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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >M` swEj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uj.~/W1,!  
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, =k4yWC5-  
NJYx.TL  
lYd#pNN  
^q"wd?((h  
  class filler ?e |'I"  
  { M mg#Vy~  
public : o3H+.u$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ht^U VV2  
} ; =N,KVMxw  
v{rc5 ]\R  
0XlX7Sk+  
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: -X#J<u T/  
,2>:h"^  
@LY 5]og  
$ Z;HE/ 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nf< <]iHf  
< %Qw dEO  
<!,q:[ee5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  w'=#7$N  
KmV>tn BQ  
f{e*R#+&  
VGcl)fIqw?  
二. 战前分析 K*J8(/WkD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y51XpcXQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8Gb=aF1  
TJY$<:  
^a`zvrE v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k;3P;@3,W  
  /* --------------------------------------------- */ ilK8V4k<T)  
vector < int *> vp( 10 ); ;hs:wLVa"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _}]o~  
/* --------------------------------------------- */ PqcuSb6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,Ucb)8a  
/* --------------------------------------------- */ "!)8bTW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eEsEW<su  
  /* --------------------------------------------- */ ^J>28Q\S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SU# S'  
/* --------------------------------------------- */ M;MD-|U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {(wV>Oc>Jw  
| 7>1)  
MbnV5b:X  
[ur/`   
看了之后,我们可以思考一些问题:  CjQ_oNI  
1._1, _2是什么? {yyg=AMz  
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。 `j>qOT  
2._1 = 1是在做什么? q\#3G  
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。 #Mbt%m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2|}p&~G(  
@YwaOc_%  
lRt8{GFy  
三. 动工 ">fgoDQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZuS+p0H"  
]VJcV.7`  
 NkO$ M  
Tjs-+$P+  
template < typename T > bf;IJ|v^  
class assignment 62(WZX%b  
  { {bETHPCf  
T value; p'w[5'  
public : UjKHGsDi4  
assignment( const T & v) : value(v) {} b}"/K$`Fd  
template < typename T2 > #gN{8Yk>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s?Q`#qD  
} ; KktTR`W  
g"Ii'JZ?  
bkOm/8k|4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *znCe(dd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5 h{Hf]A  
rkD4}jV  
8%xtb6#7M  
1~`g fHI4  
  class holder p>}N9v;Bo  
  { Y#t"..mc'  
public : r*p%e\ 3  
template < typename T > JnsXEkM)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _ SFD}w3b$  
  { 2Qk\}KWs  
  return assignment < T > (t); pH~JPNng  
} rRt<kTk!U  
} ; {(MG: B  
.A `:o  
AMm O+E?  
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">X!I  
9=}/t9k  
  static holder _1; 87>Qw,r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /nmfp&@  
2mT+@G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L%8"d6  
而不用手动写一个函数对象。 6?iP z?5  
p-6.:y  
VN".NEL  
=~S   
四. 问题分析 c]&VUWQ  
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。 $Yxy(7d7w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?-Z:N`YP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R"=M5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A&7jE:Ew  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [*<&]^  
j w462h  
五. 问题1:一致性 K;ML'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n%0vQ;Z1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &tOD  
W!^=)Qs  
struct holder .WPqK >79|  
  { mNY z7N  
  // =+L>^w#6=  
  template < typename T > 8UcT? Zp  
T &   operator ()( const T & r) const /W>"G1)  
  { ZM.g +-9  
  return (T & )r; q<8HG_  
} [)u(\nfGX  
} ; %G&v@R  
/km3L7L%R  
这样的话assignment也必须相应改动: w6Q]?p+  
BYf"l8^,  
template < typename Left, typename Right > qQ'@yTVN  
class assignment /0uinx  
  { m t^1[  
Left l; 5=986ci$U  
Right r; ?rDwYG(u]@  
public : *2MTx   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "LWuN>   
template < typename T2 > \#r_H9&s6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hdL2`5RFF  
} ; wp*1HnWj8Y  
7A6sSfPUy  
同时,holder的operator=也需要改动: LfApVUm  
%R>S"  
template < typename T > A{%;Hd`0/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xW4+)F5P(  
  { F! e`i-xt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QR'g*Bro  
} m~eWQ_a]C@  
HWBom8u0  
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。 z-G (!]:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sq,ty{j2%  
'[^2uQc  
return l(rhs) = r; 3(&F.&C$$  
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。 88j ;7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Zto E= 7K  
