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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1gH>B5`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M-5zsN  
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, kJ0otr2P  
i^/D_L.  
q%FXox~b  
YifTC-Q;  
  class filler x{{ZV]  
  { I\VC2U  
public : Q#I?nBin  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RTYhgq  
} ; SG3qNM: g  
{q BbzBG  
jF%l\$)/  
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: MtK5>mhZI`  
V, e  
mr`EcO0  
j*1O(p+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PciiDh~/  
J_ `\}55n  
LwIX&\Ub  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,m.IhnCV\  
q0QB[)AP  
w24@KaKFo  
3.I:`>;EO  
二. 战前分析 @c{b\is2  
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。 8Vqh1<  
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 <7sGA{  
SN|:{Am  
sMAu*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n>I NJ  
  /* --------------------------------------------- */ "4qv yVOE  
vector < int *> vp( 10 ); _cH 7lO[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )3~):+  
/* --------------------------------------------- */ i9k/X&V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); - AxO1 qO  
/* --------------------------------------------- */ [P746b_\e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); khtSZ"8X  
  /* --------------------------------------------- */ +eD+Z.{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3.s.&^  
/* --------------------------------------------- */ sYb(g'W*'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )F) (Hg  
ln6Hr^@5  
}Qm: g  
o Kfm=TbY  
看了之后,我们可以思考一些问题: ];1Mg  
1._1, _2是什么? %2D9]L2Up  
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。 T#e ;$\  
2._1 = 1是在做什么? &udlt//^%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [q{[Avqf  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7}e73  
B#K{Y$!v  
na1*^S`[  
三. 动工 $kef_*BQg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L^0s  
Akbt%&  
kq kj.#u  
o1 kY|cnGH  
template < typename T > u 6(O;  
class assignment 09SLQVo  
  { tmJ-2  
T value; 9zKrFqhNo  
public : M3U*'A\  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9=J+5V^qD<  
template < typename T2 > |99/?T-QW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w+NdEE4H9z  
} ; [Grd?mc#  
As;@T$G  
=-e` OHA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^"e|)4_5\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3S~Gi,  
5QjM,"`mp  
(HW!!xM  
a$*)d($  
  class holder ([r4N#lx  
  { ?W*{% my  
public : +EZ Lic  
template < typename T > em+dQ15  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NYoh6AR  
  { S~9K'\vO  
  return assignment < T > (t); h2SVDKj  
} `*J;4Ju@  
} ; *oC],4y~D  
4' ym vR  
6fozc2h@x%  
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: \{HbL,s  
O]\6Pv@N  
  static holder _1; pO* $ '8L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $?.0>0 ,<  
6QwVgEnSf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OR&'  
而不用手动写一个函数对象。 ;#F/2UgHB  
G234UjN%  
Z r}5)ZR.  
Tq\S-K}4!  
四. 问题分析 A{[joo  
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。 $)1i)/]9U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Kw`{B3"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q]9+-p(=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yqaLqZ$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T<hS  
5s=ZA*(sY  
五. 问题1:一致性 X"4 :#s  
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?| emhI1 *}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mv5=>Xc6  
L}E~CiL0n  
struct holder 7# ~v<M6  
  { FeW}tKH  
  // zn,y'},  
  template < typename T > O_9M /[<  
T &   operator ()( const T & r) const g*]hmkYe9  
  { ',7LVT7  
  return (T & )r; Dl a }-A:  
} `D44I;e^1;  
} ; -6Y@_N  
o!]muO*Rm  
这样的话assignment也必须相应改动: ''bh{ .x  
<EhOIN7@*D  
template < typename Left, typename Right > {7k Jj(Ue  
class assignment L}~"R/iWCT  
  { IhIz 7.|  
Left l; |/qwR~  
Right r; RP@U0o  
public : Oe)d|6=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  hTEwp.  
