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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,?Bo x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H[a1n' "<:  
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, *mgK^9<  
| rDv!m  
0Q1s JDa.  
</OZ,3J=  
  class filler dfmxz7V  
  { -8]M ,,?  
public : ZKv^q%92  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )+nY-DB(  
} ; \!["U`\.K  
G/*0*&fW  
^Cs5A0xo#s  
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: ]^63n/Twj  
2sOV3~bB  
  vZQ'  
vl'2O7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nz=X/J6  
SbLx`]rI  
#$GDKK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :$`"M#vMX  
`]{/(pIgW;  
!\0UEC  
)aOPR|+  
二. 战前分析 HktvUJ(Ii  
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。 Y!8Ik(/~i  
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 -2dk8]KB]  
<3;Sq~^  
H ',Nt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fj`6v"h  
  /* --------------------------------------------- */ u5, \Kz  
vector < int *> vp( 10 ); w1je|Oil  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `~bnshUk  
/* --------------------------------------------- */ 2^}E!(<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =vv4;az X  
/* --------------------------------------------- */ y3 R+060\3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L;7x2&  
  /* --------------------------------------------- */ T-: @p>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @@,l0/  
/* --------------------------------------------- */ 1HF=,K+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ri}n0}I  
$LLy#h?V]  
lJfn3  
8}& O7zO?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2\Vzfca  
1._1, _2是什么? jORU+g  
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。 b-1cA1#_cP  
2._1 = 1是在做什么? !NNq(t  
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。 dJZMzn  
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。 nQ0g,'o  
eRK kHd-  
[,Io!O  
三. 动工 ov{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uIG,2u,  
ZE())W"  
wgK:^D P  
;_.%S*W\  
template < typename T > !z !R)6  
class assignment Sc!{ o!9\  
  { :<    
T value; ;'.[h*u~<  
public : 3J2j5N:g  
assignment( const T & v) : value(v) {} j0p'_|)(  
template < typename T2 > 3aL8 gE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zqaz1rt[  
} ; =kp-[7  
gg>O:np8  
*Txt`z[|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9Ytf7NpR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nV|H5i;N7  
 [>IAS>  
m'))prl  
TwlrncK*  
  class holder #Z'r;YOzs  
  { @O7hY8",  
public : 0]C~CvO  
template < typename T > q;dg,Om  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wt;7+  
  { *CHLs^)   
  return assignment < T > (t); vjy59m  
} yw|O,V<4N  
} ; d]JiJgfa%  
%1uY  
hrpql_9.  
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: pXfg{2  
2qY`*Y.2  
  static holder _1; [xF(t @p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qRXb 9c  
]-Z="YPY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @S/jVXA  
而不用手动写一个函数对象。 ;]* %wX  
f?_UT}n  
[ 7W@/qqv  
gK{-eS  
四. 问题分析 -lKk.Y.}r  
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。 L'dR;T[;  
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。 }uJH!@j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !ejLqb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - J9K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1 m)WM,L  
JG%y_ Qy?K  
五. 问题1:一致性 ^-, aB  
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?| UN7>c0B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "r6DZi(^K  
}B=`nbgIG7  
struct holder orB8q((  
  { :G/T{87H  
  // ,&Iw5E[  
  template < typename T > K:!|xr(1d  
T &   operator ()( const T & r) const `'Fz :i  
  { A4lh`n5%  
  return (T & )r; S]kY'(V(*  
} J2\%rb,  
} ; F;5S2:a@Z  
g$c\(isY;  
这样的话assignment也必须相应改动: m{(G%n>E&  
'lPt.*Y<u  
template < typename Left, typename Right > 86c@Kk7z  
class assignment :wn9bCom?M  
  { f%Y'7~9bA  
Left l; a?4'',~  
Right r; xEt".K  
public : ={[s)G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f; <qGM.#|  
template < typename T2 > 4{?Djnh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y#9dVUS  
} ; EV}c,*);y  
oe<9CK:?>  
同时,holder的operator=也需要改动: "*E#4e[  
Rf)lFi  
template < typename T > & 5!.!Z3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :"Vfn:Q  
  {  jpc bW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YK[PC]w  
} Q/oel'O*x  
ai7*</ls  
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。 Ob:}@jj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1'c  
(1`z16  
return l(rhs) = r; )/BI :)  
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。 `N8?F3>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NwH`t#zd  
s8,{8k  
template < typename Tp > YGRv``(  
class constant_t ][b_l(r$?  
