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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7FGi+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b]k9c1x  
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, |58xR.S'g  
20A`]-D  
'Uu!K!  
yU'<b.]  
  class filler <S68UN(Ke  
  { }YCpd)@  
public : 0<#>LWaM_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GY wU3`{  
} ; jcL%_of  
+Fa!<txn  
^c|_%/  
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: &r)[6a$fW  
iqr/MB,W  
z1S p'h$  
x ?24oO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1U6 z2i+y  
_kXq0~  
K$/&C:,Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &$g{i:)Z  
;7E c'nC4  
O QGKH6q  
y,s`[=CT  
二. 战前分析 h yK&)y?~  
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。 i8->3uB  
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 ,9Si 3vn  
D1R$s*{  
_9:r4|S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2mEvoWnJ  
  /* --------------------------------------------- */ mLm?yb:  
vector < int *> vp( 10 ); |wINb~trz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qV7 9bK  
/* --------------------------------------------- */ y ~n1S~5cI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g+A>Bl3#  
/* --------------------------------------------- */ O+OUcMa,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ACOn}yH  
  /* --------------------------------------------- */ YpI|=mv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v6P2v  
/* --------------------------------------------- */ f9D01R fo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dl@Jj?zc  
`br$kB  
U*4r<y9R  
d$hBgJe>N  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q|xa:`3?  
1._1, _2是什么? * }) W>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 GRh430V [  
2._1 = 1是在做什么? |p.|zH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JIPBJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 w)C5XX30;  
S#:l17e3  
uH]oHh!}j  
三. 动工 c{ ([U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v =d16  
CorV!H4  
F:N8{puq5  
"S H=|5+  
template < typename T > D$N;Qb  
class assignment h8dFW"cpC  
  { 8qL.L(=\/  
T value; Swr4De_5  
public : QQJf;p7  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3 3zE5vr  
template < typename T2 > h:RP/ 0E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y9b%P]i  
} ; <*(^QOM  
l];/,J^  
niqknqW<t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $*;`$5.x^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "+E\os72|  
P; h8  
?N^1v&Q  
H*e+ 2  
  class holder +z 4E:v  
  { BP}@E$  
public : h4#'@%   
template < typename T > E!_3?:[S_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #a9O3C/MP  
  { +PS jBO4!  
  return assignment < T > (t); _b$ yohQ  
} M|NQoQ8q  
} ; XBoq/kbw!  
|az2vD6P  
te4=  
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: 5|5p -B  
eR0$CTSw  
  static holder _1; flT6y-d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XO+rg&Pu  
"9 f+F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \<ysJgqUG  
而不用手动写一个函数对象。 $,yAOaa  
v& bG`\!  
oKb"Ky@s  
p6Z|)1O]  
四. 问题分析 -We9 FO~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 HItNd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A,BYi$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z0OxJe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c_8<N7 C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A; wT`c  
UWidT+'Sa  
五. 问题1:一致性 H8B$# .  
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?| \ 'Va(}v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #*:^\z_Jd  
$xWUzg1<U  
struct holder Qe{w)e0}`  
  { `XpQR=IOMb  
  // z$WLx  
  template < typename T > X8">DR&>Y  
T &   operator ()( const T & r) const 5'c#pm\Q  
  { 4Y$\QZO  
  return (T & )r; 5C&*PJ~WA  
} 4hODpIF  
} ; SiUu**zC  
yOt#6Vw  
这样的话assignment也必须相应改动: 1[T7;i$  
Qn,6s%n  
template < typename Left, typename Right > _&/ {A|n  
class assignment a6-.|tt#t  
  { r0 )ne|&Hp  
Left l; 1Dl6T\20  
Right r; > (9\ cF{  
public : g4 eW<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 ye  
template < typename T2 > 9 @xl{S-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z}B 39L  
} ; Mx$&{.LFJ  
Xh>($ U  
同时,holder的operator=也需要改动: ?:ZB'G{%E  
}Uwji  
template < typename T > DL?nvH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vj]>X4'i  
  { g (WP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); //_H _ue$  
} H=Ilum06  
s<)lC;#e  
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。 5OppK(Oi*C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ZGDT 6,  
@J"tM.  
