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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A_Frk'{qhB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4DZ-bt'  
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, *5w{8  
4_Dp+^JF  
()&~@1U  
^B8b%'\  
  class filler CLvX!O(~  
  { {uzf"%VtP  
public : pTIf@n6I  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )95f*wte  
} ; `+6R0Ch  
W9NX=gE4  
lHgs;>U$  
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: rE@T79"  
cGjPxG;  
\&U>LwZd?  
{G?N E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9tF9T\jW  
#o1=:PQaC  
 : ]C~gc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N('&jHF  
(#+^&1  
2eMTxwt*S  
jLg9H/w{  
二. 战前分析 A}eOFu`  
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。 *_>Lmm.yh  
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 .^B*e6DAD  
pz"0J_xDM  
Lemui)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,VO2a mI  
  /* --------------------------------------------- */ 8WnwQ%;m?  
vector < int *> vp( 10 ); L3CP`cx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZP{*.]Qu  
/* --------------------------------------------- */ ~"A+G4jl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vVOh3{e|  
/* --------------------------------------------- */ '],J$ge  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @S|XGf  
  /* --------------------------------------------- */ 1GzAG;UUo6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,v"YqD+GC5  
/* --------------------------------------------- */ 6Ybg^0m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T=ev[ mS  
-'6Dg  
yPq'( PV  
AK@9?_D  
看了之后,我们可以思考一些问题: c/sC&i;%O  
1._1, _2是什么? dAuJXGo  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 82l~G;.n3  
2._1 = 1是在做什么? &jmRA';sK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K6R.@BMN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 TYW&!sm  
wmTb97o  
d3xmtG {i  
三. 动工 #ep`nf0x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'inFKy'H  
)ut&@]  
EN/,5<S<,[  
M3.do^ss  
template < typename T > {.XEL  
class assignment YPxM<Gfa8  
  { Yw- G'  
T value; _*f`iu:`  
public : (!:,+*YY  
assignment( const T & v) : value(v) {} _bNzXF  
template < typename T2 > 7Op>i,HZk\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >7 ="8  
} ; CB^U6ZS  
v/_  
Hm*/C4B`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \kZ?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |:gf lseE  
m;,N)<~  
2Wdyxj Q  
Abc)i7!.,.  
  class holder -qGa]a  
  { m^zUmrj[  
public : 6e |*E`I  
template < typename T > HAa; hb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yU*8|FQbP  
  { nlc "c5;jh  
  return assignment < T > (t); tS6qWtE  
} \2h!aRWR  
} ; M!o##* *`  
a^I\ /&aw'  
VXwU?_4J.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #"G]ke1l$  
,0!}7;j_c  
  static holder _1; -Ps!LI{@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *_d7E   
8A})V8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;>Ib^ov  
而不用手动写一个函数对象。 [MUpxOAsd  
u I )6M  
) AvN\sC  
glDu2a,Q  
四. 问题分析 3ca (i/c  
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。 %WjXg: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。 1n;0?MIZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?82xdp g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >G25m'&,7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 do>wwgr  
GBPo8L"9  
五. 问题1:一致性 rD 3v$B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;@oN s-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YIG~MP  
xqu}cz  
struct holder K  &N  
  { {'NvG  
  // cQ R]le %(  
  template < typename T > k5'Vy8q  
T &   operator ()( const T & r) const s;ls qQk  
  { vg32y /l]S  
  return (T & )r; :74y!  
} u0 `S5?  
} ; T4Pgbop  
{8W'%\!=  
这样的话assignment也必须相应改动: m;GCc8  
)"7iJb<E  
template < typename Left, typename Right > ?^al9D[:lz  
class assignment *Q "wwpl?  
