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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y`L.#5T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [Eccj`\e g  
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, ep?D;g  
U._fb=  
W]DGt|JP  
yg H)U.  
  class filler Bpm COA  
  { 24k]X`/n  
public : tgl(*[T2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dKCl#~LAI'  
} ; 3)ox8,{%}  
%8|lAMTY7/  
_z8"r&  
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: VFx[{Hy  
li v=q  
/*{'p!?  
|>.MH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }e/vKW fT  
`4snTM!v&  
2>o^@4PnZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nDO7  
K-)!d$$   
D_0sXIbg  
ybqmPT'|_  
二. 战前分析 o$l8"Uv  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =0] K(p,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 egSs=\  
L.yM"  
j5" L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dsx<ZwZN>  
  /* --------------------------------------------- */ .?5 ~zK  
vector < int *> vp( 10 ); 0C> _aj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); utuWFAGn A  
/* --------------------------------------------- */ (lS[a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r7g@(K  
/* --------------------------------------------- */ "yh2+97l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a>W++8t1 ;  
  /* --------------------------------------------- */ Md@x2Ja  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7gN;9pc$  
/* --------------------------------------------- */ pZopdEFDK|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m(MQ  
5,##p"O(  
-dO8Uis$  
8y<.yfgG  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2t_g\Q  
1._1, _2是什么? "{qnm+G  
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。 "qF/7`e[  
2._1 = 1是在做什么? \%Y`>x.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 NQ;X|$!zH  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F nXm;k,9*  
|8~)3P k  
TP {\V>*Yz  
三. 动工 CEkUXsp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RV_I&HD!  
2( 0%{*m  
_b&26!gl  
8.. |-<w  
template < typename T > J^yqu{  
class assignment X,aRL6>r  
  { @O'NJh{D`  
T value; U)Hc 7% e  
public : X>yDj]*4P  
assignment( const T & v) : value(v) {} (wq8[1Wzup  
template < typename T2 > #<"od'{U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n nAtXVy  
} ; ;YY<KuT  
YR0AI l:L  
jY%.t)>)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 au+Jz_$)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A :KZyd"Z  
SO *oBA'  
m4oj1h_4  
tmq?h%O>  
  class holder y[85eM  
  { qQ^CSn98J  
public : =|aZNHqH  
template < typename T > `<d.I%}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n@ba>m4{  
  { G!sfp}qW  
  return assignment < T > (t);  OM1{-W  
} D C/X|f  
} ; n0co* ]X+k  
x$` lQ%  
b<4nljbx  
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: !`H{jwH  
/"st sF  
  static holder _1; R|(X_A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I50Ly sM  
1c#\CO1l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mz(?_7  
而不用手动写一个函数对象。 zEO~mJzo  
'+{yg+#/wV  
{ "Cu)AFy  
.rO~a.kG  
四. 问题分析 2bTS, N/>  
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。 qOy(dG g  
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。 N [3Y~HX!q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 us?q^>u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DoFe:+_U3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ElpZzGj+  
x3FB`3y~s  
五. 问题1:一致性 2IW!EUR  
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?| WvT H+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $t^Td<  
Ewr2popK  
struct holder Q njK<}M9  
  { T^#d;A  
  // 1aS:bFi`  
  template < typename T > nlhv  
T &   operator ()( const T & r) const WgR%mm^  
  { @OT$* Qh  
  return (T & )r; i0wBZ i?  
