
struct   ref x?<5=,  
  { j1iC1=`ZM  
typedef T & reference; Q6W)rJ[|  
} ; /tv;W  
template < typename T > 80]TKf>  
struct   ref < T &> ];2eIe  
  { rqh,BkQ0t  
typedef T & reference; QBn>@jq  
} ; &{=~)>h  
Tk2kis(n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m[7:p{  
h'fD3Gr&  
template < typename T > &s;%(c04A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pn7 :")Zx  
  { A>g$[  
  return l(t) = r(t); 9FLn7Y  
} gX _BJ6  
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。 J+|ohA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q@-qA]  
@>:07]Dxo  
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 imhq*f#A[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l?1!h2z%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /[IQ:':^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l{a&Zy)  
最后的布局是: ?-84_i  
                Add XP^6*}H.*  
              /   \ 7~Ga>BK  
            Divide   5 1=a}{)0h  
            /   \ ^[Er%yr0  
          _1     3 k"7eHSy,  
似乎一切都解决了?不。 4vQHr!$Ep  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Y)*lw  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ZAH<!@qh  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U?lu@5 ^Z  
8W[]#~77b  
template < typename Right > enzQ}^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eztk$o  
Right & rt) const 2,;t%GB  
  { !Cy2>6v7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *pD;AU  
} VfcQibm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lmcDA,7  
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。 `k| nf9_  
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。 c-=0l)&'D=  
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。 ^Q,/C8qeb  
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。 ~+C#c,Nw  
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? ,;-*q}U  
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 K~,  
?mAw"Rb!  
template < class Action > &P3vcB  
class picker : public Action LI<5;oE;  
  { ;MJ1Q  
public : V$%K=[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZO 1J";>u  
  // all the operator overloaded 5l}h8So4  
} ; Zn0fgQd  
g\)z!DQ]  
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。 R,bcE4WR"  
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: iP%=Wo.  
)\;r V';  
template < typename Right > [E~TYk;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E}=,"i  
  { cj<@~[uw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gAY2|/,  
} KxwLKaImI  
!gf3%!%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UVJ(iNK"  
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\  
3Q}Y?rkJ5  
template < typename T >   struct picker_maker *$$V, 6O.  
  { >[@d&28b%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j2Y(Q/i  
} ; ;#i$0~lRl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @GtZK  
  { (d#Z-w-  
typedef picker < T > result; vNSf:5H$  
} ; TMCA?r%Y\  
>2 qP  
下面总的结构就有了: RWo B7{G  
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。 B-|Zo_7  
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。 [ d7]&i}*|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <pUou  
至此链式操作完美实现。 <;e#"(7  
|u;PU`^-z  
%Ab_PAw  
七. 问题3 6S[D"Q94  
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。 PWu2;JF  
ZG<!^tj  
template < typename T1, typename T2 > eBIR *TZ):  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "J{zfWr  
  { r_E)HL/A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U.'@S8  
} 8Jj0-4]  
3]es$Jy  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]?`p_G3O  
 7~nCK  
template < typename T1, typename T2 > E0]h|/A]  
struct result_2 z44~5J]  
  { SYPMoE!U:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3&fFIab9  
} ; /*^|5>-`i1  
Z;\"pP:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~J{[]wi  
这个差事就留给了holder自己。 WUS9zK  
    m@u`$rOh  
E_1I|$  
template < int Order > AuipK*&g  
class holder; i?dKmRp(@y  
template <> S)@vl^3ec  
class holder < 1 > ld}$Tsy0  
  { A i){,nh`0  
public : '\B"g@if  
template < typename T > "nno)~)u  
  struct result_1 _i@eOqoC  
  { TeCpT2!5j  
  typedef T & result; .<^Y E%  
} ; _C,@eu"9V  
template < typename T1, typename T2 > f\U&M,L\ '  
  struct result_2 /.YAFH|i)"  
  { oImgj4C2L  
  typedef T1 & result; AWXpA1(  
} ; eSNSnh]'  
template < typename T > xcvr D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0uO=wOIhH  
  { cievC,3*  
  return (T & )r; CN~NyJL H  
} PFy;qk  
template < typename T1, typename T2 > 65#:2,s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?VP!1O=J  
  { )z235}P  
  return (T1 & )r1; *3`oU\r  
} DE\bYxJ  
} ; uE#,c\[8  
g)?g7{&?>?  
template <> zZ"U9!T  
class holder < 2 > ~uR6z//%  
  { n,a5LR  
public : EvqAi/(g  
template < typename T > )QCM2  
  struct result_1 &_/%2qs  
  { "=\_++  
  typedef T & result; 6eYf2sZ;J  
} ; =l2Dm  
template < typename T1, typename T2 > uV}WSoq[  
  struct result_2 0O,T=z[+>  
  { s7nX\:Bw:  
  typedef T2 & result; 9me}&Fdr  
} ; 1~5q:X  
template < typename T > H4'DL'83  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ''OInfd?  