  { !Dn,^  
Left l; at,XB.}Z]  
Right r; 4O^xY 6m  
public : 8;JWK3Gv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '-Vt|O_Q  
template < typename T2 > I 5^!y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %]}  
} ; |ATvS2  
+%h8r5o1  
同时,holder的operator=也需要改动: c(xrP/yOwi  
286jI7T  
template < typename T > Z 2V.3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L>Fa^jq5  
  { 86=}ZGWd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ga^"1TZ x  
}  iu=7O  
:(P9mt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8e1UmM[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3YOq2pW72G  
"*e$aTZB\  
return l(rhs) = r; #A JDWelD  
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。 RbOUfD(J4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }C"%p8=HM  
V^bwXr4f  
template < typename Tp > 6 ob@[ @  
class constant_t p>v$FiV2N  
  { 3M[! N  
  const Tp t; ZbW17@b  
public : dy%;W%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; F"g$_D0  
template < typename T > vc;$-v$&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B" 1c  
  { yg<R=$n,Q  
  return t; rr],DGg+B]  
} /~%&vpF-L  
} ; 6H.0vN&  
) j#`r/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PUMXOTu]  
下面就可以修改holder的operator=了 2lH&  
*v^Jb/E315  
template < typename T > 3nO]Ge"w'n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P64PPbP  
  { 823Y\x~>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;u_X)  
} ?jv/TBZX4  
8mvy\l EEH  
同时也要修改assignment的operator() K7_UP&`=J  
BU/"rv"(Fg  
template < typename T2 > ohGJ1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } & p  
现在代码看起来就很一致了。 NRs13M<ftf  
dd%6t  
六. 问题2:链式操作 P9^Xm6QO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e5ZX   
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。 24 'J  
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。 z% ?+AM)P  
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。 @e.C"@G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X:"i4i[}{9  
_Eo[7V{NY  
template < typename T > |.: q  
struct result_1 ^eY!U%.  
  { v!~fs)cdE|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MS~(D.@ZS  
} ; Y8~"vuIE5  
V(I8=rVH  
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: $Vg>I>i  
EU/C@B2*Dl  
template < typename T > zZPO&akB"  
struct   ref nV|EQs4(  
  { mp1@|*Sn  
typedef T & reference; Uiw2oi&_  
} ; 3wF;GG  
template < typename T > nfbR P t  
struct   ref < T &> GY'%+\*tj  
  { m]6mGp  
typedef T & reference; L\J;J%fz.  
} ; b|:YIXml  
~g]Vw4pv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I3L<[-ZE  
zj{pJOM06  
template < typename T > gD @){Ip  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lgL%u K)  
  { BA:VPTZq  
  return l(t) = r(t); e8a+2.!&\  
} V+Y%v.F  
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。 sUO`uqZV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,]F,Uu_H7  
W aRw05r  
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 76{G'}B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jq-]7N%k/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7;(`MIFXs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^}=,g  
最后的布局是: ~Fcm[eoC  
                Add \';gvr|  
              /   \ Ty?cC**  
            Divide   5 q6luUx,@m  
            /   \ *Hn8)x}E  
          _1     3 kS);xA8s]  
似乎一切都解决了?不。 j_?FmX _  
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。 eu-*?]&Di  
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。 [q[Y~1o/&H  
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/eeC"  
BL }\D;+t  
template < typename Right > IFL*kB   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &DX! f  
Right & rt) const ~TD0z AA&  
  { <)H9V-5aZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~qKY) "gG  
} 'n3uu1C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %J?xRv!  
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。 Ffz,J6b  
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。 JX;G<lev  
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。 QA`sx  
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。 aeJHMHFc  
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? YK'<NE3 4  
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: z>Y-fN`,  
+7.',@8_V  
template < class Action > BX7kO0j  
class picker : public Action Cl7xt}I  
  { T.BW H2gRP  
public : zTSTEOP}%Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XNkn|q2  
  // all the operator overloaded UB@+c k  
} ; K+3=tk]W9u  
+I|vzz`ZVr  
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。 2HA:"v8  
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: 7Ovi{xd@  
^jZbo {  
template < typename Right > Ow,w$0(D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [RhO$c$[\  
  { ea 'D td  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^}o2  
} !l8PDjAE  
0'C1YvF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ve; n}mJ?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kdeWip6Y  
(hbyEQhF  
template < typename T >   struct picker_maker *^ZV8c}  
  { VY4yS*y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sDlO#  
} ; aEeodA<(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z@!+v 19^  
  { e*NnVys  
typedef picker < T > result; /nA{#HY  
} ; VpDbHAg  
BW4J>{  
下面总的结构就有了: htF] W|z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T(Eugl"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gjDHo$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HIZe0%WPw  
至此链式操作完美实现。 2^ nxoye  
E ~<JC"]  
](8[}CeL  
七. 问题3 '5$b-x6F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >|UOz&  
%IWPM"  
template < typename T1, typename T2 > 2FJ*f/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tyx_/pJT  
  { 3f{3NzN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lt8|9"9<  
} @Jw-8Q{  
UZ+<\+q3^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M .mfw#*  
D'Q\za  
template < typename T1, typename T2 > EaN6^S=  
struct result_2 N`e[:[  
  { XXa|BZ1RX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cVF "!.  
