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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <o()14  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %t&Lq }e  
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, LBG`DYR@  
z\tY A  
Q+Nnj(AQY  
@~2k5pa  
  class filler ]CP5s5  
  { YTTy6*\,_  
public : &G%AQpDW5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tr;.%/4Q  
} ; &k)+]r  
3)VO{Cj!  
-aJ(-Np$f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %t_'rv  
LeN }Q  
TgV-U  
?5">50  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \_.'/<aQ  
mL1ZSX o!  
1R-0b{w[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1W*Qc_5 v1  
]Yt3@ug_f  
gs1  
53uptQ{   
二. 战前分析 T|\sN*}\8J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |u`YT;`!"-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 MDa[bQ NM  
ZOqA8#\  
*><j(uz!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '*Y mYU  
  /* --------------------------------------------- */ |8}y?kAC  
vector < int *> vp( 10 ); BpA7 z/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N''xdz3Z  
/* --------------------------------------------- */ D`n<!"xg@$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d3EN0e+^  
/* --------------------------------------------- */ oa+'.b~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ui8$F "I*  
  /* --------------------------------------------- */ ;Uch  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C,;<SV2#  
/* --------------------------------------------- */  @B{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bL<H$DB6  
5Zc  
8Ie0L3d-  
:D}?H@(69  
看了之后,我们可以思考一些问题: mKM[[l&A  
1._1, _2是什么? b^i$2$9_  
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。 2FL_!;p;2E  
2._1 = 1是在做什么? 1;./e&%%  
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。 5D3&E_S  
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。 :fX61S6)  
ce4rhtkV  
q@1A2L\Om  
三. 动工 .))k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M97+YMY)  
49/2E@G4.  
aEQrBs  
dG3?(}p+  
template < typename T > w2 (}pz:  
class assignment unYPvrd  
  { &VjPdu57  
T value; U#Kw+slM  
public : , -d2wzhW  
assignment( const T & v) : value(v) {} S%]4['Y  
template < typename T2 > 4myikeUR_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5Q}HLjG8Z  
} ; !bK;/)  
#/(L.5d[  
:'t"kS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \py&v5J)s!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N<(rP1)`v  
]%7m+-h@  
Yo5ged]i  
N+R{&v7=F%  
  class holder lh0G/8+C  
  { t(,2x%{  
public : 3Qv9=q|[b  
template < typename T > !`U #Pjp.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V[44aN  
  { 2DZ&g\|  
  return assignment < T > (t); YS9)%F=X  
} ieEt C,U  
} ; <1sUK4nQ,  
*}r6V"pH~  
5U_ar   
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: `ER#S_}  
kyB>]2  
  static holder _1; T/L\|_:'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^y&2N  
kYS\TMt,C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u8~5e  
而不用手动写一个函数对象。 UBwYwm0  
BhyLcUBuB  
Pw Amnk !  
a<pEVV\NB~  
四. 问题分析 A[88IMZs  
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。 GO#eI]>/r  
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。 g[{rX4~|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sQzr+]+#9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CwEb ?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yK2>ou  
+ L 5  
五. 问题1:一致性 78mJ3/?rC  
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?| 3v~}hV/RUy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )/v`k>E  
Fw#wVs)@:  
struct holder YBk* CW9  
  { -fz(]d  
  // H#`&!p  
  template < typename T > B<!wh  
T &   operator ()( const T & r) const # b= *hi`E  
  { vns Mh  
  return (T & )r; i\L7z)u  
} 3V/|"R2s  
} ; na/,1iI<  
7 (i\?  
这样的话assignment也必须相应改动: n22OPvp  
Yceex}X*5  
template < typename Left, typename Right > x A ZRl  
class assignment 0vz!)  
