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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g{$F;qbkO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tGh!5EZ6`  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @m(ja@YC  
jM|-(Es. )  
d"hW45L  
jMB&(r  
  class filler !&8HA   
  { xO` O$ie  
public : Oxhc!9F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} dQH9NsV7g  
} ; P[bj {lo  
XCU>b[Cj,  
(cEjC`]  
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: QGQ}I  
;chz};zY  
k_%"#  
d (8X?k.S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y1h)0_0  
x5)YZ~5  
h`%}5})=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h oL"K  
CYWL@<p,  
2<' 1m{  
BD (  
二. 战前分析 @ wJ|vW_.  
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。 j_2yTz"G-  
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 zd+<1R;  
| ?])]F  
CHX- 4-84{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 982n G-"  
  /* --------------------------------------------- */ R#i{eE*WF  
vector < int *> vp( 10 ); \z>L,U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,"Nfo`7  
/* --------------------------------------------- */ ag\xwS#i5H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NU?05sF  
/* --------------------------------------------- */ b )mU9   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0($ O1j~$  
  /* --------------------------------------------- */ y&$v@]t1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :#=XT9  
/* --------------------------------------------- */ h1`u-tc2x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iw ==q:$  
op]HF4  
7`IoQvX  
%uWq)D4r  
看了之后,我们可以思考一些问题: !uJD hC  
1._1, _2是什么? 2En^su$  
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。 [ym ynr3M  
2._1 = 1是在做什么? b _#r_`  
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。  !xz0zT.  
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。 ]NrA2i?  
u= u#6%  
^dF?MQA<@  
三. 动工 +vh 4I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o> i`Jq&  
W~e/3#R\=  
Z} Ld!Byz  
9e*v&A2Y'  
template < typename T > p%+uv\Ix  
class assignment `swf~  
  { =6N%;2`84  
T value; N4JJA+  
public : {BA1C (  
assignment( const T & v) : value(v) {} K4\#b}P!  
template < typename T2 > aV9QIH~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^k7`:@ z0U  
} ; 8qY\T0  
-U"h3Ye^  
3h-C&C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ' *6S0zt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <$]=Vaq  
LyB &u( )  
AQH\ ;L  
97%S{_2m/  
  class holder L6-zQztn  
  { g_l=z`,8  
public : ~j&#DG&L  
template < typename T > `X06JTqf:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ur/+nL{  
  {  @{|vW  
  return assignment < T > (t); lSu\VCG  
} B]o5 HA<k  
} ; (` N@4w=  
X pH]CF  
=I}8-AS~V  
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: Bi'qy]%  
uGxh}'&  
  static holder _1;  gh{Z=_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 */ ~_3  
vCB0 x:/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y%B:IeF}  
而不用手动写一个函数对象。 W".: 1ov#B  
[Pnk@jIk4  
_4]GP3`  
l,pI~A`w_  
四. 问题分析 X_6h8n}i  
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。 \ LQ?s)~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >8*J ;(:W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A+:X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !X5~!b^*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X{j`H\'L  
t%`GXJb  
五. 问题1:一致性 t[ Zoe+&  
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?| {|;5P.,l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,W!v0*uxp&  
;6T>p  
struct holder $Z!$E,@c  
  { ve [*t`  
  // g=T !fF=  
  template < typename T > <]jKpJ{3N  
T &   operator ()( const T & r) const #@*;Y(9Ol  
  { X \1grM  
  return (T & )r; EO<{Bj=2  
} NZ}DbA+g;|  
} ; = %O@%v  
hd@ >p.  
