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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y:tW]   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MHpL$g=5_  
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, %~~z96(  
n6}E4Eno  
l1+w2rd1  
Q%X:5G?  
  class filler zezofW]a  
  { a`[?,W:q  
public : 6\)8mK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o1p$9PL\:  
} ; TNX%_Q<  
Hm.&f2|(  
)$9C`d[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ecSdU>  
.Y^d9.  
d @^o/w8  
k vue@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }e/[$!35  
>~^mIu_BH  
2heWE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _Gs  
OxmlzQ"vM  
N$ qNe'b  
@> +^<  
二. 战前分析 pZ@W6}  
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。 /`j  K  
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  OGE#wG"S  
W=;(t  
YN5OuKMUd'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R5'Z4.~  
  /* --------------------------------------------- */ v4,syd*3|V  
vector < int *> vp( 10 ); =@ L5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'EH  
/* --------------------------------------------- */ 4? /ot;>2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0?&aV_:;X  
/* --------------------------------------------- */ a\[fC=]r:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w7`@=kVx  
  /* --------------------------------------------- */ p)[ BB6E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "$,}|T?Y`  
/* --------------------------------------------- */ :(S/$^U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RB$ 8^#  
L[QI 5N  
"PDSqYA  
+n8I(l=  
看了之后,我们可以思考一些问题: x=)30y3*;  
1._1, _2是什么? 1Hk<_no5  
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。 "z(fBnv  
2._1 = 1是在做什么? 4?*"7t3  
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。 c@ZkX]g  
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。 0=(-8vwd  
i-"h"nF"  
<=y5 8O]x  
三. 动工 Z>MJ0J76]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5Ky9Pz  
P7BJ?x  
43orR !.Z  
t+4%,n f_1  
template < typename T > gS(: c .  
class assignment 9q0,K" x)  
  { 5f^`4 pT  
T value; fB @pwmu  
public : 1!v >I"]  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ]5)&36  
template < typename T2 > 4~pO>6P   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?GMeA}j  
} ; zx]M/=7,V#  
ezq q@t9  
N:gstp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UNZVu~WnF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m?R+Z6c[  
U}vtVvx  
u):Rw  
1rm$@L  
  class holder loqS?bC ]  
  { -WHwz m  
public : >* Qk~kv<%  
template < typename T > $Bwvw)(%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;KjMZ(Iil1  
  { pQgOT0f  
  return assignment < T > (t); 4S{l>/I  
} ['N#aDh.?  
} ; :EldP,s#x%  
GF.g'wYc)Y  
;xkf ?|  
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: cdU >iB,  
N(({2'Rr  
  static holder _1; r{:la56Xd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I}Gl*@K&O  
$GfxMt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B& f~.UH  
而不用手动写一个函数对象。 zKAyfn.A  
=B{$U~}  
*.;}OX^X  
A`8}J4  
四. 问题分析 ~zOU/8n ,F  
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。 o'}Z!@h  
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。 va*>q-QCr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ea[a)Z7#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r'JK$9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1.OXkgh  
T.Y4L  
五. 问题1:一致性 TX5/{cHd  
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?| zm^p7&ak$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c.me1fGn  
6`$z*C2{  
struct holder FVLA^$5c  
  { -3XnK5  
  // nh.v?|  
  template < typename T > w7ABnX  
T &   operator ()( const T & r) const "@'9+$i6  
  { =VI`CBQ/Um  
  return (T & )r; h^,YYoA$  
} d5W[A#}  
} ; 58gt*yVu  
vH\nL>r  
这样的话assignment也必须相应改动: Z.Y8z#[xg  
Zo6a_`)d  
template < typename Left, typename Right > ^J=txsx  
class assignment _f2iz4  
  { 1~iBzPU2  
Left l; /SM#hwFxJ&  
Right r; "lj:bxM2C  
public : =8 1Xt1,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T=KrT7  
template < typename T2 > I3=Sc^zz&V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Wv'B[;[)  
} ; r3lr`s`  
#S74C*'8  
同时,holder的operator=也需要改动: Cr\/<zy1-e  
y]z#??  
