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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /E6)>y66  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1RkN^FZOxq  
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, e{8C0=  
L4iWR/&  
w hI4@#  
H VM %B{(  
  class filler I(6%'s2  
  { LNL}R[1(  
public :  *RY}e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g!0 j1  
} ; h),;j`PrC  
xbiprhdv  
?"b __(3  
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: >Iij,J5i  
v8-szW).  
dwn|1%D  
8i6iynR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c<1$ zQY!  
u/tJ])~@  
o9sQ!gptw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GVT 6cR  
!MSa -  
9No6\{[M  
n[/D>Pi  
二. 战前分析 l"8g9z  
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。 8 8u[s@  
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 QmBHD;Gf  
t(}Y/'  
#|\|G3Si %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WGV]O|  
  /* --------------------------------------------- */ {Lju7'5L  
vector < int *> vp( 10 ); wW TuEM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;)rhx`"n  
/* --------------------------------------------- */ z{R Mb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &Zz&VwWR  
/* --------------------------------------------- */ 8h ol4'B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iu{y.}?  
  /* --------------------------------------------- */ @G& oUhS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `y'%dY}$n  
/* --------------------------------------------- */ ]`-o\,lq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jzi%[c<G  
*r>Y]VG;S  
;$eY#ypx  
bP:u`!p -i  
看了之后,我们可以思考一些问题: OBFM70K  
1._1, _2是什么? H~[q<ybxr  
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。 ~U<j_j)z4.  
2._1 = 1是在做什么? #cR5k@  
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。 41R~.?  
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。 ""`z3-  
qA}l[:F+#  
S*r }oX0  
三. 动工 dhLd2WSyH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: # wn>S<  
aaVq>$G 3  
G>dXK,f<B0  
L <  
template < typename T > "P5,p"k:)  
class assignment .==c~>N  
  { `~axOp9N  
T value; .9DhD=8aIO  
public : , -])[u  
assignment( const T & v) : value(v) {} JNU9RxR  
template < typename T2 > u}'m7|)8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d3oRan}z  
} ; %5ov!nm7  
} %3;j5 ;6  
,9OER!$y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N#J8 4i;ry  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l2#~   
6hcs )X7m  
#E4oq9{0*W  
Z'AjeZyyE  
  class holder "<oR.f=0  
  { wKW.sZ!S1  
public : W__$ i<1  
template < typename T > UXa%$gwFw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B_!S\?}$  
  { Xk^<}Ep)c  
  return assignment < T > (t); y=GDuU%  
} BAqwYWdS  
} ; R]Fa?uQW  
0Dd8c \J  
s$^ 2Cuhv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: GWx?RIKF  
<{V{2V#  
  static holder _1; _)CCD33$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 45+kwo0  
p3%cb?G%w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V(G{_>>  
而不用手动写一个函数对象。 Q{hK+z`D  
&Ai +t2  
$9@Z\0   
?:PF;\U  
四. 问题分析 %AMF6l[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 *eAt'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d.snD)X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a/d8_(0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nQw, /L k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (!ud"A|ab4  
'pAq;2AA  
五. 问题1:一致性 ud(w0eX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WAr6Dv,8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o hPXwp?]  
C-2#-{<  
struct holder eET1f8 B=L  
  { 5IG#-Q(6sp  
  // o>M&C X+j$  
  template < typename T > `yXHb  
T &   operator ()( const T & r) const $nthMx$  
  { mqQ//$Y   
  return (T & )r; <XpG5vV  
} o<S(ODOfi  
} ; BBoVn^Z*R  
!O,`Z`T?  