  { !a"RHg:HO  
  const Tp t; v%_5!SR  
public : Tx)X\&ij&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zJE$sB.f  
template < typename T > Bvke@|]kW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q{hXP*5  
  { 1bW[RK;GE  
  return t; \`:X37n)0q  
} 2&st/y(hs  
} ; 2b|$z"97jj  
%d..L-`]ET  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  >'>onAIL  
下面就可以修改holder的operator=了 [ D[&aA  
Z^AOV:|m  
template < typename T > Ba=P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >j [> 0D  
  { YzTmXwuA5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F`W8\u'db  
} 739J] M  
g. V6:>,  
同时也要修改assignment的operator() )sWC5\  
FyZp,uD  
template < typename T2 > E^uWlUb{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7M~w05tPh  
现在代码看起来就很一致了。 5(@P1Bi  
}yde9b?F  
六. 问题2:链式操作 "i+fO&LpZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  nwH'E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]#n,DU}V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 DOi\DJV!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 C_>dJYM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t@K N+ C  
W0vdU;?%  
template < typename T > (E'f'g  
struct result_1 Ne^md  
  { FX+;azE7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5v51:g>c  
} ; f0S&_gt  
p&Usl.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NXQdyg,  
SiN22k+  
template < typename T >  yQkj4v{  
struct   ref 8mM^wT  
  { 1BQB8i-,  
typedef T & reference; mlolSD;7  
} ; lM1Y }  
template < typename T > v!oXcHK/  
struct   ref < T &> Dps0$f c  
  { &. sfu$]  
typedef T & reference; M" |Mte  
} ; -p|@Enn  
577H{;pW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jf<+VJ>t  
(A.%q1h  
template < typename T > <"|BuK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }@-4*5P3  
  { B(<;]  
  return l(t) = r(t); ekB!d  
} >P7|-bV  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FKU$HQw*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^j1?LB  
H-gq0+,yE  
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 3Lx]-0h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S|U/m m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 - V Rby  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t/? x#X  
最后的布局是: %M+ID['K9/  
                Add YG<7Zv  
              /   \ }nrl2yp:%  
            Divide   5 wgm?lfX<  
            /   \ Y {]RhRR  
          _1     3 a~b^`ykcWP  
似乎一切都解决了?不。 ^P&)2m:s  
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。 Z!Y ^iN  
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。 QO;W}c:N  
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: V\nQHzjF<6  
-3 }  
template < typename Right > +we3BE.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @pueM+(L&  
Right & rt) const b"-eQb  
  { !(=bH"P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b[<Q_7~2  
} v#EXlpS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =i jGB~  
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。 ;\yVwur  
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。 $i@~$m7d-  
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。 s'yA^ VPf  
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。 $xT'cl/IH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ]-O/{FIv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: xviz{M9g  
ejYJOTT{^  
template < class Action > ADoxma@  
class picker : public Action w{$t:l)2,  
  { HbWl:yU  
public : D{~mJDUzK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T7eo_Mn  
  // all the operator overloaded B|#*I[4`w@  
} ; a%2r]:?^?  
K-V NU  
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。 Yc+0OBH[  
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: #`P4s>IL1  
V9 <!pMj  
template < typename Right > mZ9+.lm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %;0Llxf"  
  { /JPyADi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wTBp=)1)f  
} ^hOnLy2  
T9enyYt%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OyVdQ".  
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。 1-C 2Y `  
.Y.\D\>~  
template < typename T >   struct picker_maker @C40H/dE  
  { ?`?"j<4e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \& 6  
} ; B6tp,Np5,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3rX5haD\  
  { o ~"?K2@T  
typedef picker < T > result; 8E`rs)A  
} ; JwR]!  
