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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~O~iP8T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tOX -vQ  
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, /dO*t4$@?  
@/,0()*dL  
$*`E;}S0  
&NOCRabc  
  class filler VTU(C&"S  
  { EU Z7?4o  
public : z\"9T?zoo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} osc A\r  
} ; fZoQQ[s  
h$mGaw vZ~  
[dFe-2u ,$  
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: \l%##7DRp]  
x2TE[#><  
|8tKN"QG  
Po&'#TC1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,Wtgj=1!.  
pedyWA>  
lL'Bop@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <Sr:pm  
B}nT>Ub  
KrR`A(=WL  
LP !d|X  
二. 战前分析 3?D{iMRM  
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。 B2Rpd &[  
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 #0?3RP  
y|=KrvMHJ  
"[-W(=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *pDS%,$xe  
  /* --------------------------------------------- */ p( )LQT!  
vector < int *> vp( 10 ); X"vDFE`?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5 `@yX[G  
/* --------------------------------------------- */ 3,EtyJ3[Bh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4]FS jVO  
/* --------------------------------------------- */ !Na@T]J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5{WvV%  
  /* --------------------------------------------- */ EI)2 c.A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F("|SOhc  
/* --------------------------------------------- */ Ls+vWfF=#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ej7L-~lxQ  
9R">l5u  
4 L 5$=V  
&O#1*y Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7kITssVHI  
1._1, _2是什么? ~T/tk?:8Vi  
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。 P,b&F  
2._1 = 1是在做什么? cltx(C>   
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。 qA[cF$CIl)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mN> (n+ly  
.s?^y+e_  
: sw@1  
三. 动工 _h`4`r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ms5R7<O.7  
_ 2)QL  
0fLd7*1>  
a_]l?t  
template < typename T > CMyz!jZ3  
class assignment #2lvRJB  
  { GHo mk##0E  
T value; u/NcX  
public : I-=Ieq"R9  
assignment( const T & v) : value(v) {} *yY\d.6(  
template < typename T2 > |j{]6Nu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sCmN|Q  
} ; ^go3F{; 4i  
ggrkj0  
;Wa&Dg/5`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jl6lZd(Np  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x <OVtAUB  
^w&!}f+  
 -PU.Uw]  
?G<?: /CU  
  class holder B&BL<X r  
  { f@$kK?c?  
public : lauq(aD_C  
template < typename T > l_8ibLyo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F@#p  
  { #3{{[i(;i  
  return assignment < T > (t); vT @25  
} W`P>vK@=  
} ; Gm3`/!r  
=q|//*t2  
; xQhq*  
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: n ywC]T  
keG\-f  
  static holder _1; yqtaQ0F~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a8G<x <  
7TU xdI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1 .[OS  
而不用手动写一个函数对象。 1*'gaa&y  
!N_eZPU.v  
rQ6>*0xL_  
kBnb9'.A1  
四. 问题分析 Rlm28  
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。 8H T3C\$s  
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。 yjq|8.L[ G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0LSJQ9\p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6#.9T;&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H<;~u:;8Q  
P}>>$$b\Yi  
五. 问题1:一致性 Ab:ah 7!  
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?| ,rF!o_7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'H4?V  
B2KBJ4rI[1  
struct holder 1C]BaPbL  
  { gjFQDrz(  
  // ?<5KLvGv  
  template < typename T > QAMcI:5  
T &   operator ()( const T & r) const :XoR~syT  
  { d0f(Uk  
  return (T & )r; &Vu-*?  