} ; 3 Za}b|  
AoxA+.O  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h2d(?vOT  
这个差事就留给了holder自己。 m9rp8r*e  
    T_4/C2  
,k3FRes3  
template < int Order > /gP+N2o+}  
class holder; S<Xf>-8w  
template <> 4^:=xL  
class holder < 1 > Lp9E:D->  
  { UJ   
public : k{-Cwo  
template < typename T > vEJbA  
  struct result_1 k9L;!TH~1K  
  { 9\7en%(M  
  typedef T & result; zTU0HR3A  
} ; 'D1xh~  
template < typename T1, typename T2 > /j.9$H'y  
  struct result_2 N(yz k_~  
  { +6+i!Sip  
  typedef T1 & result; eJ-nKkg~a  
} ; C,4e"yynb  
template < typename T > fz "Y CHe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SvF<p3  
  { .Z *'d  
  return (T & )r; N;`n@9BF  
} 8Zd]wYO  
template < typename T1, typename T2 > =T7.~W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y.p;1"  
  { LKDO2N  
  return (T1 & )r1; _H@DLhH|=  
} GZIa 4A  
} ; }O p; g^W  
u>vL/nI  
template <> (#c:b  
class holder < 2 > 9hyn`u.  
  { 3!_XEN[  
public : & 1f+,  
template < typename T > dSHDWu&  
  struct result_1 AA>P`C$&M  
  { 2D5StCF$O  
  typedef T & result; La[V$+Y  
} ; [Y`W  
template < typename T1, typename T2 > ]7A'7p $Y  
  struct result_2 < =IFcN  
  { 7b+6%fV  
  typedef T2 & result; ?}Y]|c^W  
} ; YN5rml'-  
template < typename T > d&>^&>?$zh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cH2K )~  
  { -XG@'P_  
  return (T & )r; 6_B]MN!(  
} } ^\oCR@  
template < typename T1, typename T2 > ~a2}(]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !dq.KwL  
  { @2i9n  
  return (T2 & )r2; J<lW<:!3]  
} g<qaXv  
} ; uPvEwq* C  
<C*hokqqP  
{{!-Gr  
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> >。 ~"A0Rs=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %(Icz ?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: );YDtGip J  
%BQ`MZ  
return l(i, j) = r(i, j); BnY&f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2~[juWbz  
k;Y5BB  
  return ( int & )i; kq-) ^,{y  
  return ( int & )j; (cO:`W6.  
最后执行i = j; [V`r^  
可见,参数被正确的选择了。 8{ I|$*nB  
#\ErY3k6&  
@2#lI  
s>c=c-SP.  
k}rbim  
八. 中期总结 }6ldjCT/,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: % ] U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vP,n(reM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7xR\kL.,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _#8MkW#]~  
"J1 4C9u   
-G=]=f/'  
fV~[;e;U.  