Q8.SD p  
下面总的结构就有了: qv<[f=X9|  
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。 oy90|.]G  
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。 3{o5AsVv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +JE h7  
至此链式操作完美实现。 <6k5nEh  
/I~iUND"G  
@A(*&PU>j  
七. 问题3 56(S[  
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。 =>".  
8 /Z  
template < typename T1, typename T2 > @D%H-X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < \]o#w*:  
  { aML?$_6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `A O_e4D0i  
} :Mr_/t2(  
3QSP](W-(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yRaB\'  
H:x=v4NgsU  
template < typename T1, typename T2 > b!VaEK  
struct result_2 9j458Yd4*  
  { E.kGBA;a?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MH|!tkW>:  
} ; ES72yh]  
`mV&[`NZ  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i,>yIPBU!  
这个差事就留给了holder自己。 (C/2shr 8  
    ^]}UyrOn  
fw@n[u{~  
template < int Order > [>xwwm  
class holder; 2<Lnfc<^k  
template <> 3A2X1V"  
class holder < 1 > |- 39ZZOX  
  { qX[a\HQa  
public : ]v7f9MC'\  
template < typename T > der'<Q.U:k  
  struct result_1 'Dyt"wfo  
  { ?<c)r~9]  
  typedef T & result; } y@pAeS,  
} ; 8"R; axeD  
template < typename T1, typename T2 > \nM$qr'`B  
  struct result_2 h32QEz-+  
  { CqQ>"Y  
  typedef T1 & result; R%iyNK,  
} ; l@ vaupg  
template < typename T > x_lCagRGC4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D{YAEG   
  { ]Ga}+^  
  return (T & )r; SBo>\<@  
} -d? 9Acd  
template < typename T1, typename T2 > T-pes1Wu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v5U\E`)s  
  { dD@k{5  
  return (T1 & )r1; *Q=ER  
} U%3d_"{;  
} ; jt-Cy  
P]A>"-k  
template <> -?gr3rV@  
class holder < 2 > lNuZg9h  
  { K@lZuQ.1  
public : nsWenf  
template < typename T > INZycNqm,  
  struct result_1 JFe %W?}.D  
  { wb^Yg9  
  typedef T & result; !\wdX7%  
} ; *het_;)+{  
template < typename T1, typename T2 > q B-9&X  
  struct result_2 vKYdYa\  
  { z6e)|*cA$  
  typedef T2 & result; "X~ayn'@w,  
} ; )3g7dtq}  
template < typename T > %KL"f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y&T(^EA;  
  { `pS<v.L3  
  return (T & )r; 'j>+eA>  
} BH _y0[y  
template < typename T1, typename T2 > pE(\q+1<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^b=]=w  
  { 9B &QY 2v  
  return (T2 & )r2; vq yR aaMf  
} cbvK;;  
} ; WJvD,VMz  
d5$2*h{^v  
VXEA.Mko  
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> >。 JEq0{_7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cn1CM'Ru  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _[}r2,e  
t]1j4S"pm  
return l(i, j) = r(i, j); 6||zwwk'.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #|'&%n|Z  
i-oi?x<u&(  
  return ( int & )i; KfpDPwP@  
  return ( int & )j; No8~~  
最后执行i = j; PGZ.\i  
可见,参数被正确的选择了。 kb<Nuw  
u=B_cA}:  
QF:">G  
fRKO> /OT  
5HP6o  
八. 中期总结 ?d`?Ss;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: ZzfGs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |0nbO2}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .])ubK_9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gI rVrAV#  
{6Tw+/`P  
X51pRP $R  
7MIu-x|  
!%b.k6%>w  
Yjxa=CD  
九. 简化  R~u0!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 m[&]#K6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G4g <PFx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K%9PIqK?4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AnVj '3  
  +-*/&|^等 jG=*\lK6  
2. 返回引用。 A[L+w9  
  =,各种复合赋值等 pC,MiV$c"  
3. 返回固定类型。 "-JJ6Bk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mlCw(i,  
4. 原样返回。 5P_%Vp`B2  
  operator, cF{5[?wS  
5. 返回解引用的类型。 xzF@v>2S+  
  operator*(单目) t6p}LNm(V  
6. 返回地址。 pQr `$:ga  
  operator&(单目) xi=Z<G  
7. 下表访问返回类型。 I=)Hb?q T~  
  operator[] F[/Bp>P7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~?&;nTwHe  
  operator<<和operator>> WHxq-&=  
/zZ$<mVG  
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。 kOR5'rh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'T@K$xL8  
t{t*.{w  
template < typename Left > CU)'x E  
struct value_return ! 7,rz1s73  
  { 8XtZF,Du  
template < typename T > oeKI9p13\  
  struct result_1 q:Gi Qk-  