这样的话assignment也必须相应改动: BO3#*J5S\  
|V 3AA   
template < typename Left, typename Right > S8 {Sb>  
class assignment Dp5hr8bT  
  { bP4<q?FKcN  
Left l; ws tH&^  
Right r; O$2= Z  
public : ]CFh0N|(L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nbVlP  
template < typename T2 > 7 fE QD?C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #fy#G}c  
} ; ?-y!FD}m&  
Ax9a5;5WM  
同时,holder的operator=也需要改动: OqaVp/,  
b*7:{ FXg  
template < typename T > .fQ/a`AsU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4!%TY4 bJ  
  { HR/"Nwr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "o=*f/M  
} A1mxM5N  
)@X `B d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X/5\L.g2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z`?Z1SBt  
~(BvI zzD  
return l(rhs) = r; ]7*Z'E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lO Rym:P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^sWsP`DV  
9q ##)  
template < typename Tp > !zd]6YL$  
class constant_t {iyO96YI[^  
  { M=mzl750M  
  const Tp t; &m>yY{ be  
public : TTJFF\$?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m_ |:tU(t  
template < typename T > (#dwIBBFt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F|eKt/>e  
  { A@-A_=a,  
  return t; YkPc&&#  
} Ly?%RmHK  
} ; *@XJ7G[  
;Y&<psQeb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *bl*R';  
下面就可以修改holder的operator=了 $*%ipD}f  
@Gh?|d7bD  
template < typename T > "|2|Vju%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f`8]4ms"  
  { R::0.*FF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /``4!jU  
} [>B`"nyNQ  
DE{tpN  
同时也要修改assignment的operator() Kc6p||<  
2WP73:'t  
template < typename T2 > 5$v,%~$Xds  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @AXRKYQ{t  
现在代码看起来就很一致了。 +YL9gNN>P  
ZQZBap"  
六. 问题2:链式操作 Po%+:0oX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @_gCGI>Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >O{U4_j@(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^!={=No]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 {Hv/|.),hu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M@G <I]\  
^yO+-A2zC  
template < typename T > wkO8  
struct result_1 ,?OV39h  
  { k/"^W.B aj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kIm)Um  
} ; .pP{;:Avpn  
mSw$? >  
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: l>KkK|!T^i  
0@FZQ$-  
template < typename T > ewo1^&#>  
struct   ref 1;; is  
  { #~&SkIhBE  
typedef T & reference; $.a4Og2  
} ; y>:-6)pv  
template < typename T > rmX'Ym9#  
struct   ref < T &> ]BY^.!Y  
  { H nKO  
typedef T & reference; `^rN"\  
} ; X1 A~#w>  
9@nDXZP Y&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QY]^^f  
'T(7EL3$}  
template < typename T > !+& Rn\e%7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2D5S%27,  
  { 9WXJz;  
  return l(t) = r(t); C q/936`O  
} Q7 dXTS4H  
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。 [k"@n+%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ig9gGI,  
SDdefB  
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 ?w{lC,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  aOS:rC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 + _=&7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $ekB+ t:cj  
最后的布局是: Lo'P;Sb4<}  
                Add =}:9y6QR.  
              /   \ :8}iZ.  
            Divide   5 t0 [H_  
            /   \ y7K&@ Y  
          _1     3 hAPWEh^  
似乎一切都解决了?不。 ^8,Y1r9`$  
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$S:V=y%r7  
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。 }y<p_dZI  
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: yPgDb[V+  
7pB5o2CD0  
template < typename Right > NWuJ&+gcO5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J&64tQl*  
Right & rt) const iKy_DV;J  
  { '$5.{o`s*1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a ?LrSk`  
} byj}36LN62  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K`=O!;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VDCG 5QP6(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '=|2, H]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =B}a +0u!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #WBlEVx;Z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _JlbVe[<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: taS2b#6\+  
BPp`r_m8w}  
template < class Action > k4|9'V&1*6  
class picker : public Action vqq7IV)|  
  { [dm&I#m=  
public : <kQ 5sG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rJ LlDKP-(  
  // all the operator overloaded #cG7h(!  
} ; XcoV27  
mv7><C  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 OnNWci|7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #~A(%a  
m).S0  
template < typename Right > QvM+]pdR6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kz|2PP  
  { 8p4J7 -  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p0 @ ,-  
} `[hc{ynO|  
X^!n'$^u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {1RI!#[\  
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。 ff.(X!  