vih9 KBT  
q,%st~  
九. 简化 1Z&(6cDY8M  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 TcoB,Kdce  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 glw+l'@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ho]su?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zT{ VE+=  
  +-*/&|^等 w!XD/j N  
2. 返回引用。 QZ8IV>  
  =,各种复合赋值等 -Qe'YBy:  
3. 返回固定类型。 Uw:"n]G]D?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M3au{6y  
4. 原样返回。 d_P` qA  
  operator, T> p&$]OG  
5. 返回解引用的类型。 hqdDm  
  operator*(单目) 1 -b_~DF  
6. 返回地址。 %l%HHT  
  operator&(单目) K)P%;X  
7. 下表访问返回类型。 GtHivC  
  operator[] SS2%q v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3(UVg!t  
  operator<<和operator>> %}T6]S)%u  
H;"4 C8K7  
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。 !`r$"}g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ajpX L  
8?C5L8)  
template < typename Left > w2'5#`m  
struct value_return 5-A\9UC*@  
  { & nK<:^n  
template < typename T > ./~(7o$  
  struct result_1 *K; ~!P  
  { -n;}n:w L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WY]s |2a  
} ; d"Y{UE  
yCo.cd-  
template < typename T1, typename T2 > d d;T-wa}  
  struct result_2 %jM,W}2  
  { P'rb%W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @%SQFu@FJ  
} ; ~QVH<`sn  
} ; 6H|S;K+  
z?//rXuO  
UCWBYC+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ir]\|t  
zW nR6*\  
下面我们来剥离functor中的operator() M3Kfd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {GUF;V ^  
4GM6)"#d  
return l(t) op r(t) ,z?':TZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e';_Y>WQy  
return op l(t) )`}:8y?  
return op l(t1, t2) aQ~s`^D  
return l(t) op nRY5xRvK  
return l(t1, t2) op :hA#m[  
return l(t)[r(t)] XfmwVjy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q@HV- (A  
i mM_H;-X  
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: c`Wa^(  
单目: return f(l(t), r(t)); tnIX:6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g=I})s:CTp  
双目: return f(l(t)); |cY`x(?yP  
return f(l(t1, t2)); %>s |j'{  
下面就是f的实现,以operator/为例 p 4)Q&k!  
O H7FkR  
struct meta_divide =w^M{W.w  
  {  S[QrS 7  
template < typename T1, typename T2 > E)3NxmM#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C*lJrFpB  
  { 9>$p  
  return t1 / t2; -Qe Z#w|  
} A\;U3Zu  
} ; .sA.C] f  
'ig'cRD6N  
这个工作可以让宏来做: hzC>~Ub5  
PRT +mT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {:W$LWET  
template < typename T1, typename T2 > \ Vz[C=_m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M:V_/@W.  
以后可以直接用 @|)Z"m7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8r!zBKq2~  
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 nF/OPd  
(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。。。) ~_ a-E  
$]8Q(/mbK  
F<w/PMb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 RT5T1K08I  
MY/}-* |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  LIdF 0  
class unary_op : public Rettype h1(4Ic  
  { Np)lIGE  
    Left l; J. @9zA&  
public : I O> yIU[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GH xp7H  
DeYV$W B  
template < typename T > |D.ND%K&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D3A/l  
      { S@sO;-^+  
      return FuncType::execute(l(t)); u-C)v*#L  
    } s<o7!!c  
iyog`s c  
    template < typename T1, typename T2 > 39jG8zr=Z[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -{+}@?  
      { l@:0e]8|o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V1JIht>Opo  
    } #89!'W  
} ; =rK+eG#,  
?'je)F  
hpJ-r  
同样还可以申明一个binary_op 3k?X-|O8AZ  
abEmRJTmW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -!9G0h&i|  
class binary_op : public Rettype  Mc}^LDX  
  { bJ;'`sw1  
    Left l; =I~mKn  
Right r; E.>4C[O  
public : MJrR[h]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YAmb`CP  
>"<Wjr8W!$  
template < typename T > 3yXY.>'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EZ`{Wnbq  
      {  RX5dO%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CWS4lx  
    } b_):MQ1{  
xP,hTE  
    template < typename T1, typename T2 > jNy.Y8E&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V470C@  
      { qyNyBr?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e~':(/%|5;  
    } "wHFN>5B  
} ; ~3 bPIg7D  
E+JqWR5  
V2G6Kw9gt  
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 ]$_NyAoBb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kSh( u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?F;8Pa/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 GM<-&s!Uj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b%5f&N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 OBAi2Vw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &8 x-o,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yvYad  
下面是修改过的unary_op vZoaT|3 G]  
w1DV\Ap*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }>X~  
class unary_op O1mKe%'|  
  { VAu&@a`  
Left l; xZv#Es%#  
  pV"R|{#V  
public : jalg5`PU0  
@|%2f@h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wiu"k%Qsh  
Qz N&>sk"  
template < typename T > 1y4  
  struct result_1 fwf$Co+R:*  
  { $p?aVO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %|i`kYsy  
} ; ^ovR7+V  
Y.r+wc]  
template < typename T1, typename T2 > h2""9aP !  
