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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }}D32T VN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tw&v@HUP  
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, y*6/VSRkt4  
HrfS^B  
9%1J..c  
P,9Pn)M|  
  class filler x":o*(rSQ  
  { "Mhn?PTq  
public : Z!7xRy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8/&4l,M5  
} ; 51y#A Q@  
h72CGA|  
" 0m4&K(3,  
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: h9#)Eo   
z^z`{B  
/,UnT(/k(  
P.QF9%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~QDM .5  
C+[)^ 2M{  
MU(I#Prpe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -;J6S  
#sDb611}#  
qmt9J?$k  
y@<2`h  
二. 战前分析 VpSpj/\m)'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Am_>x8z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %:zu68Q[  
'tvuw\hhL  
,?k1if(0[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,v,rY'  
  /* --------------------------------------------- */ 0H]{,mVs  
vector < int *> vp( 10 ); a @d 15CN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9dBxCdpu  
/* --------------------------------------------- */ ,&qC R sw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eZN"t~\rX  
/* --------------------------------------------- */ "H<us?r{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k)|.<  
  /* --------------------------------------------- */ PMV,*`"9"A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RtzSe$O  
/* --------------------------------------------- */ PP>6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K,$rG%c zX  
WmN( (  
A`ajsZ{q,  
-]H~D4ng  
看了之后,我们可以思考一些问题: "aCAA#$J  
1._1, _2是什么? e,MsF4'  
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。 ;R[3nb9%  
2._1 = 1是在做什么? kS:#|yY8%  
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。 ?Rx(@  
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"|'fz  
qc 5[ e  
#j=yQrJ  
三. 动工 G{E`5KIvm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xZlCFu   
;}"Eqq:  
\ "$$c  
0FgF,  
template < typename T > T9H*]LxK  
class assignment Vm>EF~r  
  {  7-!n-  
T value; |=m.eU  
public : V L$ T  
assignment( const T & v) : value(v) {} a4=(z72xe  
template < typename T2 > G7Sw\wW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Cul=,;pkB  
} ; C?T\5}h  
!NkCki"W  
mV$ebFco0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PD-&(ka.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Es%f@$0uy  
.'gm2  
;54NQB3L  
Oo}h:3?  
  class holder I /MY4?(T  
  { ]myRYb5Z  
public : ,T<JNd'  
template < typename T > P*O G`%y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0)332}Oh  
  { z qo0P~  
  return assignment < T > (t);  p;w&}l{{  
} +*:mKx@Nw  
} ; /[.V(K D  
-HG .GA  
R[ a-"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .qO4ceW2-~  
{_-kwg{"(  
  static holder _1; uK2HtRY1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {E:`  
2Lf,~EV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D=TS IJ@  
而不用手动写一个函数对象。 SG&,o =I$  
ir_XU/ve  
a (~Y:v  
>+P}S@  
四. 问题分析 ?K>)bA&l'  
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。 2@<_,'  
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。 49~d6fH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H@=oVyn/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZH_$Q$9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (?7=,A7^  
^w60AqR8  
五. 问题1:一致性 HcsV q+  
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?| j|k/&q[St  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s)a-ky(  
6]?mjG6  
struct holder 3' i6<  
  { E1eGZ&&Gd  
  // CO='[1"_5  
  template < typename T > g Ed A hfx  
T &   operator ()( const T & r) const e0zP LU}  
  { Z8 #nu  
  return (T & )r; 7~e,"^>T  
} &Q883A J  
} ; w\bwa!3Y  
Jr2yn{s=S  
这样的话assignment也必须相应改动: ^v'kEsE^*  
-G~]e6:zD  
template < typename Left, typename Right > |Ns4^2  
class assignment a)QT#.  
  { 1;ttwF>G7  
Left l; 9|1msg4  
Right r; iBSM \ n  
public : im2mA8OH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #'_#t/u  
template < typename T2 > V]F D'XAl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '[ t.  
} ; ,a?)O6?/  
gjDNl/r/  
同时,holder的operator=也需要改动: MA`nFkVK  
k83K2> ]  
template < typename T > HAxLYun(3w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j=l2\W#}  
  { |nefg0`rk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (,U|H`  
} >Ku4Il+36  
!9;m~T7.  