} @d~]3T  
} ; /cx'(AT  
!y~nsy:&7x  
这样的话assignment也必须相应改动: * bYU=RS  
`ql8y'  
template < typename Left, typename Right > ]5QXiF8`  
class assignment AEnkx!o  
  { KG(FA  
Left l; wT- -i@@  
Right r; r`<e<C  
public : k6z ]-XG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;}f {o^]'  
template < typename T2 > Kgi`@`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iR9duP+  
} ; Q`'cxx  
6c(b*o  
同时,holder的operator=也需要改动: fA<os+*9i  
[Q8Wy/o Q  
template < typename T > SC%HHu\l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hM!g6\ w  
  { zL}`7*d:v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PPV T2;9  
} *2-b&PQR{  
8$]SvfX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _u6N aB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  G$'UK  
9]ZfSn)  
return l(rhs) = r; %hBwc#^  
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。 q({-C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  q9{ h@y  
ltk ARc3  
template < typename Tp > :d35?[  
class constant_t #W/Ch"Kv  
  { <m~8pM  
  const Tp t; XX90 Is  
public : X,G"#j^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^4 ,LIIUj  
template < typename T > n+&8Uk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P(I%9  
  { _i7yyt;h  
  return t; ji4bz#/B0  
} 1>\V>g9  
} ; |ITCw$T  
>)NS U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'L7u`  
下面就可以修改holder的operator=了 @N<h`vDa  
GY@:[u.&  
template < typename T > K/Y"oQ2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \}n_Sk  
  { 4noy!h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .Ow8C  
} XPdqE`w=$p  
X!~y&[;[C  
同时也要修改assignment的operator() l?_Fy_fBt  
rrEf<A}  
template < typename T2 > R#y"SxD()  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /DHV-L  
现在代码看起来就很一致了。 98 NFJ  
vpT\ CjXHZ  
六. 问题2:链式操作 m*B4a9 f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #b)`as?!1  
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。 IIGx+>  
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。 N}#"o  
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。 S?JGg.)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^yl}/OD  
/%jX=S.5h<  
template < typename T > 2/A*\  
struct result_1 H{i|?a)  
  { =~W=}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ci2Z_JA+  
} ; tcl9:2/^]  
SvkCx>6/G  
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: nIL67&  
B:UM2Jl   
template < typename T > KlS#f  
struct   ref "Vl4=W)u  
  { :Sd`4"AA  
typedef T & reference; sz/^Ie-~  
} ; W?wt$'  
template < typename T > 8_Uh h5[  
struct   ref < T &> :t "_I  
  { 9(!AKKrr;  
typedef T & reference; hP.Km%C)0n  
} ; s3@mk\?qMe  
FVL{KNW~i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !'[?cEog  
]o=ON95ja  
template < typename T > :/$_eg0A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <ty]z!B  
  { W?kJ+1"(  
  return l(t) = r(t); m`$Q/SyvG  
} )/Eu=+d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q=`n3+N_H~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #rr!A pJ  
0J466H_d{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S#yGqN0i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a%kvC#B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,g0t&jITo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]=i('|YG  
最后的布局是: FZ]+(Q"]:  
                Add YXqYIG.G  
              /   \ /!;v$es S  
            Divide   5 kQd|qZ=:w  
            /   \ i0+e3!QU  
          _1     3 I#;dS!W"'  
似乎一切都解决了?不。 [ "3s  
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。 .Oc j|A6  
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。 (.Ak*  
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:  CDuA2e  
*pnaj\  
template < typename Right > Uz rf,I[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6L\]Ee  
Right & rt) const zd!%7 UP  
  { xb0,dZb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K*,,j\Q.  
} ),Yk53G6c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P?|\Ig1Gk  
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。 gzat!>*  
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。 , #GB  
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。 "zXrfn  
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。 {n|Uf 5  
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? UmGKj9u  
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: Rmn{Vui9\  
/)K;XtcN  
template < class Action > j%bC9UkE3  
class picker : public Action |7A}LA  
  { {=Jo!t;f  
public : coPdyw'9&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ck %if  
  // all the operator overloaded Q_iN/F  
} ; :X-S&S X0  
XSK<hr0m  
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。 T2azHo7  
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: ~&MDfpl  
,~1k:>njY~  
template < typename Right > > cWE@P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]e"!ZR?XJ  
  { ,!%E\`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cqs.[0 z#B  
}  s7:H  
#Y   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6~W@$SP,F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~@-r  
ybFxz  
template < typename T >   struct picker_maker ~$[fG}C.K  
  { <pHm=q/U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -gba&B+D"  
} ; MVvBd3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j} ^3v #  
  { M1#CB  
typedef picker < T > result; cVxO\M  
} ; <`; {gX1  
f$-n %7  
下面总的结构就有了: 55$';gh,9  
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。 sb8bCEm- \  
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。 7_)38  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MY c&  
至此链式操作完美实现。 (F.w?f4B3  
#<e D  
ceCO*m~  
七. 问题3 n@;B_Bt7  
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。 zG9D Ph  
=VZ_';b h  
template < typename T1, typename T2 > e?+-~]0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !P^Mo> "  
  { @sg.0GR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yOKzw~;0%  
} zP2X}VLMo  
zYY]+)k?  