template < typename T > B!C32~[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3G0\i!*t  
  { nLLHggNAV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C4d1*IQk  
} O pX  
HOI`F3#XI  
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。 sN/Xofh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '$nGtB5  
2F)OyE  
return l(rhs) = r; .\\#~r`t3  
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。 /|^^v DL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Jx[e{o)o  
)uJ`E8>-  
template < typename Tp > WQ`P^5e  
class constant_t 20xGj?M  
  { x-k /rZ  
  const Tp t; n6+M qN  
public : 8pKPbi;(2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !LSWg:Ev+  
template < typename T > #z5?Y2t7~^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _5 -"<  
  { e/~<\  
  return t; wA+4:CF @  
} GdwHm  
} ; lt2& uYgp  
xg!\C@$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NY w(hAPv  
下面就可以修改holder的operator=了 ~$9"|  
$w}aX0dK&  
template < typename T > % ieAY-<"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z.f<6<gF  
  { 8#3cmpx4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b8Ad*f\  
} iFT3fP'> 5  
4SO{cs t  
同时也要修改assignment的operator() SQCuY<mD  
E0'6!9y  
template < typename T2 > ::t !W7W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bJ[1'Es `  
现在代码看起来就很一致了。 #!<s& f|O  
TV2:5@33  
六. 问题2:链式操作 U}5KAi 9Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |-?b)yuAz  
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。 c'4 \F9  
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。 x?$Y<=vT  
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。 #rC+13  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P=i |{vv(  
:~(^b;yhZ  
template < typename T > ZACn_gd[5  
struct result_1 K1yM'6 Zw  
  { 6!V* :.(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jF0BWPL  
} ; SQRz8,sqkw  
+4RaN`I  
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: <AXYqH7%A  
3@A k6Uh  
template < typename T > ~~ w4854  
struct   ref t38T0Ao  
  { Z ISd0hV  
typedef T & reference; ]5L3[A4Vu  
} ; 'S ;vv]}Gs  
template < typename T > {uG_)GFr0  
struct   ref < T &> 7~f l4*  
  { 2^+"GCo  
typedef T & reference; >l[N]CQ  
} ; rGO 3  
b(,[g>xH   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: an$h~}/6:  
Mqy`j9FbL  
template < typename T > Ku# _   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;W"[,#2TM  
  { 1A *8Jnw  
  return l(t) = r(t); =ye}IpC*M  
} [\p0eUog/  
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。 hWJc A.A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IVKE dwA  
#,pLVt<  
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  )BB a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: we? #)9Q<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MS)bhZvO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _u!G 6   
最后的布局是: %;gWl1&5  
                Add Lr&tpB<  
              /   \ ]y$C6iUY*  
            Divide   5  -"H9W:  
            /   \ f# + h_1#  
          _1     3 /+7L`KPD  
似乎一切都解决了?不。 Cm>F5$l{  
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。 "+60B0>sc  
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。 ^u74WN  
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: =+WFx3/  
vUA,`  
template < typename Right > }2{#=Elh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XUHY.M  
Right & rt) const _Fjv.VQ,  
  { .j.=|5nVo4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c eX*|B@=  
} HB^azHr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `XP Tf#9j  
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。 ];YOP%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。 03y<'n  
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。 V _,*  
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。 SfR_#"Uu  
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? 5{[0Clb)  
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: dWSH\wm+  
gS 3&,^  
template < class Action > 5 Da( DA  
class picker : public Action G_@H:4$3  
  { |d8o<Q  
public : 5=\b+<pE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NgKNT}JDv  