template < typename T2 > HT`k-}ho,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $U_M|Xa  
} ; Fy; sVB  
9QQiIi$74U  
同时,holder的operator=也需要改动: ?*)Q[P5  
0N|l1Sn  
template < typename T > =JkPE2mU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o>6c?Xi&  
  { K2XRKoG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |rgp(;iO  
} %,1xOl4l  
L">\c5ca  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J dM0f!3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `hl8j\HV<}  
V0l"tr@  
return l(rhs) = r; khc1<BBsT  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 tD~ n PbbB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gW5yLb_Vz$  
_qxBjB4t"a  
template < typename Tp > g@O H,h/  
class constant_t y+aKk6(_W  
  { Ka_g3  
  const Tp t; z/I\hC9i  
public : ?u?Nhf %b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kR+7JUq]  
template < typename T > V0<g$,W=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;*G';VuT  
  { g5C$#<28  
  return t; cBD#F$K2  
} M ZAz= )-  
} ; {E;oirv&  
q'Nafa&a)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |@1M'  
下面就可以修改holder的operator=了  :I{9k~  
i'QR-B&Z  
template < typename T > iG ,z3/~v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bZ>dr{%%e  
  { ~>#?.f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HU/2P`DGP  
} vdcPpj^d5  
TVM19)9  
同时也要修改assignment的operator() i-}T t<^  
Bp_8PjQ  
template < typename T2 > ?Dl;DE1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yr*!T= z  
现在代码看起来就很一致了。 =)s~t|@v  
1l'JoU.<  
六. 问题2:链式操作 Ou4 `#7FR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :}R,a=N  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >"+ ho  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [4hi/6 0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *10qP?0H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Om*(dK]zHQ  
c*y*UG  
template < typename T > NcrBp(  
struct result_1 kL F~^/  
  { cMrO@=b;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }U(bMo@;  
} ; \:g\?[  
%^d<go^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yEos$/*u-N  
rvU^W+d  
template < typename T > |@~_&g  
struct   ref DK?Z   
  {  LJ;&02w@  
typedef T & reference; A.mFa1lH  
} ; XDAP[V  
template < typename T > ~BqC!v.)@E  
struct   ref < T &> >9mj/P D  
  { Fe %Vp/  
typedef T & reference; jhPbh5E  
} ; kBLFK3i  
^<Gxip  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '7}2}KD  
}]#z0'Aqsu  
template < typename T > g\?v 5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lq$ig8V:O7  
  { YR? E z<p  
  return l(t) = r(t); IN@o9pUjV  
}  4Y}Nu  
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。 _!VtM#G[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U?d  I  
$)$ 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 {* :^K\-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ll1N`ke  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Rnoz[1y?0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ke!  
最后的布局是: S-}c_zbl;  
                Add @87Y/_l  
              /   \ |/H?\]7  
            Divide   5 X(eW+,H  
            /   \ $./aK J1B  
          _1     3 y2#"\5dC  
似乎一切都解决了?不。 =+K?@;?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -b{<VrZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =Gu&0f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: S5u$I  
(&Jo. <  
template < typename Right > 343d`FRa}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e ><0crb  
Right & rt) const n42\ty9  
  { 49M1^nMvoo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S<NK!89  
} g)^s+Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FG[rH]   
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。 ~  z3J4s  
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。 HV)aVkr/&  
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。 -e}(\  
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。 lya},_WCq  
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? ~G@YA8}  
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: I=#`8deH(  
"FA. T7G  
template < class Action > [.fh2XrVM  
class picker : public Action )dX(0E4Td/  
  { K$Vu[!l`  
public : VqV[ @[P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5v)bs\x6  
  // all the operator overloaded /P@%{y  
} ; P9'` 2c   
D0xQXC3$`  
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。 :K]7(y7>  
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: jhf3(hx&F  
f0 sGE5  
template < typename Right > DbH;DcV7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M)+pH  
  { s+lBai*#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]}N01yw|s  
} |EX=Rj*  
iBAP,cR?`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i cTpx#|=  
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。 N$]er'`  
3r kcIVO  
template < typename T >   struct picker_maker y0mNDze  
  { /9G72AD!  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  SW#/;|m  
} ; A)sYde(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (?\+  
  { |{YN3"qN  
typedef picker < T > result; 9m$;C'}Z  
} ; v>} +->f  
'1ySBl1>  
下面总的结构就有了: q%d G>!  