  { ^44AE5TO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #I[tsly}  
} ; >*rsRR  
p~1,[]k  
template < typename T1, typename T2 > 5`,qKJ  
  struct result_2 I12WOL q  
  { |,CWk|G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?,e7v.b  
} ; c"R`7P  
} ; c/.U<  
N}x \Ll  
prE~GO7Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :3F&NsgHH  
}{;m:Iia_  
下面我们来剥离functor中的operator() J =o,: 3"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K FV&Dt}<  
lot7SXvK  
return l(t) op r(t) m=i8o `  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X8l[B{|  
return op l(t) {IEc{y7?gO  
return op l(t1, t2) s6SG%Vd  
return l(t) op e$>.x< Eq  
return l(t1, t2) op -;=0dfC(  
return l(t)[r(t)] b0PqP<{t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tcOgF:  
Q" BIk =  
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: 8 PI>Q  
单目: return f(l(t), r(t)); 7eb^^a?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z7'3d7r?  
双目: return f(l(t)); Z 4NNrA#  
return f(l(t1, t2)); ]~~PD?jh  
下面就是f的实现,以operator/为例 UO^"<0u  
&UH .e  
struct meta_divide v-2_#  
  { [)U|HnAJ  
template < typename T1, typename T2 > HNN,1MN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E/x``,k  
  { V 9Bi2\s*  
  return t1 / t2; _?Zg$7VJ  
} HJ[@;F|aU  
} ; Y6L_ _ RT  
|&Gm.[IX;q  
这个工作可以让宏来做: to~Ap=E  
6QVdnXoG/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <a%9d<@m  
template < typename T1, typename T2 > \ v <1d3G=G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bqpy@WiI S  
以后可以直接用 x zmg'Br  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eqD|3YX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -g8G47piX:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K!^x+B|  
G3]TbU!!T  
zr%2oFeX,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 In)8AK(Hw  
} MBxfZ4I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dc UaZfON  
class unary_op : public Rettype W/COrgbW  
  { LwIl2u*  
    Left l; cLl=?^DB  
public : K#q1/2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _jt>%v4}4  
Gs]m; "o|  
template < typename T > t.|b285e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M.|O+K z  
      { 71`)@y,Z,  
      return FuncType::execute(l(t)); mX))*e4k  
    } #DjSS.iW  
M qq/k J  
    template < typename T1, typename T2 > ~bU!4P}4j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u*:B 9E  
      { xgV. <^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z,AF^,H[  
    } X5i?B b.  
} ; `l+{jrRb<  
@-y.Y}k#$~  
UMsJg7~  
同样还可以申明一个binary_op *aF#on{  
Dizc#!IGU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  5,  
class binary_op : public Rettype ?K]Cs&E4  
  { 'J(rIH3U  
    Left l; $<R\|_6J  
Right r; M6J~%qF^  
public : $g? ]9}p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :D(4HXHK%  
le1  
template < typename T > \q9wo*A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y'tPD#|r  
      { {&Kck>C'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  hUy"XXpr  
    } 82ay("ZY  
HD^Ou5YB  
    template < typename T1, typename T2 > ,z A9*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h!l&S2)D`  
      { :l~^un|<2Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Lh\]  
    } G&qO{" Js  
} ; .f)&;Af^  
[JI>e;l C:  
1b*Me'  
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 j >f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [-}LEH1[p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^Pqj*k+F  
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。 XV)<Oavs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jI})\5<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。。。 <Uj~S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 epw*Px  
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) 8 nCw1   
下面是修改过的unary_op ^5j+O.zgN  
zJC!MeN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CJ+/j=i;~c  
class unary_op iZsZSW \  
  { ^e*Tg&  
Left l; L9(mY `d>"  
  SM%N ]/@U  
public : Wp7lDx  
M*XAyo4 fI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZBw]H'sT  
kg0X2^#b  
template < typename T > >uHU3<2&  
  struct result_1 KtTlc#*KU  
  { bs_>!H1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4^4<Le-G  
} ; Udj!y$?  