这样的话assignment也必须相应改动: gA+@p'XnR  
Jl) Q #  
template < typename Left, typename Right > \p izVt  
class assignment cT JG1'm  
  { ( Q k*B  
Left l; EU7mP MxJ  
Right r; r-}C !aF]  
public : n\scOM)3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XQ k ,xQ  
template < typename T2 > :EC[YAK+D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^@maF<Jb  
} ; G{s q|1  
m!<uY?,hf  
同时,holder的operator=也需要改动: w##$SaTI  
~<_P jV  
template < typename T > ~ Q;qRx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l;JB;0<s"  
  { r^"pLzAx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L6pw'1'  
} "qY_O/Eg]]  
6[% 4 Q[  
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。 !_1RQ5]^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vP&JL~  
d>Np; "  
return l(rhs) = r; = :\o/)+  
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。 _AVP1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SQBe}FlktK  
9r,7>#IF  
template < typename Tp > oGZ%w4T  
class constant_t o7@81QA!e  
  { I_h&35^t  
  const Tp t; 2HREO@._)  
public : (^Hpe5h&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uHO>FM,  
template < typename T > a^GJR]] {  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]$WwPDZ  
  { @X>Oj.  
  return t; jUX0sRDk  
} ^&8xfI6?  
} ; >BlF< d`X  
n|I5ylt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [[0u|`T/  
下面就可以修改holder的operator=了 $> PV6  
||kUi=5  
template < typename T > | Xk>a7X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const odpjEeQC  
  { |`6*~ciUV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H(j983  
} b\Gw|?Rv  
DlbNW& V  
同时也要修改assignment的operator() KdtQJ:_`k  
T|Fl$is  
template < typename T2 > lK3Z}e*eXQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (E?X@d iu  
现在代码看起来就很一致了。 L,wEUI  
^NiS7)FX  
六. 问题2:链式操作 niJtgK:H^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tf?|*P  
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。 3It9|Y"6[  
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。 'e06QMp@  
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。 aRF}F E,u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G$$y\e$  
UB1/0o  
template < typename T > La'XJ|>V  
struct result_1 2i_k$-  
  { sDnXgCcS!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ify}xv  
} ; W~FM^xR?p  
z#elwL6  
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: _"0Bg3Y  
<mdHca  
template < typename T > aqzIMOAf  
struct   ref u3ns-e  
  { #Z]l4d3{T  
typedef T & reference; K _sHZ  
} ; "xKykSk  
template < typename T > yd4\%%]  
struct   ref < T &> I7q}<"`  
  { tjTnFP/=  
typedef T & reference; i@p0Jnh|  
} ; Dm 0Ts~  
+Q+>{HK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "nEfk{g  
<*5 5d2  
template < typename T > Ryrvu1 k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P4S]bPIp  
  { YZ0Jei8+-  
  return l(t) = r(t); @is!VzE  
} [=q&5'FY0  
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。 CDU$Gi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %qqX-SF0C  
.~t.B!rVSB  
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 2Ub!wee  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dGY:?mf&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !O }^Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^TF71u o  
最后的布局是: =9AX\2w*H;  
                Add soXIPf  
              /   \ gkw/Rd1oG  
            Divide   5 (!B1} 5"  
            /   \ nkn4VA?"  
          _1     3 u#"L gG.X  
似乎一切都解决了?不。 &nyJ :?  
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。 xaG( 3  
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。 \T]'d@Wyd  
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: p,K]`pt=  
Q=~ *oYR  
template < typename Right > QpZ CU]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5:sk&0:@U  
Right & rt) const $)6%LG_@  
  { L6=`x a,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLzC kzJ:6  
} wYAi-gdOi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \x9.[?;=e  
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。 BL^\"Xh$|  
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。 $"[5]{'J  
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。 $zUHka   
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。 oW \k%Vj  
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? $]t3pAI[H0  
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: yrVk$k#6}  
vQ",rP%  
template < class Action > 7U, [Ruu  
class picker : public Action A5[iFT>  
  { M\rZr3  
public : kt;uB X3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]5Mq^@mD'  
  // all the operator overloaded F2:nL`]b[  
} ; C_ 4(- OWq  
JULns#tx}  
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。 y8arFG  
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: y1c2(K>tu  
+l)[A{  
template < typename Right > #M~6A^)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a*(,ydF|L  
  { l}MVk%[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yJn<S@)VT:  
} lzDA0MPI:  
'`nf7b(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VY|'7in"M  
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。 ,\Uc/w R  
ziTE*rNJ  
template < typename T >   struct picker_maker [.j&~\AG  
  { x=%wP VJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tEFbL~n  
} ; > t~2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L }L"BY3$  
  { T1[B*RwC  
typedef picker < T > result; 0 F-db  
} ; &6q67  
Rw!wfh_+  
下面总的结构就有了: J[7Sf^r  
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。 p38RgEf  
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。 UsQh+W"?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E,p4R%:$@1  
至此链式操作完美实现。 fx3oA}  
3 =-XA2zJ  
* ,#SwZ  
七. 问题3 {&,MkWgG  
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。 fuao*L]  
Lh rU fy  
template < typename T1, typename T2 > G'IRqO *]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @b{I0+li"/  
  { 6s(.u l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %&}gt+L(M  
} tx_h1[qi  
h= Mmd  
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: 'LW~_\  
m[8?d~  
template < typename T1, typename T2 > $;VY`n  
struct result_2 (F=q/lK$  
  { *pj^d><  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (JdZl2A.  