return l(rhs) = r; VOLj#H  
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。 l6&\~Z(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: avL_>7q  
r]UF<*$  
template < typename Tp > V@!)Pw  
class constant_t 4uo`XJuQ  
  { [104;g <  
  const Tp t; a9z#l}IQ  
public : m^G(qoZ]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P0jr>j@^-  
template < typename T > yB2h/~+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p.SipQ.P  
  { :t]HY2  
  return t; Pp s-,*m  
} {@^;Nw%J  
} ; B+j]C$8}  
Z(T{K\)uN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RHg-Cg`  
下面就可以修改holder的operator=了 . \"k49M`  
0{|HRiQH9+  
template < typename T > k=hWYe$iAz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8~]D!c8;a  
  { odsFgh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AQg|lKv  
} akxNT_   
-juG[zn  
同时也要修改assignment的operator() uv27Vos  
YR9fw  
template < typename T2 > A913*O: \  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } { K]5[bMT  
现在代码看起来就很一致了。 {O^u^a\m  
!qj[$x-ns  
六. 问题2:链式操作 <4"-tYa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 La;G S  
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。 Aw |;C  
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。 }OL"38P  
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。 `t&{^ a&Y"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |)29"_Kk5  
jC9us>b  
template < typename T > Xq*^6*E-}  
struct result_1 o@Oz a  
  { o)AwM"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s|]g@cz an  
} ; DAB9-[y+  
[|DKBJ  
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: 8AuBs;i  
#]kjyT0  
template < typename T > ttzNv>L,  
struct   ref 6<._^hyq  
  { "6$V1B0KW  
typedef T & reference; MC}t8L=  
} ; `}}:9d  
template < typename T > '4[=*!hs!  
struct   ref < T &> * x/!i^  
  { 4Z( #;9f  
typedef T & reference; ^dHQ<L3.*  
} ; N1c=cZDV  
_\ToA9m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sjr,)|#[  
,50  
template < typename T > !Rn6x $_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &9p!J(C  
  { Z<-_Y]4j  
  return l(t) = r(t); cqS :Zq  
} {AL EK   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <(L@@.87R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y%s:oHt  
1iy$n  
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 F4EAC|Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I,j4 BU4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tlsh[@Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /kW Z 8Z  
最后的布局是: 5Q?Jm~H9  
                Add $KiCs]I+  
              /   \ Oj5UG*  
            Divide   5 &O&HczO  
            /   \ k$w~JO!s  
          _1     3 2bp@m;g$  
似乎一切都解决了?不。 I0Pw~Jj{  
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。 K4c:k; V  
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。 Jz}nV1G(jz  
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: #DTKz]i?  
rs&]46i/p  
template < typename Right > q$Gs;gz^(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VY0.]t  
Right & rt) const n~N>;m P  
  { ]gk1q{Ql<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ze+YQ F  
} RP4/:sO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yB b%#GW  
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。 uJ !&T  
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。 Ms{";qiG  
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。 ,XD" p1(|G  
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:1aDr;  
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? Kg[OUBv  
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: 'wND  
.DCHc,DxA  
template < class Action >  0#,a#P  
class picker : public Action 8Bf >  
  { /{i~CGc ;"  
public : _4ag-'5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6>>; fy2  
  // all the operator overloaded Kc/1LeAik  
} ; rhJ&* 0M  
e~o!Qm  
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。 AjC:E+g  
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: :t}\%%EbmE  
R'Sd'pSDN  
template < typename Right > h)KHc/S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jEc_!Q  
  { YG "Ta|@5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L:R4&|E/t  
} {f/qI`  
IGdiIhH~2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^|]&"OaB Z  
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。 BQ@7^E[  
XH%L]  
template < typename T >   struct picker_maker \iuR+I  
  { lSj gN~:z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7aG.?Ca%  
} ; "s2_X+4oY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tcD7OC:"6  
  { ;FPx  
typedef picker < T > result; Pf*6/7S:  
} ; b/SBQ" B%  
jkAjYR.  
