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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iY.eJlfH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +|C[-W7Sw  
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, wTpD1"_R  
@PcCiGZ  
nJVp.*S  
{(vOt'  
  class filler ,{j4  
  { Gz dgL"M[  
public : .T3=Eq&"W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SQKt}kDbM  
} ; =2oUZjA  
M<qudi  
FpkXOj?*  
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: U7%28#@  
4=p@2g2"H  
M g!ra"  
Y5jYmP<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _@ i>s,  
AQci,j"  
9p> /?H|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KZK,w#9.  
s[-]cHQ  
]A!.9Ko}u  
xYR#%!M  
二. 战前分析 vbn>mg5  
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。  a8h]n:!  
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 z/vDgH!s  
org*z!;.   
r69WD .  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9oq)X[  
  /* --------------------------------------------- */ 5V|tXsy:  
vector < int *> vp( 10 ); I>((o`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g[!Cj,  
/* --------------------------------------------- */ gNa#|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hh&Js'd  
/* --------------------------------------------- */ yH(V&Tv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [~?M/QI9  
  /* --------------------------------------------- */ ?0npEz|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YY!!<2_  
/* --------------------------------------------- */ 9N}W(>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =QiT)9q)  
l @A"U)A(  
!3KPwI,  
z^~U]S3  
看了之后,我们可以思考一些问题: ALR:MAXwC  
1._1, _2是什么? 3LrsWAz'  
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。 j_pw^I$C  
2._1 = 1是在做什么? &HxT41pku  
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。 WLy7'3@  
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。 ^I./L)0= }  
X RRJ)}P  
>q&L/N5  
三. 动工 fm6]CU1^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f%1wMOzx  
$SF3odpt  
Th+|*=Il  
hgj0tIi/  
template < typename T > k6g|7^es2  
class assignment 4(iS-8{J  
  { 7z>+w  
T value; 2B'^`>+8S  
public : *dVD  
assignment( const T & v) : value(v) {} F`D 9Zfd  
template < typename T2 > #wD7 \X-f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } di<B~:l58  
} ; sWW\bK0B4  
WH;xq^  
h*l4Y!7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g _x\T+=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h *waRD  
a^*B5G1(&  
`7>K1slQ}S  
T Xl\hL\+  
  class holder L)G">T;  
  { r &c_4%y  
public : [+7"{UvT  
template < typename T > Fi k@hu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q^q=!/qQ  
  { j%Gbg J  
  return assignment < T > (t); {"\q(R0  
} N  I3(  
} ; *e,CDV  
YrKFa%k  
5EfY9}dl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: mN7&%Z  
>2t cEz%  
  static holder _1; z.A4x#>-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k2wBy'M .'  
j>V"hf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =*[, *A  
而不用手动写一个函数对象。 mC "7)&,F  
0. (zTJ  
_AAx )  
3v G  
四. 问题分析 o[2Y;kP3*P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1y(iE C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ] :GfOgo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6e&g$ R v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rgs3A)[`d/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yvS^2+jW  
&(WE]ziuO  
五. 问题1:一致性 uq]iMz>  
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?| 4=UI3 2v3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w8U2y/:>  
<xC: Ant  
struct holder Fv;u1Atiw  
  { ]P JH'=  
  // I_K[!4~Kn  
  template < typename T > U=M#41J  
T &   operator ()( const T & r) const 2kC^7ZAwu  
  { [gTQ-  
  return (T & )r; }3Df]  
} *(>Jd|C  
} ; '>"`)-  
IZ|c <#r6  
这样的话assignment也必须相应改动: dV$3u"9  
"C?:T'dW  
template < typename Left, typename Right > rkbl/py  
class assignment G) jG!`I  
  { [6oq##  
Left l; IBzHR[#,^  
Right r; -fhAtxkg  
public : jDFp31_X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J,6!7a  
template < typename T2 > ZyZl\\8U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  KhLg*EL  
} ; Mi_[9ku>%  
S|s3}]g9  
同时,holder的operator=也需要改动: jw%fN!?  