  struct result_2 5[u]E~Fl}  
  { ,WB{i^TD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (*)hD(C5  
} ; hfy_3}_  
b%/ 1$>_  
template < typename T1, typename T2 > /~f'}]W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NTI+  
  { }~e%J(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H+Sz=tg5  
} 1 Ya`| ?FS  
A$:U'ZG_  
template < typename T > j ?(&#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^M>P:~  
  { KMjhZap%  
  return OpClass::execute(lt(t)); v oj^pzZ  
} s}% M4  
l2P=R)@{  
} ; W1=H8 O  
hFl^\$Re  
2V;PYI  
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  1HZO9cXJ  
好啦,现在才真正完美了。 n#OB%@]<V  
现在在picker里面就可以这么添加了: s+?zL~t  
V% 6I\G2/:  
template < typename Right > K&KWN]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8eHyL  
  { s6^>F/x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3x'|]Ns  
} "5wa91*  
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。 X*@dj_,  
_t #k,;  
r #cGop]  
_8_R 1s  
p sMvq@>  
十. bind *6DB0X_-}  
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。 g~A`N=r;h  
先来分析一下一段例子 -:y,N 9^  
P! #[mio  
+s DV~\Vu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T <ET )D7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &AbNWtCV+G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -0x #  
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。 8&`LYdzt  
我们来写个简单的。 J,y[[CdH`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wyO4Y  
对于函数对象类的版本: }oGA-Qc}B  
y ~!Zg}o  
template < typename Func > Q:k}Jl  
struct functor_trait j yUCH*@  
  {  DwE[D]7o  
typedef typename Func::result_type result_type; T !WT;A  
} ; AogVF  
对于无参数函数的版本: !\.pq  2  
jQ^|3#L\  
template < typename Ret > R3&Iu=g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wHMX=N1/  
  { !_'ur>iR  
typedef Ret result_type; lB vR+9Qw  
} ; "8jf81V*  
对于单参数函数的版本: fN^8{w/O  
%%gc2s  
template < typename Ret, typename V1 > qwgPk9l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MH9q ;?.J  
  { e_ANUll1  
typedef Ret result_type; Y;^l%ePuW  
} ; ?:I*8Fj  
对于双参数函数的版本: lbl?k5  
hxd`OG<gF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c"V"zg22  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ep3N&Imp  
  { '3D XPR^B6  
typedef Ret result_type; >T3-  
} ; Mhf5bN|wQ  
等等。。。 `l){!rg8IC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^{;oM^Q'  
e95Lo+:f  
template < typename Func > ipgC RHE  
struct func_return `WFw3TI  
  { suiS&$-E  
template < typename T > (G4at2YLd  
  struct result_1 ^"1n4im  
  { BmMGx8P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >xYpNtEs  
} ; 2E/"hQw  
+LZLy9iKt  
template < typename T1, typename T2 > g:D>.lKd  
  struct result_2 E }Z/*lX  
  { a#y;dK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #9}D4i.`}  
} ; X0H!/SlS  
} ; {V$|3m>:*  
D4-ifsP  
ag#S6E^%S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z.9U}F  
mD0f<gJ1  
template < typename Func, typename aPicker > m=A(NKZ   
class binder_1 M!A}NWF  
  { A8fOQ  
Func fn; ;F!5%}OcL%  
aPicker pk; iWB=sL&p  
public : aS{n8P6vW  
z/WE,R  
template < typename T > [.'|_l  
  struct result_1 y'~U%,ki6  
  { +]A:M6P:{v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bv9i*]  
} ; ?{|q5n  
6?mibvK  
template < typename T1, typename T2 > ^ H ThN  
  struct result_2 THbh%)Zv+  
  { }=UHbU.n~!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8# >op6^  
} ; F2dHH^  
$@Rxrx_@M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #ASz;$P  