T#;W5<"  
template < typename T >   struct picker_maker R,mOV8y"W[  
  { Fai_v{&?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k lLhi<*  
} ; ` ZO#n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (w31W[V'#  
  { Gp0H[-oF  
typedef picker < T > result; bRSE"B  
} ;  U 6((  
k)Y}X)\36  
下面总的结构就有了: t' )47k\  
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。 i$~2pr  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N=1zhI:VaQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AJk0jh\.j%  
至此链式操作完美实现。 P5u Y1(  
dGxk ql  
)tH.P: 1~,  
七. 问题3 mR3)$!  
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。 l@ +lUx8  
%4F Q~  
template < typename T1, typename T2 > 4CO"> :  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hu?Q,[+o  
  { z >EOQe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tDWW 4H  
} kq;1Ax0 {  
~vqVASUc,  
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: |Ai/q6u  
(0L7Ivg<  
template < typename T1, typename T2 > gZa/?[+  
struct result_2 \!!qzrq  
  { QucDIZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |Z]KF>S]  
} ; l;*/F`>c  
PI KQ}aq=  
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? C,*3a`/2M^  
这个差事就留给了holder自己。 HGuU6@~hu  
    &|/@;EA$8  
?hqHTH:PU  
template < int Order > 1J`<'{*  
class holder; #6t 4 vJ1  
template <> 1u?h4w C  
class holder < 1 > #w%d  
  { )7$1Da|.  
public : p`/"e<TP  
template < typename T > 8Ld`$_E  
  struct result_1 j -l#n&M  
  { #xUX1(  
  typedef T & result; L1'PQV  
} ; gMN>`Z`fV  
template < typename T1, typename T2 > gYeKeW3)  
  struct result_2 ?q^o|Y/  
  { K|i:tHF]@  
  typedef T1 & result; V=$ pXpro%  
} ; 9CBKU4JQ  
template < typename T > r7Vt,{4/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t>hoXn^-  
  { #?x!:i$-  
  return (T & )r; Ck:RlF[6C  
} 2TFb!?/RQ  
template < typename T1, typename T2 > #&V7CYJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k#eH Q!  
  { &zuPt5G|  
  return (T1 & )r1; j,DF' h  
} r6.`9  
} ; NCW<~   
q=I8W}Z i  
template <> l#%qF Db  
class holder < 2 > \9HpbCHr  
  { :G.u{cw  
public : @nC][gNv  
template < typename T > b 7XTOB_HO  
  struct result_1 ;jgk53lo  
  { _Y{8FN(4  
  typedef T & result; Hw0S/ytY  
} ; M~rN17S  
template < typename T1, typename T2 > XmZs4~\K$G  
  struct result_2 Tu!2lHK;  
  { Yfbo=yk  
  typedef T2 & result; fwF&V^Dy  
} ; GHs,,J;  
template < typename T > {yo{@pdX>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;;4>vF#*  
  { '99rXw  
  return (T & )r; Zz,j,w0 Z  
} d}RU-uiW  
template < typename T1, typename T2 > O]-)?y/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #EG W76 f  
  { dd+hX$,  
  return (T2 & )r2; H{)DI(,Y^P  
} l|kGp~  
} ; ftb .CPWI  
T!f+H?6  
VyMFALSe]h  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?l> <?i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vn=K5nm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }1xD*[W  
Cs!z3QU  
return l(i, j) = r(i, j); 00 9[`Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XRl!~Y|  
9QXBz=Fnf  
  return ( int & )i; +YJpVxYmZ  
  return ( int & )j; HXeX !  
最后执行i = j; +g9C klJ  
可见,参数被正确的选择了。 `{oFdvL~)  
>P9|?:c  
s![Di  
nF5\iV  
HZawB25{  
八. 中期总结 Y5ZBP?P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Qi=pP/Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |j2$G~B6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7DZZdH$Fm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YHp]O+c  
`o4%UkBpM  
9#>t% IF~  
ixvF `S9  
W" i3:r  
` t6|09e  
九. 简化 [mcER4]}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5y~ Srb?2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @oNYMQ@)d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: T5_/*`F  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uFUVcWt  
  +-*/&|^等 a5k![sw\  
2. 返回引用。 p 2>\  
  =,各种复合赋值等 W9rmAQjn  
3. 返回固定类型。 !hugn6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ja7yq{j  
4. 原样返回。 \Dx;AKs  
  operator, y$K[ArqX  
5. 返回解引用的类型。 oHPh2b0  
  operator*(单目) O<`N0  
6. 返回地址。 o)L)|  
  operator&(单目) uPVO!`N3  
7. 下表访问返回类型。 0{'m":D9  
  operator[] J $^"cCMr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h( DmSW  
  operator<<和operator>> 3E-dhSz:i  
xFScj0Y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |W\U9n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v.6K;TY.  