  // all the operator overloaded aDESO5  
} ; ho. a93  
7y&`H  
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。 *np|PyLP:  
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~use"  
:#vrNg(M  
template < typename Right > ;8UHPDnst  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jw)t"S/E  
  { Wj0([n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4k 8 @u  
} UF tTt`N2  
XR(kR{yo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~yV0SpL  
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。 [LK 9^/V  
3yDvr*8-@  
template < typename T >   struct picker_maker j<u`W|vl  
  { ;pJ7k23(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xb\lbS{ f  
} ; r=;k[*;{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <Z Ls+|1  
  { qmGB~N|N  
typedef picker < T > result; 9b>a<Z  
} ; (msJ:SG  
Wk?XlCj  
下面总的结构就有了: nBd;d}LD  
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。 Cb<\  
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。 F/h)azcn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z q)A"'Y  
至此链式操作完美实现。 <v?-$3YT  
n$>H}#q  
O\?ei+(H7  
七. 问题3 SrxX-Hir  
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。 9S}PCAA;  
_kfApO )O  
template < typename T1, typename T2 > \W4SZR%u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OWU]gh@r  
  { }0 Z3Lrv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;XjKWM;  
} TSeAC[%pL  
3't?%$'5  
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: wp$=lU{B  
G7u85cie  
template < typename T1, typename T2 > h4U .wk  
struct result_2 '(?@R5a  
  { ] GJskBm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MEE]6nU  
} ; Mppb34y  
'yl`0,3wV  
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? 7ORwDR,`5  
这个差事就留给了holder自己。 <5 okwcJ^  
    O1QHG'00  
YS9|J=!~  
template < int Order > D .E>Y  
class holder; {"s8X(#_sC  
template <> `ainJs:B  
class holder < 1 > i^yQ; 2 -  
  { w] VvH"?  
public : OF)X(bi4j  
template < typename T > *<KY^;  
  struct result_1 Li}yK[\]  
  { nG2RBeJV  
  typedef T & result; <=p"c k@  
} ; lPjgBp{/  
template < typename T1, typename T2 > w!Z3EA;`  
  struct result_2 ]>!]X*\9  
  { 0=~Ji_5mB  
  typedef T1 & result; Zu!3RN[lp?  
} ; /IgTmXxxj  
template < typename T > ~&g:7f|X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D+RG,8Ht  
  { W /IyF){  
  return (T & )r; 8<xJmcTEwO  
} 3+IS7ATn  
template < typename T1, typename T2 > l-5-Tf&j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w\a\I  
  { ^#;2 Pd>  
  return (T1 & )r1;  7p{lDQ  
} .S[5CO^  
} ; [qc90)^Q,  
wEk9(|  
template <> /#blXI  
class holder < 2 > p< XjiRq  
  { *M&~R(TMn  
public : nfd^'}$]  
template < typename T > KY@k4S+  
  struct result_1 o4d>c{p  
  { )x]/b=m  
  typedef T & result; /Z-|E  
} ; 'M&`l%dIPf  
template < typename T1, typename T2 > ?=aQG0  
  struct result_2 g=b 'T-  
  { W;2y.2*  
  typedef T2 & result; (ue;O~  
} ; (xMAo;s_  
template < typename T > 'Kl} y,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7z`)1^ M  
  { {whR/rX`  
  return (T & )r; HyZh27PE  
} ofsua?lSe  
template < typename T1, typename T2 > (Ys 0|I3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +YXyfTa  
  { *PD7H9m  
  return (T2 & )r2; ;R}:2  
} IU&n!5d$)|  
} ; (.Sj"6+  
.7{,u1N'  
k: D<Q  
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> >。 po!0j+r3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L\!Pa+Iod  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OF!(BJ L  
}{HlY?S  
return l(i, j) = r(i, j); fi`*r\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C4ge_u#  
``U>9S"p)  
  return ( int & )i; MK,#"Ty}zK  
  return ( int & )j; ONg_3vD{  
最后执行i = j; GkVV%0;&J1  
可见,参数被正确的选择了。 CPAizS  
t '* L,  
^k/@y@%  
dCN4aY[d  
kowBB0  
八. 中期总结 G8 H=xr#  
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: </Ja@%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |G } qY5_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #TXgV0\F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QrDI$p7;'  
r3;?]r.}7  
Iy'a2@   
l.El3+  
(6!W8x7  
!np-Jmi  