} PfB9 .f{  
} ; QC&,C}t,  
WS?Y8~+{5  
这样的话assignment也必须相应改动: ?AQA>D#W  
;Bw3@c  
template < typename Left, typename Right > iel@"E 4  
class assignment rz2,42H]  
  { jGo\_O<of  
Left l; 2- (}=N  
Right r; ~O!E&~  
public : -v|lM8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g!r) yzK  
template < typename T2 > J83C]2~7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rW_cLdh]#  
} ; VVpJ +  
VR A+p?7-  
同时,holder的operator=也需要改动: {x[C\vZsi]  
4x?I,cAN  
template < typename T > o>T+fBHE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (H:A|Lw  
  { fF=tT C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6D`.v@  
} -^;,m=4{3  
#XqiXM~^R  
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。 y@7CY-1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tp }Bz&V  
rOj(THoc{  
return l(rhs) = r; eNM"e-  
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。 =UWW(^M#[:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w>}n1Nc$G  
rY1jC\  
template < typename Tp > Ke]'RfO\  
class constant_t ,^<39ng  
  { %K06owV(S)  
  const Tp t; +Jn\`4/J:  
public : >IA1 \?(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cWo__EE  
template < typename T > Y?zo")  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u6IM~kk>5  
  { =NnG[#n%  
  return t; sJl>evw  
} qK~]au:C  
} ; *,*XOd:3TL  
gw%L M7yQR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qw|y%Td8r  
下面就可以修改holder的operator=了 hst Ge>f[6  
r>PKl'IbE  
template < typename T > FFmXT/K"/j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~Ga{=OM??  
  { A`>^A]%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =^l`c$G<  
} ">S1,rhgS  
w\V<6_[vv.  
同时也要修改assignment的operator() aSJD'u4w.a  
kho0@o+'^  
template < typename T2 > /^I!)|At  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %|f@WxNrU  
现在代码看起来就很一致了。 ~x@V"rxGw  
PGVp1TQ  
六. 问题2:链式操作 Qv;b$by3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Bsd~_y}8  
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。 kE!ky\E  
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。 +%~me?  
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。 $?VYHkX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qLKL*m  
QA)"3g   
template < typename T > nrXKS&6  
struct result_1 ]gF=I5jn]  
  { YB^m!A),I[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~XvMiWuo  
} ; 9(_n8br1  
9#~jlq(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: > %Hw008  
v:>sS_^  
template < typename T > [biz[ fm  
struct   ref +bb-uoZf  
  { CDr0QM4k:.  
typedef T & reference; LcNI$g;}Yf  
} ; f'`y-]"V5)  
template < typename T > 6@FxPi9|#  
struct   ref < T &> k)8*d{*  
  { hAP2DeT$  
typedef T & reference; \8vZZt  
} ; M9(lxu y1  
-*-"kzgd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ys?0hd<cn  
LfCgvq6/pO  
template < typename T > MI.OOoP3a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U_E t  
  { 73{<;z}i  
  return l(t) = r(t); b.}J'?yLm  
} D$w?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -$@'@U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ywcgt|  
<A`SC;k\u  
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 km`";gUp>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z-" NLwt[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iuM ,a F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f3h]t0M  
最后的布局是: qNMYZ0,  
                Add $?LegX  
              /   \ [[Nn~7  
            Divide   5 LA(/UA3Izd  
            /   \ kK0zb{  
          _1     3 *<?KOM  
似乎一切都解决了?不。 ^?A>)?Sq  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 gd]_OY7L  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 N f}ZG  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P86wRq  
m Q<Vwx0  
template < typename Right > i~5'bSq c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %;Z_`W  
Right & rt) const A,7* 52U  
  { .hoVy*I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0j}@lOt(  
} (#qQ;ch  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BgB0   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1&Mpx!K*T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 58`Dcx,yJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 UjyrmQf  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9PaV*S(\TR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (S6>^:;=~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %.fwNS  
5*Dh#FRp  
template < class Action > f Avh!g  
class picker : public Action "1p, r&}  
  { KmWd$Qy,  
public : A-M6MW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n S Vr,wU  
