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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hxIG0d!o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mN5`Fct*A>  
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, ~hubh!d=  
28 h3Ayw4  
_R&}CP  
1ga-8&!  
  class filler >C6wm^bl  
  { %9D$N  
public : ``%uq)G=D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5|&:l8=  
} ; ]_cBd)3P}  
$~h\8  
tTWeOAF  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <SiD m-=E  
2h<{~;  
5hNjJqu  
JsNqijVC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %+PWcCmn  
]SNA2?q  
.'3&!#3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tBDaFB  
l?>sLKo9  
#+mt}w/  
f1c Q*#2~  
二. 战前分析 l2v4SvbX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ftVA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {`Ekv/XWa  
GCN(  
r 5!ie!5gE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :HSqa9>wa  
  /* --------------------------------------------- */ kF:4 [d  
vector < int *> vp( 10 ); 13oR-Stj|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !Vtt.j &4  
/* --------------------------------------------- */ 0\ G`AO;D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /*5t@_0fe  
/* --------------------------------------------- */ A;e[-5@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C$X )I~M  
  /* --------------------------------------------- */ l_ycYD$ZA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x+j5vzhG)  
/* --------------------------------------------- */ 't2dP,u<-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L2s)B  
1}#(4tw)  
ld~8g,  
=^. f)  
看了之后,我们可以思考一些问题: !FhK<#  
1._1, _2是什么? FA 1E`AdU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >|<8QomD  
2._1 = 1是在做什么? TNs0^h)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zz ^2/l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  3nfw:.  
x`'2oz=,F4  
9/$D&tRN  
三. 动工 0 S3~IeJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0sjw`<ic  
QcyYTg4i  
\tc`Aj%K  
7 4rmxjiN  
template < typename T > 3}::"X  
class assignment uq;,h46ki  
  { yteJHaq  
T value; ?#@JH  
public : o'.6gZ gk  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?>lvV+3^`  
template < typename T2 > :[gM 5G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uMm/$#E  
} ; ZoJ:4uo N`  
?9qA"5  
5m")GWQaP@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V}732?Jy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mq$mB1$3u  
H27J kZ&  
<\k=j{@  
ZVotIQ/Q'  
  class holder =~YmM<L  
  { +O23@G?x  
public : )I<p<HQD  
template < typename T > X&._<2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const se](hu~w  
  { 2-821Sf#h  
  return assignment < T > (t); _5Q?]-M  
} wC@5[e$  
} ; }zVPdBRfm  
ToIvyeFr  
}9fH`C/m  
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: d>:(>@wz  
b?h9G3J_a  
  static holder _1; 4%O*2JAw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fz7(Kuc  
x#"|Z&Dw0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q[i/]  
而不用手动写一个函数对象。 eW)(u$C|qL  
l)E \mo 8  
~uRG~,{rH  
a#W:SgE?Y  
四. 问题分析 -bSe=09;S|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ' >> IMF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 NUBzmnA>8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N1WP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ky`rf}cI>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U:>'^tkp  
ZjY_AbD  
五. 问题1:一致性 2XrPgq'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =9n$ at$l@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L'4ob4r{L  
^a|$z$spf  
struct holder 94r8DkI  
  { 0~RsdQGqC  
  // w3:WvA5jt  
  template < typename T > <Fb3\T L  
T &   operator ()( const T & r) const 35Nwx<  
  { cs`/^2Vf"#  
  return (T & )r; u8 14ZN}  
} V ?3>hQtB  
} ; _lb ^  
hu\HK81m  
这样的话assignment也必须相应改动: X"b4U\A  
a>`\^>G4  
template < typename Left, typename Right > YE&"IH]lF  
class assignment joDnjz=  
  { } gyJaMA  
Left l; =<(:5ive  
Right r; v vlfL*f  
public : 'P}"ZHW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^4]#Ri=U  
template < typename T2 > oM-{)rvQd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k(o[T),_%0  
} ; c&)H   
j11\t  
同时,holder的operator=也需要改动: OYC4iI  
;6t>!2I>C  
template < typename T > SqFya  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $-"AMZ899  
  { 8,YF>O&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _)2.#L  
} %0INtq  
v83uGEq(  
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。 Vj4 if@Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rui}a=rs  
>h<eEv/  
return l(rhs) = r; %cO;{og M  
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。 [6 wI22  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t*<vc]D  
+@]1!|@(  
template < typename Tp > YS?P A#  
class constant_t )(*A1C[  
  { [ar:zl V8  
  const Tp t; "Na9Xea  
public : CB_(9T72H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @S?.`o  
template < typename T > r4JXbh6Tt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `NXyzT`:K  
  { Y:^ =jV7  
  return t; X~0l1 @!  