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`Zz{h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,8@<sF B'  
D&%8JL  
return l(rhs) = r; o08WC'bX  
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。 |g&V? lI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Lv%3 jj  
{N4 'g_  
template < typename Tp > 4z0gyCAC A  
class constant_t .l1x~(  
  { ?+t;\  
  const Tp t; ys9:";X;}  
public : >dl5^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4YfM.~ 6  
template < typename T > T+Z[&|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J4T"O<i$58  
  { >3!~U.AA'x  
  return t; u#76w74  
} B$ eM  
} ; ):$KM{X  
OcT Wq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YEu+kBlcQ  
下面就可以修改holder的operator=了 os/h~,=  
fsL9d}  
template < typename T > @+b$43 ^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f24W*#IX  
  { q/EX`%U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *9\j1Nd  
} ?b]zsku8  
xMjhC;i{  
同时也要修改assignment的operator() ?Q"andf  
u7< +)6-  
template < typename T2 > nwFBuP<LR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MQoA\  
现在代码看起来就很一致了。 duG!QS:  
<P h50s4  
六. 问题2:链式操作 Wk%|%/:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I3Vu/&8f|  
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。 %1i:*~g  
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。 ojM'8z 0Hn  
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。 R-Edht|{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct syl7i>P  
W.j^L;  
template < typename T > _k@cs^  
struct result_1 $JY \q2  
  { ]}L'jK 0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T!c|O3m  
} ; HMd?`  
Nc\DXc-N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :nIMZRJ_!E  
h#YO;m2wd  
template < typename T > <x}wy+SG  
struct   ref NXOXN]=c<  
  { %~Yo{4mHs  
typedef T & reference; ;Nn(  
} ; v9f+ {Y%-  
template < typename T > jEBn"]\D  
struct   ref < T &> oMbd1uus  
  { :s *  
typedef T & reference; |5~Oh`w  
} ; rI$NNk'A  
>?^oxB"<Gc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5M5Bm[X  
|S8$NI2  
template < typename T > :!aLa}`@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;%n'k  
  { ~@'wqGTp  
  return l(t) = r(t); wpZ"B+oK!  
} 1M`E.Ztw*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ch"wp/[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ow;thNN  
S^%3Vf}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 BE0l2[i?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EE"8s7ZF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l[E^nh>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h .Qk{v  
最后的布局是: 7!J-/#!  
                Add Jqxd92 bI  
              /   \ "1a;);S=*)  
            Divide   5 |ke0G  
            /   \ -64l f-<  
          _1     3 /9_%NR[  
似乎一切都解决了?不。 l#[Z$+!09  
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。 ?'k_K:_  
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-9xfn0U~#  
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: XM\\Imw  
>w.;A%|N  
template < typename Right > (G|!{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ](JrEg$K  
Right & rt) const y.Z_\@  
  { #zsaQg, B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nD5wN~[J  
} @rGY9%E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &2W"4SE]6  
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。 V?EX`2S  
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。 mu\1hKq;B  
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。 f-M:ap(O  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 $OZ= L  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,b5'<3\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: t'2A)S  
BH'*I yv  
template < class Action > ~v8X>XDL?T  
class picker : public Action  xL15uWk-  
  { *O[/KR%  
public : W`x.qumN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uw3vYYFX  
  // all the operator overloaded .))g]CH  
} ; {~9zuNi  
cX9o'e:C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Tx} Nr^   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JMB#KzvN[  
XZ%[;[  
template < typename Right > icb)JZ1K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4M&$wi  
  { a#]V|1*O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RI*n]HNgy+  
} 5 tKgm/  
O|t>.<T?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IR${a)  
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。 aL:|Dr3SX  
D?dBm  
template < typename T >   struct picker_maker !H\;X`W|~D  
  { 1 iox0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3@" :&  
} ; AUD) =a>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @XJ7ff&  
  { n$2oM5<  
typedef picker < T > result; WK$\#>T  
} ; 3VLwY!2:  
?kR1T0lKkE  
下面总的结构就有了: NFTv4$5d  
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。 rXW.F'=K6  
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。 [7}3k?42X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }.o.*N  
至此链式操作完美实现。 %?[gBf[y  
c!E{fSP  
*+rfRH]a  
七. 问题3 AO5&Y.A#  
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。 |tAkv  
)p>Cf_[.  
