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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T &bB8tQk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P"t Dq&  
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, TDWD8??e  
s8qpK; O  
Fpwhyls  
rY1jC\  
  class filler @xso{$z?j  
  { ,^<39ng  
public : {ot6ssT=D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Asq&Z$bB_  
} ; cWo__EE  
Y?zo")  
=NnG[#n%  
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: sJl>evw  
Z:V<P,N  
|z&7KoYK'  
ER@RWV 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *P5/S8c  
HCe/!2Y/%  
>Rb jdM5K4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UlKg2p  
l|vT[X/g  
"?W8 o[c+  
8]O#L}"  
二. 战前分析 ! L3|5:j  
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。 [a}Idi` 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 F[0~{*/|G  
78<fbN5}r  
oz[G'[\}F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ; TwqZw[.  
  /* --------------------------------------------- */ i .eMrzJ|  
vector < int *> vp( 10 ); O'.{6H;t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S&k/Pc  
/* --------------------------------------------- */ Ox)_7A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xon^=Wo;  
/* --------------------------------------------- */ c? GV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jIHY[yDT  
  /* --------------------------------------------- */ jZvIqR/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :O?3lj)  
/* --------------------------------------------- */ 6Bexwf<u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \yLFV9P}EL  
P=9UK`n  
&zVXd  
}jFRuT;35  
看了之后,我们可以思考一些问题: PpNG`_O  
1._1, _2是什么? ^EW6}oj[  
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。 /'_Yct=  
2._1 = 1是在做什么? hw)z]  
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。 J9y}rGO  
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。 g0s4ZI+T  
CDr0QM4k:.  
LcNI$g;}Yf  
三. 动工 f'`y-]"V5)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mpk7$=hjc  
a"Ly9ovW  
Yfs eX;VX  
)|5mW  
template < typename T > D4$"02"  
class assignment WU.eeiX  
  { l <Z7bo  
T value; i1]}Q$  
public : 62G %.'7  
assignment( const T & v) : value(v) {} RQ#9[6w!v  
template < typename T2 > /#L4ec-'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } - ku8n%u  
} ; 9VIAOky-  
2Qc_TgWF  
3RcnoXX_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z*v`kl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }>3jHWxLc  
at2)%V)  
f3h]t0M  
}/IP\1bG  
  class holder CwyE  8v  
  { - &)  
public : ,zJ:a>v  
template < typename T > -b?s\X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4s"x}c">F  
  { ' 8Q }pp`  
  return assignment < T > (t); 0 U#m7j  
} 9o]!D,u8=5  
} ; =vDDfPR  
xf|C{XV@H  
-KG1"g,2  
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: zY-?Bv_D  
 qzSm]l?z  
  static holder _1; bhfKhXh8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XG5T`>Yl  
^(BE_<~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vo~Qo;m  
而不用手动写一个函数对象。 w7\ \m9  
N%=,S?b  
KmqgP`Cu  
d*@K5?O.  
四. 问题分析 ,.;{J|4P  
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 >@Q>Z8W?  
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。 t+,2 p|B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0a,B&o1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 li#ep?5h^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6J cXhlB`  
wX!0KxR/Z  
五. 问题1:一致性 5 (q4o`  
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?| "=$uv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zW[HGI6w  
azRp4~2?  
struct holder S]4!uv^y  
  { N,F[x0&?  
  // a,n#E!zT?w  
  template < typename T > 4]xD-sc  
T &   operator ()( const T & r) const kp6&e  
  { i|S/g.r  
  return (T & )r; SF"r</c[  
} R#rfnP >  
} ; '=Acg"aT  
tQTjqy{K  
这样的话assignment也必须相应改动: j|[>f  
PM QlJ&  
template < typename Left, typename Right > nY?&k$n  
class assignment Ypinbej  
  { { / ,?3  
Left l; )t2eg1a:  
Right r; c;n\HYk  
public : Lg-!,Y   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2cZgG^  
template < typename T2 > ajf(Ii\/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pv*]AF;9pQ  
} ; Oz<#s{Z  
"DX 2Mu=  
同时,holder的operator=也需要改动: /38XaKc{6  
:*t5?  