} 7oF`Os+U  
} ; ro@Zbm;P  
r{)d?Ho=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (J.(Fl>^  
下面就可以修改holder的operator=了 & /-@R|  
y;0.P?Il"  
template < typename T > - c<<A.X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $2]1 3j  
  { ifTVTd7O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P.qD,$-  
} M42Zpb].  
KblOP{I  
同时也要修改assignment的operator() ^Q!:0D*  
\2_>$:UoV  
template < typename T2 > dadOjl)S)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \^Y#"zXo1  
现在代码看起来就很一致了。 C>v    
6 $ IXER  
六. 问题2:链式操作 (&x~pv"+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z;%  
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。 t)cG_+rJ  
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。 enG6T  
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。 pal))e! B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~lDLdUs  
|\QR9>  
template < typename T > +V2a|uvEc  
struct result_1 <g*rTqT'  
  { =v:_N.Fh-c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }S#.Pw%  
} ; `yQHPN0/  
~;+i[Z&e  
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: #H!~:Xu   
X[@>1tl  
template < typename T > EHzZ9zH\  
struct   ref v~jN,f*  
  { z7<^aS  
typedef T & reference; 3M%EK2,  
} ; FblGFm"P  
template < typename T > ]G1j\wnF  
struct   ref < T &> e\yj>tQJg  
  { #m$H'O[WG\  
typedef T & reference; dH`a|SVW9  
} ; 50I6:=@\\  
..~{cU4Tt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M  j5C0P(  
R +\y" .  
template < typename T > Rp@u.C <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l w%fY{  
  { 2f:'~ P56  
  return l(t) = r(t); wR;l"*j  
} \6lXsu;I.X  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9723f1&Vd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~f@<]  
v,M2|x\r}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qnA:[H;F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JHQ8o5bEQp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xS(sRx+A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C$tSsw?A  
最后的布局是: hCDI;'ls  
                Add H!Od.$ZIX  
              /   \ +]>a`~   
            Divide   5 ;=7z!:)  
            /   \ Olno9_'  
          _1     3 S1B/ClKWq  
似乎一切都解决了?不。 !e7vc[N  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p/:5 bvA  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gRFC n6Q  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: cr/|dc'  
r zvX~B6  
template < typename Right > AzV5Re8M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }+lxj a]C  
Right & rt) const -m @s 9k  
  { <VBw1|)$@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h49Q2`  
} nY8UJy}<oL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |4c==7.  
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。 kzmt'/L8  
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。 Ya_6Zd4O  
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。 D# $gdjZ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j~8+,:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? N<{ `n;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3(&.[o Z  
_qg6( X  
template < class Action > jgstx3  
class picker : public Action Y]lqtre*Y  
  { J#kdyBmuO  
public : (LfVa`<1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} saT9%?4-  
  // all the operator overloaded 3dbf!   
} ; y(dS1.5F  
W<4\4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l+6\U6_)B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /OP*ARoC21  
HZm i ?  
template < typename Right > 6+5Catsn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const QdTe!f|  
  { ^55?VQB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2{CSH_"Z7  
}  (2li:1j  
Oe YLL4H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =F&RQ}$   
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。 mig3.is  
FT;JYkO  
template < typename T >   struct picker_maker 9qDGxW '1  
  { a%!XLyq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q.1ohj0)  
} ; =dBrmMh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nrIL_  
  { F4Uk+|]Bu  
typedef picker < T > result; 1 =<|h  
} ; sQZ8<DpB  
.LhmYbQ2WE  
下面总的结构就有了: ~-`02  
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。 A232"p_  
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。 !j9i=YDb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uw=Ube(  
至此链式操作完美实现。 BUinzW z{a  
m;f?}z_\$  
ef&@aB  
七. 问题3 %, et$1`g  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 LFyceFbm  
6# ";W2  
template < typename T1, typename T2 > AnY)T8w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TEyx((SK  
  { #@^w>D6W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #<Nvy9  
} ^ ~qs-.?  