template < typename T1, typename T2 > v]M:HzP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;U3:1hn  
  { yP7b))AW9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kn}^oRT  
} GTLS0l)  
'1D $ ;  
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: 1 3 ]e< '  
*IOrv)  
template < typename T1, typename T2 > |? V7E\S  
struct result_2 W(]A^C=/  
  { LM eI[Ji  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^mL X}E]  
} ; rCF=m]1zxT  
g)6>=Qo`8E  
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? (2eS:1+'8  
这个差事就留给了holder自己。 \0 ~?i6o  
    rf=l1GW  
<P#BQt f  
template < int Order > [y8(v ~H  
class holder; 3: GwX4yW  
template <> CzG[S\{+  
class holder < 1 > jOT/|k  
  { Stw g[K0<  
public : R[zN?  
template < typename T > ueJ^Q,-t  
  struct result_1 Ug+ K:YUq  
  { cD]H~D}M  
  typedef T & result; DY#195H  
} ; w4P;Z-Cd  
template < typename T1, typename T2 > }Hb0@ b_  
  struct result_2 /)kJ iV  
  { ?lkB{-%rQ  
  typedef T1 & result; @2T8H  
} ; }vh <x6  
template < typename T > _FOIMjh%N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d:hnb)I$*  
  { )Wle CS_  
  return (T & )r; <cOjtq,0  
} {XIpH r  
template < typename T1, typename T2 > *` mxv0w~(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q6pHL  
  { 8KJ`+"<=@  
  return (T1 & )r1; 2pmj*Y3"8  
} K&&T:'=/  
} ; 3ibQbk  
F5X9)9S  
template <> : j kO  
class holder < 2 > G>"n6v'^d  
  { vLxaZWr  
public : 5/Qu5/  
template < typename T > +F q_w  
  struct result_1 rrz([2E2  
  { l7uTk5  
  typedef T & result; +EjXoW7V  
} ; C)c*s C5N  
template < typename T1, typename T2 > )PvnB=wy  
  struct result_2 Dl.UbH }=  
  { a& 0g0n6  
  typedef T2 & result; pq r_{  
} ; c BqbbZyUk  
template < typename T > d BB?A~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c/ImK`:)4a  
  { cz,CL/rno  
  return (T & )r; mxZ+r#|di  
} {96MfhkeBv  
template < typename T1, typename T2 > :[+8(~| za  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8H-yT1  
  { )C"ixZ>2xQ  
  return (T2 & )r2; $1B?@~&  
} 0R? @JC  
} ; h!uyTgq  
Y=|p}>.}  
%\HE1d5;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bD=H$)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *lA+ -gkK*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LU;zpXg\  
@]IRB1X  
return l(i, j) = r(i, j); Csy$1;"A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HI{q#  
F?tWx+N<{  
  return ( int & )i; q6rkp f,Tl  
  return ( int & )j; 9]Ue%%vM  
最后执行i = j; h STcL:b   
可见,参数被正确的选择了。 _cJ)v/]  
N$Ad9W?T  
5.ab/uk;M  
r'yNc&~  
UUDHknm"  
八. 中期总结 kh# QT_y  
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: iJE:>qOTD5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 { i6L/U.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .'A1Eoo0d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B-_b.4ND)  
'*L6@e#U  
M.,DXEZT  
q 8sfG;)  
s}". po]  
fZ &  
九. 简化 x#3*C|A  
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。 u; KM[FmK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LDEc}XXb  
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: qD*y60~]zz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .-iW T4Dn  
  +-*/&|^等 [/q Bvuun  
2. 返回引用。 sQA_6]`  
  =,各种复合赋值等 AB\Ya4O"9  
3. 返回固定类型。 2DPv7\fW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RHBQgD$  
4. 原样返回。 &-qQF`7  
  operator, m W>Iib|  
5. 返回解引用的类型。 >v, si].  