template < typename T > mKUm*m#<R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jm'^>p,9G  
  { -"x@V7X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VLfKN)g  
} <EY{goW  
Pa?C-Xn^  
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。 meGL T/   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CWb*bw0  
/HdjPxH  
return l(rhs) = r; fW=eB'Sl  
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。 7IrH(~Fo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d9l2mJzW  
bu=RU  
template < typename Tp > D&DbxTi  
class constant_t m.lzkS]P  
  { z0&Y_Up+5  
  const Tp t; ,y}~rYsP%  
public : \Y6r !D9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6yC4rX!a  
template < typename T > 0aJcX)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f7;<jj;w7  
  { f`[E^ zj  
  return t; iAt&927  
} p ^)3p5w  
} ; q-/t?m0  
_KZ TY`/*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lx> ."rW  
下面就可以修改holder的operator=了 lnK#q .]  
.kB!',v\  
template < typename T > YU\k D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $KS!vS7  
  {  k =O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7}pg7EF3z  
} FJn.V1  
.d?LRf  
同时也要修改assignment的operator() O0eM*~zI  
}:!X@C~  
template < typename T2 > k[y^7, r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !&5*H06  
现在代码看起来就很一致了。 xrv0%  
cNye@}$lu  
六. 问题2:链式操作 1-|aeJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WS%yV|e  
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。 /0XmU@B  
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。 ryb81.|  
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。 F(Je$c/J|~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N686~  
Q^X}7Z|T  
template < typename T > {+EnJ"  
struct result_1 yI / FD  
  { Zh`[A9I/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b,>>E^wd!  
} ; 3u< ntx ><  
2q*wYuc  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Y+5aT(6O  
bGxHzzU}  
template < typename T > D&qJ@PR  
struct   ref E;An':j  
  { ^z51f>C  
typedef T & reference; RrdLh z2N  
} ; 7R5+Q\W  
template < typename T > 1\g r ;b  
struct   ref < T &> 5<P6PHdY  
  { *U`R<mV\  
typedef T & reference; AS'+p%(  
} ; 2rb@Md]dx  
=q*c}8R_0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [2!C ^ \t  
rbl^ aik  
template < typename T > 8\jsGN.$JZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &=XK:+  
  { ;d FJqo82  
  return l(t) = r(t); %"WhD'*z}  
} LjIkZ'HuF  
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。 D0>Pc9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #$F*.vQSs+  
kdaq_O:s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 M`E}1WNQ?]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1MmEP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qj$w7*U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0E)M6 jJ  
最后的布局是: nj1PR`AE  
                Add 3eB)X2~   
              /   \ }F|B'[wn  
            Divide   5 hE<Sm*HU  
            /   \ }daU/  
          _1     3 Wfy+9"-;s  
似乎一切都解决了?不。 ^x_$%8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 KLG29G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |*Oi:)qt  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: p7HLSB2Rp  
U+C ^"[B  
template < typename Right > DO( 3hIj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :6/$/`I0W  
Right & rt) const /y6I I$AvM  
  { f .$*9Fkw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZB} A^X  
} ;lfv.-u:<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :Gew8G  
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。 #%w)w R3  
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。 )uMv]  
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。 d8U<V<H<  
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。 @4]{ZUV  
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? ~O]{m,)n  
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: {R_ <m$  
{'z$5<|  
template < class Action > A(n#k&W1fZ  
class picker : public Action ap2g^lQXq  
  { >0uj\5h)I]  
public : eN\+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2+Oz$9`.  
  // all the operator overloaded 9hh~u -8L  
} ; i0zrXaKV  
tU *`X(;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 !Ce!D0Tx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .2s^8gO  
*2rc Y  
template < typename Right > zx*D)i5-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hljKBx ~  
  { _O ;4>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )lz~Rt;1i  
} v`]y:Ku|wR  
|~PaCw8-ge  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  nF<xJs  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 yH>C7M7 t  
wNn=JzP  
template < typename T >   struct picker_maker pf%; *  
  { %(W8W Lz}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L u'<4 R  
} ; B*w]yL(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p1K]m>Y{?  