8U)*kmq  
template < typename Left > .[:y`PCF  
struct value_return 5v[2R.eT-  
  { nIqNhJ+  
template < typename T > ts/Ha*h  
  struct result_1 [gIvB<Uv  
  { <{cf'"O7)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nu `R(2/  
} ; L2Fi/UWM  
(:>Sh0.  
template < typename T1, typename T2 > B%I<6E[D  
  struct result_2 z7s}-w,  
  { veAdk9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Eh+m|A  
} ; [{q])P;  
} ; tiPZ.a~k  
{U)q)  
yIu_DFq%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {Rz(0oD\  
X?$"dqA  
下面我们来剥离functor中的operator() 7S{yKS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A~ @x8  
IP!`;?T=  
return l(t) op r(t) W.(Q u-AE(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) > ofWHl[-  
return op l(t) ATF>"Ux  
return op l(t1, t2) LO;6g~(1  
return l(t) op xz-?sD/xe  
return l(t1, t2) op Sg< B+u\\  
return l(t)[r(t)] ^4C djMF-E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f2 ?01PM,Q  
he|.Ow  
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: }2''}-Nc  
单目: return f(l(t), r(t)); 0V+v)\4FE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !8*7{7  
双目: return f(l(t)); }_oQg_-7e  
return f(l(t1, t2)); 5i-VnG  
下面就是f的实现,以operator/为例 IOY<'t+  
*&~(>gNF,  
struct meta_divide ,0@QBr5P  
  { 6f^IAa|  
template < typename T1, typename T2 > M%bD7naBq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?h:xO\h8  
  { |~B`[p]5H  
  return t1 / t2; hz+c]K  
} Z=be ki]  
} ; =J`M}BBx  
`h~-  
这个工作可以让宏来做: *{(tg~2'(  
bAEwjZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [JEf P/n|.  
template < typename T1, typename T2 > \ AEd9H +I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9z+ZFIf7d  
以后可以直接用 :pLaxWus!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EGzlRSgO  
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 fLZ99?J  
(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。。。) D%= j@  
6J <.i  
ZU;nXqjc  
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 tu^C<MV  
G%>{Z?!B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t;}`~B  
class unary_op : public Rettype )T@?.J`  
  { qb$M.-\ne  
    Left l; $U"pdf  
public : GC[Ot~*_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &hJQHlyJM0  
_q}^#-  
template < typename T > -Np}<O`./  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y?UB?2 VN  
      { RBpv40n0  
      return FuncType::execute(l(t)); zFr#j~L"  
    } v}.~m)  
Lb~' I=9D  
    template < typename T1, typename T2 > %GGSd0 g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]] T,;|B  
      { M63t4; 0A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [&)*jc16  
    } l6N"{iXU  
} ; ;P^}2i[q>[  
-YS9u [   
:464~tHI[`  
同样还可以申明一个binary_op 1]"S?  