九. 简化 L~=h?C<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c#Y/?F2p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PIl:z?q({  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g=Rl4F]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]9F$/M#  
  +-*/&|^等 xbsp[0I,  
2. 返回引用。 yO.q{|kX  
  =,各种复合赋值等 XC%u`UG  
3. 返回固定类型。 "KSzn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H+6+I53  
4. 原样返回。 PF~w$ eeQ  
  operator, w`x4i fZ0q  
5. 返回解引用的类型。 Gg$4O8  
  operator*(单目) y38x^fuYJ~  
6. 返回地址。 J4"?D9T3G  
  operator&(单目) M*<Ee]u  
7. 下表访问返回类型。 AhWcJD]  
  operator[] 2Jm#3zFYz3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E.45 s? r  
  operator<<和operator>> tFn_{fCc>  
4zzJ5,S1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gLy1*k4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }fU"s"  
Lk#8G>U  
template < typename Left > Qv~lH&jG  
struct value_return e#BxlC  
  { EIug)S~  
template < typename T > {Dupk0'(  
  struct result_1 k nTCX  
  { eaB6e@]@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rK(TekU  
} ; _X;xW#go  
9(eTCe-~6  
template < typename T1, typename T2 > %m)vQ\Vtx  
  struct result_2 '(fQtQ%  
  { rrz^LD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @kBy|5  
} ; Pg4go10|  
} ; @? e+;Sx  
*QH~ z2:[  
xU9T8Lw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5d|hP4fEc  
<aSjK#  
下面我们来剥离functor中的operator() 1K\z amBg  
首先operator里面的代码全是下面的形式: upi\pXv  
A s"% u  
return l(t) op r(t) VY G o;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DsX+/)d  
return op l(t) o@2Y98~Q}  
return op l(t1, t2) \8Y62  
return l(t) op l_$ le  
return l(t1, t2) op eU(cn8/}  
return l(t)[r(t)] zpgRK4p,I"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xaI)d/  
_O#R,Y2#  
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: cfSQqH  
单目: return f(l(t), r(t)); Yc^;?n`x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yVfF *nG  
双目: return f(l(t)); vb.}SG>  
return f(l(t1, t2)); ?hBjq  
下面就是f的实现,以operator/为例 erlg\-H   
YUjKOPN  
struct meta_divide V10JExsJ  
  { ;r?s7b/>  
template < typename T1, typename T2 > wNvq['P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) D4Z7j\3a  
  { 1EiSxf  
  return t1 / t2; 9KCeKT>v  
} 9w!PA-) L  
} ; zoibinm}Eg  
OjWg>v\ v  
这个工作可以让宏来做: kltorlH  
JO-FnoQK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @PzRHnT*  
template < typename T1, typename T2 > \ ,4mb05w;d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F rd>+   
以后可以直接用 tZ>'tE   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {c}n."`  
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 H"NBjVRU%  
(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。。。) xcE2hK/+  
M.qE$  
?+_Y!*J2b  
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 #b,! N  
'IQ;; [Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !,<rW<&;  
class unary_op : public Rettype \%}w7J;  
  { Sc14F Fs  
    Left l; W %<,GV  
public : r;~7$B)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W#9A6ir>  
,8[R0wsBaz  
template < typename T > *E|#g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T-F8[dd^/  
      { :d1Kq _\K  
      return FuncType::execute(l(t)); lk4U/:  
    } W4#E&8g%  
^V0I!&7lx  
    template < typename T1, typename T2 > [hJ ASX9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b Bkg/p]  
      { 3w&Z:<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6GMwB@ b  
    } s:xt4<  
} ; ^XT;n  
|-9##0H  
9}T(m(WQVu  
同样还可以申明一个binary_op }xJ!0<Bs  
~--b#o{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 m%/3>q  
class binary_op : public Rettype *#.Ku(C+  
  { 9]gV#uF  
    Left l; #X"fm1  
Right r; 8a;;MJ)  
public : .R^q$U~v3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t=IM"ZgfL  
+WE<S)z<  
template < typename T > th|'t}bWV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &[t} /+)  
      { )1/J5DI @8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _};T:GOT  
    } QE6L_\l  
J9&#);(  
    template < typename T1, typename T2 > awgS5We|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _iH:>2p5R  
      { lm8<0*;,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *5mJA -[B+  
    } T5eJIc3a"  
} ; ~p{ fl?  