  operator*(单目) pl3ap(/  
6. 返回地址。 Lu6g`O:['  
  operator&(单目) ?e6>dNw  
7. 下表访问返回类型。 e`b#,=  
  operator[] { rLgyrj$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xE;O =mI  
  operator<<和operator>> b MD|  
g(tVghHxt$  
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。 M1WD^?tKQ.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XxMZU(5  
nS3Aadm  
template < typename Left > d/yF}%0QI  
struct value_return ~Z/,o)  
  { tnnGM,"ol  
template < typename T > vTx>z\7q,  
  struct result_1 SWx: -<  
  { nl 'MWP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v.<mrI#?  
} ; FHU6o910  
L~t< 0\r  
template < typename T1, typename T2 > hZHM5J~  
  struct result_2 ,k~' S~w.  
  { 1UJrPM%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V6P-?Nd  
} ; p&RC#wYu  
} ; 04dz ?`HuB  
`WXlq#:K  
h-1?c\Qq:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =3(Auchl$Y  
F^bY]\-5  
下面我们来剥离functor中的operator() {*B0lr`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C^L xuUW  
?110} [jw  
return l(t) op r(t) YyxU/UnhG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K [DpH&  
return op l(t) t?G6|3  
return op l(t1, t2) 2lsUCQI;  
return l(t) op Sp X;nH-D  
return l(t1, t2) op aA#79LS  
return l(t)[r(t)] ~5&4s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KWY_eY_|  
"."(<c/3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0)Ephsw  
单目: return f(l(t), r(t)); HuTtp|zM>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LE<J<~2Z  
双目: return f(l(t)); 24#qg '  
return f(l(t1, t2)); J?3/L&seA  
下面就是f的实现,以operator/为例 )pHlWi|h  
GqRXNs!  
struct meta_divide FiiDmhu  
  { h*l$!nEN  
template < typename T1, typename T2 > =XR6rR8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \wA:58 -j  
  { 0pMN@Cz6  
  return t1 / t2; '+_>PBOc  
} cw!,.o%cD  
} ; =J]WVA,GqA  
?'P}ZC8P  
这个工作可以让宏来做: <r: AJ;  
B%;MGb o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c$V5E t  
template < typename T1, typename T2 > \ [y@*vQw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q5R| ^uf  
以后可以直接用 }?9&xVh?\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZEI,9`t!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jj[6oNKE1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fYUV[Gm  
yV8J-YdsG  
vO1; ;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6`CRT TJ7  
EWD^=VITL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '3672wF/  
class unary_op : public Rettype Ldjz-  
  { p5#x7*xR6  
    Left l; 2g{tzR_j  
public : -n05Z@7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C*(  
GVXdyi  
template < typename T > G@H!D[wd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VQla.Y  
      { aL;!BlU8v  
      return FuncType::execute(l(t)); mcez3gH  
    }  JaY"Wfc  
geR+v+B,  
    template < typename T1, typename T2 > Y}c/wF7o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hU#e\L 7  
      { h`|04Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sWYnoRxu  
    } TsTc3  
} ; b4_0XmL  
|[>@Kk4  
<PpvVDy3  
同样还可以申明一个binary_op :ZrJL&  
T-%=tY+-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eu?z!  
class binary_op : public Rettype X@`a_XAfd  
  { (P)G|2=  
    Left l; W91yj:  
Right r; 5^Qa8yA>7  
public : 8v;^jo>ug  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BNK]Os  
nzflUR{`-  
template < typename T > h+g\tYWGP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z[. M>|  
      { o&q>[c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E]`7_dG+T  
    } }sXTZX  
+x"uP  
    template < typename T1, typename T2 > FRd"F$U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ym6d'd<9(  
      { {.:$F3T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $6"(t=%{  
    } 3gi)QCsk  
} ; E^i]eK*"  
&$ h~Q  
x z _sejKB  
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 6TW7E }a.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n[ B~C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3 ~v 17  
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。 ]b4IO4T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T`EV uRJ  
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。。。 *|A QV:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;/K2h_=3z  
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) zU?O)w1'  
下面是修改过的unary_op /}?7Eni  
2zTi/&K&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <sH}X$/  
class unary_op !$Nj!  