} ; w gU2q|  
XkRPD  
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? YE;Tpji  
这个差事就留给了holder自己。 h6~ H5X  
    EaN1xb(DYa  
B6J <  
template < int Order > bSgdVP-  
class holder; $*q^7ME  
template <> S\<nCkE^  
class holder < 1 > UR<a7j"@2  
  { AXT(D@sI=  
public : /w "h'u  
template < typename T > o_R_  
  struct result_1 ffI z>Of:  
  { ZWXA%u7V  
  typedef T & result; V_"UiN"o  
} ; WlW7b.2.  
template < typename T1, typename T2 > Hkzx(yTi  
  struct result_2 '1vm]+oM  
  { 88g|(k/  
  typedef T1 & result; 0f9*=c  
} ; `/RcE.5n\@  
template < typename T > g(QT"O!dY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ":W$$w<  
  { x.kIzI5  
  return (T & )r; PQvpJFpb~h  
} LVe[N-K  
template < typename T1, typename T2 > JxmFUheLt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4RL0@)0F  
  { |] cFsB#G  
  return (T1 & )r1; D*}_L   
} m TgsvC  
} ; 05s{Z.aK  
witx_r  
template <> Y>Ju$i  
class holder < 2 > ~sMEfY,p  
  { ^t}8E2mq  
public : Gy6PS{yY6t  
template < typename T > RH~I/4e  
  struct result_1 H7CWAQPfj  
  { AR3v,eOs  
  typedef T & result; I4(z'C  
} ; EZJ[+ -Q;  
template < typename T1, typename T2 > O)%s_/UX  
  struct result_2 +nz 0ZQ9 a  
  { > JP}OS  
  typedef T2 & result; pKkBA r,  
} ; HApjXv!U[  
template < typename T > 5ggsOqH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  LOi/+;>  
  { ,t@B]ll  
  return (T & )r; cxz\1Vphd  
}  RxO !h8  
template < typename T1, typename T2 > [m0G;%KR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]=]fIKd  
  { _"h1#E  
  return (T2 & )r2; ICD; a  
} -jk-ve  
} ; =`E{QCW  
Ft<B[bQ  
ycj\5+ g  
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> >。 ~%!"!Z4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:   |Sr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ('1]f?:M  
"'*Qq@!3?  
return l(i, j) = r(i, j); W0k7(v)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m8<.TCIQ  
w=kW~gg  
  return ( int & )i; @M!nAQ8hY  
  return ( int & )j; iq<nuO  
最后执行i = j; 4,.[B7irR  
可见,参数被正确的选择了。 c"oJcp  
e)f!2'LL  
S<81r2LT  
M,dp;  
g=e~YM85  
八. 中期总结 (d*~Qpi{7  
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: C`["4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qb#iT}!p%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +o|I@7f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Xk`'m[  
{xRO.699  
Q?V'3ZZF!  