N&G; `  
_| >bOI  
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 wKE}BO >  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W]5sqtF;6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [Qn=y/._r  
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。 $-uMWJ)l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;y.<I&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7Ga'FT.F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rT'<6]`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ubv_ a  
下面是修改过的unary_op Zr|\T7w 3  
3uuB/8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6'|NALW  
class unary_op K7},X01^  
  { ub-vtRpm  
Left l; *#Iqz9X.Y3  
  l(3\ekU!  
public : l8 XY  
CTZ#QiNP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} to#T+d.(v  
ui&^ m,  
template < typename T > \GCT3$  
  struct result_1 72sBx3 ;  
  { |#5_VEG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; txix =  
} ; -v~XS-F  
&!? qSi~V  
template < typename T1, typename T2 > }4_c~)9Q  
  struct result_2 84c[Z   
  { 7jPn6uz>w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y*j8OA.S  
} ; 78O5$?b;#  
* oru;=D@8  
template < typename T1, typename T2 > H8$";T(I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |"Fm<  
  { `$>cQwB,D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +||[H)qym  
} +\66; 7]s  
An=Q`Uxt/  
template < typename T > /i IWt\J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @,SN8K0T  
  { fj[tm  
  return OpClass::execute(lt(t)); }J] P`v  
} XaYgl&x'!x  
 p/?TU  
} ; 2"B3Q:0he|  
?v Z5 ^k  
4.'KT;[_1/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B=hJ*;:p  
好啦,现在才真正完美了。 !gG\jC~n  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0u8(*?  
5U.,iQ(d  
template < typename Right > ) q'~<QxI\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uH8`ipX  
  { .iH#8Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bk8 '*O/)  
} ;/ao3Q   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 C lzz!v  
UE/N-K)`  
Wg5i#6y8w  
o/p'eY:)  
Lz;E/a}s  
十. bind -u%'u~s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P8;f^3V(+/  
先来分析一下一段例子 ;AE%f.Y  
fa;GM7<e)  
<>K@#|%Y&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -Q P&A >]7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gfAVxMg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'gv7&$X}4  
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。 g bwg3$!9  
我们来写个简单的。 !Mk:rO-L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,__|SnA.  
对于函数对象类的版本: Jul xFjC  
1@A*Jj[R%  
template < typename Func > 4r>buEU  
struct functor_trait ?u8 vK<2h  
  { m&Lc."  
typedef typename Func::result_type result_type;  kn|z  
} ; YK|Y^TU^  
对于无参数函数的版本: s\ i.pd:Q  
js8\"  
template < typename Ret > Ss{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m 1lfC  
  { "6%vVi6  
typedef Ret result_type; 4C_-MJI  
} ; b3!,r\9V  
对于单参数函数的版本: hX@.k|Yd  
fO{E65uA  
template < typename Ret, typename V1 > B^G{k3]t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @X6|[r&Z  
  { +qEvz<kch  
typedef Ret result_type; #] 5|Qhrr+  
} ; QZ54Osdl  
对于双参数函数的版本: y i/jZX  
yD!V;?EnK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q{Lsr,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IRQ3>4hI  
  { dSBW&-p  
typedef Ret result_type; Ctxx.MM  
} ; ?OPAf4h  
等等。。。 dc0Ro,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RU'DUf  
6axm H~_  
template < typename Func > D;Jb' Be  
struct func_return Zm@ O[:~  
  { u!DSyHR '  
template < typename T > U"v}br -kb  
  struct result_1 c=p@l<)  
  { W[3)B(Vq<E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4r [T pb  
} ; <ST#< $%  
k&P_ c  
template < typename T1, typename T2 > p }bTI5  
  struct result_2 fE/8;v!=  
  { wp,z~raaS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :B'}#;8_  
} ; M('cG  
} ; l<$c.GgFd  
ngN_,x 7yc  
ZR'q.y[k)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U < p kg  
<`q|6XWL  