  // all the operator overloaded J$`5KbT3  
} ; -afNiNiY  
q!Z{qt*`um  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 e{^lD.E  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '?3(&  
bJ eF1LjS  
template < typename Right > R(f%*S4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ndk~(ex|j  
  { 1].m4vC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /NuO>kQa  
} (tiE%nF+  
6.|[;>Km  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uE.. 1N&*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NZ+TTMv  
v9#F\F/  
template < typename T >   struct picker_maker 5E}]U,$  
  { tQTjqy{K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #;;A~d:V  
} ; PM QlJ&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e YiqTWn:  
  { Ypinbej  
typedef picker < T > result; $wl_  
} ; '+*'sQvH[  
1DH P5q  
下面总的结构就有了: o}52Qio  
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。 ~Ds3 -#mMy  
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。 %P C[-(Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3aJYl3:0B  
至此链式操作完美实现。 {c<cSrfI  
Su+[Q6oC@  
L_M(Lj  
七. 问题3 )d{fDwrx1  
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。 [<jU$93E  
F8\JL %  
template < typename T1, typename T2 > V~$?]Z%_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hdH3Jb_hl(  
  { dChMjaix  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B& 5Md.h  
} =t.T9'{  
vVjk9_Ul  
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: SXNde@% {  
I(z16wQ  
template < typename T1, typename T2 > zkd^5A; `  
struct result_2 =yPV9#(I/  
  { :edy(vC<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tNYuuC%N  
} ; B!4~A{  
0E@*&Ru  
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?  e `K{  
这个差事就留给了holder自己。 +{%)}?F  
    yMpZ-b$*~  
Qn;,OB k  
template < int Order > ghTue*A  
class holder;  LYyud  
template <> .F/s (  
class holder < 1 > %kP=VUXj  
  { 0u +_D8G  
public : cXb&Rm' L  
template < typename T > jZiz 0[  
  struct result_1 t"vkd  
  { oA;ZDO06r  
  typedef T & result; 1=PTiDMJ<*  
} ; (N9g6V  
template < typename T1, typename T2 > YU\k D  
  struct result_2 $KS!vS7  
  { '*<I<? z;  
  typedef T1 & result; _s}`ohKvD  
} ; .d?LRf  
template < typename T > O0eM*~zI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f*Os~@K  
  { 1R7tnR@[u  
  return (T & )r; q w @g7  
} wVc ^l  
template < typename T1, typename T2 > bKEiS8x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9|m:2["|?  
  { dq0!.gBT2  
  return (T1 & )r1; COHook(:  
} /-+hMYe  
} ; 7j88^59  
thE9fr/  
template <> d)d0,fi?-  
class holder < 2 > v[)8 1uY  
  { s(r4m/  
public : KxWm63"  
template < typename T > -&lD0p>*g  
  struct result_1 }L=Qp=4  
  { ,vAcri 97  
  typedef T & result; `v)ZOw9&  
} ; lAkg47i  
template < typename T1, typename T2 > 2WE01D9O  
  struct result_2 1*.*\4xo  
  { o/& IT(v  
  typedef T2 & result; sD|}? 7  
} ; rE0%R+4?  
template < typename T > 5kojh _\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wVX2.D'n<  
  { r;+a%?P  
  return (T & )r; S 8)!70  
} ?%n"{k?#  
template < typename T1, typename T2 > oVW>PEgB-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B&<P>AZ  
  { i1*0'x  
  return (T2 & )r2; ~ e a K]|  
} Mh {>#Gs  
} ; R@U4Ae{+  
T wzpq1  
;d FJqo82  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %"WhD'*z}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \s!x;nw[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pF(6M3>IN  
:>F3es`  
return l(i, j) = r(i, j); 9TwKd0AT$&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I1I-,~hO  
<kWkc|z BY  
  return ( int & )i; *]nk{jo2  
  return ( int & )j; `>OKV;~{z  
最后执行i = j; 6Cfsh<]b  
可见,参数被正确的选择了。 %/qwqo`Q  
z[y  
v8n^~=SH  
amQTPNI  
mA@!t>=oMq  
八. 中期总结 kI2+&  
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: ae](=OQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /Z[HU{4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c e; zn\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lQy-&d|=#^  
|kTq &^$  
WBb*2  
^;tB,7:*V  
lS#^v#uS  
-!K&\hEjj  
九. 简化 k|{ 4"4r  
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。 /_YTOSZjm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y|zIu I-p  
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: dGz4`1(>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]wi0qc2 {  
  +-*/&|^等 4Z5;y[k(  
2. 返回引用。 ?% A 2  
  =,各种复合赋值等 [B+:)i  
3. 返回固定类型。 c2?VjuB0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y~su1wUp  
4. 原样返回。 ^a Q&.q  
  operator, N Hn #c3o  
5. 返回解引用的类型。 _dmG#_1  
  operator*(单目) 96P&+  
6. 返回地址。 2+Oz$9`.  