oh~ vo!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ACO4u<M)  
oxQID  
template < typename T1, typename T2 > Ok~{@\  
struct result_2 *g4Cy 8$  
  { \.P}`Bpa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'S7@+kJ  
} ; 4V|z)=)A  
6bKO;^0  
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? gvqd 1?0w  
这个差事就留给了holder自己。 *}ee"eHs  
    xg,]M/J  
i `QK'=h[  
template < int Order > q'F_ j"  
class holder; Xm:=jQn  
template <> M |?p3%  
class holder < 1 > =+}}Sv2  
  { #oJbrh9J6  
public : ESxC{ "  
template < typename T > iW1ih Q X  
  struct result_1 (1AA;)`Kp  
  { >Ug?O~-  
  typedef T & result; `3y!XET  
} ; 'SU9NQS  
template < typename T1, typename T2 > s i "`  
  struct result_2 @y0bU*v7  
  { +yb$[E*  
  typedef T1 & result; \W`}L  
} ; U++~3e@l  
template < typename T > 3H'nRK},  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 40Qzo%eL  
  { {8#N7(%z  
  return (T & )r; A2|o=mOH  
} RUk<=! U  
template < typename T1, typename T2 > B2G5h baA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Naf`hE9  
  { oBj>9I;  
  return (T1 & )r1; 2&gVZz  
} Sz|Y$,  
} ; }^pQbFku  
cCh0?g7nV  
template <> ~w1{zxs  
class holder < 2 > u3M` 'YCb  
  { W7*_T]  
public : RUS7Z~5  
template < typename T > xS~yH[k  
  struct result_1 @0vC v  
  { Q.9Ph ~  
  typedef T & result; )iEa2uJ  
} ; T$n>7X-r  
template < typename T1, typename T2 > u+z .J4w  
  struct result_2 KkdG.c'  
  { JA?,0S  
  typedef T2 & result; +q #Xy0u  
} ; kMl@v`  
template < typename T > z;bH<cQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HzD>-f  
  { nE]~E xr  
  return (T & )r; @ate49W  
} b`h%W"|2L  
template < typename T1, typename T2 > oh7#cFZZ0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :]B% >*;}  
  { _.d}lK3$2  
  return (T2 & )r2; T6h;Y  
} GOYn\N;V2  
} ; +Cn yK(V  
zG-_!FIn  
*? K4!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> >。 vQ-i xh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5i!V}hE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -H1"OJ2aF  
Z?~gQ $  
return l(i, j) = r(i, j); [2GXAvXsT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lnh':7FQJx  
$ZQl IJZ  
  return ( int & )i; "n{9- VEmN  
  return ( int & )j; P]pmt1a  
最后执行i = j; {l0,T0  
可见,参数被正确的选择了。 KY4d+~2  
RH!SW2o<  
:D"@6PC]  
La`h$=#`  
b%Wd<N2  
八. 中期总结 !"g=&Uy&  
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: jA4PDHf+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #V<`U:.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q,zC_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '"oo;`g7  
yJnPD/i  
@4;HC=~  
|n+ #1_t%  
OI~}e,[2z  
e Wc_N  
九. 简化 ?ouV  
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。 `Jn,IDq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @Ppo &>  
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: QZ?d2PC=>?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D ~Z=0yD  
  +-*/&|^等 m'd^?Qc  
2. 返回引用。 $v FrUv  
  =,各种复合赋值等 ppEJs  
3. 返回固定类型。 &kb\,mQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ir]Mn.(Y  
4. 原样返回。 Zotz?j VVr  
  operator, /E)9v$!  