  { H%Sx*|  
Left l; .V^h<d{  
Right r; HtI>rj/\ x  
public : @v\jL+B+m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e]d\S] 5  
template < typename T2 > 0Szt^l7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fo| rRI2  
} ; dC}4Er  
w >#.id[k  
同时,holder的operator=也需要改动: zU>bT20x/  
 ~\+m o  
template < typename T > 'P >h2^z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O%s?64^U  
  { cy_zEJjbD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^t)alNGos  
} O$& 4{h`  
k{C|{m  
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。 )0@&pEObm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w3oe.hWP3N  
{[FJkP2l  
return l(rhs) = r; 8F`799[p  
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。 }KL( -Ui$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jowR!rqf  
& MfnH  
template < typename Tp > ~D Ta% J  
class constant_t QcDtZg\  
  { }2_ i<4,L  
  const Tp t; y +c 3#  
public : Os|F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g(zoN0~  
template < typename T > WO6;K]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A&;Pt/#'  
  { K"ytE2:3  
  return t; e/u (Re  
} c:G0=5  
} ; 'ZQR@~G  
x\XOtjJr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0Z~G:$O/i  
下面就可以修改holder的operator=了 y <21~g=  
EY 9N{  
template < typename T > ,1-#Z"~c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SSI('6Z/  
  { #kDJ>r |&-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~Aq$GH4  
} %L;'C v  
+LAjh)m  
同时也要修改assignment的operator() l ilF _ y  
GGwHz]1L  
template < typename T2 > be{tyV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } < {dV=  
现在代码看起来就很一致了。 naKB2y]l  
2(sq*!tX  
六. 问题2:链式操作 cn!Y7LVr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k7Z1Y!n7  
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 $;N8x[  
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。 ~w9ZSSb4  
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。 'gwh:8Xc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |G]M"3^  
s;-%Dfn  
template < typename T > #EdsB  
struct result_1 ? v2JuhRe  
  { HGRH9W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6*H F`@(  
} ; 0FD+iID  
; X3bgA']  
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: CK+_T}+-  
gcf EJN4'  
template < typename T > (t)a u  
struct   ref K2R[u#Q  
  { {n>W8sN<  
typedef T & reference; pI|H9  
} ; BWN[>H %S  
template < typename T > S7 Tem:/  
struct   ref < T &> 2r=A'  
  { v'zf*]9  
typedef T & reference; 5 5T c  
} ; c,I|O' &k  
h .$3 jNU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C6C7*ks  
 Z,osdF  
template < typename T > |YAnd=$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C7[CfcPA  
  { =-qv[;%& 6  
  return l(t) = r(t); #I.Wmfz  
} n7 S~n k  
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。 Eo }mSd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xc+h Fx  
F$Q@UVA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \WeGO.i-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?0VLx,kp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BK1Aq3*)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D 4\T`j:  
最后的布局是: hD:$Sv/H  
                Add <2a7>\74E0  
              /   \ Vi~F Q  
            Divide   5 Y "& c .  
            /   \ c*g(R.!  
          _1     3 ]+B#SIC;  
似乎一切都解决了?不。 V0h  
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。 >@BvyZ)i  
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。 jpCQ2XD:  
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: .Lk2S "+  
@9pk-BB^D  
template < typename Right > wb }W;C@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x-_!I>l&  
Right & rt) const kOGpe'bV  
  { _YH)E^If  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P:")Qb2  
} sc! e$@U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v* nX  
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。 E30VKh |  
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。 J !:ss  
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。 Iz#h:O  
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。 (Js'(tBhiU  
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? sGCV um}  
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: WBA0! g98  
F:CqB|  
template < class Action > In)#`E` g.  