  operator&(单目) 9hh~u -8L  
7. 下表访问返回类型。 n{&;@mgI  
  operator[] w'E?L`c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2e03m62*  
  operator<<和operator>> ,eWLig  
 1'F!C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @^o7UzS4z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e m0 hTxb  
!~vx|_$#  
template < typename Left > <0qhc$M  
struct value_return H6Bw3I[  
  { lJdYR'/Wd  
template < typename T > j; R20xf0  
  struct result_1 ^@{"a  
  { f1;@a>X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tu5p`p3-j  
} ; 0s\ -iub=d  
X8-x$07)  
template < typename T1, typename T2 > ?~(#~3x  
  struct result_2 @|bJMi  
  { mx UyD[|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s`0IyQXVU  
} ; W/}_y8q  
} ; HFlExa u  
 sFnR;  
#9F>21UU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E31Yk D.A  
7#NHPn  
下面我们来剥离functor中的operator() ~sPXkLqK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _N)&<'lB<  
1iNMgA  
return l(t) op r(t) </1]eDnU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d>F.C>  
return op l(t)  ST0TWE'  
return op l(t1, t2) r-*6# "  
return l(t) op GN:|b2 "  
return l(t1, t2) op #S x  
return l(t)[r(t)] ^!0z+M:>^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wG9aX*(n  
9qgs*]J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: . UH'U\M  
单目: return f(l(t), r(t)); N u\<Xr8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IV1Y+Z )  
双目: return f(l(t)); Dln1 R[  
return f(l(t1, t2)); TbN{ex*  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,D]g]#Lq  
ezCJq`b  
struct meta_divide T,rRE7  
  { x5V))~Ou  
template < typename T1, typename T2 > GZKYRPg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Yyr9Kj:  
  { -A=3W3:C  
  return t1 / t2; DdU w~n,  
} :Fu7T1  
} ; c b&Yf1  
/&_q"y9  
这个工作可以让宏来做: }P-C-L{yE(  
{@3v$W~7M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8lGM>(:o  
template < typename T1, typename T2 > \ ,<)D3K<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L F} d  
以后可以直接用 EtaKo}!A}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ! K_<hNG&  
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 Cl-P6NlR".  
(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。。。) ] $r].,&  
yT5OFD|T  
>cg)Nq D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nk7>iK!i  
0NKgtH~+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sR[!6[AA  
class unary_op : public Rettype -mn/Yv  
  { vy{k"W&S  
    Left l; !H[01  
public : pe2:~}WB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w6)Q5H53)  
Y_n3O@,  
template < typename T > {"%a-*@%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QB!_z4UJ_;  
      { 3\ ,t_6}  
      return FuncType::execute(l(t)); c5b }q@nH  
    } ,\cV,$  
32?'jRN(ue  
    template < typename T1, typename T2 > / o I 4&W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1X5Yp|Ho  
      { NsSZ?ky  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l|E4 7@#  
    } 5J|S6x\  
} ; v'b%m8  
9==4T$nM[  
LjTSu9I>  
同样还可以申明一个binary_op l U4 I*  
*w O~RnP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HKI\i)c  
class binary_op : public Rettype &Tj7qlP\  
  { FQ1B%u|  
    Left l; 5pe)CjE:  
Right r; WZPj?ou`G  
public : WFFQxd|Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O-K*->5S  
'SoBB:  
template < typename T > _$5DK%M}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w,vnpdT  