A#gy[.Bb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eC@b-q   
class binary_op : public Rettype xmejoOF  
  { CUx-k|\  
    Left l; .ZupsS9l  
Right r; Hq|{Nt%Q  
public : }?*$AVs2q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L0*f(H  
++BQ==@  
template < typename T > 2p~G][  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @2sr/gX^  
      { 71Y3.1+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _ Gkb[H&RZ  
    } U.1&'U*  
%>1C ($^  
    template < typename T1, typename T2 > g6@^n$Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *t`=1Ioj  
      { k/i&e~! \  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xu@+b~C\  
    } vBV_aB1{  
} ; Ah;`0Hz;  
@DKph!c r  
x??H%'rP  
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 ~BgNM O;|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \^dYmU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0U! _o2]  
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。 TVK*l*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! > 0c g  
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。。。 ]Aj5 K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ITZ}$=   
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) {5 (M   
下面是修改过的unary_op vofBS   
:H/Rhx=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $PMD$c  
class unary_op bQHJ}aCi  
  { s qO$ka{  
Left l; ,vB nr_D#  
  8 -9<r  
public : v V>=Uvm  
GmZ2a-M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JykNEMB#  
< Q6  
template < typename T > b<BkI""b  
  struct result_1 GD4+f|1.*  
  { LAuaowE\v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Lom#:L'  
} ; (R!`Z%  
,#hNHFa'JH  
template < typename T1, typename T2 > )!5"\eys  
  struct result_2 HG3iK  
  { #66u<FaG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nMOXy\&mI  
} ; !3\( d{  
ySH io;g9  
template < typename T1, typename T2 > ~I@ % ysR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~sTn?~  
  { oot kf=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1$ENNq#0  
} -Zqw[2Q4  
c@$W]o"A  
template < typename T > L"}2Y3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \cQ+9e)  
  { bLO^5`6  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3A3WD+[L  
} pEY zB;  
=91f26c!~  
} ; *Tq7[v{0*|  
`eKFs0M.  
33NzQb  
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 LG=_>:~t>  
好啦,现在才真正完美了。 !X1 KOG  
现在在picker里面就可以这么添加了: =g)SZK  
jsq|K=x,  
template < typename Right > lN7YU-ygz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }sM_^&e4X  
  { >~uKkQ_p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ! ~+mf^D  
} &7KX`%K"D  
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。 LHs^Xo18  
_ !k\~4U  
"MDy0Tj8EN  
Se [>z(  
=j8g6#'u  
十. bind 4TcW%  
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。 tw<}7l_>Au  
先来分析一下一段例子 Ca3 {e1  
UM. Se(kS  
@Z89cTO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qR^+K@ *|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! ;R}=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W1[C/dDc  
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。 7/bF0 4~%  
我们来写个简单的。 la{o<||Aq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lht :%Ts$  
对于函数对象类的版本: `91?^T;\F  
l(~NpT{=V  
template < typename Func > z[0t%]7l  
struct functor_trait ($[@'?Z1  
  { _:G>bU/^  
typedef typename Func::result_type result_type; Yz>8 Nn'_  
} ; ZU5;w  
对于无参数函数的版本: 8[IR;gZf  
gO bP  
template < typename Ret > 20)8e!jP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "Wy!,RH  
  { K?=g IC:  
typedef Ret result_type; 1fV\84m^  
} ; -\g@s@5  
对于单参数函数的版本: {QIdeB[  
]GzfU'fOn|  
template < typename Ret, typename V1 > #wF6WxiG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d4LH`@SUZ-  
  { _p%@x:\  
typedef Ret result_type; t#7owY$^  
} ; ~ \ Udl  
对于双参数函数的版本: mnM$#%q;%  
=Ct$!uun  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2XV3f$,H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $lF\FC  
  { /+f3jy:d  
typedef Ret result_type; *m&(h@l  
} ; jk5C2dy  
等等。。。 \5F {MBx !  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U.J/ "}5`T  
?DC;Hk<  
template < typename Func > &FDWlrG g  
struct func_return =2d h}8Mz  
  { }1YQ?:@  
template < typename T > 'l._00yu  
  struct result_1 _@sSVh$+  
  { 27UnH: =  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %kiPE<<x  
} ; 6{2 9cX.  