(=6P]~,  
template < typename T > VvzPQk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sn2r >m3  
  { fYv ;TV>73  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5 1v r^  
} !2/l9SUi  
1w(<0Be  
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。 =lYvj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #!(Zn:[  
A!n~8zcmp}  
return l(rhs) = r; X9p+a,  
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。 axHxqhO7zp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "[FCQ  
3`mC"a b /  
template < typename Tp > ::kpl2r\c  
class constant_t B'NS&7+].  
  { $z~jnc  
  const Tp t; M|$H+e } :  
public : Y}85J:q]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W^-hMT]uD  
template < typename T > Rc;1Sm9\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  ]v/t8`  
  { 39'X$!  
  return t; &3!i@2d;3f  
} "4J?JR  
} ; :d, >d  
oiIt3<BX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -i| /JH  
下面就可以修改holder的operator=了 V6A5(-%`y  
+#&el//  
template < typename T > O@G<B8U,K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1uKD&k%q  
  { $%lHj+(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g{rt^B  
} wY."Lw> 6  
Ubn   
同时也要修改assignment的operator() ju @%A@s  
H@VBP Q}Q  
template < typename T2 > Y j ,9V],  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &Z;Eu'ia  
现在代码看起来就很一致了。 5%vP~vy_}  
\"<GL;  
六. 问题2:链式操作 yQ72v'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D'U\]'.  
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。 (gs`=H*d;  
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。 \JF57t}Zk  
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。 nS?S6G5h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m-Mhf;  
NB~*sP-l&  
template < typename T > p{('KE)  
struct result_1 Br_3qJNVP  
  { V>~*]N^f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q>Dr)x)  
} ; TXY  
WV9[DFU  
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: t!+%g) @  
[ni-UNTv  
template < typename T > @ y&h4^)z  
struct   ref q[T_*X3o  
  { Th I  
typedef T & reference; $D0)j(v  
} ; _R>s5|_  
template < typename T > ?STI8AdO  
struct   ref < T &> *,Aa9wa{  
  { fSgGQ D4  
typedef T & reference; 0  /D5  
} ; uC <|T  
/i7>&ND.r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #,Fx@3y\a  
AZBY, :>D  
template < typename T > ]G$!/vXP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;NvhL|R  
  { C/grrw  
  return l(t) = r(t); \, X?K  
} RQ_#rYmT  
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。 T`0`]z!~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \Ho#[k=y*/  
}VJ hw*s  
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 7ZR0M&pX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A=l?IC@O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "1pZzad  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sIQMUC[!  
最后的布局是: !E(J ]a  
                Add (\AszLW  
              /   \ ;9- 4J  
            Divide   5 's%ct}y\J  
            /   \ ir1RAmt%  
          _1     3 Jq=>H@il  
似乎一切都解决了?不。 Qcy+ {j]  
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。  T!O3(  
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。 cmC&s'/8`D  
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: TO;]9`~;Mu  
3mnLV*aRt  
template < typename Right > J>&dWKM3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d&3I>E$UP  
Right & rt) const +O%a:d%  
  { Qr xO erp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yp7,^l  
} Phjf$\pt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [eTck73  
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。 kdZ-<O7@  
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。 Y7IlqC`i  
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。 2oNPR+ -  
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。  &~f*q?xR  
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? *? orK o  
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: kK_>*iCMo  
374_G?t&  
template < class Action > ;Ef)7GE@\[  
class picker : public Action /ux#U]x  
  { \ { E;u'F  
public : bN~'cs8 e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q'V,?#  
  // all the operator overloaded /E1c#@  
} ; v \L Ip  
#v]aT  ]}  
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。 Ts?>"@  
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: 5w-G]b  
I.n{ "=$B@  
template < typename Right > S4AB tKG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZYp-dlEXq  
  { :/?R9JVI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {  /Q?  