      { !<HMMf,-D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .%e>>U>F  
    } ~<9e }J  
J -Lynvqm  
    template < typename T1, typename T2 > r|DIf28MIq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  C=@4U}  
      { #asi%&3pP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <tZZ]Y]  
    } R=D}([pi  
} ; oH?:(S(  
u)I\R\N  
|N% l at  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F[yofR N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <!XunXh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oy5K* }  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Skg/iH"(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D&2NO/ R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V| kN 1 A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &]RE 5!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ")\V  
下面是修改过的unary_op X' 5R4j  
IF5-@hag,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1zH?.-  
class unary_op 'N+;{8C-{  
  { g3&nxZ  
Left l; :q*w_*w  
  K8MET&  
public : o5DT1>h  
^>Z_3 {s:$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1/w8'Kf'u  
]k^?=  
template < typename T > 2w8cJadT'p  
  struct result_1 yq[/9PciA  
  { 4:NMZ `~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Cp2#d*  
} ; }u3|w0~c)  
Xb>SA|6[|  
template < typename T1, typename T2 > fxoEK}TM  
  struct result_2 0E!-G= v  
  { <nD@4J-A0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [~ 2m*Q  
} ; x[0hY0 ?[M  
#&?ER]|3  
template < typename T1, typename T2 > =FV(m S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tlUh8os  
  { iz^uj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -V}xvSVg  
} wn!=G~nB  
E z}1Xse  
template < typename T > YX-j|m|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X5VNj|IE  
  { +~iiy;i(  
  return OpClass::execute(lt(t)); ox&? `DO  
} eS@j? Y0y  
F I[BZZW  
} ; QY&c=bWAX"  
@W/k}<07  
p|A ?F0  
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 JN+7o h]u  
好啦,现在才真正完美了。 p<L{e~{!7f  
现在在picker里面就可以这么添加了: l~o!(rpX  
?2~fvMWu  
template < typename Right > cxSHSv 1;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I AwS39B  
  { a`%`9GD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d/OP+yzgZ  
} Z^%a 1>`  
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。 saiXFM 7J  
3w"JzC@  
vu^mLc  
.Vnb+o  
v"ORn5  
十. bind T5zS3O  
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。 K=JDl-#!  
先来分析一下一段例子 %E&oe $[B  
v/rBjUc+X  
dt "/4wCO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lqmQQ*Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2{~`q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $ MH;v_'a  
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。 r[}nrH&8  
我们来写个简单的。 /kK*%TP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /tj]^QspS  
对于函数对象类的版本: \}=T4w-e  
W@r<4?Oat  
template < typename Func > dX)a D $m  
struct functor_trait |rk.t g9  
  { 06%-tAq:  
typedef typename Func::result_type result_type; \UZGXk  
} ; RVwS<g)~1  
对于无参数函数的版本: 4sQm"XgE  
"J+L]IC?AD  
template < typename Ret > Z8bg5%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I]W7FZ=o  
  { 7afG4 (<k  
typedef Ret result_type; U?f-/@fc  
} ; :E6*m\X!3  
对于单参数函数的版本: {c_bNYoE  
|"9&F  
template < typename Ret, typename V1 > 7\98E&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _d3Z~cH  
  { 6}N`YOJ.  