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: 5*YvgB;  
EleJ$ `/  
template < typename T1, typename T2 > <Y1 Plc  
struct result_2 GtZ.' ?-  
  { 1%N*GJlwJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'OP0#`6`  
} ; 4Nt4(3Kf  
es#6/  
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? 7'i{JPm  
这个差事就留给了holder自己。 z,SI  
    5n}<V-yJ*m  
&}2@pu[S?7  
template < int Order > >,3uu}s  
class holder; to&,d`k=-  
template <> {!qnHv\S  
class holder < 1 > ~;Y Tz  
  { l*&N<Yu  
public : "qR, V9\  
template < typename T > S!z3$@o  
  struct result_1 J+ S]Qoz  
  { +ls`;f  
  typedef T & result; KZZY9  
} ; lA/-fUA  
template < typename T1, typename T2 > vBF9!6X.  
  struct result_2 e_KfnPY   
  { M_ %-A  
  typedef T1 & result; ug ;Xoh5w  
} ; 0^u Ut-  
template < typename T > ~:f..|JM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R"P-+T=7M  
  { R*lq7n9  
  return (T & )r; '&Y_,-i  
} Fc\]*  
template < typename T1, typename T2 > FE,mUpHIR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?jlz:Z4  
  { E JuTv%Y8  
  return (T1 & )r1; <y^_&9  
} @/^mFqr2  
} ; zN]%p>,)HB  
_[Imwu}  
template <> a4 N f\7  
class holder < 2 > ][?J8F  
  { QOg >|"KL  
public : l}VE8-XB  
template < typename T > ^4"AWps  
  struct result_1 Q]N&^ E  
  { =|IlORf<  
  typedef T & result; y<Xu65  
} ; fDqT7}L  
template < typename T1, typename T2 > x:!s+q` s  
  struct result_2 1@KiP`DA  
  { [*zg? ur  
  typedef T2 & result; $;q }j vo  
} ; $VF,l#aR  
template < typename T > [NO4Wzc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r=Lgh#9S  
  { U-fxlg|-C  
  return (T & )r; _r\M}lDh*  
} QNU~G3  
template < typename T1, typename T2 > fpo{`;&F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7(.Z8AO  
  { X`Q+,tx$  
  return (T2 & )r2; I(pq3_9$  
} x@rQ7K>  
} ; , %z HykP  
sV%DX5@  
-#;xfJE  
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> >。 Z*mbhod  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &Q?@VN i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U6@c)_* <  
~Y CH5,  
return l(i, j) = r(i, j); o68i0aFW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T pF [-fO  
a6DR' BC  
  return ( int & )i; xLoQ0rt 6  
  return ( int & )j; X7L:cVBg  
最后执行i = j; 1s=Q~*f~d  
可见,参数被正确的选择了。 G)}[!'<rR  
SU~.baP?  