W.nr&yiQ  
l#&\,T  
s[Whg!2~  
九. 简化 *]*0uo  
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。 <2t%<<%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ?)2;W  
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: f0"_ {\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K;*B$2Z#k  
  +-*/&|^等 [7Liken  
2. 返回引用。 go?}M]c%7  
  =,各种复合赋值等 NeR1}W  
3. 返回固定类型。 "L+NN|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J[al4e^  
4. 原样返回。 #L+ZHs~  
  operator, "{x+ \Z\  
5. 返回解引用的类型。 @*=eqO  
  operator*(单目) P~h 0Ul  
6. 返回地址。 mbXW$E-&R2  
  operator&(单目) [ z,6K=  
7. 下表访问返回类型。 .TO#\!KBv  
  operator[] K'oy6$B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nG~^-c+  
  operator<<和operator>> O #5`mo  
O{Y*a )"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 sI`oz|$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +Uxt xl'  
G2w0r,[  
template < typename Left > jE!?;} P1  
struct value_return {w mP  
  { 4^7*R  
template < typename T > juEH$7N !  
  struct result_1 C}]143a/Q  
  { IgEVz^W?h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8=-#LVo~c  
} ; eE" *c>I  
2`A\'SM'4  
template < typename T1, typename T2 > AA5UOg\jI  
  struct result_2 B pp(5  
  { +pxtar  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x.>&|Ej  
} ; UV\&9>@L  
} ; HXgf=R/$  
z6Zd/mt~x  
z-m:l;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <;hy-Q()D  
}*c[} VLN  
下面我们来剥离functor中的operator() ne# %Gr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +HEL^  
vz^=o'  
return l(t) op r(t) K~A@>~vFb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %<\tN^rP  
return op l(t) Id{Ix(O  
return op l(t1, t2) ~;@\9oPpz%  
return l(t) op yAQ)/u[|  
return l(t1, t2) op QeQxz1  
return l(t)[r(t)] z'}z4^35,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @+hO,WXN  
b&!x.+d-z  
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: &/$3>MD2`  
单目: return f(l(t), r(t)); .NMZHK?%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TRFza}4:i  
双目: return f(l(t)); KSO%89R'  
return f(l(t1, t2)); uo3o[ H&#  
下面就是f的实现,以operator/为例 V Ku|=m2vB  
0}- MWbG  
struct meta_divide RY]jY | E  
  { q U^`fIa  
template < typename T1, typename T2 > ' pfkbmJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q #p gl  
  { }@vf=jm>  
  return t1 / t2; NW~`oc)NS  
} .e|\Bf0P  
} ; ! _?#f|  
6t'vzcQs  
这个工作可以让宏来做: R]NCD*~  
KP CZiu7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8r.3t\o)X  
template < typename T1, typename T2 > \ Yq%r\[%*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ur(<  ]  
以后可以直接用 &G_XgQsg{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @!B% ynrG  
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 BrsBB"<o,  
(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。。。) oT9qd@uQ0:  
m'U>=<!D  
)| F O>  
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 a.up&g_$  
&,'CHBM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y|(?>\jBl  
class unary_op : public Rettype z`!f'I--!  
  { 0>yu Bgh  
    Left l; 89ab?H}/  
public : -NUA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wcL|{rUXba  
n8o(>?Kw  
template < typename T > e84O 6K6o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^`fqK4<  
      { ~\u?Nf~L  
      return FuncType::execute(l(t)); CUx [LZR7m  
    } -|GX]jx(Y  
CzI/Z+\  
    template < typename T1, typename T2 > sK7b4gmK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,R=)^Gh{  
      { 5)i+x-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qTV.DCP  
    } gZ6tb p,X  
} ; zRgl`zREr  
Z(BZG O<  
K5 Z'kkOk  
同样还可以申明一个binary_op AX6l=jFZx  
BCt>P?,UO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -fDW>]_  
class binary_op : public Rettype RH "EO4  
  { /;`-[   
    Left l; QVe<Z A8N;  
Right r; .<Jq8J  
public : U)D}J_Zi(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +,J!xy+~,  
9%DLdc\z;  
template < typename T > 9C: V i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j!K{1s[.y  
      { EB8<!c ?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $;j{?dvm.  
    } TTo5"r9I 8  
[ip}f4K  
    template < typename T1, typename T2 > TchByN6oN<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z*`nfTw l  
      { %] !xr6d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ns.{$'ll  
    } h`:B8+k  
} ; c4M]q4]F  
kjj?X|Un  
iM"L%6*I^  
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 W=2#Q2)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <4%PT2R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) goc"+ K  
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。 NQ,2pM<*-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9C|-|mo  
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。。。 nOK1Wc%/'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yi,Xs|%.  