5. 返回解引用的类型。 L*P_vCC  
  operator*(单目) ?RDO] I>  
6. 返回地址。   7krh4  
  operator&(单目) ])C>\@c6Gm  
7. 下表访问返回类型。 FS8S68  
  operator[] ]5N zK=2{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9/G!0uE  
  operator<<和operator>> lDC}HC  
Hr6wgYPi  
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。 n? ]f@OR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bjlkX[{}I  
~ Yl<S(/4  
template < typename Left > x:qr\Rz  
struct value_return mY`@'  
  { ?NlSeh  
template < typename T > q@%h^9.  
  struct result_1 \BUqDd!  
  { 66 N)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ) o xIzF  
} ; b_vVB`>  
dnwdFsf  
template < typename T1, typename T2 > `dO}L  
  struct result_2 9k}<Fz"^.  
  { :c=v}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gH'_ymT= 3  
} ; SF^x=[ir  
} ; odpUM@OAW  
H*rx{F?  
{y b D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ESIzGaM  
0 I @$ 0Gg  
下面我们来剥离functor中的operator() 6JH 56  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]\BUoQ7I/  
d&u 7]<yDA  
return l(t) op r(t) )v1CC..  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H|`R4hAk  
return op l(t) 2e.N"eLNt  
return op l(t1, t2) ~:EW>Fq%i  
return l(t) op Fu%X  
return l(t1, t2) op V&[eSVY?  
return l(t)[r(t)] 3Z1OX]R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LwOJ |jA(,  
!| xZ6KV  
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: xnbsg!`;7W  
单目: return f(l(t), r(t)); Me/\z^pF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^=0 $  
双目: return f(l(t)); 7~b!4x|Z  
return f(l(t1, t2)); Yj|]Uff8O  
下面就是f的实现,以operator/为例 9P.(^SD][z  
:Q-oV8t{  
struct meta_divide Go <'  
  { +9[SVw8  
template < typename T1, typename T2 > C),7- ?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k|FSz#Y  
  { OJ/SYZ.r  
  return t1 / t2; =IHje;s  
} q8sb n  
} ; w!`Umll2  
=Ndli>x}1  
这个工作可以让宏来做: #hJQbv=B"  
ntGq" o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [AR>?6G-  
template < typename T1, typename T2 > \ QaQ'OrP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \H4U8)l  
以后可以直接用 z(H?VfJo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PLdn#S}.  
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 VVuR+=.&  
(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。。。) u 9]1X1wV  
L.B~ax.|Z  
hz\WZ^  
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 `4 UlJ4<`  
w`gyE 6A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IU!Ht>  
class unary_op : public Rettype 4:1)~z  
  { 6I|A- h  
    Left l; ssl&5AS  
public : {TAw)!R~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {'R)4hL  
Hk;-5A|9  
template < typename T > mhzYz;}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6RK\}@^=K  
      { |LmSWy*7  
      return FuncType::execute(l(t)); E5UcZ7  
    } Gt~JA0+C)7  
s@!$='|  
    template < typename T1, typename T2 > P5?<_x0v4b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;>ozEh#8w  
      { #ia;- 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q;A;H)?g  
    } js <Ww$zFW  
} ; <DZcra  
4| Ui?.4=  
(-"`,8K 2}  
同样还可以申明一个binary_op X9XI;c;b-  
U<bYFuS"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > keCRvlZ4  
class binary_op : public Rettype QxpKX_@Q5  
  { ai^|N.!  
    Left l; ]vo_gKZ  
Right r; \Tm}mAvK/o  
public : |y1;&<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !ALZBB.r(  
va,~w(G  
template < typename T > +>YfRqz:KB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C-SLjJw  
      { v?j!&d>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yV]xRaRr2  
    } -cfx2;68  
EW(J5/mn  
    template < typename T1, typename T2 > rVzI_zYqp'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E%3TP_B3  
      { YQVcECj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ][:rLs  
    } #n7Yr,|Z  
} ; c`kQvXx  
_gV8aH ZyM  
wE Qi0!  