下面总的结构就有了: zTz}H*U  
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。 `c`VIq?  
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。 0Y.z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kl1v^3\{  
至此链式操作完美实现。 7+O)AU{  
)`u17 {  
KII{GDR]  
七. 问题3 a:kAo0@":j  
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。 4ot<Uw5  
%( )d$.F  
template < typename T1, typename T2 > %go2tv:|W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )H8_.]|  
  { ;Rrh$Ag  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P}bIp+  
} LCF}Y{  
 j]u!;]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l=@ B 'a  
E)"19l|}B  
template < typename T1, typename T2 > k[6J;/  
struct result_2 a)_3r]sv^  
  { L*@`i ]jl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mypV[  
} ; BI'>\hX/V  
cc@W 6W  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? > I2rj2M#  
这个差事就留给了holder自己。 S|85g1}t  
    *t@A-Sn  
87 Z[0>  
template < int Order > #mxOwvJ  
class holder; &Mh.PzO=b  
template <> L^J4wYFTO  
class holder < 1 > ]e>qvSuYh  
  { )M0YX?5A R  
public : r`H}f#.KR  
template < typename T > #M,&g{  
  struct result_1 gf|uZ9{  
  { u'YXI="(  
  typedef T & result; [FFr}\}bY  
} ; x/|W;8g4  
template < typename T1, typename T2 > 'jev1u[  
  struct result_2 q<3nAE$?=  
  { CM6% g f3  
  typedef T1 & result; !fh (k  
} ;  Q !X?P  
template < typename T > uP~,]ci7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^T=9j.e'ja  
  { B8&q$QV  
  return (T & )r; Gh;\"Qx  
} l;?:}\sI=  
template < typename T1, typename T2 > pUIN`ya[[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o`T.Zaik,  
  { X+X:nL.t  
  return (T1 & )r1; KVi6vdgD  
} ?N#I2jxaD  
} ; *?)MJ@  
+! 1_Mt6  
template <> 1d^~KBfv  
class holder < 2 > oD)x\ )t8  
  { uEPp%&D.+  
public : !)s(Lv%]  
template < typename T > L/k35x8  
  struct result_1 c%&,(NJ]K  
  { m#"_x{oa  
  typedef T & result; v%tjZ5x  
} ; <Q[%:LD  
template < typename T1, typename T2 >  3Y#Q'r?  
  struct result_2 `3TR`,=  
  { 7B?Y.B  
  typedef T2 & result; Lg:1zC  
} ; Wu>]R'C  
template < typename T > eG=d)`.JaV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P,v7twc0M  
  { r!r08y f  
  return (T & )r; xfk -Ezv  
} Yuv(4a<M%  
template < typename T1, typename T2 > tXE/aY*I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dOjly,!  
  { pF;.nt)  
  return (T2 & )r2; l`v5e"V  
} LjKxznn o  
} ; U[ ]yN.J  
x]^d'o:cDP  
/s?%ft#-9o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7@ym:6Y+]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @iz Onc:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fu7x,b0p  
7nt(Rtbsu  
return l(i, j) = r(i, j); I|X`9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `bP`.Wm  
<ZC .9  
  return ( int & )i; Kz'GAm\  
  return ( int & )j; oj8r*  
最后执行i = j; YwVA].p@TI  
可见,参数被正确的选择了。 Xo PJ?6 3  
vo/x`F'ib  
pY&6p~\p  
g=:o'W$@  
#2=l\y-#  
八. 中期总结 ~WrpJjI[  
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: pte\1q[N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s_^`t+5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z$z-Hx@%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2> a&m>  
\kE0h\  
ys=2!P-[#  
175e:\Tw  
'4,?YcZ?S  
`zoHgn7B9q  
九. 简化 \`.v8C>vG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 EU(e5vO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0fc;H}B*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \Z.r Pq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CvIuH=,  
  +-*/&|^等 PqspoH 0OI  
2. 返回引用。 %_ew{ff|  
  =,各种复合赋值等 QL0q/S1*  
3. 返回固定类型。 2j f!o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4s{=/,f  
4. 原样返回。 r1~W(r.x  
  operator, jHEP1rNHE  
5. 返回解引用的类型。 `8ob Xb  
  operator*(单目) RFM;?!S  
6. 返回地址。 4 95Y<x}=  
  operator&(单目) % jDH{xSMb  
7. 下表访问返回类型。 >{AE@@PB^  
  operator[] c@A.jc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (-ELxshd  
  operator<<和operator>> RIkIE=+6  
!\b-Ot(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j32*9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: taDe^Ist j  
8{Wl   
template < typename Left > +B{u,xgg  
struct value_return ybpOk  
  { ) [eTZg  
template < typename T > _J*l,]}S  
  struct result_1 qt:B]#j@  