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) bqRO-\vO  
下面是修改过的unary_op '|nAGkA  
K4^mG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  8s>OO&  
class unary_op fi'\{!!3m^  
  { VX e7b  
Left l; @WP%kX.?  
  92M_Z1_w[  
public : v.Xmrry  
wZ/ b;%I!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [#/@ v/`  
b#:!b  
template < typename T > /y- 8dgv0a  
  struct result_1 / a$B8,  
  { qoOq47F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y{ w9D`}  
} ; lfte   
_tfi6UQ&lY  
template < typename T1, typename T2 > 8v\^,'@  
  struct result_2 W" 1=K] B  
  { VevDW }4q*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nh>lDfJV<  
} ; )0{ZZ-beG  
m =%yZ2F;  
template < typename T1, typename T2 > =5#sB*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 94L>%{59  
  { mxl"Y&l2<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n4 J*04K  
} }?[a>.]u  
(BY5omlh  
template < typename T > pt~b=+bBm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?xtP\~  
  { H`NT`BE  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vn6]h|vm  
} !p(N DQm  
Ky)*6QOw  
} ; ^zR*s |1Q  
vS G vv43G  
S0tPnwco[~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  B q7Qbj  
好啦,现在才真正完美了。 g UA_&_  
现在在picker里面就可以这么添加了: [u7i)fn5?  
W.TdhJW9  
template < typename Right > dU#} Tk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  +D|E8sz8  
  { rIJd(=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }N W01nee  
} LRv[,]b  
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。 Ypw:Vp  
jC L 1Bj  
)"f*Mp  
wQN/MYF[  
P30|TU+B  
十. bind Vnnl~|Xx  
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。 O 718s\#  
先来分析一下一段例子 w>6 cc#>q  
=X=m_\=~@  
e%JH q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }Bn`0;]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GqD_6cdh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4! DXj0^  
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。 6_O3/   
我们来写个简单的。 3zo:)N \K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Q5NV4gd+  
对于函数对象类的版本: | gP%8nh'C  
+%LR1+/%b  
template < typename Func > G*rlU  
struct functor_trait 1g_Dkv|D  
  { 2q%vd =T  
typedef typename Func::result_type result_type; MLt'tzgl  
} ; n{xL1A=9  
对于无参数函数的版本: yIma7H@=L  
S3> <zGYk  
template < typename Ret > @JpkG%eK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E>k!d'+tb  
  { *[b22a4H(  
typedef Ret result_type; ,2lH*=m;  
} ; aYcc2N%C  
对于单参数函数的版本: 9u] "($  
Oq*=oz^~1  
template < typename Ret, typename V1 > T#-U\C~o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E<L6/rG  
  { fb D  
typedef Ret result_type; `8G {-_  
} ; OQh4 MN#$  
对于双参数函数的版本: XJZS}Z7h  
z9HUI5ns  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v?`DP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xc_-1u4a9  
  { TV*@h2C"i  
typedef Ret result_type; OjfumZL#  
} ; Q i\"b  
等等。。。 )UAkg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZA'Qw2fF0  
)(l=_[1Z5  
template < typename Func > ~?uch8H  
struct func_return qt4^e7o  
  { w4j,t  
template < typename T > `E-cf7%  
  struct result_1 R6-Z]H u  
  { FmC [u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Ea(f**2B  
} ; T/ TMi&:?.  
i[m-&   
template < typename T1, typename T2 > }g_\?z3gt  
  struct result_2 9 hdz<eFL  
  { |J^$3RX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #wfb-`,5&9  
} ; {=<m^ 5b9  
} ; "wj-Qgz  
W,ik ;P\  
9\KMU@Ne  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _X]S`e1F  
|ZJ<N\\h-  
template < typename Func, typename aPicker > ?qR11A};tG  
class binder_1 'uU{.bq  
  { _ e94  
Func fn; ~<q^4w.=7C  
aPicker pk; (K3eb  
public : ?$Ii_.  