} ob()+p.kK  
OAQ O J'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N"Nd$4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 P^W$qy|  
x[h<3V"  
template < typename T >   struct picker_maker ?}>B4Z)  
  { 0yEyt7 ~@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H'(o}cn7~  
} ; 8`R}L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bKbpI>;[  
  { d%|#m)  
typedef picker < T > result; !D]6Cq  
} ; d3q/mg5a  
4pHPf<6  
下面总的结构就有了: nV6g]#~ @  
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。 g960;waz3  
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。 ri_6 wbPp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `oI/;&  
至此链式操作完美实现。 x'PjP1  
'jO-e^qT  
u\\niCNA  
七. 问题3 mJ#B<I'  
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。 j~<iTLM  
4)S?Y"Bs  
template < typename T1, typename T2 > 70l;**"4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~$`YzK^*X  
  { p!5JO4F$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OKH~Y-%<  
} InGbV+ I  
k*+ZLrT  
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: Rhxm)5+  
YSUH*i/%  
template < typename T1, typename T2 > XzwQ,+IAr  
struct result_2 Zvw3C%In  
  { AG!a=ufc0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \7?MUa.4  
} ; aLo>Yi  
YedipYG9;  
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? q|_ 5@Ly  
这个差事就留给了holder自己。 1OGv+b)  
    g KY ,G  
U@ QU8  
template < int Order > 4BL,/(W] x  
class holder; wOl-iN=  
template <> h 7P?n.K  
class holder < 1 > +as\>"Cj+2  
  { V$%Fs{  
public : D,R2wNF  
template < typename T > =1B&d[3;  
  struct result_1 E MbI\=>yS  
  { nylIP */  
  typedef T & result; A>,fG9pR  
} ; +mF 2yh  
template < typename T1, typename T2 > aD`e]K ^L  
  struct result_2 zEL[%(fnc  
  { Ljs(<Gm)-  
  typedef T1 & result; p%qL0   
} ; L&k$4,Z9  
template < typename T > 4o8HEq!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V0&QEul  
  { X-^Oz@.>  
  return (T & )r; tm#y `1-  
}  JS.' v7  
template < typename T1, typename T2 > 0-O.*Q^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `6F8Kqltr  
  { 9W r(w  
  return (T1 & )r1; n;Wf|>  
} { J%$.D(/  
} ; DcM+K@1E4^  
`SbX`a0p2  
template <> aQuy*\$$  
class holder < 2 > Ss/="jC  
  { mq} #{  
public : <p8y'KAlc  
template < typename T > ?Qp_4<(5  
  struct result_1 im\Ws./  
  { , |B\[0p  
  typedef T & result; ?2/M W27w  
} ; Bd[}A9O[  
template < typename T1, typename T2 > QVhBHAw  
  struct result_2 vDb}CQ\  
  { L(rjjkH  
  typedef T2 & result; |n%N'-el  
} ; )[Cm*Xxa$  
template < typename T > $e\R5L u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0]W/88ut*u  
  { 4s2ex{$+MA  
  return (T & )r; hkc_>F]Hx  
} aB_z4dqwU  
template < typename T1, typename T2 > O&%T_Zk@@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~hX'FV  
  { ~Q]M_,`M  
  return (T2 & )r2; cK/odOi  
} >QPS0Vx[  
} ; 8=Ht+Br  
6lFsN2  
K6Ua~N^  
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> >。 [K QZHIe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T!E LH!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (]dZ+"O{  
pr?(5{BL  
return l(i, j) = r(i, j); Un+Jz ?Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wAPdu y[  
v#G ^W  
  return ( int & )i; 4\RuJx  
  return ( int & )j; )QT+;P.  