  { OX,em Ti  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %C%3c4+Oh  
} ; u.E>d9  
r?KRK?I  
template < typename T1, typename T2 > 0Hrvr  
  struct result_2 hq"n RH  
  { rzdQLan  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kNP-+o  
} ; Vc0j)3  
} ; 1<:5b%^c  
&wQ<sVQ0$  
V 2Xv)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Dx\~#$S!=  
f0eQq;D$K  
下面我们来剥离functor中的operator() PE.UNo>o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S))B^).0-  
*vQ 6LF;y  
return l(t) op r(t) 1G A.c:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !- [ ZQ  
return op l(t) z<Z0/a2'1  
return op l(t1, t2) J"#6m&R_q  
return l(t) op uj;iE 9  
return l(t1, t2) op rHk(@T.]  
return l(t)[r(t)] ~LI}   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e!=7VEB  
w#2apaz  
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: &%v*%{|j  
单目: return f(l(t), r(t)); sct 3|H#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Tvnd,  
双目: return f(l(t)); |Ja5O  
return f(l(t1, t2)); qo:Zc`t(R  
下面就是f的实现,以operator/为例 pPxgjX  
ZKW1HL ]m  
struct meta_divide ys!O"=OJ  
  { Dh m ;K$T  
template < typename T1, typename T2 > 4~Q<LEly  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p7+>]sqX  
  { NXLb'mH~  
  return t1 / t2; E9Kp=3H  
} "[/W+&z[~  
} ; %cs" PS  
A|Ft:_Y  
这个工作可以让宏来做: *s, bz.[  
};r EN`L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QlVj#Jv;~  
template < typename T1, typename T2 > \ 3Ch42<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rhYARr'  
以后可以直接用 ` *hTx|!'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZC$u8$+P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n[BYBg1yG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) lB_4jc  
nzO -\`40  
Mg0ai6KD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 f:nXE&X[  
Rxw+`ru  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @WXRZEz  
class unary_op : public Rettype pVl7] _=m  
  { aeYz;&K  
    Left l; 2./ z6jXW_  
public : EWl9rF@I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ">B&dNrt  
|+~P; fG  
template < typename T > O*2{V]Y @  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +-x+c: IxA  
      { /_JR7BB^X,  
      return FuncType::execute(l(t)); jn]l!nm  
    } BGNZE{K4"  
xn=mS!"1Zo  
    template < typename T1, typename T2 > o8g] ho  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H O>3>v  
      { ("f~gz<<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); R {-M%n4w  
    } !#1UTa  
} ; =C#z Px,  
dtQ3iuV %  
'e>'J ZR  
同样还可以申明一个binary_op )MV `'i  
79Aa~+i'_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Oo!]{[}7  
class binary_op : public Rettype kQ[23  
  { :3se/4y}  
    Left l; 'D[ *|Qcy  
Right r; XThU+s9  
public : ?!tO'}?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lh\`9F:  
uI)z4Z  
template < typename T > dF|n)+C~R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #BEXj<m+J  
      { >0:=<RW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |+-b#Sa9  
    } Nog{w  
JBV 06T_4o  
    template < typename T1, typename T2 > #VZ-gy4$\B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .i7"qq.M  
      { ;M+~ e~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {6}$XLV3l  
    } (-o}'l'mo  
} ; 1mv5B t  
fTy{`}>  
3ug>,1:6-  
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 2_6@&2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s ldcI@Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f'j<v  
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。 ?Rh[S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `)i4ZmE|  
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。。。 Pr/q?qZY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $?&distJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rv~OfL  
下面是修改过的unary_op I'J-)D`  
UHI<8o9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /Zz [vf  
class unary_op }Zp[f6^Q  
  { meD83,L~N  
Left l; kCZ'p  
  xM&`>`;^e  
public : 4SkCV  
0sq?>$~Kc*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z4k'c+  
(>\4%(pnD  
template < typename T > ;MO,HdP;  
  struct result_1 =EHKu|rX~  
  { P!R`b9_U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fp+fZU  
} ; On;7  
!'bZ|j%  
template < typename T1, typename T2 > m*AiP]Qu  
  struct result_2 oPxh+|0?  