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。 (~^fx\-S  
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。 h7"U1'b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $q@d.Z>;  
至此链式操作完美实现。 7amVnR1f  
? x #K:a?  
TsaQR2J@  
七. 问题3 8-nf4=ll  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D:/ n2_  
Yao}Xo9}  
template < typename T1, typename T2 > !g]5y=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #%p44%W  
  { 1^WGJ"1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YK3>M"58  
} Kt_oo[ey{  
:'Qiwf&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,D+ydr  
[#Y L_*p  
template < typename T1, typename T2 > H>EM3cFU  
struct result_2 %MjoY_<:_  
  { {'O><4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SO0\d0?u  
} ; Q[j| 2U  
!RmVb}m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )Fv.eIBY  
这个差事就留给了holder自己。  l!|c_  
    J2W-l{`r<  
~:z.Xu5m  
template < int Order > Pqomi!1  
class holder; p,fV .5q  
template <> Wm}c-GD  
class holder < 1 > V^2_]VFj  
  { =#G 2}8mQD  
public : N*-tBz  
template < typename T > {q0+PzgP  
  struct result_1 m;OvOc,  
  { j~ qm$'H  
  typedef T & result; nHm}^.B*+  
} ; `$6o*g>:  
template < typename T1, typename T2 > &n  k)F<  
  struct result_2 Lj1l ]OD  
  { ;?2)[a  
  typedef T1 & result; cJ96{+  
} ; p`Pa;=L  
template < typename T > ~$HB}/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y_'ERqQ  
  { n N<N~  
  return (T & )r; t/i I!}  
} b&z#ZY  
template < typename T1, typename T2 > 6Xvpk1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]<f)Rf">:`  
  { a$My6Qa#  
  return (T1 & )r1; bBjr hi  
} A>@#eyB  
} ; @YI{E*?S  
> {*cW  
template <> cfLF@LW!])  
class holder < 2 > aDbqh~7  
  { S>yiD`v  
public : r6m^~Wq!}  
template < typename T > Dl;hOHvKk  
  struct result_1 7Aqg X0)  
  { Tru{8]uMH  
  typedef T & result; 7*5B  
} ; *4cuWkQ,  
template < typename T1, typename T2 > ^{+ry<rS>  
  struct result_2 6 R6Ub 0  
  { vhrf89-q  
  typedef T2 & result; <>] DcA  
} ; uk):z$ x  
template < typename T > H bKE;N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +MoUh'/u  
  { t%=7v)IOE  
  return (T & )r; nh} Xu~#_  
} INg0[Lpc  
template < typename T1, typename T2 > sU_K^=6*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f@OH~4FG  
  { o7) y~ ke  
  return (T2 & )r2; /7AHd ;  
} nQF& ^1n  
} ; Qd} n4KF\  
@Kpm&vd(  
; vH2r~  
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> >。 c+:ZmrP/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #dauXUKH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .hT>a<  
O =Z}DGa+  
return l(i, j) = r(i, j); n2U &}O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %F*9D3^h  
&tyS6S+  
  return ( int & )i; 3<xE_ \DR  
  return ( int & )j; BhJ>G%  
最后执行i = j; ;wv[';J  
可见,参数被正确的选择了。 )@g[aRFa  
&`^(dO9  
7>Scf  
W{6QvQD8  
z74JyY  
八. 中期总结 PUdv1__C  
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: d<m;Q}/l&h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uzd7v,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PucNu8   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QK-aH1r  
W5|{A])N  
%BI8m|6  
Xb _ V\b0  
S:xXD^n#H  
Hg#t SE  
九. 简化 c1H.v^Y5  
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。 2q?/aw ;Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [OC( ~b  
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: f1'ByV'2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CmU@8-1  
  +-*/&|^等 6#Vl3o(E|  
2. 返回引用。 &h5Vhzq(<  
  =,各种复合赋值等 6{2y$'m8  
3. 返回固定类型。 x ytrd.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A4j ,]hOD  
4. 原样返回。 odP<S.  