最后执行i = j; Qgi:q  
可见,参数被正确的选择了。 "+_0idpF  
tx-bzLo\  
osI(g'Xb  
],4LvIPD  
|-<L :%  
八. 中期总结 0^^i=iE-u  
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: YO61 pZY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aT[7L9Cw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z2 4 m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d_hcv|%  
06 1=pV$CJ  
BO|Jrr>  
G}*B`m  
'z:p8"h}  
=uTV\)  
九. 简化 yFqC-t-i  
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。 Ckp=d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @YELqUb*  
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: p IToy;]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p,/^x~m3a  
  +-*/&|^等 bHM .&4G  
2. 返回引用。 e^TF.D?RS  
  =,各种复合赋值等 +V^_ksi\  
3. 返回固定类型。 6iC:l%|u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h'+ swPh  
4. 原样返回。 i :72FVo  
  operator, 8!fw Xm  
5. 返回解引用的类型。 ,5 ,4Qf7  
  operator*(单目) Tc :`TE=2  
6. 返回地址。 &2J|v#$F  
  operator&(单目) :W"ITY(  
7. 下表访问返回类型。 2)YLs5>W%  
  operator[] 5**xU+&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xl$ Qw'  
  operator<<和operator>> y C#{nUdw  
511q\w M  
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。 Heu@{t.[!D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xh$[E&2u  
~c"c9s+o  
template < typename Left > y-mmc}B>N  
struct value_return xC(PH?_  
  { ^8)d8?}  
template < typename T > *k -UQLJ  
  struct result_1 "-sz7}Mb  
  { 3 a`-_<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TEtZ PGFl  
} ; B=7L+6  
WD:5C3;  
template < typename T1, typename T2 > Wu(GC]lTG  
  struct result_2 6gXc-}dp  
  { e9hQJ 1{)x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <Coh &g_  
} ; *0@e_h  
} ; /VQ<}S[k}-  
x,+zw9  
 hT[O5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vEkz 5$  
vjb{h'v  
下面我们来剥离functor中的operator() :Pv{ E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: js j" W&J  
LCt m@oN  
return l(t) op r(t) Ue7~rPdlR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .?qS8:yA  
return op l(t) c<=1,TB"-_  
return op l(t1, t2) 'E9jv4E$n  
return l(t) op i \~4W$4I  
return l(t1, t2) op o9CB ,c7]  
return l(t)[r(t)] (DU{o\=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ty m!7H2  
: SNp"|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: w[iQndu  
单目: return f(l(t), r(t)); WG,{:|!E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IaB A2  
双目: return f(l(t)); /dAIg1ra  
return f(l(t1, t2)); YL]x>7T~4t  
下面就是f的实现,以operator/为例 /D12N'VaE  
fg2}~ 02n  
struct meta_divide DIY WFVh  
  { YG_3@`-<  
template < typename T1, typename T2 > 4s~o   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 01J.XfCd6  
  { H:`r!5&Qb5  
  return t1 / t2; JW$#~"@r  
} BmZd,}{  
} ; <M=K!k  
$d'Gh2IGA  
这个工作可以让宏来做: .3[YOM7h  
F n\)*; ^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2neiUNT  
template < typename T1, typename T2 > \ ev>: 3_ s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +Fk.B@KT,  
以后可以直接用 P)3e^~+A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BkcOsJIz  
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 nxG vh4'i8  
(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。。。) jGt[[s  
_$\T;m>'A  
Ky+TgR  
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 D_@^XS  
b |EZ;,i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JSM{|HJxh  
class unary_op : public Rettype ^vzNs>eJ  
  { j=7]"%  
    Left l; `'~|DG}a  
public : /)|*Vzu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GB0] |z5  
[mhY_Hmz]  
template < typename T > -C\m' T,1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fw|5A"9'a'  
      { iS"rMgq  
      return FuncType::execute(l(t)); x ` $4  
    } U7OW)tUf  
~ 60J  
    template < typename T1, typename T2 > )Aj~ xA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f@ySTz;u  
      { 5)}xqE"x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :Z<-J`  
    } jYU#] |k~  
} ; VB Ce=<  
yCwQ0|  
| #,b1|af  
同样还可以申明一个binary_op 18Ty )7r'  
$ _ gMJ\{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wJ{M&n1H  
class binary_op : public Rettype >4;A (s`  
  { Ih.o;8PpK  
    Left l; Ji=E 1R  
Right r; VBOq~>V6(v  
public : )UWE.o BI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U!('`TYe  
_c[t.\-`]  
template < typename T > @+\OoOK<L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l?ofr*U&-x  
      { *p VKMmU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I` /'\cU9  
    } K%S k{'  
Zf|f $1-  
    template < typename T1, typename T2 > x ha!.&DO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .*8.{n5   
      { na<g /&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8G9V8hS1#B  
    } BH=vI<D  
} ; eI- ~ +.  