~i%=1&K&`  
QWfSm^ t  
{P~rf&Ee  
八. 中期总结 d8jH?P-"  
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: -9= DDoO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OriYt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jj]\]6@+P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor # lvt4a"P"  
UcQ]n0J=Z  
~>=.^  
5qQMGN$K  
vQi=13Pw  
PZ8,E{V  
九. 简化 LPt9+sauf1  
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。 oHx :["F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bGeIb-|(  
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: 3jxC}xz)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g3NUw/]#  
  +-*/&|^等 $-1ajSVJ  
2. 返回引用。 ye$_=KARP  
  =,各种复合赋值等 ~KS@Ulrox  
3. 返回固定类型。 Zhfg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fIQ, }>  
4. 原样返回。 66eJp-5e8  
  operator, K}@rte  
5. 返回解引用的类型。 r]p3DQ  
  operator*(单目) 8N'hG,  
6. 返回地址。 {ac$4#Bp[B  
  operator&(单目) ]}rNxT4<  
7. 下表访问返回类型。 T@yQOD7  
  operator[] tp cB}HUv  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "V]*ov&[  
  operator<<和operator>> WC~;t4  
*2a"2o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 l6HtZ(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ekyCZ8iai  
3i!a\N4 K  
template < typename Left > `X@\Zv=}  
struct value_return d|NW&PG  
  { Pqya%j  
template < typename T > %[*-aA  
  struct result_1 0@zJa;z'  
  { ?(=|!`IoO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :gwmk9LZ  
} ; KZ7B2  
?tjEXg>ny  
template < typename T1, typename T2 > z U[pn)pe  
  struct result_2 ]z^jz#>um&  
  { cl^UFl f[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %@a;q?/?Nd  
} ; ,ZJ}X 9$<  
} ; wea  
q ][kD2  
X.4WVI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U%:%. Bys  
[l5jPL}6  
下面我们来剥离functor中的operator() >]~581fYf  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  : Z<\R0  
PDD2ouv4  
return l(t) op r(t) `S|F\mI ~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l.pxDMY  
return op l(t) ~wW]ntZm  
return op l(t1, t2) 2Cp4aTGv#  
return l(t) op 3pWav 1"  
return l(t1, t2) op L.@$rFhA  
return l(t)[r(t)] ^;PjO|mD Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f<bB= 9J  
cwzkA,e@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n>.@@  
单目: return f(l(t), r(t)); h 8UhrD<:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u/j\pDl.  
双目: return f(l(t)); Hu<]*(lK%  
return f(l(t1, t2)); +j<WP  
下面就是f的实现,以operator/为例 PxrT@.T$  
.Bl:hk\  
struct meta_divide *x2!N$b  
  { EX{%CPp7}  
template < typename T1, typename T2 > (}X5*BB&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !u]@Ru34  
  { |=IJ^y(x|  
  return t1 / t2; qLL rR,:  
}  <Y"RsW9  
} ; F(`|-E"E;  
np^&cY]  
这个工作可以让宏来做: b_ ZvI\H  
|"LHo  H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fU$Jh/#":  
template < typename T1, typename T2 > \ P I"KY@>H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ZUHW*U.  
以后可以直接用 @~hy'6/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k)>H=?mI  
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 Ql5bjlQdO  
(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。。。) o i'iZX  
),N,!15j,  
~fkcal1@  
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 q#AEu xI1  
M(+Pd_c6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8+w*,Ry`  
class unary_op : public Rettype ]}/Rl}_  
  { ,HDhP  
    Left l; ASy?^Jrs5  
public : 7(o`>7x*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D@uVb4uK  
moxmQ>xoH  
template < typename T > |E6_TZ#=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e: Sd#H!  
      { JR `$t~0t  
      return FuncType::execute(l(t)); dnD@BQ  
    } >|%3j,<U  
[6l0|Y  
    template < typename T1, typename T2 > pl r@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gz{%Z$A~o  
      { kB@gy}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _0Ea 3K  
    } O)&W0` VY  
} ; AAa7)^R  
vcQl0+&  
VCc=dME  
同样还可以申明一个binary_op Wx-0Ip'9  
CJN~p]\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bh5D}w  
class binary_op : public Rettype Y({ R\W|  
  { ] hK}ASC  
    Left l; Mu/(Xp62  
Right r; :u9'ZHkZ  
public : DQ+6VPc^o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \l(J6Tu  
8zeeC eIU  
template < typename T > h'em?fN(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ')q4d0B`"  
      { JqO1 a?H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I;JV-jDM  
    } i;{lY1  
$`GlXiV  
    template < typename T1, typename T2 > *CXc{{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LGuZp?"  