yFo5pKF.J  
template < typename Tp > w#,v n8  
class constant_t {eEWfMKIn  
  { '=.Uz3D'0  
  const Tp t; E;H(jVZ  
public : |plo65  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f:5/y^M&  
template < typename T > X~3P?O]kFv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ew$Z5N:  
  { / nFw  
  return t; -Wk"o?} q  
} hp4(f W  
} ; pH%c7X/[3L  
7F:;3c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rC `s;w  
下面就可以修改holder的operator=了 qL.Y_,[[  
s.)w A`&&  
template < typename T > ! hr@{CD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const neFno5dj  
  { ;_5 =g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .G~5F- 8'  
} SVh4)}.x  
5q`)jd!*)  
同时也要修改assignment的operator() >8O=^7  
"]Dzc[Vp  
template < typename T2 > )#~fS28j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jdf)bO(9#  
现在代码看起来就很一致了。 <# r.}T.l  
Q8cPKDB  
六. 问题2:链式操作 +STzG /9#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B^~Bv!tHWr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 x>" JWD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]u ~Fn2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 igj@{FN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @M^Qh Hs  
bk9~63tN+>  
template < typename T > 7d8qs%nA  
struct result_1 6FIoWG"x  
  { <?Izfl6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ND1%s &  
} ; I jztj  
k:)u7A+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <?7,`P:h[  
=1OAy`8  
template < typename T > gJ8 c]2c  
struct   ref i3&B%JiLX  
  { L8xprHgL  
typedef T & reference; q.sQ Z]ty9  
} ; &~A*(+S  
template < typename T > ~w9 =Fd6  
struct   ref < T &> `$a gM@"^  
  { [P c[{(  
typedef T & reference; UMi`u6#  
} ; (Cd{#j<  
jy@i(@Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EQOP?>mWx!  
[67E5rk-  
template < typename T > >AX~c jo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bKJ7vXC05  
  { x`6^+>y^  
  return l(t) = r(t); ?r E]s!K  
} !5SQN5K  
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。 P ^<0d'(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u#@{%kPW  
=>z tBw\  
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 3?Eoj95w!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U;Ll.BFP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 QUZQY`' @  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e=jT]i*cU  
最后的布局是: i@R$g~~-D  
                Add >"<k8wn  
              /   \ /b:t;0G  
            Divide   5 1mVVPt^6  
            /   \ O:^LQ  
          _1     3 [+MX$y  
似乎一切都解决了?不。 =_m9so  
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。 _X2EBpZp  
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。 6^IqSNn-  
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: @-&(TRbZo  
o|;eMO-  
template < typename Right > hKZ`DB4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >AzWM .r  
Right & rt) const 1S(\2{Ylo  
  { ?X#/1X%u:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]dbSa1?  
} z'oiyXEE3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l /png:  
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。 #3Ej0"A@-B  
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。 ^>X)"'0+  
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。 GKyG #Fl  
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。 ;w6fM  
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? T4~`e_  
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: EwD3d0udL  
B?#kW!wj  
template < class Action > "rx^M*"  
class picker : public Action "<w2v'6S  
  { 8@ %mnyQ  
public : 2\nN4WL 5.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F?8BS*r_  
  // all the operator overloaded Ob8B  
} ; Cl6m$YUt  
{+"g':><  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C1T=O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: bbNU\r5%  
2<'`^AO@  
template < typename Right > a;"Uz|rz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *!g 24  
  { xEVLE,*?>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /}w#Jk4pD  
} 2f|6z- Z  
3$c(M99r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nw0L1TP/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。 s !#HZK  
@8=vFP'  
template < typename T >   struct picker_maker ' :\fl.b  
  { y !<'rg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J;UBnCg  
} ; i s L{9^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2'wr={>W  
  { " F-Y^  
typedef picker < T > result; 'ySljo*It  
} ; Q !9HA[Ly  
&:V@2_6"  
下面总的结构就有了: Mo}H_8y  
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。 _+ twq i  
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。 q*6q}s3n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {r={#mO;p  
至此链式操作完美实现。 |l|_dn  
O)`fvpVU  
fyI_  
七. 问题3 5x8'K7/4.  