class picker : public Action &OiJJl[9  
  { l }?'U  
public : UUx0#D/U0C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,z?Re)q m  
  // all the operator overloaded 'lU9*e9  
} ; IdlW[h3`[  
m3k}Q3&6Z  
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。 \7}X^]UVx  
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: bqMoO7&c  
TWC^M{e  
template < typename Right > ^zv28Wq>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TCSm#?[B  
  { m(Cn'@i`"0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ #C$V>  
} ) tGC&l+?/  
o(. PxcD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JeJc(e  
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。 7K`A2  
L44-: 3  
template < typename T >   struct picker_maker a<[@p  
  { 1@H3!V4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MdWT[  
} ; 0j1I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FxC@KZG  
  { _wg6}3  
typedef picker < T > result; j0k"iv  
} ; >Z?3dM~[  
AO9F.A<T5  
下面总的结构就有了: i8nCTW  
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。 \)ac,i@fy  
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。 ?EeHeN_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n2R{$^JxO  
至此链式操作完美实现。 }Y5Sf"~M  
UKx91a}g  
,c6ID|\  
七. 问题3 S)GWr"m-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 & h9ji[  
~_SV `io  
template < typename T1, typename T2 > Z8Fbx+~"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S5'BXE,  
  { #`/KF_a3\>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5isejR{r  
}  7[55  
Ku_`F2Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 77OH.E|$  
]OHzE]Q  
template < typename T1, typename T2 > !h2ZrT9 _  
struct result_2 #zXkg[J6d  
  { vcAs!ls+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k@AOE0m  
} ; Bya!pzbpr  
I`2hxLwh+  
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? 8 @!/%"Kt2  
这个差事就留给了holder自己。 b:>(U.   
    z@$7T: H>  
\{n]&IjA  
template < int Order > i 4eb\j  
class holder; 1P4jdp=~  
template <> oa+Rr&t'  
class holder < 1 > 0?ZJJdI3  
  { S 1|[}nYP  
public : <?,o {  
template < typename T > 7,_N9Q]rB  
  struct result_1 K!k,]90Ko  
  { JcZs\ fl9  
  typedef T & result; mz[rB|v"/7  
} ; w/N.#s^  
template < typename T1, typename T2 > lx~!FLn  
  struct result_2 #P- S.b  
  { W z3y+I/&  
  typedef T1 & result; (M6B$:  
} ; vI#\ Qe  
template < typename T > #OH-LWZh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D2~e@J(K  
  { H__9%p#  
  return (T & )r; ~d 7!)c`z  
} M=e]v9  
template < typename T1, typename T2 > vKDRjrF-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X #-U  
  { W=o90TwbN  
  return (T1 & )r1; }V?SedsY  
} IR|AlIv  
} ; AU$W=Z*  
Zo22se0)  
template <> nvxftbfE^D  
class holder < 2 > N9Yc\?_NU_  
  { "a;JQ:  
public : k#ED#']N  
template < typename T > Q! ]  
  struct result_1 v-X1if1%  
  { (H<S&5[  
  typedef T & result; sn/^#Aa=N  
} ; _{KQQ5k\  
template < typename T1, typename T2 > H |Z9]+h)7  
  struct result_2 t*82^KDU  
  { "Q#/J)N  
  typedef T2 & result; 'i{kuTv  
} ; _UYt  
template < typename T > |SZRO,7x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3.?PdK&C  
  { Ej ip%m  
  return (T & )r; 4\Y2{Z>P?  
} uOEy}&fH  
template < typename T1, typename T2 > IBC P6[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9n$GeRO  
  { ^/2n[orl5  
  return (T2 & )r2;  s6rdQI]  
} %:N6#;l M  
} ; %7Z _Hw  
fnG&29x  
O$E3ry+?  
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> >。 bPAp0}{Fu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uR|Jn)/m(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fa,a)JY>  
> F&Wuf  
return l(i, j) = r(i, j); GNA:|x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) } '.l'%  
[2gK^o&t  
  return ( int & )i; [iwn"e  
  return ( int & )j; -]~&Pi|  
最后执行i = j; D%N^iJC,9  
可见,参数被正确的选择了。 ~(aQ!!H6  
=LL5E}xP  
ji="vs=y  
)d bi  
S " R]i  
八. 中期总结 ^<'5 V)  
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: ce\]o^4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _$s9o$8$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (n05MwKu\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TggM/ @k  
9Ruj_U  
w7$*J:{  
mVg-z~44T  
^]3Y11sI  
>c*}Do{lG  
九. 简化 H-~V:OCB~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A,{X<mLFb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hn#i,XnY  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jxU1u"WU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R"EX$Zj^E  
  +-*/&|^等 nR-`;lrF~  
2. 返回引用。 "jH=O(37  
  =,各种复合赋值等 "ys#%,Z  
3. 返回固定类型。 , \ |S BS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ol1[o  
4. 原样返回。 :^tw!U%y1  
  operator, 9E4H`[EQ  
5. 返回解引用的类型。 ,4zwd@&O  
  operator*(单目) LFvKF.  