  { -N8cjr4l  
  return (T & )r; O< tnM<"(  
} 1m<?Q&|m$  
template < typename T1, typename T2 > !H|82:`t+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ryba[Fz4Di  
  { Hn9F gul&  
  return (T2 & )r2; G</I%qM  
} xPDA475Cw3  
} ; d9-mWz(V+  
'*N9"C  
l P$r   
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> >。 0YpiHoM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yl&tkSw46  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FfxX)p1t  
SQt|(r)  
return l(i, j) = r(i, j); wL-ydMIx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _m7U-;G  
grCO-S|j^  
  return ( int & )i; (!VMnLlXRK  
  return ( int & )j; xa{<R+LR  
最后执行i = j; Xm8Z+}i  
可见,参数被正确的选择了。 I51oG:6fR?  
J(EaE2  
X(y  
YF! &*6m  
JU'WiR bcb  
八. 中期总结 d]7|v r]  
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: tSb?]J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uqa4&2(I=j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -4?xwz9o$7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G=C5T(  
^0Q=#p  
Q\27\2  
EO].qN-8  
X$-b oe?  
%]chL.s  
九. 简化 2fzKdkJhe  
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。 %R5Com  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fys5-1@-p  
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: %[Zqr;~l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^)OZ`u8  
  +-*/&|^等 r}oURy,5  
2. 返回引用。 4FIV  
  =,各种复合赋值等 T,WKo B  
3. 返回固定类型。 MjQ[^%lfL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QOT)x4!)  
4. 原样返回。 Ns.3s7&  
  operator, (}{_]X|e  
5. 返回解引用的类型。 ;V(H7 ZM  
  operator*(单目) ){+[$@9  
6. 返回地址。 a IpPL8a  
  operator&(单目) 'T)Or,d  
7. 下表访问返回类型。 m%oGzx+  
  operator[] 2#AeN6\@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7`b lGzP_  
  operator<<和operator>> kRN|TDx(  
: F7k{~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NV} RRs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =de<WoKnu2  
+z:CZ(fb  
template < typename Left > "Y G\  
struct value_return O->_/_  
  { (ve+,H6w\  
template < typename T > ]~ !X iCqu  
  struct result_1 *?_qE  
  { cc|CC Zl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *.m{jgi1X  
} ; r"{Is?yKe  
N>d|A]zH  
template < typename T1, typename T2 > ,4H;P/xsb  
  struct result_2 i1qS ns  
  { Jo{ zy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mb0n}I_AC  
} ; 0).fBBNG  
} ; T!l mO?Q  
[3j$ 4rP  
[ 8F \;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LkJ$aW/  
M`0(!Q}  
下面我们来剥离functor中的operator() ]u rK$   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2#z=z d  
Qm.z@DwFM{  
return l(t) op r(t) ;W7hc!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >j50 ;</  
return op l(t) ==]Z \jk  
return op l(t1, t2) wVgi+P  
return l(t) op / <JY:1|  
return l(t1, t2) op 5oz>1  
return l(t)[r(t)] ow2M,KU6Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H1` rM^,%A  
\#PP8  
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: B/jrYT$;m  
单目: return f(l(t), r(t)); Ln ~4mN^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0TTIaa$  
双目: return f(l(t)); DpA\r_D  
return f(l(t1, t2)); "_ LkZBW.  
下面就是f的实现,以operator/为例 :3*`IB !  
0jBKCu  
struct meta_divide \Y*!f|=of  
  { 9c#lLKrzG  
template < typename T1, typename T2 > RK?jtb=&A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xN6?yr  
  { It%T7 X#  
  return t1 / t2; o;3j:# 3 |  
} -NAmu97V}  
} ; " Wp   
<O;&qT*b  
这个工作可以让宏来做: }dy9I H  
A?e,U,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7egq4gN]2Y  
template < typename T1, typename T2 > \ lZ}P{d'f.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F(deu^s%{  
以后可以直接用 %fHH{60  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $zdd=.!KiK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T`uDlo  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X$/E>I  
j*XjY[  
>f>V5L%1  
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 StEQ -k  
!?jK1{E3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +<&E3Or  
class unary_op : public Rettype nt7|f,_J  
  { ;:P7}v fz!  
    Left l; d>Un J)V}  
public : R0{Qy*YQ`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !6lOIgn  
^D>fis  
template < typename T > pg+b[7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '?5S"??  