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。 *Ph]F$ZP  
`gBD_0<T7  
template < typename T1, typename T2 > h|bqyu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fr-[UZ~V  
  { HWqLcQ d:P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?75\>NiR  
} ZCm1+Y$  
Kb}MF9?:e  
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: /7bw: h;  
KNy`Lj)VPY  
template < typename T1, typename T2 > _N98vf0o  
struct result_2 `f@{Vcr% i  
  { D7)(D4S4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wGPotPdE2  
} ; #wr2imG6  
mA& =q_gS  
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? < CDA"  
这个差事就留给了holder自己。 X E 9)c   
    (@ "=F6P  
MRQZIi  
template < int Order > Vu}806kB  
class holder; T?>E{1pS  
template <> [4p=X=B  
class holder < 1 > pA<eTlH  
  { O@s{uZ|A6  
public : NS@{~;#R  
template < typename T > lr WLN  
  struct result_1 J{d(1gSZ  
  { gI)u}JX  
  typedef T & result; c15r':.5  
} ; 2}w#3K  
template < typename T1, typename T2 > 6 *Zj]is  
  struct result_2 gQy~kctQ#  
  { 5:UyUB  
  typedef T1 & result; \<ZLoy_  
} ; 7F9;Su3.  
template < typename T > >8|+%pK8<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SET-8f  
  { =+<d1W`>0  
  return (T & )r; ~b Rd)1  
} Nsn~@.UuSW  
template < typename T1, typename T2 > UFe(4]^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;|<(9u`  
  { r0\?WoF2C  
  return (T1 & )r1; n+HsQ]z.  
} =h|wwQE  
} ; g`[`P@  
JS!*2*Wr  
template <> zI^Da!r.  
class holder < 2 > yxwWj>c  
  { 9${Xer'  
public : `XW*kxpm  
template < typename T > `4V"s-T'  
  struct result_1 Bd5+/G=m  
  { 0I 5&a  
  typedef T & result; 1 {Jb"  
} ; b{M}5~e=B  
template < typename T1, typename T2 > #f*g]p{   
  struct result_2 2+.18"rvi  
  { F\:(*1C  
  typedef T2 & result; |CIC$2u  
} ; oq$w4D0Z  
template < typename T > \~#WY5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f8'MP9Lv  
  { SdJ/ 4&{ !  
  return (T & )r; ``u:lL  
} J[@um:  
template < typename T1, typename T2 > u1Ek y/e-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,O]l~)sr|  
  { /YH`4e5g  
  return (T2 & )r2; I%"'*7 U  
} l?8)6z#Zl  
} ; L9FHgl?  