  operator, o@Ye_aM~?Y  
5. 返回解引用的类型。 TegdB|y7O  
  operator*(单目) Jf^3nBZ  
6. 返回地址。 )."ob=m  
  operator&(单目) 1$*8F  
7. 下表访问返回类型。 uYC^&siS<s  
  operator[] 9ihg[k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gwj?.7N*k  
  operator<<和operator>> x\yM|WGL  
{cdICWy(F3  
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。 bmT%?it  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m$8siF{<q  
# qd!_oN  
template < typename Left > >tg)F|@  
struct value_return 4H8r[  
  { m#+0m!  
template < typename T > 0#|Jhmv-zL  
  struct result_1 Q2fxsa[  
  { 8eT#- 9q@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B:zx 9  
} ; rz|T2K  
&8VH m?h  
template < typename T1, typename T2 > !)M}(I}  
  struct result_2 pMU\f  
  { KXWcg#zFY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [}L?EM  
} ; {|9knP  
} ; A}(xH`A  
@]Q4K%1^"  
xU;SRB   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0akJv^^D  
l+;S$evY  
下面我们来剥离functor中的operator() Au2^ T1F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +w0Wg.4V  
jOhAXe;~X{  
return l(t) op r(t) ` nX, x-UM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )!(gS,  
return op l(t) <$A,|m  
return op l(t1, t2) >MYxj}I4{z  
return l(t) op ^B.Z3Y  
return l(t1, t2) op -^NW:L$|  
return l(t)[r(t)] RE!WuLs0"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +*.*bo  
)Kx.v'  
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: 8GkWo8rPk  
单目: return f(l(t), r(t)); \>$zxC_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SFg4}*"C/  
双目: return f(l(t)); imOIO[<;  
return f(l(t1, t2)); 0A} X hX  
下面就是f的实现,以operator/为例 veDv14  
zlLZ8b+  
struct meta_divide 3Ei^WDJ  
  { W[jg+|  
template < typename T1, typename T2 > 0\i\G|5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6jpzyf=~  
  { &>-'|(m+2  
  return t1 / t2; u^Cl s!C  
} tM LiG4 |7  
} ; g9C-!X-<T  
- ~z@W3\  
这个工作可以让宏来做: T4x%3-4 ;  
x& _Y( bHA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wPU5L*/*i  
template < typename T1, typename T2 > \ Y6wr}U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $mxG-'x%K  
以后可以直接用 :{<|,3oNdR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q & /5B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X -1r$.  
(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。。。) LR&MhG7  
i, ^-9  
lLQcyi0  
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 tDETRjTA  
@<DRFP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :%sG'_d  
class unary_op : public Rettype oDS7do  
  { k3&68+  
    Left l; A8ViJ  
public :  +At [[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *6JA&zj0B  
/yU#UZ4;  
template < typename T > Z +/3rd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :X":>M;;+  
      { S^R dj ]  
      return FuncType::execute(l(t));  LcLHX  
    } N+~ MS3  
[( xPX  
    template < typename T1, typename T2 > \= ({T_j4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YUSrZ9Yg  
      { <=CABWO.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -s HX   
    } _"*vj-{-y  
} ; |i B#   
?u CL[  
&CRgi488b  
同样还可以申明一个binary_op o0AT&<K  
+M.BMS2A<l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 86LE )z  
class binary_op : public Rettype 5XT^K)'  
  { O<fy^[r:`  
    Left l; ]9_tto!/  
Right r; 1.%|Er 4  
public : ]U@~vA#''  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j hRr!  
_G)A$6weU  
template < typename T > ;Q3[} ]su  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 62;xK-U  
      { nK< v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (e_<~+E  
    } V+D<626o  
it{Jd\/hR  
    template < typename T1, typename T2 > {'alA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ftmP dha%+  
      { XFTqt]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XX-(>B0L  
    } (k+*0.T&?  