6. 返回地址。 ?2zVWZ  
  operator&(单目) I *YO  
7. 下表访问返回类型。 :'9%~q.D4  
  operator[] 47.c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  Veo:G{  
  operator<<和operator>> q(4W /y  
zZ &L#  
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。 u[q1]]   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &4Q(>"iL4  
Dj}n!M`2I  
template < typename Left > bmgK6OyVR  
struct value_return rxH*h`Xx@  
  { SIv8EMGo  
template < typename T > 3^AycwNBA  
  struct result_1 9 ?a-1  
  { k~Qb"6n2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /` 891( f,  
} ; M3c!SXx\  
!Z[dK{ f"  
template < typename T1, typename T2 > gKy@$at&  
  struct result_2 fmyyQ|]O"  
  { hbRDM'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "~j SG7h  
} ; 3mKmd iD  
} ; }1E'a>^|  
"9 ,z"k  
}#}IR5`=E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7Gb1[3  
5[l9`Cn&A  
下面我们来剥离functor中的operator() 0f~7n*XH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sk !92mQ  
S-V)!6\cK  
return l(t) op r(t) CBw/a0Uck  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9s\(yC8h  
return op l(t) Gh}k9-L  
return op l(t1, t2) V^fSrW]  
return l(t) op par| j]  
return l(t1, t2) op ,FR FH8p  
return l(t)[r(t)] )D\cm7WX^[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dYEF,\Z'  
?w'a^+H  
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: \l!^6G|c  
单目: return f(l(t), r(t)); G{$(t\>8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qjcy{@ j  
双目: return f(l(t)); N2:};a[ui5  
return f(l(t1, t2)); }YUUCq&  
下面就是f的实现,以operator/为例 s`"o-w\$>  
rmpx8C Y"  
struct meta_divide lr SdFJ%  
  { *>Sb4:  
template < typename T1, typename T2 > n';"c;Ye)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  .b] 32Ww  
  { 46(Vq|  
  return t1 / t2; *zoAD|0N  
} 9F+i+(\,b  
} ; ghvF%-."1  
L B`=+FD  
这个工作可以让宏来做: U-.?+ `  
VB6EM|bphl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ! K? o H  
template < typename T1, typename T2 > \ v%Rc wVt|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q~*3Bk~  
以后可以直接用 YrAaL"20  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VYw vT0  
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 &1O[N*$e  
(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。。。) + $i-"^  
jxA`RSY  
2`4'Y.Qf  
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 ca>6r`  
2w`kh=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G<.p".o4  
class unary_op : public Rettype !>XG$-$`Z  
  { LF+#PnK  
    Left l; S0.   
public : (QQ/I;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v5"5UPi-  
I}oxwc  
template < typename T > E<]l]?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p"^^9'`=  
      { gE8=#%1<  
      return FuncType::execute(l(t)); `5}XmSJ?5  
    } xR5jy|2JJ  
v8! 1"FYL  
    template < typename T1, typename T2 > l'YpSO~l7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wc-H`S|@  
      { G hH0-g{-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <qH>[ \  
    } %XGwQB$zk8  
} ; ,6rg00wGE  
xM85^B'  
WE$Pi;q1  
同样还可以申明一个binary_op @ ?y(\>  
(n7 v $A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U+sAEN_e k  
class binary_op : public Rettype |YjuaXd7N  
  { qe!`LeT#  
    Left l; Y604peUF  
Right r; NC::;e  
public : `WF?87l1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]dk44,EL  
:,<e  
template < typename T > *ie#9jA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) ^PY-~o[  
      { }8 A]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pLMki=.Ld  
    } F;yq/e#Q  
M`HXUA4  
    template < typename T1, typename T2 > 0hcrQ^BB!b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *{:FPmDU  
      { 5o\yhYS:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mvoi   
    } `9b/Q  
} ; )ARfI)<1b  
g':mM*j&  
w'ZL'/d  
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 Y1EN|!WZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q)yhpwrX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yNdtq\h  
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。 {y=H49  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uc~PKU?tO  
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。。。 F>&Q5Kl R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oH!sJ&"#_  