      { }h Wv  p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &u&WP  
    } cy@R i#  
} ; b|.Cqsb  
2R,} j@  
,!Q nh:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R4 eu,,J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q n-f&R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e bp t/q[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 oQ -m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "[7-1}l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 mmJnE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %2dzx[s  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) u3qx G3  
下面是修改过的unary_op `,SL\\%u  
,*W~M&n"m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,&@GxiU  
class unary_op *_I`{9~'  
  { |Io:D:  
Left l; U)f('zD  
  j"6|$Ze8  
public : #b*4v&<  
jC[_uG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q(-&}cY  
8>WA5:]v  
template < typename T > cdkEK  
  struct result_1  &ox  
  { +pG+ xI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t[+bZUS$~  
} ; "9'3mmZm=?  
zx<PX  
template < typename T1, typename T2 > db,?b>,EE  
  struct result_2 8<}=f4vUj5  
  { AJ6l#j-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kw"e4 a  
} ; `Gv\"|Gn  
N9|J\;fzT  
template < typename T1, typename T2 > .?s jr4   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o@gceZuk  
  { Tk[]l7R~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (bv{1 7K  
} :@jctH~  
vC>2%Zgf-  
template < typename T > W7 A!QS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ox#vW6;)  
  { G7Ck P  
  return OpClass::execute(lt(t)); U&6A)SW,k  
} h[qZM  
?7wcv$K5  
} ; k^|z.$+  
ox`Zs2-a  
ppn  8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <QvVPE}z   
好啦,现在才真正完美了。 RuYIG?J=/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 67&IaDts  
I)1ih  
template < typename Right >  Mj1f;$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :(ql=+vDb4  
  { D$4GNeB+#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'z,kxra|n  
} "{~FEx4  
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。 ]cP%d-x}  
zAM9%W2v_  
*w0|`[P+h  
*(5;5r  
@!oN]0`F;  
十. bind V  H`_  
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。 I,#E`)  
先来分析一下一段例子 i[9gcL"  
@,1_CqV  
@` Pn<_L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `lE&:)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bC+Z R{M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;"IWm<]h;-  
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。 ;6R9k]5P%  
我们来写个简单的。 kJ"rRsK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kwUUvF7w  
对于函数对象类的版本: 1@{ov!YB]  
d+)LK~  
template < typename Func > ~l:Cj*6x8  
struct functor_trait ssQ1u.x9  
  { ^A&{g.0  
typedef typename Func::result_type result_type; (*r2bm2FPO  
} ; *JX$5bZsI  
对于无参数函数的版本: ):hz /vZ  
l=9D!6 4  
template < typename Ret > tH;9"z# ~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %8I^&~E1  
  { G"&$7!6[Y  
typedef Ret result_type; l-W)? d  
} ; :I7qw0?  
对于单参数函数的版本: [r>hK ZU2  
 "2%R?  
template < typename Ret, typename V1 > l opl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g zi=+oJ|4  
  { ?;](;n#lU  
typedef Ret result_type; >F^$ ' b]  
} ; t)8c rX}P  
对于双参数函数的版本: En7+fQ  
0^Ldw)C"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ESoqmCJjb:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i#YDdz  
  { <H] PP6_g:  
typedef Ret result_type; ;DX{+Z[  
} ; Bn 8&~  
等等。。。 !lzj.|7=1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "24d:vf\  
6 [XaIco=C  
template < typename Func > {BM:c$3@j  
struct func_return VB  |k  
  { P\WHM(  
template < typename T > >DY/CcG\P  
  struct result_1 Z(RsB_u5  
  { )x [=}0C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m`zd0IRTP  
} ; w7~]c,$y.  