} ; 1q=Q/L4P  
_{):w~zi  
|WUM=g7PC  
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 ;t>4VA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V~jp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eSIG+{;&  
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。 {Zw;<1{E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z 3[J sE%  
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。。。 tvn o3"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3AENY@*  
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) )cL(()N  
下面是修改过的unary_op C@;e<  
qu#xc0?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m*1  
class unary_op {a\! 1~  
  { .[eC w  
Left l; s;Bh69  
  }>y !I5O  
public : Rkg)yme!N  
An}RD73!w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h+Lpj^<2a  
rYV]<[?~7  
template < typename T > aZo}Ix:/  
  struct result_1 %Unwh1VG  
  { |3FGMg%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5'DY)s-K  
} ; LV1drc  
iM7 ^  
template < typename T1, typename T2 > o%-KO? YW  
  struct result_2 S;t`C~l\  
  { Y>C0 5?>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9%21Q>Y?b  
} ; g :B4zlKG  
}; 7I   
template < typename T1, typename T2 > '>"blfix8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zqt%x?l  
  { 3H<%\SYp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); myVa5m!7Q  
} {d#sZT  
I%:?f{\  
template < typename T > G*_]Lz(N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FS)# v  
  { > jiez,  
  return OpClass::execute(lt(t)); \7h>9}wGf  
} A#K<5%U{Mv  
J9t?;3  
} ; 1D)0\#><  
hMz)l\0  
&2.DZ),L  
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 y4@gw.pt  
好啦,现在才真正完美了。 .* `]x  
现在在picker里面就可以这么添加了: @J>JZ7m]\  
SHSfe{n  
template < typename Right > bxwwYSS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z}==6| {  
  { aso8,mpZuA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &ID! lEd  
} 78*8-  
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。 sMVk]Mb  
x'?p?u~[  
SAitufS  
7l/ZRz }1  
p<\!{5:   
十. bind &N=vs  
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。 QEut@L  
先来分析一下一段例子 NCT:!&  
&RbP N^  
yFeFI@Hp 3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} { 7DXSe4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a-S tOO5s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IIT[^_g  
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`6 / 2C$%  
我们来写个简单的。 8PVjNS/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !U}2YM J  
对于函数对象类的版本: f34/whD65  
(f_YgQEL  
template < typename Func > | @ ut/  
struct functor_trait [aA@V0l  
  { fwA8=o SZd  
typedef typename Func::result_type result_type; L58#ri=  
} ; lw~ V  
对于无参数函数的版本: Xm|~1 k_3  
){)-}M  
template < typename Ret > =Yl ea,S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dR_6j}  
  { (_@]-   
typedef Ret result_type; cK\ u  
} ; |,=^P` #%  
对于单参数函数的版本: ~Gh7i>n*  
1anh@T.  
template < typename Ret, typename V1 > 479X5Cl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M?My+ oT  
  { 2 z#S| $  
typedef Ret result_type; cNwH Y Z'  
} ; ~@6l7H6{  
对于双参数函数的版本: }[lP^Qs  
W 2[]m>;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k{vbi-^6rf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AWMJ/ E*T  
  { n6t@ e^  
typedef Ret result_type; hQY`7m>L  
} ; `V<jt5TS  
等等。。。 gd7r9yV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _#r00Ze  
(p12=EB<  
template < typename Func > '@@!lV  
struct func_return $+n6V2^K)7  
  { `) cH(Rj  
template < typename T > iSoQ1#MP)2  
  struct result_1 8kdJtEW3  
  { T\$i=,_$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <},JWV3  
} ; [mjie1j/<  
#| ,cy,v4  
template < typename T1, typename T2 > >w7KOVbN3  
  struct result_2 ^<-r57pz  
  { @q>Hl`a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M!i|,S  
} ; GrJLQO0$N  
} ; &V~l(1  
=$)M-;6  
\$.{*f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LFW`ISY{  
N%Ta. `r  
template < typename Func, typename aPicker > 1d FuoX  
class binder_1 8 I_  
  { "|1iz2L  
Func fn; 7M7Ir\d0lp  
aPicker pk; IKP GqoM  
public : S:}"gwFM  
&*7KQd  
template < typename T > 9NU0K2S  
  struct result_1 Kw?3joy  
  { /u.ZvY3,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3BCD0 %8  
} ; #6ePwd  
_ pz}  
template < typename T1, typename T2 > DZC@^k \E  
  struct result_2 ^s7!F.O C  
  { ,I5SAd|dX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EV{Ys}3M  
} ; (oX!D(OI  
=(7nl#o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} njX$?V   
;XawEG7" U  
template < typename T > /A-WI x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zM=MFKhi ~  
  { UWKgf? _  
  return fn(pk(t)); Rb0I7~Z%'d  
} 0]  
template < typename T1, typename T2 > oS..y($TI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >god++,o  
  { _7;:*'>a4  
  return fn(pk(t1, t2)); 8vR_WHsL  
} v '+]T=  
} ; ;H~<.QW  
-GCo`PR?b  
Px=@Tw N,  
一目了然不是么? ;mk[!  