fC6zDTis8A  
template < typename T1, typename T2 > 3<Qe'd ^  
  struct result_2 %t&   
  { k@[\ C`P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n=t50/jV3=  
} ; |qUi9#NUo  
mab921-n  
template < typename T1, typename T2 > S5o\joc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1!N|a< #  
  { !e>+ O^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )Z4ilpU,  
} r 7 dwj  
z4CqHS~%  
template < typename T > 4oxAC; L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^,W;dM2  
  { n1yIQ8F  
  return OpClass::execute(lt(t)); Dn x` !  
} ?w^MnK0U)  
c? Z M<Y"  
} ; A kMP)\Q  
:#_Ne?\a@  
H?]%b!gQG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c5 ^CWk K  
好啦,现在才真正完美了。 FM{^ND9x  
现在在picker里面就可以这么添加了: AvP$>Alc  
]iI2  
template < typename Right > f\p#3IwwH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }%^N9AA8  
  { dWc'RwL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oRDqN]  
} j p"hbV  
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。 \kN?7b^  
d_7v1)j  
"2l$}G  
"Zh3,  
7+(on  
十. bind `kE ;V!n?  
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。 RA];hQI?  
先来分析一下一段例子 DxM$4  
KM-d8^\:  
1>~bzXY#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0H9UM*O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G4&vrM,f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e\8|6< o[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \&!qw[;O  
我们来写个简单的。 k-V3l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &\Ze<u  
对于函数对象类的版本: ]Rk4"i  
` x|=vu-  
template < typename Func > ;?h+8Z/{  
struct functor_trait 19h@fA[:  
  { #gq!L  
typedef typename Func::result_type result_type; ?hC,49  
} ; Lg%3M8-W~  
对于无参数函数的版本: nrEG4X9  
e=ITAH3b  
template < typename Ret > VTUY#+3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0<3->uK  
  { }xa~U,#5  
typedef Ret result_type; 4UxxmREx;  
} ; l('@~-Zy  
对于单参数函数的版本: mz>GbImVD~  
'w$jVX/  
template < typename Ret, typename V1 > 634OH*6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > te[#FF3{  
  { m;4qs#qCg?  
typedef Ret result_type; rv?4S`Z,x$  
} ; 3< 'bi}{  
对于双参数函数的版本: 1m~-q4D)V  
W9D~:>^YP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <5 )F9.$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {D$5M/$  
  { /:Q  
typedef Ret result_type; <jAn~=Uq[,  
} ; 4 (c{%%  
等等。。。 m[}@\y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ljP<WD  
B?nw([4m  
template < typename Func > Fp&tJ]=B.  
struct func_return UdOO+Z_K%  
  { I/B*iW^  
template < typename T > x DiGN Jc  
  struct result_1 cjp~I/U  
  { ,f@\Fs~n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; agGgj>DDd  
} ; 8=MNzcA }  
PjG^L FX  
template < typename T1, typename T2 > H~NK:qRzK  
  struct result_2 0-Ga2Go9  
  { =91wC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d-cW47  
} ; e>T;'7HSS"  
} ; ^wIg|Gc  
i5 0c N<o  
*S<d`mp[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZLZh$eZZ  
LgxsO:mi  
template < typename Func, typename aPicker > *x-@}WY$U  
class binder_1 e>2KW5.  