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 !%S4 n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -dRFA2 Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >*qQ+_  
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。 e!X(yJI[O6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ISNcswN#  
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。。。 O\Eqr?%L)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jw>h k  
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) jP=Hf=:$  
下面是修改过的unary_op n=!uNu7  
 y4jU{,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZYMw}]#((E  
class unary_op <nzN$"%  
  { nWaNT-  
Left l; {j SmoA  
  r>|-2}{N/  
public : dULS^i@@  
S!Jh2tsg`-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wAF,H8 -DK  
kiUk4&1  
template < typename T > HW[L [&/  
  struct result_1 \N6\v5vh  
  { P:{<*`q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X6@wkrf-  
} ; q=5l4|1  
bB 6[Xj{  
template < typename T1, typename T2 > ZFxLBb:  
  struct result_2 S4A q'  
  { MXZ>"G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7@;">`zvm  
} ; sqO< J$tz  
7$uJ7`e  
template < typename T1, typename T2 > ")UwkF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @,OT/egF4:  
  { nCnjq=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *l+Cl%e  
} wij,N(,H  
hYg'2OG  
template < typename T > d8x%SQ!V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }DjYGMrTB  
  { L^0v\  
  return OpClass::execute(lt(t)); *yaw$oB  
} wWjG JvJ  
w# y2_  
} ; q{' ~+Nq  
gK1g]Tc@G  
dt,3"J  
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 P~ 0Jg# V  
好啦,现在才真正完美了。 /yPXMJ6W~R  
现在在picker里面就可以这么添加了: +RDJY(Y$  
Z S|WnMH  
template < typename Right > B#l?IB~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !{UTD+|=N  
  { ~(X(&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %w}gzxN^  
} Jfhk@27T  
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。 =JO^XwUOo  
W<,F28jI3v  
NC"yDWnO'  
!!,0'c  
Va<eusl  
十. bind +}kgQ^  
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。 X(AN)&L[  
先来分析一下一段例子 S-F o  
`wz[='yM  
l* dV\ B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <z)m%*lvU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8*a), 3aK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kuMKX`_  
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。 1%~ZRmd e  
我们来写个简单的。 9^ed-h Bf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :}}%#/nd  
对于函数对象类的版本: Mt>oI SN&d  
OM83S|1s  
template < typename Func > Snw3`|Y~<  
struct functor_trait [3>GGX[Ic  
  { Y%`SHe7M  
typedef typename Func::result_type result_type; a:rX9-**  
} ; d j5hv~  
对于无参数函数的版本: J ++v@4Z  
J5p8nmb  
template < typename Ret > 5]Da{Wmgs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qs 2.ef?  
  { mLbN/M  
typedef Ret result_type; _S?qDG{E|  
} ; p.JXS n  
对于单参数函数的版本: &Z("D7.G  
ixfdO\nU  
template < typename Ret, typename V1 > _=f=fcl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $K}DB N; 4  
  { lx0 ~>K]  
typedef Ret result_type; Gpj* V|J  
} ; 8G^<[`.@j  
对于双参数函数的版本: ?;ukvD  
0"WDH)7hJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > },-*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dbdM"z 4  
  { p^)B0[P9  
typedef Ret result_type; | }&RXD  
} ; f>9s!Hpu_  
等等。。。 3\$wdUFr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K|S:{9Q  
}%!tT\8  
template < typename Func > xi~uv?f  
struct func_return A&5:ATQ/|  
  { `u'bRp  
template < typename T > G7LIdn=  
  struct result_1 zU5Hb2a  
  { {d3<W N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,yMU@Vg  
} ; d=*x#In  
/1w2ehE<  
template < typename T1, typename T2 > ( <*e  
  struct result_2 BHFY%6J!  
  { 1=}qBR#scY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F _3:bX  
} ; e( X|3h|  
} ; ]88];?KS}  
-Sv"gLB  
wE\3$ s/{D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KDP H6  
]bdFr/!'S+  
template < typename Func, typename aPicker > Mz]: }qmFA  
class binder_1 VR{+f7:}  
  { # uCB)n&.  