S&(^<gwl  
X}cZxlqc  
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> >。 G[h(xp?,l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k6(r !mc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !MVj=(  
F[Q!d6  
return l(i, j) = r(i, j); BFVAw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @hif$  
XiQkrZ  
  return ( int & )i; AIRr{Y  
  return ( int & )j; .Cz %:%9  
最后执行i = j; ! bU\zH  
可见,参数被正确的选择了。 aWy]9F&C:  
@;:>GA  
?La Ued'  
*7$P]  
fuX'~$b.fA  
八. 中期总结 7&B$HZ  
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: _&#S@aGw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q,%:h`t\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \or G63T:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H'=(`  
a9U_ug58  
:G5RYi  
qO@@8/l  
3c3OG.H$8  
RA O`i>@  
九. 简化 TDtAmk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0?0Jz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l2jF#<S@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: W# US#<9Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TsQU6NNE  
  +-*/&|^等 -&2B@]]  
2. 返回引用。 >[10H8~bI/  
  =,各种复合赋值等 5W? v'"  
3. 返回固定类型。 ^W?Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qe$^q  
4. 原样返回。 \ I`p|&vG  
  operator, x_#-tB  
5. 返回解引用的类型。 O) atNE   
  operator*(单目) ]3iH[,KU3  
6. 返回地址。 m Lk(y*  
  operator&(单目) |JF@6  
7. 下表访问返回类型。 g\SrO {*  
  operator[] E:`v+S_h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "&.S&=FlI  
  operator<<和operator>> ;)AfB#:d  
^' M>r (t  
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。 ]b/S6oc6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q]/Uq~m C  
{LHR!~d}5f  
template < typename Left > @=j WHS  
struct value_return :Y,BdU  
  { K14^JAdY/  
template < typename T > `Z"Q^  
  struct result_1 }Z-Z|G)#  
  { s*/bi W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B~ S6R  
} ; nrm+z"7  
l:#-d.z#  
template < typename T1, typename T2 > ?<Wb@6kh`  
  struct result_2 Z/;Xl~  
  { BVsD( @lX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SP*fv`  
} ; o2z]dTJ}o  
} ; EtbnE*S  
zmj"fN{\  
2d%}- nw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (+uj1z^  
ez]tAW  
下面我们来剥离functor中的operator() 0:0NXVYs&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {@! Kx`(:  
D8&`R  
return l(t) op r(t) /sM~U q?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~x#w<0e>  
return op l(t) qd3Q}Lk  
return op l(t1, t2) ~'37`)]z  
return l(t) op /~*_x=p:  
return l(t1, t2) op cdqB,]"  
return l(t)[r(t)] akw,P$i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1f",}qe;  
s,#>m*Rh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'lHdOG  
单目: return f(l(t), r(t)); `.s({/|[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gs!(;N\j|  
双目: return f(l(t)); pym!U@$t  
return f(l(t1, t2)); 8-<:i  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;7N{^"r  
[Nn`l,  
struct meta_divide CLvX!O(~  
  {  N?Lb  
template < typename T1, typename T2 > @gY)8xMbA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *CHI2MB  
  { &0f5:M{P  
  return t1 / t2; %p%%~ewmx  
} y;/VB,4V  
} ; YPHS 1E?  
l;o1 d-n]  
这个工作可以让宏来做: 4apL4E"r  
/Q,mJ.CnSR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (5]}5W*  
template < typename T1, typename T2 > \ >/|q:b^2r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [eTSZjIN7  
以后可以直接用 M4as  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |sJSN.8  
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 ]U"94S U:)  
(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。。。) lg^Z*&(  
{<<U^<6}  
*}P~P$q%  
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 x7O-Y~[2  
UX7t`l2R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oq}'}`lw"  
class unary_op : public Rettype | Bi!  
  { Jv^h\~*jH  
    Left l; ~3<> 3p  
public : EFz&N\2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F6z%VWU  
#\=FO>  
template < typename T > F w?[lS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $< JaLS  
      { z<Nfm  
      return FuncType::execute(l(t)); A}l3cP; `#  
    } hIT+gnhh  
/'/Xvm3  
    template < typename T1, typename T2 > @{2 5xTt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7'Mm205\  
      { RCpR3iC2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *WuID2cOI  
    } 1jcouD5?H  
} ; 7<*yS310  
H*}y^ )x  
;=MU';o  
同样还可以申明一个binary_op HAa; hb  
1eF3`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p>huRp^w  
class binary_op : public Rettype ,5h)x"s  
  { Te[n,\Nb  
    Left l; Vh4X%b$TV  
Right r; Bx< <~[Ws}  
public : *_d7E   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a!v1M2>  
%V7at7>o  
template < typename T > 2fL;-\!y(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Iy&!<r7:]0  
      { 8)_XJ"9)G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Jcd-  
    } =c\>(2D  
gi1^3R[  
    template < typename T1, typename T2 > FOE4>zE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .(cw>7e3D  
      { v bZ}Z3f_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V@g'#= {r  
    } g,!L$,/F  
} ; p$] 3'jw  
V2wb%;q  
3[Qxd{8r  
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 r7%I n^k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VY7[)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jdj2~pTq  
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。 *Q "wwpl?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0AL=S$B)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <Z mg#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '-Vt|O_Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -&zZtDd F  
下面是修改过的unary_op t.i 8 2Q  
286jI7T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r@H /kD  
class unary_op 4V)kx[j  
  { *k.G5>@  
Left l; ,is3&9  
  2*laAB  
public : 2} /aFR  
U:0mp"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} / *#r`A  
p>v$FiV2N  
template < typename T > T $>&[f$6  
  struct result_1 6]WAUK%h  
  { f@wquG'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t%/&c::(6  
} ; rr],DGg+B]  
/[ 5gX^A  
template < typename T1, typename T2 > wDal5GJp  
  struct result_2 P~>O S5^  
  { HdUQCugxx:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |6sp/38#p  
} ; X!TpYUZ '  
Q4#m\KK;i9  
template < typename T1, typename T2 > Hw}Xbp[y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %rL.|q9  
  { K7_UP&`=J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )-I { ^(  
} & p  
qd ~BnR$=  
template < typename T > V1N3iI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u5`u>.!  