  { ei{tW3 H$  
typedef picker < T > result; Uw!d;YQm  
} ; z(EpJK=`_  
6> z{xYat  
下面总的结构就有了: VR\}*@pNp  
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。 M"bG(a(6:  
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。 +\)Y,@cw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vU]n0)<KB  
至此链式操作完美实现。 g"(@+\XZH"  
=\oL'>q  
gVI`&W__,  
七. 问题3 $EEn]y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W0Y ,3;0  
=LKM)d=1  
template < typename T1, typename T2 > w7&.U qjf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WglpWp)  
  { &%;n 9K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M)nh~gU  
} iz{TSU  
e9tb]sAG  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u6Wan*I?  
Y_EEnx&>i  
template < typename T1, typename T2 > +!!G0Zj/  
struct result_2  K+XUC  
  { %>6ilG Q+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e-[PuJ  
} ; SynRi/BRmw  
qxsHhyB_n;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? BW}M/  
这个差事就留给了holder自己。 r4DHALu#)  
    qvK/}  
<;O^3_'  
template < int Order > Q\T?t  
class holder; 8 H3u"  
template <> 6EO@ Xf7,  
class holder < 1 > VX>j2Z'  
  { 5Pxx)F9]  
public : zSU,le  
template < typename T > oif|X7H;  
  struct result_1 4*Gv0#dga  
  { I%GQ3D"=  
  typedef T & result; j"aY\cLr t  
} ; )tnbl"0  
template < typename T1, typename T2 > 4y?n62N8$  
  struct result_2 K"&^/[vMB  
  { c:&8B/  
  typedef T1 & result; cofdDHXfQI  
} ; NO@`*:.^Y  
template < typename T > }f14# y;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xkax  
  { G6}&k[d5%  
  return (T & )r; DwZRx@  
} 4>LaA7)v  
template < typename T1, typename T2 > q=D8 Nz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &;)B qqXc  
  { 'GX x|.  
  return (T1 & )r1; zy nX9t  
} `j9\]50Z>  
} ; Xt$P!~Lu  
rpDBKo  
template <> E2YVl%.  
class holder < 2 > Y6Cm PxOQ  
  { gx',K1T  
public : TI/RJF b  
template < typename T > &v t)7[  
  struct result_1 o3GkTn O  
  { G5K?Q+n   
  typedef T & result; "DfjUk  
} ; (V\N1T,f  
template < typename T1, typename T2 > 5u;//Cm  
  struct result_2 ,(zV~-:9  
  { HLG5SS7  
  typedef T2 & result; \w>Rmf'|  
} ; 1K<}  
template < typename T > Ui"{0%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _q4O2Fx0  
  { jZPGUoRLg  
  return (T & )r; 5pe)CjE:  
} 1"75+Q>D  
template < typename T1, typename T2 > WFFQxd|Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~:o$}`mW  
  { 'SoBB:  
  return (T2 & )r2; 5`+9<8V  
} >1;jBx>Qy%  
} ; ]+3M\ ib  
C;K+ITlJ  
7pQ 5`;P  
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> >。 6 U[VoUU   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j BBl{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: unew XHA  
bhIShk[  
return l(i, j) = r(i, j); g?Nk-cg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #asi%&3pP  
}2"W0ZdWD  
  return ( int & )i; R=D}([pi  
  return ( int & )j; oH?:(S(  
最后执行i = j; u)I\R\N  
可见,参数被正确的选择了。 |N% l at  
F[yofR N  
<!XunXh  
+6P[TqR  
oe2*$\?.  