      { +6 ho)YL  
      return FuncType::execute(l(t)); U<Vy>gIC  
    } X1Qr _o-BR  
ThtMRB)9  
    template < typename T1, typename T2 > 6_WmCtvF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z%#^xCz;w>  
      { jDkm:X}:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {t&*>ma6)  
    } d [r-k 2  
} ; J<rlz5':  
OZ=Cp$  
f_rp<R>Uu  
同样还可以申明一个binary_op Wj&nUp{  
$|k%@Q>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l_6eI  
class binary_op : public Rettype z?)He)d  
  { ^CUSlnB\(  
    Left l; )#a7'Ba  
Right r; }B`Ku5 M  
public : *,17x`1e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t ^m~  
>Co)2d]  
template < typename T > e^zHw^js  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const opXDm\  
      { "e@n:N!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7{4w 2)  
    } YGETMIT(  
H37Qg ApB  
    template < typename T1, typename T2 > e gI&epN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 19p8B&  
      { uxb:^d?D!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :5jexz."M  
    } BX*69  
} ; zd.'*Dj  
`kFiH*5%z  
r_^)1w  
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 Tpb"uBiXoo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E~qQai=]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4^[ /=J}  
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。 +p z}4M`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *jE;9^  
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。。。 h48YDWwy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [X<Pk  
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) ;g+]klR!  
下面是修改过的unary_op wN(&5rfS  
J'e]x[Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z|I-BPyn  
class unary_op DHv2&zH  
  { ^^U%cuKg  
Left l; pM9yOY  
  ;}K62LSR  
public : -%,"iaO  
IXWQ)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |4fF T `  
O[FZq47  
template < typename T > >I^9:Q  
  struct result_1 b# u8\H  
  { f!x[ln<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; VO_dA4C}z  
} ; doR4nRl9  
'#q4Bc1  
template < typename T1, typename T2 > bY)#v?  
  struct result_2 45<y{8  
  { DkdL#sV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'mE^5K  
} ; cDIBDC  
6e.[,-eU  
template < typename T1, typename T2 > UFw](%=&M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bq NP#C  
  { ,EI:gLH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YG`? o  
} kAo.C Nj7  
o_$&XNC_  
template < typename T > ($8t%jVWJJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {[W(a<%bXm  
  { ]Lm'RlV  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8EI:(NE*J  
} "%@v++4y  
X{\jK]O  
} ; ),` 8eQC  
v+6e;xl8  
 z)w-N  
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 orqJ[!u)`  
好啦,现在才真正完美了。 y' [LNp V  
现在在picker里面就可以这么添加了: cU8xUpq  
<cj{Qk  
template < typename Right > Ryv_1gR!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0` 5e  
  { I2[]A,f ,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '3Q3lM'lh  
}  "r$/  
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。 )];aIA$  
tJ'iX>9I  
snC/H G7  
FnE6?~xa  
G3a7`CD  
十. bind [_.n$p-  
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。 24B<[lSK  
先来分析一下一段例子 iKAusWj  
3i=Iu0  
|8U;m:AS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !Z|($21W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qINTCm j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 izuF !9  
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。 /{*$JF  
我们来写个简单的。 Qihdn66  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VteEDL/w  
对于函数对象类的版本: f<=Fe:1.  
^$NJD  
template < typename Func > 6R4<J% $P  
struct functor_trait ^R~~L  
  { Q2QY* A  
typedef typename Func::result_type result_type; n>FY?  