  { y4?0j:  
  return OpClass::execute(lt(t)); r= `Jn6@  
} x}Eg.S  
RB7tmJ c  
} ; y@S$^jk.  
Y8~"vuIE5  
,aZ[R27rpL  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug zZPO&akB"  
好啦,现在才真正完美了。 @1roe G  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5uGq%(24  
G5BfNU  
template < typename Right > #jvtUS\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  ,f%S'(>w  
  { UERLtSQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zj{pJOM06  
} gh]cXuph  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BA:VPTZq  
*w`sM%]Rq  
Woy m/[i  
vm8eZG|  
0 1rK8jX  
十. bind &jJL"gq"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rpha!h>w1%  
先来分析一下一段例子 ~Fcm[eoC  
+5*95-;0  
q6luUx,@m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D%pF;XY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b{&)6M)zo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [q[Y~1o/&H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j3V -LnA  
我们来写个简单的。 zR:L! S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =&]g "a'  
对于函数对象类的版本: ~qKY) "gG  
K($Npuu]  
template < typename Func > Q(?#'<.#  
struct functor_trait +~$ ]} %  
  { Q Z  
typedef typename Func::result_type result_type; i-_mTY&M  
} ; .|70;  
对于无参数函数的版本: Xc-'Y"}|`t  
#=A)XlZMd  
template < typename Ret > XNkn|q2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vpr.Hn  
  { F^;ez/Gl  
typedef Ret result_type; uw_Y\F-$  
} ; \~$#1D1f  
对于单参数函数的版本: 7`'Tbp  
g}cq K  
template < typename Ret, typename V1 > !l8PDjAE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 583|blL  
  { Ve; n}mJ?  
typedef Ret result_type; @RKryY)  
} ; fIU#M]Xx  
对于双参数函数的版本: ]{@-HTt  
c-5)QF) z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3F2w-+L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !_)[/q"  
  { @I?=<Riu  
typedef Ret result_type; htF] W|z  
} ; U 'bEL^Jf  
等等。。。 "+G8d' %YV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eD6fpe\(  
&Ok):`  
template < typename Func > OQJ6e:BGt  
struct func_return fuySN!s  
  { Tyx_/pJT  
template < typename T > '~=SzO  
  struct result_1 @Jw-8Q{  
  { 8{sGNCvU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YIYmiv5  
} ; Ad_h K O  
r;N|)  
template < typename T1, typename T2 > eng'X-x  
  struct result_2 [{,1=AB  
  { i8]S:49  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pW3^X=6  
} ; $xN|5;+  
} ; Y$@?.)tY  
C~/a-  
&F~T-i>X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $=4QO  
9\7en%(M  
template < typename Func, typename aPicker > vdwsJPFbc  
class binder_1 /j.9$H'y  
  { c\j/k[\<  
Func fn; E7hY8#G  
aPicker pk; .Z *'d  
public : nBYZ}L q  
6Z"X}L,*  
template < typename T > >^3i|PB  
  struct result_1 A.w.rVDD  
  { k!Y, 63V=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )9]PMA?u  
} ; Xsa].  