1f^oW[w&  
template < typename T1, typename T2 > ,[p?u']yZz  
  struct result_2 rkS'OC  
  { +Q_xY>ej  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +e>G V61  
} ;  >h2qam  
} ; bZWR. </  
YdvXp/P:|  
X)]>E]X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !V#*(_+n  
4`v[p4k  
template < typename Func, typename aPicker > ;;UsHhbhI  
class binder_1 IuPDr %  
  { ~hk!N!J\  
Func fn; |1ry*~  
aPicker pk; (*eX'^Q)d  
public : +>it u J  
ZHA&gdK@  
template < typename T > 3<FqK\P  
  struct result_1 H"pYj  
  { }T902RL0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FLPN#1  
} ; Th,]nVsGs~  
E.$//P n|1  
template < typename T1, typename T2 > @:hWahMy  
  struct result_2 W{ozZuo  
  { AS0(NlV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _kOuD}_|  
} ; i-0AcN./p  
T06w`'aL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <5]_u:  
|OF3J,q  
template < typename T > ' )F@em  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [uie]*^  
  { j }^?Snq  
  return fn(pk(t)); rf$[8d  
} \2@9k`  
template < typename T1, typename T2 > J=^5GfM)J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ND9;%<80  
  { {XhpxJ__  
  return fn(pk(t1, t2)); )}w-;HX  
} 2s 9U&  
} ; 'uUa|J1mu  
0x'Fi2=`  
(o6 u ^#6  
一目了然不是么? Jl"DMUy[kW  
最后实现bind t@cBuV`9c  
 :i?c  
Qw% 0<~<  
template < typename Func, typename aPicker > Z#%77!3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )Knsy  
  { `n|k+tsC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IfRrl/!nw  
} $[=`*m  
?K}KSJ6_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &:+_{nc,  
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。 Z.>?Dt  
!})3Fb  
十一. phoenix 5U<o%+^El  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pt;\]?LVrD  
~ C_2D?  
for_each(v.begin(), v.end(), g=v[@{9Pw  
( E\}Q9, Z$  
do_ kr1^`>O5  
[ d7c m?+  
  cout << _1 <<   " , " Z[j-.,Qu  
] )>=|oY3  
.while_( -- _1), )^^}!U#|e  
cout << var( " \n " ) ~>$(5 s2  
) 10/3-)+  
); !q PUQ+  
J _|>rfW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wVs|mG"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  -gS/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]}0+7Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: / dn]`Ge)  
R91u6r#  
D3 E!jQ1  
template < typename Cond, typename Actor > ,%m$_wA$  
class do_while Xg"Mjmr  
  { LyXABQ]  
Cond cd; 1hp@.Fv  
Actor act; @1[LD[<  
public : 9=~jKl%\vJ  
template < typename T > )=D9L  
  struct result_1 Ipmr@%~  
  { ==j3 9  
  typedef int result_type; UuA=qWC  
} ; Y.Ew;\6U  
8%U)EU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G}~b  
d{GXFT;0  
template < typename T > WI'csM;M#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ma* 9O |v^  
  { 4';['  
  do B "}GAk}V  
    { I`KN8ll  
  act(t); 9p$q@Bc  
  } `^N;%[c`z  
  while (cd(t)); J5rR?[i{  
  return   0 ; WCWBvw4&"{  
} _H3cqD  
} ; N4 mQN90t  
aH$*Ue@Q  
DwTZ<H4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p-/x Md  
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。 D{z=)'/F  
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。 gf@'d.W}  
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。 ? 8!N{NV  
下面就是产生这个functor的类: cRfX  
s^v,i CH {  
"|&*MjwN6  
template < typename Actor > p0YTZS ]h  
class do_while_actor I~T?tm  
  { bFx?HM.AGW  
Actor act; q{JD]A:  
public : ZyWC_r!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O 1X !  
ZmHl~MR@  
template < typename Cond > |$0/:*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SI(8.$1  
} ; )*JTxMQ  
;~q)^.K3  
?x/ L"h&Kp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]ogy`O>  
最后,是那个do_ F^~#D, \  
E|Lh$9XONA  
n*xNMw1x"T  
class do_while_invoker aY+>85?g  
  { LtvyWc`  
public : ) D`_V.,W  
template < typename Actor > BZ T%+s;u9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LOYv%9$0*p  
  { Zj^H3 h  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ek. j@79  
} RGKJO_*J2  
} do_; +[7u>RJ  
]- `{kX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z'I0UB#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NV;tsuA|  
最后来说说怎么处理break和continue \^:f4ZT  
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。 Zj0&/S  
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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