} ; e|lD:_1i  
对于无参数函数的版本: s&Yi 6:J  
8ObeiVXf)  
template < typename Ret >  f^b K=#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r*XLV{+4  
  { N$#\Xdo  
typedef Ret result_type; iqPBsIW  
} ; '*T]fND4  
对于单参数函数的版本: LW:1/w&pv  
5-vo0:hk  
template < typename Ret, typename V1 > "pvH0"Q*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #g9ZX16}  
  { |He=LQ }0  
typedef Ret result_type; "rNL `P7  
} ; SSA W52xC  
对于双参数函数的版本: Z^ar.boc  
|.U)ll(c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q.V-LXM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {y-^~Q"z  
  { rRb+_]Lg  
typedef Ret result_type; eUBrzoCO  
} ; j.|U=)E  
等等。。。 ,D=fFpn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XKU=oI0\j  
N#k61x  
template < typename Func > r{K;|'d%h  
struct func_return (f#b7O-Wn  
  { =RsXI&&vh  
template < typename T > g0R[xOS|  
  struct result_1 `u_Qa  
  { i.y)mcB4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l=={pb  
} ; 3z8C  
`I;F$`\  
template < typename T1, typename T2 > K5 KyG  
  struct result_2 55DE\<r  
  { #R&H &1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j*R,m1e8  
} ; "484 n/D  
} ; [V}, tO|  
iK;opA"  
\RG!@$i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  9A$m$  
Wf26  
template < typename Func, typename aPicker > h<l1U'Bn7  
class binder_1 %,q. ),F  
  { p,W_'?,9  
Func fn; <48<86TP  
aPicker pk; #x@eDnb_  
public : 0C$vS`s&  
27Emm c  
template < typename T > ccJM>9  
  struct result_1 lB;FUck9  
  { &^.57]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z\!K<d"Xv  
} ; X[3}?,aqL  
Ip *g'  
template < typename T1, typename T2 > wdas1  
  struct result_2 3HC  
  { CA s>AXbs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; H0{CkH  
} ; ko\):DN  
5Av=3[kh"%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :k=mzO<&  
@{HrJ/4%:&  
template < typename T > XNH4vG |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (p)!Mq "^  
  { sM2MLh'D  
  return fn(pk(t)); `BXS)xj  
} c-4STPNQi  
template < typename T1, typename T2 > $'wq1u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  %Y nmuZ  
  { dA~ 3>f*b_  
  return fn(pk(t1, t2)); Xyx"A(v^l  
} ~Ci{3j :]  
} ; ^+|De}`u  
k;^ :  
L"(4R^]  
一目了然不是么? hpbf&S4  
最后实现bind Ctu?o+^;z  
YK#fa2ng  
>{zk qvsQ&  
template < typename Func, typename aPicker > x!< yT?A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |V,<+BEi  
  { *f+: <=i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /bRg?Q  
} @x&P9M0g  
E,[xUz"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J$ut_N):N  
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。 *ZCn8m:-+  
_2ef LjXQ  
十一. phoenix ~mz%E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @mQ:7-,~  
P ,mN >  
for_each(v.begin(), v.end(), S~OhtHwK  
( E /<lGm:.  
do_ 3R$Z[D-  
[ 'Prxocxq  
  cout << _1 <<   " , " kGYTl,A{  
] tln37vq  
.while_( -- _1), 5]Ajf;W\  
cout << var( " \n " ) @z`@f"l  
) JK_OZ  
); ))h6~1`  
xyh.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: $7Jo8^RE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }:Z9Vc ZP`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LRb, VD:/Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4_?7&G0(  
'fd1Pj9~$  
{p<Zbm.  
template < typename Cond, typename Actor > ( )T[$.(  
class do_while G=9d&N  
  { oMH.u^b]fT  
Cond cd; ^%T7.1'x  
Actor act; io2)1cE&f  
public : ^eq</5q D  
template < typename T > 3,X/,'  
  struct result_1 :Ixx<9c.  
  { 9"{W,'r&d  
  typedef int result_type; HfNDD| Zz  
} ; `TLzVB-j3  
eDKxn8+(H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o2H1N~e#c  
G@ \Pi#1  
template < typename T > 32)tJ|m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QCOo  
  { .^(/n9|o-  
  do +C]&2zc.  
    { j{++6<tr  
  act(t); 256LHY|6  
  } ~`MS~,,  
  while (cd(t)); QP@<)`1t9  
  return   0 ; L:nXWz  
} *~XA'Vw!  
} ; $^/0<i$   
RBKOM$7  
V<Z'(UI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )$GIN/i  
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。 -NGK@Yk22  
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。 \;5\9B"i  
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。 +|cI:|H>  
下面就是产生这个functor的类: -Yi,_#3{  
)Q;978:  
M)-6T{[IT  
template < typename Actor > {2d_"lHBt  
class do_while_actor $RX'(/  
  { Yf_6PGNzX  
Actor act; +FG$x/\*0  
public : C]u',9,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9' 1B/{  
ff? t[GS  
template < typename Cond > Rg&- 0b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )}v 3q6?_  
} ; , $*IzL~  
)EM7,xMz  
eP1nUy=T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f7urJ'!V  
最后,是那个do_ X?r48l??  
H;ZHqcUX  
7u.|XmUz  
class do_while_invoker R{Z-m2La  
  { kK>Xrj6  
public : >zvY\{WY  
template < typename Actor > IV16d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Oft arD  
  { Y&bM CI6U  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6(&Y(/  
} .\Fss(Zn  
} do_; <Cpp?DW_  
rt7<Q47QE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^WYQ]@rh3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o?Nu:&yE  
最后来说说怎么处理break和continue +Lm4kA+aE5  
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。 'Ye v} QM  
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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