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) f33'2PYl  
下面是修改过的unary_op a_'W1ek-@  
wG2lCv`d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Jis{k$4  
class unary_op vV.'&."g  
  { yi%A*q~MT  
Left l; Hk8:7"4Q  
  sl-LX)*N#  
public : K$(&Qx}  
 (:].?o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |332G64K  
+SkD/"5ng  
template < typename T > ~}w(YQy=y  
  struct result_1 O:Bfbna  
  { EaFd1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WaF<qhu*  
} ; n@{fqj  
Y'Sxehx  
template < typename T1, typename T2 > DzO0V"+H}k  
  struct result_2 q% )Y  
  { o %A4wEye  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JT&CJ&#[h  
} ; rX%#Q\0h  
:+ @-F>Q  
template < typename T1, typename T2 > 3lhXD_Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *RUB`tEL  
  { *fW&-ic  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EonZvT-D=  
} n' 73DApW  
v<_}Br2I[  
template < typename T > <|k!wfHL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2:MB u5**  
  { Y1+4ppZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^i&/k  
} >BMJA:j  
_s (0P*  
} ; |OF<=GGO+  
2V/ A%  
*pw:oTO  
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 \% !]qv  
好啦,现在才真正完美了。 ./jkY7 k  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ud^+a H  
,!F'h:   
template < typename Right > X}0NeG^'O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s2_j@k?%  
  { (<s7X$(]e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N'Ywn}!js  
} MG[?C2KA/  
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。 !sEI|47{  
E0\ '  
f,d @*E  
;"!dq)  
Hlp!6\gukp  
十. bind 91E!4t}I  
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。 T5B~CC'6  
先来分析一下一段例子 ,[,+ _A  
Y~dRvt0_w  
]x:>~0/L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^TVy :5Ag  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @7 &rDZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '|':W6m,  
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。 zv  <,  
我们来写个简单的。 6|X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0@C`QW%m  
对于函数对象类的版本: u Zz^>* b  
cInzwdh7  
template < typename Func > P-K\)65{Y  
struct functor_trait L:%ek3SOz  
  { \! Os!s  
typedef typename Func::result_type result_type; %((F} 9_6  
} ; J^hj R%H  
对于无参数函数的版本: Yt++  ?  
;Y?7|G97*S  
template < typename Ret > ;.V 5:,&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ']u w,b  
  { SgAY/#  
typedef Ret result_type; kMo;<Z  
} ; )+RGXV p  
对于单参数函数的版本: %.pX!jL  
mc?5,oz;pz  
template < typename Ret, typename V1 > 2fO ~%!.G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LV0g *ng  
  { ^.mQ~F  
typedef Ret result_type; =9i:R!,W  
} ; WU Q2[)<  
对于双参数函数的版本: QVL92"  
_{_LTy%[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |D$U{5}Mv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p"Oi83w;9  
  { x7L$x=8s  
typedef Ret result_type; t.j q]L  
} ; l|%7)2TyG)  
等等。。。 *P$5k1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P{)&#HXUVb  
;pU9ov4)  
template < typename Func > +&O[}%W  
struct func_return Z]1~9:7ap  
  { @_FL,AC&m  
template < typename T > [m|\N  
  struct result_1 r1}OlVbK  
  { r@e_cD] M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LdU, 32  
} ; W`eYd| +C  
*Y9"-C+  
template < typename T1, typename T2 > C&NoEtL>s  
  struct result_2 I:]s/r7  
  { Y%^&aacZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >H ic tH  
} ; :&2RV_$>=  
} ; _:c8YJEG{  
H6/@loO!Xy  
"2'nLQ""q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y:iE'SRRK6  
`;hsOfo  
template < typename Func, typename aPicker > WyA>OB<Zeq  
class binder_1 yHCQY4/  
  { w{F8]N>0<  
Func fn; T_[W=9  
aPicker pk; _S,2j_R9  
public : \r324Bw>2  
8$v17 3  
template < typename T > F!|Z_6\tv:  
  struct result_1 S?OK@UEJ  
  { \ CV(c]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #ZCgpg$wM  
} ; EK@yzJ%  
u 6 la  
template < typename T1, typename T2 > OZ![9l  
  struct result_2 T oy~\  
  { ]v rpr%K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  YDi_Gl$  
} ; z.e%AcX  
gLl?e8[F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z;#}u C  
'[qG ,^f  
template < typename T > ]'~'V2Ey  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mgG0uV  
  { ?7^('  
  return fn(pk(t)); wE%v[q[*X  
} "!E(= W?  