八. 中期总结 V| kN 1 A  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;nQ=! .#Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `[(XZhN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >yXhP6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :i& 9}\|,  
2EZ7Vdz2  
n7K%lj-.P  
Q\ 6-SAS  
ng9e)lU~*b  
]= %qm;  
九. 简化 l&U$L N$*e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8 b~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O65`KOPn  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: UhL1Y NF_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 saP%T~  
  +-*/&|^等 S`zu.8%5  
2. 返回引用。 rf4f'cUa  
  =,各种复合赋值等 y&5 O)  
3. 返回固定类型。 .R"VLE|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ui (nMEon  
4. 原样返回。 Fj~suZ`  
  operator, %aMC[i  
5. 返回解引用的类型。 G$V=\60a-  
  operator*(单目) `x#S. b  
6. 返回地址。 .24z+|j  
  operator&(单目) av|T|J/(  
7. 下表访问返回类型。 FGHCHSqLq  
  operator[] 2&n6:"u|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YX-j|m|  
  operator<<和operator>> X5VNj|IE  
+~iiy;i(  
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。 %sOY:>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RH<2f5-sC!  
M.}J SDt  
template < typename Left > kBcTXl  
struct value_return ]bh%pn  
  { cl `Wl/Q#  
template < typename T > >.`*KQdan  
  struct result_1 vr4r,[B6y  
  { h+j^VsP zB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z{\tn.67  
} ; `14@dk  
IJ2'  
template < typename T1, typename T2 > {TpbUj0  
  struct result_2 76@W:L*J$J  
  { CZ u=/8?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0{z8pNrc  
} ; l`N#~<.  
} ; %\sE\]K  
!(?7V  
)AkBo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &T0]tzk*,  
6wWhM&Wd  
下面我们来剥离functor中的operator() YlbX_h2S"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9GCK3  
)G^k$j  
return l(t) op r(t) ]-{ fr+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e( @< /W  
return op l(t) >\<eR]12  
return op l(t1, t2) Y` ]P&y  
return l(t) op s)]T"87H'_  
return l(t1, t2) op ZJZSt% r  
return l(t)[r(t)] \}=T4w-e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W@r<4?Oat  
dX)a D $m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |rk.t g9  
单目: return f(l(t), r(t)); 06%-tAq:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \UZGXk  
双目: return f(l(t)); 99ZWB  
return f(l(t1, t2)); :qbU@)p*  
下面就是f的实现,以operator/为例 /KOI%x  
bk<Rp84vL  
struct meta_divide bH/4f93Nb  
  { "kFH*I+v  
template < typename T1, typename T2 > (i%bQZt^?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^Z9bA(w8  
  { N~=PecQ  
  return t1 / t2; gdTW ~b  
} NN'pBU R  
} ; |\uj(|  
<dP \vLH_  
这个工作可以让宏来做: P7=`P  
(["kbPma  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X/:V{2  
template < typename T1, typename T2 > \ &}e>JgBe0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,NZllnW  
以后可以直接用 ANBuX6q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) duEXp]f!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J?m/u6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5)XUT`;'){  
,P}7e)3  
hGV_K"~I0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +W[f>3`VQ  
K1J |\!o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .tG3g:  
class unary_op : public Rettype ,hI$nF0}p  
  { vFdI?(c-  
    Left l; V':A!  
public : 3GE;:;8B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eEVB   
'9WTz(0?  
template < typename T > Yl&[_ l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4w ,&#L  
      { w%qnH e9  
      return FuncType::execute(l(t)); X:Wd%CHP  
    } v.8kGF  
n4dNGp7\`  
    template < typename T1, typename T2 > ]j:k!=Ss?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MF'Z?M  
      { yOEy3d=*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #N`G2}1J  
    } E`JW4)AH  
} ; R_/;U&R  
:$u[1&6  
6 ~0kb_td  
同样还可以申明一个binary_op cKkH*0B5  
~L<"]V+B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?:`sE"  
class binary_op : public Rettype ps2j]g  
  { bR"4:b>K  
    Left l; :]F66dh+  
Right r; WcSvw  
public : Nm&'&L%Ch  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *cWHl@4  
7Ji'7$  
template < typename T > Xykoq"dbb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^"|q~2  
      { Ey: ?!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "Y:>^F;  
    } &Wa3/mWK  
; k.@=  
    template < typename T1, typename T2 > ui)mYR[8X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PQl A(v+S  
      { Tf5m YCk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T:kliM"z  
    } ;6hoG(3 +  
} ; # A4WFZ  
HRE?uBkjf  
dh6kj-^;Cf  
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 &AxtSIpucP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SW}Rkr\e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /_J{JGp9  
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。 (kO(R#M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R- >~MLeK]  
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。。。 08jk~$%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u `xQC /  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &@@PJ!&  
下面是修改过的unary_op w?u3e+  
jG&HPVr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !l#aq\:}~e  
class unary_op i?pd|J  
  { Dom]w.W5  
Left l; ,\ 1X\  
  KNN{2thy `  
public : I$sXbM;z=  
hfIP   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} } x r0m+/  
t=}]4&Yp  
template < typename T > rZ(#t{]=!  