template < typename Func, typename aPicker > _k@{> ?(a  
class binder_1 a".uS4x  
  { Wwf#PcC]  
Func fn; Mr(~ *  
aPicker pk; Yn}_"FO'  
public : 9c=_p'G3Fw  
-$4%@Z  
template < typename T > WLWE%bDP  
  struct result_1 3Ecm Nwr  
  { Cs %-f"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  G?]E6R  
} ; EhybaRy;C  
?fEX&t,'  
template < typename T1, typename T2 > 2eu`X2IBcT  
  struct result_2 ${ ~UA 6  
  { 8E Y< ^:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p\8cl/~  
} ; \6Ze H  
J7.bFW'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1h+!<c q  
GfU+'k;9  
template < typename T > ~&~%qu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | pp  @  
  { HJ5m5':a  
  return fn(pk(t)); S~F:%@,*  
} T}[W')[s  
template < typename T1, typename T2 > As (C8C<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hk\+;'PrN  
  { r<O^uz?Di  
  return fn(pk(t1, t2)); rA9x T`  
} Md {,@ G  
} ; G6eC.vU]j  
xM;gF2  
asW1GZO  
一目了然不是么? ) ZOmv  
最后实现bind S_:(I^  
@6$r| :]G-  
ooIMN =  
template < typename Func, typename aPicker > >UJ&noUD#:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %i%Xi+{3  
  { 1 qUdj[Bj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NI(`o8fN  
} FzpWT-jnDd  
0mj=\j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GKY:"q&h  
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。 #fGb M!3p  
=pcj{B{qa  
十一. phoenix n/?5[O-D]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BdO$  
\MtiLaI"  
for_each(v.begin(), v.end(), ~~zw[#'  
( !qcu-d5b  
do_ 9v cUo?/  
[ |k/;.  
  cout << _1 <<   " , " ]QT0sGl  
] Ip4NkUI3T  
.while_( -- _1), sp**Sg)  
cout << var( " \n " ) -t6d`p;dR  
) /"CKVQ  
); 4Ro(r sO  
BQS9q'u_  
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: C3@.75-E  
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 F`I-G~e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r$v?[x>+K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $xu?zd"  
;wQWt_OtuJ  
F41!Dj7  
template < typename Cond, typename Actor > P1) 80<t  
class do_while `FJnR~d  
  { fr#lH3  
Cond cd; 0!vC0T[  
Actor act; xk|$Oa  
public : \;7DS:d@  
template < typename T > FOk @W&  
  struct result_1 M+hc,;6  
  { jq0tMTb%L  
  typedef int result_type; 0"2 [I  
} ; q<yH!  
0dcXgP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^ Nsl5  
i9!Urq-  
template < typename T > b(Z%#*e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n/,7ryu  
  { k@8#Byl|  
  do )%y~{j+M  
    { qz0v1057#  
  act(t); 99ha /t  
  } 'hek CZZ_I  
  while (cd(t)); ?Nh%!2n  
  return   0 ; =` i 7?  
} gw*d"~A  
} ; Xl/G|jB9  
/hX"O ?^  
@&Nvb.5nT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vw{Ys6q  
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。 %C3cdy_c  
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。 xapkhIW2\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m|]^f;7z  
下面就是产生这个functor的类: D+SpSO7yg  
 Nr[Rp  
I }/Oi]jA6  
template < typename Actor > 6 gKOpa  
class do_while_actor 6#KI? 6  
  { %UQ{'JW?K  
Actor act; \9}5}X_x.  
public : Y=rr6/k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {;4PP463  
*.*:(7`  
template < typename Cond > .u*].As=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UeICn@)\y  
} ; vLS9V/o  
e6R "W9  
RE.@ +A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p&4n3%(R@  
最后,是那个do_ pMquu&Td  
*h4m<\^U  
:7ngVc  
class do_while_invoker 2wBU@T1  
  { 0l6iv[qu5w  
public : =_dd4`G&<  
template < typename Actor > H n!vTB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cv~hU%1T  
  { Ozv.;}SE  
  return do_while_actor < Actor > (act); /a(zLHyz)  
} gkz#kiGF  
} do_; 1Q J$yr  
7S2F^,w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5lxq-E3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tqa4~|6  
最后来说说怎么处理break和continue kVrT?  
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。 nTU~M~gky  
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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