  { I_`$$-|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2N&S__  
} ; m.yt?`  
,_'Z Jlx  
template < typename T1, typename T2 > @ &GA0;q0t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~. 5[  
  { n}J!?zZc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ur+\!y7^R  
} Z(ToemF)hi  
<@c9S,@t  
template < typename T > Jb!s#g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const No'Th7=|S  
  { xy^z_`  
  return OpClass::execute(lt(t)); wA";N=i=  
} x qj@T^y  
E**Hu9  
} ; UotLJa  
T\TKgO=)  
aslb^  
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 ~kZ? e1H  
好啦,现在才真正完美了。 )9 {!=k  
现在在picker里面就可以这么添加了: D' h%.  
X$< CIZ  
template < typename Right > kI~; 'M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kznm$2 b  
  { mN" g~o*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o|1_I?_  
} nsXyReWka  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n?NUnFA  
{%v{iE>  
Mgux (5`;  
z| m-nIM  
%hA0  
十. bind rW2   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]2mfby  
先来分析一下一段例子 dJ7!je1N*  
^Zq3K  
LHusy;<E[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U1pwk[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pE]s>T a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 810uxw{\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Nf9$q| %!  
我们来写个简单的。 %xwtG:IKEV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zRA,Yi4;+  
对于函数对象类的版本: ugQySg>  
GOY!()F  
template < typename Func > 4#D>]AX  
struct functor_trait Z7=k$e  
  { 26-K:"  
typedef typename Func::result_type result_type; bSk)GZyH\d  
} ; $G#)D^-5G  
对于无参数函数的版本: +Y440Tz  
DP &*P/  
template < typename Ret > ~ ll+/w\4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ByW,YKMy  
  { k mX:~KMb  
typedef Ret result_type; Nk$OTDwP  
} ; z?g\w6  
对于单参数函数的版本: y.WEO>   
9y;8JO  
template < typename Ret, typename V1 > 6z1>(Za7>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <w0$0ku  
  { d6g^>}-!t  
typedef Ret result_type; WTj,9  
} ; Si=u=FI1e  
对于双参数函数的版本: [_3L  
f5vsxP)Y[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X/<Q3AK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2~!+EH  
  { &&|c-mD+*  
typedef Ret result_type; QR[i9'`<  
} ; V?-OI>  
等等。。。 -hP>;~*4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qr]`flQ8  
=.6JvX<d1*  
template < typename Func > , n47.S  
struct func_return b,-qyJW6  
  { W[oQp2 =  
template < typename T > 9>[ *y8[:0  
  struct result_1 cp3O$S  
  { ? VHOh9|AT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cDLjjK7:   
} ; s)V<dm;T  
njBK{  
template < typename T1, typename T2 > 2!g7F`/B  
  struct result_2 L%0G >2x  
  { Hge0$6l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hH=}<@z   
} ; 6e :#x:O  
} ; Wt9'-"c  
gwv s  
Y #6G&)M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vC%8-;8{H  
(b;*8  
template < typename Func, typename aPicker > 'mE!,KeS;  
class binder_1 t(5PKD#~Dc  
  { Zf8_ko;|:-  
Func fn; 6,Y<1b*|Vo  
aPicker pk; I@o42%w2  
public : Eh|v>Yew  
#@K %Mx  
template < typename T > 9 az{j 1  
  struct result_1 rCgoU xW`  
  { \[W)[mH_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QX|y};7\e  
} ; :6y;U  
Gq9pJ  
template < typename T1, typename T2 > I?Ct@yxhF'  
  struct result_2 b=Oec%Adx  
  { }ujl2uhM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .u$o^; z!  