  { #V!a<w4_  
Left l; KrE 'M  
  ntW@Fm:bw>  
public : 9|+6@6VY!  
mOE *[S)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s\ -,RQ1  
.9jKD*U|  
template < typename T > z]G|)16  
  struct result_1 s*izhjjX  
  { \/NF??k,jk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ukWn@q*  
} ; @?3f`l 9  
LIZB!S@V\  
template < typename T1, typename T2 > 3 t,_{9  
  struct result_2 ix3LB!k<  
  { Zl9@E;|=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L)sgW(@2  
} ; /'/I^ab  
qyH -Z@  
template < typename T1, typename T2 > h|qJ{tUWc$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vQMBJ&  
  { 8`q7Yss6F  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TekUY m!G  
} _Iy\,<  
8%[pno |0I  
template < typename T > @Wu-&Lb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L:G#>  
  { `%C-7D'?  
  return OpClass::execute(lt(t)); j_Szw w-  
} NQ9v[gv  
AcH-TIgM/  
} ; H9cPtP~a)  
@]=40Yj~w  
ks4`h>i  
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 L|=5jn9 :  
好啦,现在才真正完美了。 jJ ,_-ui  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1+x" 5<(W  
QU).q65p  
template < typename Right > jj5S+ >4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EApKN@<"  
  { b^1QyX^?:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eVXXn)>  
} F-yY(b]$  
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。 ^#/FkEt7bp  
%MHb  
U&5* >fd=  
#.Rn6|V/4  
XjX  
十. bind /)P}[Q4  
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。 AYts &+  
先来分析一下一段例子 ]{>AU^=U  
'YL[s  
FwCb$yE#M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @YJI'Hf67  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :D.0\.p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =*mT{q@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~ Z\:Nx  
我们来写个简单的。 22\!Z2@T/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M;(,0dk  
对于函数对象类的版本: G=zWhqieh  
=&HLz 7|  
template < typename Func > H];B?G';C  
struct functor_trait G-aR%]7$g  
  { M+/xw8}a  
typedef typename Func::result_type result_type; 'Uok<;  
} ; mB?x_6#d9  
对于无参数函数的版本: .fA*WQ!lb  
wKV4-uyr  
template < typename Ret > #+ I'V\ [  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kxn&f(5  
  { }Mc b\+[  
typedef Ret result_type;  <wH+\  
} ; p9(y b  
对于单参数函数的版本: D&@]  
\/A.j|by,>  
template < typename Ret, typename V1 > 4=zs&   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ._mep\#.:  
  { }U_ ' 7_JT  
typedef Ret result_type; UX 1 )((  
} ; xP;r3u s  
对于双参数函数的版本: O7K.\  
{@Mr7*u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o2 14V\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wX$:NOO  
  { /ZLY@&M  
typedef Ret result_type; xO~ ElzGm  
} ; jlEz]@ i  
等等。。。 ()3\(d5e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N ##`  
A'WR!*Yt  
template < typename Func > .g*j]!_]  
struct func_return 7N.b-}$(  
  { >DqF>w.1  
template < typename T > :6^7l/p  
  struct result_1 ?$r`T]>`2  
  { 0XHQ 5+"8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M6Fo.eeK3  
} ; Q?{%c[s  
U84W(X  
template < typename T1, typename T2 > P]E-Wp'p  
  struct result_2 j0jl$^  
  { q'2vE;z Kb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EE/mxN(<  
} ; ny={OhP-  
} ; ~E<2gMKjO  
d:H'[l.F%  
l'@-?p(Vuw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VJh8`PVX  
e~'` x38  
template < typename Func, typename aPicker > jN=<d q ~  
class binder_1 P&-o>mM  
  { <Au2e  
Func fn; iCt.rr~;V  
aPicker pk; ZzT=m*tQ&  
public : s='+[*&&  
DL]tg [w{  
template < typename T > KWTV!Wxb=K  
  struct result_1 eRauyL"Q+  
  { @NHh- &;w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <=uYfi3,  
} ; D28`?B9 (  
8% @| /  