Func fn; (oz$B0HO:  
aPicker pk; &^&zR(o`  
public : d@C&+#QDF  
Ey[On^$  
template < typename T > ^L4Qbc(vJ  
  struct result_1 7Z,opc  
  { YGvUwj'2a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /$N~O1"0)  
} ; OFkNl}D  
I751 t  
template < typename T1, typename T2 > !5@_j,lW(  
  struct result_2 B$Z3+$hfF  
  { a&{X!:X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1nknSw#  
} ; [%A4]QzWh  
t`'iU$:1f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <bck~E  
qSCv )S(  
template < typename T > ?']h%'Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &hIRd,1#  
  { v60^4K>  
  return fn(pk(t)); r\6"5cQ=  
} 4M&`$Wim  
template < typename T1, typename T2 > xda; K~w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AwUi+|7r])  
  { #%@*p,xh  
  return fn(pk(t1, t2)); nR>r2wMk@  
} 5v\!]?(O;  
} ; (UCK;k  
n(nBRCG)o  
x]mxD|?f  
一目了然不是么? GV6K/T :  
最后实现bind zjL.Bhiud  
|tzg :T;  
8x{B~_~  
template < typename Func, typename aPicker > S\6[EQ65  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ow=UtA-^O  
  { q}BzyC=:n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L%}zVCg  
} P|2E2=G  
t2" (2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OU4pjiLx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -F"Q EL#  
/"H`.LD.?  
十一. phoenix \AUI|M;'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mV73 \P6K  
L\{IljA  
for_each(v.begin(), v.end(), *=ZsqOHwG  
( '1fNBH2  
do_ _qqr5NU  
[ :!;'J/B@..  
  cout << _1 <<   " , " >R{qESmP=  
] "1q>At  
.while_( -- _1), &0TVi  
cout << var( " \n " ) YJS{i  
) GhY1k";  
); 5m=I*.qE  
G'zF)0oD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m]_FQWfet  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +t4BQf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2-zT$`[]J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ki0V8]HP  
BYW^/B Y)  
G iq=*D+  
template < typename Cond, typename Actor > Bx"7%[  
class do_while iV FkYx%}  
  { TvNY:m6.%  
Cond cd; MC 0TaP  
Actor act; 6+V\t+aug  
public : IC{eE  
template < typename T > 2Nxm@B` {  
  struct result_1 MRr</o  
  { ]Mj/&b>"e  
  typedef int result_type; )5%C3/Dl!  
} ; Z=4{Vv*  
B .TB\j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 04J}UE]Ww  
M fk2mIy  
template < typename T > d0hhMx6$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s%iOUL2/  
  { .yT8NTu~0j  
  do #QvMVy  
    { 4E8JT#&  
  act(t); PUQES(&  
  } 2>} xhQJ  
  while (cd(t)); PqNFyQkl  
  return   0 ; R j~  
} jNwjK0?  
} ; B:"THN^  
dk QaM@  
P+MA*:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). in<Rq"L  
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。 S1n3(U:m  
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。 _$<Gyz*  
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。 pqvOJ#?Q}=  
下面就是产生这个functor的类: Z') pf  
kE.x+2  
a/~aFmu6b  
template < typename Actor > f:zFFpP.j@  
class do_while_actor D PrBFmHF  
  { oMcK`%ydm  
Actor act; ]U[X1W+@  
public : jk\ dG16  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UX`]k{Mz  
h :Xz UxL\  
template < typename Cond > Xf =XBoN|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _FbC{yI8;  
} ; E{=2\Wkcp  
E}CiQUx  
|VOg\[f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zWw2V}U!  
最后,是那个do_ uBg 8h{>  
|( (zTf  
,~ ?'Ef80  
class do_while_invoker u{&B^s)k.  
  { /9Q3iV$I]  
public : LL!.c  
template < typename Actor > n?#!VN3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ap&)6g   
  { (-7ZI"Ku  
  return do_while_actor < Actor > (act); YF#H Sf7  
} #L crI  
} do_; RhF>T&Q  
IC/(R! Crj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F}Mhs17!|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >-T`0wI  
最后来说说怎么处理break和continue JnD {J`:  
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。 f<i7@%  
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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