} ; F4 :#okt  
FR? \H"'x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _jD\kg#LY  
Zp <^|=D  
template < typename T > 0XUWK@)P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 p! rZ  
  { \ 3HB  
  return fn(pk(t)); zpBkP-%}E  
} 2(K@V6j$M  
template < typename T1, typename T2 > 8)51p+a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l"1at eM3  
  { QK@[ b3-h1  
  return fn(pk(t1, t2)); T6fm`uL&L  
} rJ)8KY>  
} ; OVa38Aucr3  
ZBl!7_[_  
pkT26)aW  
一目了然不是么? \9T /%[r#  
最后实现bind ~Rk ~Zn  
yZw5?{g@  
?'+ kZ|  
template < typename Func, typename aPicker > .Arcsg   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CH+mzy  
  { GLE"[!s]f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %e%VHHO|  
} Ue2%w/Yo  
n(?BZ'&!O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gsa~zGN  
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。 ?5jq)xd2  
!pAb+6~T  
十一. phoenix |.Vs(0O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b,):&M~p  
IJ#+"(?7,u  
for_each(v.begin(), v.end(), Auk#pO#  
( d@e2+3<  
do_ 5!*@gn  
[ Z[?zaQ$  
  cout << _1 <<   " , " 1&#qq*{  
] 1?,1EYT"  
.while_( -- _1), -wrVhCd~g]  
cout << var( " \n " ) j$Wd[Ja+O  
) lmpBf{~ S  
); 9HBRWh6  
$ v0beN6MG  
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: HGl.dO 7NU  
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 =@y ?Np^A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >N8*O3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \zx$]|AQ  
|cIv&\ x  
8c^Hfjr0  
template < typename Cond, typename Actor > ^< wn  
class do_while $BUm,  
  { s{ dgUX  
Cond cd; K0C3s  
Actor act; x_$`#m{hL5  
public : Zj5B}[,l\  
template < typename T > Ge+T[  
  struct result_1 ibn(eu<uW  
  { M" R= ;n  
  typedef int result_type; `Tk GI0q  
} ; gOLN7K-)  
&"'Z)iWm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q7@oAeNd  
fF]w[lLDv  
template < typename T > / lDei}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @M&qH[tK-A  
  { i.Z iLDs\7  
  do 20?@t.aMp  
    { pi;'!d[l%  
  act(t); =:;K nS  
  } 0I['UL^!F  
  while (cd(t)); X<mlaXwrA  
  return   0 ; 8KMo!p\i  
} t+Au6/Dx?  
} ; |*n B2  
,Vfjt=6]}  
)];Bo.QA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  *"Uf|  
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。 L6Io u  
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。 $(+#$F<eo+  
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。 ;DX g  
下面就是产生这个functor的类: e6gLYhf&  
OWT|F0.1$k  
P "%f8C~r  
template < typename Actor > Yaj}_M-  
class do_while_actor = :BTv[lv  
  { Z]08gH  
Actor act; PnZC I!Mw  
public : 1\ Gxk&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \[&&4CN{  
,)M/mG?,  
template < typename Cond > @UQ421Z`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]\m >N]P]  
} ; qPoN 8>.  
bCqTubbx!t  
 L30$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $8WWN} OC  
最后,是那个do_ \>[k0<  
b} FhC"'i  
%ty`Oa2  
class do_while_invoker 7KL@[  
  { WS//0  
public : 6uIgyO*;k  
template < typename Actor > +E-CsNAZ*"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i ?PgYk&}  
  { >!Dp'6  
  return do_while_actor < Actor > (act); q~`dxq`}  
} <b:xyHS  
} do_; bs0[ a 1/  
F-Bj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ==AmL]*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pp@O6   
最后来说说怎么处理break和continue '<{Jlz(u9  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 yw1-4*$c  
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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