\C`2z]V%  
template < typename T1, typename T2 > t,qz%J&a  
  struct result_2 4M>EQF&  
  { Y^'mBM#j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XI5q>cd\Sz  
} ; e;&fO[ 2  
} ; (&qjY I  
I>@Qfc bG  
9S{0vc/2@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <is%lx(GDX  
Bmi9U   
template < typename Func, typename aPicker > b IZi3GmRF  
class binder_1 2%@<A  
  { kDWvjT  
Func fn; n<MreKixE  
aPicker pk; :SVWi}:Co1  
public : 8z* /J=n  
g y1i%  
template < typename T > \_|r>vQ  
  struct result_1 &(A'uX.>pr  
  { EV N:3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5}`e"X  
} ; MW)=l | G  
?yAjxoE~?  
template < typename T1, typename T2 > yo#fJ`  
  struct result_2 Ufe@G\uyI  
  { >2K:O\&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >~\CiV4^  
} ; 7R>Pk9J  
@%[ VegT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \>  
/@]@Tz@'  
template < typename T > pAc "Wo(Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )5ISkbsxD  
  { (?~*.g!  
  return fn(pk(t)); A]OVmw  
} *@[+C~U  
template < typename T1, typename T2 > 6q~*\KRk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CL"q "  
  { (W_U<~`t  
  return fn(pk(t1, t2)); &(rR)cG  
} Z_[jah  
} ; TXK82qTdf  
Iqb|.vLG  
iPt{v5}]  
一目了然不是么? 4$8\IJ7G  
最后实现bind S{c;n*xf  
0vcM+}rw  
3H@29TrJ+  
template < typename Func, typename aPicker > e"voXe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6#1:2ZHKG  
  { jW_FaPW(p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `rI[   
} XnV$}T:?X  
3ypf_]<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 firiYL"=44  
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。 Be2yS]U  
BI 0 A0  
十一. phoenix IP l]$j>N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VHTr;(]hk  
+ xRSd *  
for_each(v.begin(), v.end(), 1<3!   
( = j S  
do_ !gFUC<4bu  
[ kIYV%O   
  cout << _1 <<   " , " 5tl uS  
] HDT-f9%}<4  
.while_( -- _1), D^\2a;[AxA  
cout << var( " \n " ) XLsOn(U\&  
) doV+u(J~  
); Z1M{5E  
"\1QJ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W1p5F\ wt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -O?&+xIK&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xsSX~`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^_pJEX  
6*=7ifS  
PU^@BZ_m  
template < typename Cond, typename Actor > P(Ve' wOaf  
class do_while K^+}__;]  
  { dLy-J1h\  
Cond cd; {]dH+J7  
Actor act; .3,6Oo  
public : hDHIi\%  
template < typename T > # dxS QmG  
  struct result_1 txXt<]N  
  { ]*JH~.p  
  typedef int result_type; 7.tEi}O&_g  
} ; gVI2{\a  
d]w%zo,yr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L64cCP*  
X"3Za[9j  
template < typename T > h5.AM?*TNd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c9)5G+   
  { lM-*{<B  
  do 2@#`x"0  
    { D'3. T{*rH  
  act(t); R3Ka^l8R|  
  } <.B^\X$  
  while (cd(t)); _f@, >l  
  return   0 ; 6b9 &V`  
} ;gNoiAxW  
} ; 52d8EGC  
W05>\Rl  
&[|P/gj#>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5 ]v]^Y'?  
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。 (GI]Uyn  
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。 Y+'522er  
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。 gtV*`g  
下面就是产生这个functor的类: KHJk}]K  
3Y+ bIz!  
I`8jJpGA  
template < typename Actor > Z* L{;  
class do_while_actor H{nYZOf/  
  { UAq%Y8KA  
Actor act; ?sm@lDZ\  
public : S2*ER  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} auT'ATW7i  
|=W=H6h*  
template < typename Cond > lc2RMu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FkJX)  
} ; BbdJR]N/!h  
A/#Xr  
-!b@\=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @CU~3Md*  
最后,是那个do_ y:3d`E4Xw  
[Y=X^"PF  
,,KGcDBj  
class do_while_invoker -S,xR5  
  { !@vM@Z"  
public : K:g:GEDgf  
template < typename Actor > 0x/3Xz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zr5(nAl  
  { DTR/.Nr'K  
  return do_while_actor < Actor > (act); s.7s:Q`  
} lYMNx|PF  
} do_; }./_fFN@  
?Ok@1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2?bE2^6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +|=5zWI /  
最后来说说怎么处理break和continue 7yK1Q_XY>  
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。 8${Yu  
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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