  struct result_1 .zdaY, U  
  { ,S d j"C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6e\?%,H  
} ; 1qAE)8ie  
<ivG(a*=]  
template < typename T1, typename T2 > LyvR].p=5*  
  struct result_2 Xe&9| M  
  { %`s#p` Ol1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2>X yrG  
} ; `,~'T [  
;|XX^  
template < typename T1, typename T2 >  #9}1Lo>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z0\ $# r^I  
  { tQNc+>7k+u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $2*_7_Qb  
} b 4^O=  
|;|r[aU  
template < typename T > :Wx7a1.Jz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k*2khh-  
  { /8]K}yvR  
  return OpClass::execute(lt(t)); -32P}58R  
} XgVhb<l_  
ehB '@_y  
} ; 6FUcg40Y  
p8j4Tc5tQ>  
I__b$  
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 TT(R<hL  
好啦,现在才真正完美了。 PJm@fK(j  
现在在picker里面就可以这么添加了: 40 u tmC  
_(m455HZ  
template < typename Right > a3MI+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WPr:d  
  { F(/<ADx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ul_E{v  
} (p#c p  
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。 &Hf%Va[B  
$FT6c@&y  
_\IA[-C+O  
$Lfbt=f  
%e25Z .Se$  
十. bind E83$(6z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?1r;6  
先来分析一下一段例子 QPp31o.!5  
~eP~c"L  
JP"#9f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #"r_ 3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f-i5tnh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bYQ@!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w#a`k9y  
我们来写个简单的。 jdVj FCl^#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1Z_w2D*  
对于函数对象类的版本: QhTn9S:D  
t5b c Q@Y  
template < typename Func > @kDY c8 t9  
struct functor_trait _-{=Z=?6}  
  { 1+3-Z>^e  
typedef typename Func::result_type result_type; 3TjyKB *!  
} ; dzbbFvG  
对于无参数函数的版本: :8bq0iqsV  
lBG=jOS  
template < typename Ret > xa_ IdkV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wO!>kc<  
  { hEo$Jz`  
typedef Ret result_type; ?r)>SB3(e  
} ; ZB$yEW]]~  
对于单参数函数的版本: 6IK>v*<  
Z?[ R;V1j  
template < typename Ret, typename V1 > U3]/ NV*   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mPPB"uQ  
  { PmsZ=FY  
typedef Ret result_type; 1xkk5\3]  
} ; ;mD!8<~z.  
对于双参数函数的版本: KU/QEeqbrp  
P^Og(F8;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B/Q>i'e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e$ QMR.'  