template < typename T1, typename T2 > Mr2dhSQ !  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jc`LUJT  
  { ;NLL?6~  
  return fn(pk(t1, t2)); >9+@oGe(E  
} -T4?5T_  
} ; *r:8=^C7S  
e<~uU9 lg1  
Y)c9]1qly  
一目了然不是么? n@T4z.*~lA  
最后实现bind lCWk)m8  
s,K @t_J  
Y<w2_+(  
template < typename Func, typename aPicker > G{+sC2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &1]}^/u2  
  { ;]Y.2 J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3t68cdFlz  
} 0RtqqNFD  
NjYpNd?g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e{To&gy~  
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。 ^:{l~~9iKp  
4xtbP\=   
十一. phoenix }(op;7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q6H90Zb  
,GVHwTZ0`  
for_each(v.begin(), v.end(), jTSw0\}  
( bi#o1jR  
do_ )3h=V^rm  
[ {s=QwZdR  
  cout << _1 <<   " , " OR1XQij  
] [g&Q_+,j  
.while_( -- _1), wC@4`h\U  
cout << var( " \n " ) T=;'"S  
) FT`y3 ~  
); ;P5\EJo  
dlJkxEh 2  
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: y'2K7\>E  
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 f[%\LHq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0/{-X[z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5T8X2fS:  
*=@Z\]"?  
',m,wp`  
template < typename Cond, typename Actor > RL.%o?<&?  
class do_while (;~[}"  
  { sl |S9Ix  
Cond cd; ;X|;/@@  
Actor act; !G`w@E9M)  
public : "Q2[A]4E  
template < typename T > W 86S)+h  
  struct result_1 w V2 7  
  { #\%Gr tM  
  typedef int result_type; <C# s0UX  
} ; YA{Kgc^  
2[j|:Ng7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a ^4(7  
z7HC6{g%X  
template < typename T > (Clf]\_II  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lm,io\z  
  { PJO;[: .I  
  do N|1J@"H  
    { !Q#u i[0q  
  act(t); 97F$$d54T  
  } >tib21*  
  while (cd(t)); t m5>J)C  
  return   0 ; 05|t  
} HAGWA2wQ  
} ; z-krL:A  
' nf"u  
)TRDM[u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {oBVb{<  
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。 O}IS{/^7  
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。 ^Ud`2 OW;2  
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。 LT'#0dCC  
下面就是产生这个functor的类: #'$CC<*vy  
2S!=2u+7  
ag|d_;  
template < typename Actor > \Cx3^ i X  
class do_while_actor {nj\dU  
  { ~)oC+H@{  
Actor act; P 3lN ns3  
public : B: {bmvy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G@,qO#5&  
V :d/;~  
template < typename Cond > 6"ZQN)7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zh3]bg5  
} ; Hb!Q}V+Kb8  
x6:$lZ(  
0qR;Z{k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :Tj,;0#/  
最后,是那个do_ Ai#W. n  
.z+QyNc:  
EWH'x$z_q  
class do_while_invoker T3M 4r|  
  { ;9u6]%hQTX  
public : !H?#~{ W}  
template < typename Actor > @["Vzg!I6"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xA&G91|s  
  { KwpNS(]I  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7(gQ6?KsZ  
} Fp@eb8Pl  
} do_; hr]NW>;  
dzbzZ@y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VZ_ 4B *D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W&+UF'F2  
最后来说说怎么处理break和continue ]IyC  
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。 EkXns%][L  
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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