typedef Ret result_type; L5 `k3ap|  
} ; 6#*_d,xQT  
对于双参数函数的版本: Mi|13[p{  
dL% *;   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fy<:iv0>t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8\P,2RSnt  
  { WJONk_WAc  
typedef Ret result_type; \h#aPG<yo  
} ; W7uX  
等等。。。 5U7,,oyh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :stHc,  
.W~XX  
template < typename Func > : H;S"D  
struct func_return iE"]S )  
  { ;y\/7E  
template < typename T > ) u{ ]rb[  
  struct result_1 |=YK2};  
  { vi^YtA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _";w*lg}  
} ; rrRv 7J&Q  
5?`4qSUz  
template < typename T1, typename T2 > : pUu_  
  struct result_2 .tG3g:  
  { t{iRCj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k-n`R)p:  
} ; e`={_R{N  
} ; K% FK  
&t8,326;  
pp(09y`]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Mwuhk|*  
1O0. CC,p  
template < typename Func, typename aPicker > q>BJ:_I i  
class binder_1 r&a} U6k(y  
  { Wfd`v  
Func fn; MF'Z?M  
aPicker pk; yOEy3d=*  
public : O DN_i  
+ho=0 >  
template < typename T > Mo N/?VA  
  struct result_1 W3!-;l  
  { <bhGpLh-E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s(Gs?6}>T  
} ; 5[X%17&t  
<t(H+ykh  
template < typename T1, typename T2 > .^9khK J;  
  struct result_2 P ah@d!%A  
  { ](R /4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5<*E S[S  
} ; J61%a,es  
r-$xLe7a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q>'#;QA  
D6@ c|O{Q  
template < typename T > "Y:>^F;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Wa3/mWK  
  { azIhp{rH w  
  return fn(pk(t)); i@rUZYF  
} C)i8XX  
template < typename T1, typename T2 > =dNE1rdzNa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D>{`I'  
  { kBA.N l7  
  return fn(pk(t1, t2)); SPlt=*C#_  
} dF51_Kk  
} ; ~;$QSO\2h  
7P3/Ky@6  
g`'!Vgd?M[  
一目了然不是么? Brs6RkRf  
最后实现bind jq]5Y^e  
DTA$,1JuD  
x f{`uHa8  
template < typename Func, typename aPicker > F5:xrcyC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Sd ^I >;  
  { 2Cy,#X%j>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e)?}2  
} +$L}B-F  
@Hp%4$=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x[TLlV:{  
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。 }X8P5c!\  
#J/RI[a  
十一. phoenix ~v\ W[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zMpvS rc  
V Zbn@1  
for_each(v.begin(), v.end(), /"`hz6rIv  
( mYo~RXKGF  
do_ L9e<hRZ$  
[ q M_c-^F  
  cout << _1 <<   " , " Jf= V<  
] #]1 jvB  
.while_( -- _1), |)>+& xk  
cout << var( " \n " ) %pxJ27Q  
) rlh:| #GTJ  
); iTdamu`L  
kw z6SObQ  
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: `,~'T [  
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 ;|XX^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0#'MR.,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g"'BsoJ  
zx8@4?bK  
*^; MWI  
template < typename Cond, typename Actor > M {'(+a[  
class do_while ?;UR9f|!  
  { Bt")RG  
Cond cd; pe,y'w{  
Actor act; & .1-6  
public : S)ipkuj X  
template < typename T > <L8FI78[*  
  struct result_1 i75\<X  
  { e%ro7~  
  typedef int result_type; arR<!y7  
} ; b/oNQQM#Dk  
^zT=qB l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |9 5K  
w2b(,w  
template < typename T > (5Q<xJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RgH 6l2  
  { v9@_ DlV\  
  do ua=7YG  
    { V!. Y M)B  
  act(t); onmkg}&_  
  } E71H=C 4  
  while (cd(t)); PtQ[({d3R  
  return   0 ; .,'4&}N}  
} _VgFuU$h  
} ; hunlKIg  
<%w TI<m,-  
a"Iu!$&N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oVP,a r0G  
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。 T[e+iv<8j  
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。 sF :pwI5^  
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。 g2?W@/pa  
下面就是产生这个functor的类: &?p( UY7'"  
I _Lm[  
:/SGB3gb1t  
template < typename Actor > xv147"w'v  
class do_while_actor p)Q5fh0-  
  { )Z4iM;4]  
Actor act; _&gO>G,uy  
public : wpN [0^M-0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zobFUFx  
P}Mu|AEG  
template < typename Cond > cr0/.Zv)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WN|_IJR~  
} ; WRbdv{ 1E  
.%J<zqk-  
v0\M$@N[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E*T6kp^b  
最后,是那个do_ 9-{.WZ  
Bkn]80W  
v0&DD&mp  
class do_while_invoker :0%[u(  
  { dj] O  
public : ^Ar1V!PFk  
template < typename Actor > D` cy.},L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5IzCQqOPgX  
  { T,/<'cl"  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;^E\zs  
} l_04b];  
} do_; 9_svtO]P  
@S~n^v,)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \cX9!lHl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %sZ3Gpi  
最后来说说怎么处理break和continue 8N 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。 _(=g[=Mer  
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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