Iu=(qU  
template < typename T1, typename T2 > dSHDWu&  
  struct result_2 scV5PUq  
  { La[V$+Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; do'GlU oMC  
} ; 493*{  
wUJcmM;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5|)W.*Q  
x]j W<A  
template < typename T > 6_B]MN!(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n+M<\  
  { 5[0?g@aO  
  return fn(pk(t)); .T`%tJ-Em  
} /PKNLK  
template < typename T1, typename T2 > J<lW<:!3]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (/$^uWj  
  { <C*hokqqP  
  return fn(pk(t1, t2)); |Y.?_lC  
} %(Icz ?  
} ; 'Pbr v  
BnY&f  
|I=T @1_D  
一目了然不是么? kq-) ^,{y  
最后实现bind "<gOzXpa  
8{ I|$*nB  
f6p/5]=J26  
template < typename Func, typename aPicker > 7t3!) a|lI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~}Pfu  
  { 8zb /xP>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NHE18_v5  
} 5mR 1@  
`d(ThP;g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yt2PU_),  
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。 ~VB1OLgv#.  
CvdN"k  
十一. phoenix B<C&xDRZ0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T u'{&  
2Khv>#l  
for_each(v.begin(), v.end(), 5lum$5  
( s#GLJl\E_P  
do_ .RL=xb|[  
[ T> p&$]OG  
  cout << _1 <<   " , " !n%j)`0M  
] %l%HHT  
.while_( -- _1), H,NF;QPPC  
cout << var( " \n " ) rZpXPI  
) A=>u 1h69  
); H;"4 C8K7  
jiC>d@~y  
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: 8?C5L8)  
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 & nK<:^n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D/' dTrR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J~- 4C)  
e:W{OIz:  
d d;T-wa}  
template < typename Cond, typename Actor > eV~goj  
class do_while @%SQFu@FJ  
  { T8NxJmYqB  
Cond cd; !_(Tqyg&  
Actor act; fXB0j;A  
public : `$NP> %J-  
template < typename T > :v 4]D4\o  
  struct result_1 Y9|!+,  
  { #fM'>$N  
  typedef int result_type; hv+zGID7  
} ; D)Dr__x  
2T`!v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nj4/#W  
g,Y/M3>(  
template < typename T > -{A<.a3P}=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {>;R?TG]$  
  { GKCroyor  
  do <-0]i_4sK  
    { mA}"a<0  
  act(t); O H7FkR  
  } ctV,Q3'Z  
  while (cd(t)); E)3NxmM#  
  return   0 ; DL.!G  
} -Qe Z#w|  
} ; /7LR;>Bj  
'ig'cRD6N  
|&jXp%4T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0(btA~'*  
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。 eiOW#_"\  
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。 CH/rp4NeSy  
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。 lRdChoL$2  
下面就是产生这个functor的类: )CyS#j#=  
ze;KhUPRm  
b>$S<td  
template < typename Actor > 3mni>*q7d  
class do_while_actor iR0y"Cii  
  { ,2)6s\]/b  
Actor act; XZwK6F)L  
public : Q7A MRrN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,=N.FS  
&-=5Xc+Z  
template < typename Cond > kNL\m[W8$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L.WljNo  
} ; _tXlF;  
l@:0e]8|o  
|WUG}G")*x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lh<).<S  
最后,是那个do_ KY N0  
0|b>I!_"g  
D,ln)["xm  
class do_while_invoker FCn_^l)EA  
  { K4);HJ|=  
public : snikn&  
template < typename Actor > 'P}0FktP`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8sCv]|cn  
  { <Ok3FE.K  
  return do_while_actor < Actor > (act); CWS4lx  
} g zg_>2Sj  
} do_; Hq 188<  
Xs?o{]Fe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5 u0HI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $tS}LN_!  
最后来说说怎么处理break和continue MqUH',\3  
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。 k# rBB  
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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