  { (O$il  
Func fn; <MyT ;  
aPicker pk; B,fVNpqo  
public : 5Q/jI$^h0Z  
GIv l|  
template < typename T > $ ~Ks !8'P  
  struct result_1 5X73@Aj  
  { _iF*BnmN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JJHO E{%  
} ; 9Ca }+  
b_vKP  
template < typename T1, typename T2 > (M2hK[  
  struct result_2 M?_7*o]!  
  { 7n)ob![\d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /!'Png0!  
} ; w `nm}4M  
T'ei>]y]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TD sjNFe3  
[XhG7Ly  
template < typename T > VkkC;/BBW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jsa]RA  
  { ,4j^ lgJ  
  return fn(pk(t)); E?0Vo%Vh  
} f hjlt#  
template < typename T1, typename T2 > H+ 7HD|GE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tIT/HG_o  
  { d=0{vsrB  
  return fn(pk(t1, t2)); 8'ut[  
} N*f ]NCSi  
} ; w\RYxu?  
P=aYwmC  
TbD $lx3>  
一目了然不是么? . {vMn0c  
最后实现bind VXnWY8\  
!CdF,pd/)m  
NY6;\ 7!n  
template < typename Func, typename aPicker > TQtHU6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %O$=%"D6  
  { t*J?#r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !>#gm7  
} AqAL)`#K  
h0 Xc=nj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ? q_%  
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。 A%cJ5dF8~  
j 8)*'T  
十一. phoenix ,e^~(ITaq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zu*7t<W  
G{!(2D4!  
for_each(v.begin(), v.end(), 8!{ }WLwb  
( u+O"c  
do_ KF6N P  
[ vm7ag 7@O  
  cout << _1 <<   " , " Rk-G| 52g  
] zE Ly1v\"  
.while_( -- _1), A34O(fE  
cout << var( " \n " ) -,Js2+QZ#  
) ~z(0XKq0d  
); nsM. `s@V  
#uV J  
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: ;9Qxq]  
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 |~@yXc5a  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P!SsMo6n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V,% K"b=  
IE3GZk+a~  
Y4+ ]5;B8  
template < typename Cond, typename Actor > W!"Oho'  
class do_while DL#y_;#3_  
  { 1*e7NJ/.,  
Cond cd; }; R2M  
Actor act; WL|<xNL  
public : _f~$iY  
template < typename T > v cUGBGX_&  
  struct result_1 ,rjl|F* T  
  { 4M!wm]n/%5  
  typedef int result_type; uz I-1@`  
} ; XgyLlp;,O  
4:Oq(e_(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OrF.wcg  
@} +k]c25  
template < typename T > ?,] eN&`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CED[\ n  
  { 1>/ iYf  
  do Qp7F3,/#  
    { =4sx(<  
  act(t); /x)i}M)  
  } @r^s70{}  
  while (cd(t)); l$ kO%E'  
  return   0 ; x:Q$1&3N  
} 3ZbqZ"rE  
} ; #]Lodo9rS\  
N{}8Zh4op  
(J?_~(,`"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U%0|LQk5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xy./1`X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 i&p6UU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z7z9lDS  
下面就是产生这个functor的类: ,@fx[5{  
} ,^p{J/  
t>OEzUd9  
template < typename Actor > u9(42jj[$U  
class do_while_actor $=X>5B  
  { 0>46ZzxUZ  
Actor act; `e`DSl D>  
public : bPif"dhHe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?D,j!Hy  
aI=Q_}8-  
template < typename Cond > Nc HU)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DAg*  
} ; orYZ<,u  
U<r!G;^`  
=.OzpV)=V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K}M lC}oIt  
最后,是那个do_ |3~]XN-  
Y DW^N] G  
%iME[| u&  
class do_while_invoker :yE0DS<_  
  { &*E! %57  
public : L7nG5i  
template < typename Actor > (>Nwd^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '@ p464  
  { :xTm- L  
  return do_while_actor < Actor > (act); (74y2U6  
} V2xvuDHI  
} do_; ?S9vYaA$  
a@Zolz_Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e2BC2K0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f`*VNB`  
最后来说说怎么处理break和continue WgG$ r  
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。 miTff[hsMa  
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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