lL3kh J:%  
template < typename T > uK#4(eY=W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C'+YQ]u  
  { EXwo,?I  
  return fn(pk(t)); >CgTs  
} 1i"WDu*h3  
template < typename T1, typename T2 > 5k3n\sqZA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <fjX[l<Uz  
  { {3p4:*}  
  return fn(pk(t1, t2)); Av$^  
} 7 60Y$/Wz  
} ; ?m=N]!n  
#*uL)2nR  
+p_CN*10H  
一目了然不是么? pb?c$n$u*  
最后实现bind `PdQX.wN  
NP#w +Qw  
/k6MzFoid  
template < typename Func, typename aPicker > *{@Nq=fE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  u\x}8pn  
  { P*Uwg&Qz)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OwUhdiG  
} 5\sd3<:+  
+L| ?~p`V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /y#f3r+*2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [f-?y mmT  
mpEK (p  
十一. phoenix }6}l7x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E7 Ul;d  
'&R2U_  
for_each(v.begin(), v.end(), @=Uh',F  
( d(x\^z  
do_ =:,g  
[ | y# Jx  
  cout << _1 <<   " , " S8w _ii3zd  
] v ~?qz5:K~  
.while_( -- _1), o&zJ=k[4  
cout << var( " \n " ) cAqLE\h  
) fZzoAzfv2  
); KKPh~ThC  
 E`0?  
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: C8:f_mJU  
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 r1m]HFN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]z;I _-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qQ/^@3tXL  
#7 $ H  
mh{d8<Q2  
template < typename Cond, typename Actor > $Sx'sA2  
class do_while R)( T^V`{  
  { omu|yCK  
Cond cd; ufZDF=$7  
Actor act; =/+-<px  
public : j'<<4.(  
template < typename T > gHEu/8E  
  struct result_1 x0D*U?A  
  { sPQQ"|wU  
  typedef int result_type; [{,T.;'<j  
} ; Apag{Z]^B  
L>NL:68yN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sA/D]W.P  
"]x'PI 4J  
template < typename T > Y%aCMP9j~9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PfD.:amN7  
  { ~i{(<.he  
  do  c(E{6g?  
    { v2\FA(BPn  
  act(t); ]BZA:dd.G  
  } f=Gg9bnm3  
  while (cd(t)); &|ex`nwc0  
  return   0 ; y0.'?6k  
} 9C9oUtS  
} ; ,vawzq[oSy  
0 [# 3;a  
a=1@*ID  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NC`aP0S  
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。 nFe<w  
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。 q=m'^ ,gPS  
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。 aQcleTb  
下面就是产生这个functor的类: $am$ EU?s  
Xp% v.M  
wqs? 828x  
template < typename Actor > uc\Kg1{  
class do_while_actor e@ 07  
  { hJ? O],4J  
Actor act; [`[|l  
public : ^_W#+>&--  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aEWWP]  
1Z2HUzqh.  
template < typename Cond > t+ G#{n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A#<?4&  
} ; V>LwqS~`  
.},'~NM]  
yNo0ubY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *W1dG#Np}  
最后,是那个do_ ~?Pw& K2  
2tEkj=fA-  
eA?RK.e  
class do_while_invoker I)[DTCJ~  
  { aCj&O:]=  
public : :#ik. D  
template < typename Actor > ^|>PA:%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n\D&!y[]F  
  { P=Jo+4O  
  return do_while_actor < Actor > (act); uym*a4J  
} "| g>'wM*  
} do_; 9YyLf;  
At>DjKx]O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vWv"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6l1jMm|= X  
最后来说说怎么处理break和continue g2ixx+`?|:  
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。 Y('#jU  
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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