template < typename T1, typename T2 > OMGggg  
  struct result_2 G=dzP}B'WA  
  { $Y$9]G":  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #el27"QP0  
} ; Fe+ @;  
M[uWX=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z\YIwrq3*  
+^)v"@,VP  
template < typename T > jvT'N@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _KT!OYH  
  { boh?Xt-$  
  return fn(pk(t)); a"8[,A3  
} s6H'}[E<  
template < typename T1, typename T2 > 95DEuReKi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zed Fhm  
  { 8H F^^Cva  
  return fn(pk(t1, t2)); xU *:a[g  
} !-gU~0  
} ; ,Q`qnn&  
%+7]/_JO&  
So:X!ljN(e  
一目了然不是么? >}5?`.K~Q*  
最后实现bind s -i|P  
0mw1CUx9K  
NnZW@ln"|  
template < typename Func, typename aPicker > U"oNJ8&%|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h}bfZL  
  { E?m~DYnU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q76POytV|  
} \& JZ >h  
jDzQw>T X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1Pf(.&/9_  
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。 S_}`'Z )  
Cj5mM[:s  
十一. phoenix :<% bAn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nHK(3Z4G  
V\~.  
for_each(v.begin(), v.end(), 5dBftTv?  
( T U%@_vYR  
do_ OvdT* g=8*  
[ u\R?(G&  
  cout << _1 <<   " , " K}*ets1s}  
] d@%"B($nR  
.while_( -- _1), DM.lQ0xk  
cout << var( " \n " ) tDByOml8Ix  
) p [O6  
); 3f;=#|l  
<,d550GSm  
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: .Po"qoGy  
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 _vQ52H,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XTol|a=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UK`A:N2[  
*MF9_V)8V  
gGqrFh\  
template < typename Cond, typename Actor > p|UL<M9{a]  
class do_while 6r7>nU&d  
  { 8tvmqe_G  
Cond cd; gY}In+S  
Actor act; Hxu5Dx5![  
public : > A#5` $i  
template < typename T > &$"#hGg  
  struct result_1 Lp`.fn8Ln  
  { x`CjFaE~F  
  typedef int result_type; Z9{~t  
} ; Hq@+m!  
!oLn=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MJn-] E  
}nx)|J*p  
template < typename T > "hkcN+=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =C\Tl-$\f  
  { \Lx=iKs<  
  do CK* * RZ  
    { fv+]iK<{  
  act(t); >7U/TVd&  
  } 1HJ: ?]  
  while (cd(t)); >KKWhJ  
  return   0 ; q? ,PFvs"  
} mvn- QP~"  
} ; (f/(q-7VWt  
-YoL.`s1   
1ni+)p>]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XcR=4q|7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^'UM@dd?!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N['DqS =  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'u,|*o  
下面就是产生这个functor的类: 0cG'37[  
bWPsfUn#  
z 4u&#.bU  
template < typename Actor > {q>%Sr]9  
class do_while_actor 1\hLwG6Jj  
  { 0Tj,TF  
Actor act; o |$D|E  
public : Q3@zUjq_Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  A l[ZU  
wO??"${OH  
template < typename Cond > K:Z$V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Sdo*z  
} ; A U~DbU0O  
( eV,f  
*&U~Io"U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *>fr'jj1$  
最后,是那个do_ *^>"  h@J  
+Z`=iia>  
y6(PG:L  
class do_while_invoker {!,K[QwcI  
  { 6<&~ R 3dQ  
public : KsDS!O  
template < typename Actor > vPkLG*d 8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?sfqg gi  
  { *WE8J#]d  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q%e<0t7  
} ?m7:@GOE1  
} do_; l 9K`+c+t  
ZL|aB886  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wMS%/l0p1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]n^iG7aB?  
最后来说说怎么处理break和continue xoZ m,Pxd  
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。 ~nZcA^b#DQ  
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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