最后实现bind }H\I[5*  
1\&j)3mC  
X@DW1<wEt  
template < typename Func, typename aPicker > 2,q*[Kh1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2NMs-Zs  
  { ^ U mYW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z.SC^/\o|  
} bqAW  
]9y\W}j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q iOJ:'@  
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。 [MFnS",7c  
s||" } l  
十一. phoenix :NF4[c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,?|$DY+=  
OA[e}Vn  
for_each(v.begin(), v.end(), ] c7X~y  
( <R /\nYXz  
do_ >UaQ7CRo  
[ /gZyl|kdy  
  cout << _1 <<   " , " vNv!fkl  
] !&rd#ZBn  
.while_( -- _1), =,(TP  
cout << var( " \n " ) MY@&^71i4  
) G*@!M%/  
); _2!8,MX  
VWE>w|'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;[Mvk6^'R  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9KXL6#h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :h{uZ,#Gi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z~ C8JY:  
s;Gd`-S>d  
k9;^|Cm k  
template < typename Cond, typename Actor > 06S R74  
class do_while fu^W# "{  
  { BHUI1y5t  
Cond cd; A#=TR_@:  
Actor act; ! ;t\lgMl  
public : 2]5{Xmmo9  
template < typename T > 8D*nU3O   
  struct result_1 EsMX #1>/m  
  {  -BSdrP|  
  typedef int result_type; Oo|PZ_P  
} ; kUf i  
(aa2uctTn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {rUg,y{v  
eluN~T:W  
template < typename T > kyJbV[o<#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Wwu Ty|  
  { p%3z*2,(  
  do At iUTA  
    { !@=S,Vc.  
  act(t); Cq\XLh `  
  } < (xqw<)  
  while (cd(t)); y?<KN0j  
  return   0 ; %y6(+I #P  
} -fq  
} ; K($l>PB,y@  
ITn%  
K oJ=0jM#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q!ZM Wg  
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。 LjI`$r.B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X8$i*#D  
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。 .:$(o&  
下面就是产生这个functor的类: & o5x  
hx:q@[ +J/  
Re,;$_6o  
template < typename Actor > /;*_[g5*i  
class do_while_actor /4&gA5BS]  
  { V*giF`gq  
Actor act; Q/+`9z+c  
public : Dr3_MWJ+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,vR?iNd:q[  
8 "l PiW3  
template < typename Cond > m\6/:~qWW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }/cReX,so  
} ; h'y%TOob  
X-c|jn7  
 w4U,7%V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y{%0[x*N<m  
最后,是那个do_ s#9q3JV0  
4S<M9A}  
v675C#l(  
class do_while_invoker ?QOU9"@+B  
  { k]~o=MLmj  
public : } oPO`  
template < typename Actor > K^u,B3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V`Cy x^P  
  { tbFAVGcAM  
  return do_while_actor < Actor > (act); eZ$7VWG#  
} &93{>caf+  
} do_; o,6t: ?Z  
0k]ApW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U#jz5<r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @/ z\p7e  
最后来说说怎么处理break和continue M@Th^yF+8H  
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。 :o s8"  
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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