nbdjk1E`~  
template < typename T > v `7`'  
  struct result_1 ioJr2wq6  
  { Z^r? MX/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?`U=Ps  
} ; d{:0R9  
9y(491"o  
template < typename T1, typename T2 > 7V-'><)gI  
  struct result_2 !7jVKI80  
  { dI) 9@UL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 22r$Ri_>  
} ; ;eT+Ly|{  
 Or,W2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :XeRc"m<  
Tb<}GcwJ  
template < typename T > T7~Vk2o%(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DBk]2W|i  
  { FgTWym_  
  return fn(pk(t)); ]Ofs, U^  
} n5;>e&  
template < typename T1, typename T2 > #D|n6[Y'.t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #0'%51Jcl  
  { #7|73&u(  
  return fn(pk(t1, t2)); k07pI<a?  
} <_~e/+_.  
} ; p@iU9K\,  
^]ig*oS\`  
u @#fOu  
一目了然不是么? p-JGDjR0G  
最后实现bind 2tI,`pSU  
tl+ 9SBl  
-8m3L  
template < typename Func, typename aPicker > 9q_c`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C9L_`[9DO  
  { !i5~>p|4@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?OF9{$m3?  
} =U,mzY (  
*5d6Q   
2个以上参数的bind可以同理实现。 W?X3 :1c9:  
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。 'o%6TWl9s  
67T=ku  
十一. phoenix M}x]\#MMY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oxXCf%!  
R(on[g_1  
for_each(v.begin(), v.end(), #8@o%%F d  
( 2+cpNk$  
do_ @23~)uiZa  
[ R/Z zmb{  
  cout << _1 <<   " , " ?z0N- A2C2  
] P9jPdls  
.while_( -- _1), ?3a:ntX h  
cout << var( " \n " ) |VQmB/a  
) SkyX\&  
); U *:E|'>  
]'5 G/H5?;  
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: =SV b k  
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 Js/QL=,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tZan1C%p>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <BjrW]pM  
lGpci  
_kT{W]   
template < typename Cond, typename Actor > ED^0t  
class do_while aDda&RM  
  { 5[Uv%A?H#_  
Cond cd; :s>x~t8g#n  
Actor act; C@{-$z)  
public : ]8CgHT[^7  
template < typename T > {fa3"k_ke  
  struct result_1 P$5K[Y4f  
  { qB5.of[N!  
  typedef int result_type; JasA w7  
} ; .X34[AXd  
DIF-%X5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !!d?o  
tR(nD UHV5  
template < typename T > -mw`f)?Ev  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p((a(Q/  
  { M.\V/OX  
  do 4/AE;y X  
    { I`;SA~5  
  act(t); ^MO})C  
  } R*DQLBWc  
  while (cd(t)); 7> 8L%(7  
  return   0 ; Fs&r ^ [/b  
} 0sI7UK`m  
} ; FaQc@4%o  
vKBi jmE  
B}0!b7!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zD;k|"e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uR6 `@F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lRR A2Kql  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "{[\VsX|c  
下面就是产生这个functor的类: gUY~ l= c  
u6SQq-)d  
^.PCQ~Ql  
template < typename Actor > _{/[&vJ  
class do_while_actor G_<4% HM  
  { 1$H<Kjsm  
Actor act; 8kT`5`}lB  
public : U1O8u-X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'OvM  
GglGFXOL-  
template < typename Cond > 45rG\$%#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t~|J2*9l  
} ;  "3/&<0k  
wKKQAM6P1  
P1ak>T *#2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5bBCI\&sam  
最后,是那个do_ yxAy1P;dX  
|Wr$5r  
)+|Y;zC9  
class do_while_invoker QD%!a{I  
  { q _Z+H4  
public : HI7w@V8Ed  
template < typename Actor > IKV!0-={!z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0o!mlaU#  
  { 8Qhj_  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xw3j(`w$,  
} ,B'fOJ.2  
} do_; .y<u+)  
|}b~YHTs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7}vI/?r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kpXxg: c  
最后来说说怎么处理break和continue zd/kr  
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。 %OOkPda  
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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