  { _(=g[=Mer  
typedef Ret result_type; H9BqE+  
} ; ]o'dr r  
等等。。。 G]xN#O;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p[|V7K'Z  
>#S}J LZ  
template < typename Func > 7|Wst)_~j  
struct func_return h0 %M+g  
  { D=D.s)ns*  
template < typename T > $@^\zg1n  
  struct result_1 H%=;pD>o  
  { Xe`$SNM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^f(El(w  
} ; 4R01QSbd  
fCs{%-6cP  
template < typename T1, typename T2 > $b^niL  
  struct result_2 ]I/* J^  
  { 96!2 @c{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XF3lS#pt  
} ; tycVcr \(  
} ; rOUQg_y  
F!I9)PSj  
N7 _rVcDe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &C9)%5 O)  
. Z9c.E{  
template < typename Func, typename aPicker > $i3`cX)g  
class binder_1  bFA lC  
  { y~t e!C  
Func fn; "f3mi[  
aPicker pk; (yT&&_zY4  
public : h{~GzrL*  
NN:zQ_RT  
template < typename T > 2=7[r-*E  
  struct result_1 :c}PW"0v  
  { h6`VU`pPI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Yv4 4*I`  
} ; mH<|.7~0  
Yu[MNX ;G  
template < typename T1, typename T2 > *ZRk)  
  struct result_2 6khm@}}  
  { W8]?dL}|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qe9}%k6@E  
} ; 7<8'7<X  
j\B taC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `X&d:!}F  
.",BLuce  
template < typename T > \`/ P*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "yU<X\n i  
  { X2np.9hie  
  return fn(pk(t)); /bC@^Y&}  
} ja{x}n*5  
template < typename T1, typename T2 > }Vm'0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g+&wgyq5  
  { "KC3+:tm  
  return fn(pk(t1, t2)); jW| ,5,43  
} [>Zg6q|  
} ; $['`H)z  
QS,_=< (  
~( rZ)  
一目了然不是么? {@" F/G+  
最后实现bind g'-hSV/@}@  
G" (ck4  
*li5/=UC5*  
template < typename Func, typename aPicker > +&1#ob"6lq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -)ri,v{:c  
  { ']X0g{%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m[N&UM#  
} q.ppYXJUXi  
6UPGE",u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6 iH]N*]S^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 etb#/L  
' #t1e]  
十一. phoenix JQ]MkP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [#:yOZt  
3[kl` *`  
for_each(v.begin(), v.end(), D/2;b;-  
( u<+RA  
do_ 7B)@ aUj$  
[ d5W =?  
  cout << _1 <<   " , " $M4C4_oPy  
] fL&e^Q  
.while_( -- _1), #D+.z)iZn  
cout << var( " \n " ) ?/Aql_?3  
) 4`"Q!T_'  
); :|ytw= 3>  
eX^ F^(   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p,)pz_M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ao *{#z   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'GZ,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !-B|x0fs  
 n4AQ  
ugW.nf*O  
template < typename Cond, typename Actor > <ou=f'  
class do_while j6rwlwN  
  { {\k:?w4  
Cond cd; BQ!_i*14+  
Actor act; A6Wtzt2i  
public : 4?x$O{D5?{  
template < typename T > &y2DI"Ff  
  struct result_1 x Sv@K5"8!  
  { MWn []'TpH  
  typedef int result_type; =vKSvQP@)  
} ; bxww1NG>|Z  
`9G1Bd8k  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4}^\&K&t{  
# 9ZO1\  
template < typename T > t(- 5l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pH?"@  
  { #X<s_.7DJ  
  do )-LS n  
    { ZV:0:k.x  
  act(t); g\?7M1~  
  } pH.&OW%  
  while (cd(t)); I}/-zyx>=  
  return   0 ; Z&y9m@  
} /}-LaiS  
} ; Y &*nj`n  
` H|#l\  
[PU0!W;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !~f!O"n)3r  
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。 % wh>_Ho  
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。 ?OWJUmQ  
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。 TSP#.QY  
下面就是产生这个functor的类: |?uUw$oh  
X>rv{@KbL  
{(`xA,El  
template < typename Actor > '.tg\]|  
class do_while_actor H?'t>JX  
  { U\tujK1  
Actor act; nnnq6Z}  
public : d-$/C| J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ->U9u lTC  
:]IY w!_-p  
template < typename Cond > _i1x\Z~ N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E#+|.0*!s  
} ; +C9 l7 q  
?{-y? %y  
HY'-P&H5(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q*K.e5"'  
最后,是那个do_ o[K,(  
}JBLzk5|  
{o.i\"x;  
class do_while_invoker +# tmsv]2  
  { VH$hQPP5d  
public : #ZpR.$`k  
template < typename Actor > 7-MkfWH2b6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AU^5N3%j  
  { !qVnziE,,  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8 gzf$Oc  
} $r= tOD4;  
} do_; Z\*jt B:  
c o%-d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6"Rw&3D?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %C(^v)"  
最后来说说怎么处理break和continue 0N>R!  
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。 l)( 3]  
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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