tvP"t{C6,  
JTx&_Ok#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 REw!@Y."  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tvI~?\Ylj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3dXyKi  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Hq=RtW2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4rv3D@E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FX\ -Y$K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o#G7gzw)  
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) .x}ImI  
下面是修改过的unary_op V]IS(U(  
F`'e/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B6,"S5@  
class unary_op 9v^MZ ^Y{  
  { 8%Pjx7'<  
Left l; zL1H[}[z+  
  2OEO b,`  
public : #qHo+M$"  
*Bc= gl$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (G:$/fK  
o <sX6a9e  
template < typename T > /z6NJ2jb  
  struct result_1  y!!p:3  
  { Aj-}G^>#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W*gu*H^s~  
} ; "#(]{MY  
+.{_n(kU  
template < typename T1, typename T2 > Rom|Bqo;  
  struct result_2 BB9Z?}  
  { HnrT;!C~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  s(F^P  
} ; a(!:a+9WOP  
Ot5 $~o  
template < typename T1, typename T2 > W&)O i ZN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t[%9z6t  
  { DqbN=[!X~n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bc%7-%  
} $f_Brc:n {  
ACc.&,!IZ  
template < typename T > >AV?g8B;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -49OE*uF  
  { _<&IpT{w+  
  return OpClass::execute(lt(t));  !1;DRF  
} UEt #;e  
8&B{bS  
} ; sJ25<2/  
9w(QM-u  
Rax}r  
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 Gb\}e}TB[  
好啦,现在才真正完美了。 p<tj6O  
现在在picker里面就可以这么添加了: }fUV*U:3  
7'd_]e-.  
template < typename Right > $U3s:VQ'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  ]Ocf %(  
  { a'rN&*P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^!!@O91T  
} RR*<txdN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n"$D/XJO  
%mg |kb6n  
=D<46T=(RB  
1vu=2|QN  
P8piXG  
十. bind E:L =>}  
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。 3@_je)s  
先来分析一下一段例子  Jcy  
Jx(%t<2  
Q];+?Pu.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UeX3cD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b> Iq k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fo^M`a!va0  
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#zF[%  
我们来写个简单的。 ;VNwx(1l`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W_ngB[  
对于函数对象类的版本: S2w|\"  
A{Jv`K  
template < typename Func > qJKD| =_  
struct functor_trait hT#[[md"  
  { `fj(xrI  
typedef typename Func::result_type result_type; iO(9#rV  
} ; 7?dB&m6W  
对于无参数函数的版本: n@Y`g{{e~  
;XRLp:y  
template < typename Ret > |U>BXX P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =AUR]&_B  
  { ;spuBA)[X  
typedef Ret result_type; n(0O'nS^  
} ; (Rve<n6{A  
对于单参数函数的版本: ; P&K a  
W:ih#YW_F  
template < typename Ret, typename V1 > %DbL|;z1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -H#{[M8xX  
  { D/"[/!  
typedef Ret result_type; Zm4IN3FGLv  
} ; Ul)2A  
对于双参数函数的版本: 8yF15['  
Q+[gGe JUF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n'U*8ID  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "9>~O`l,  
  { IF(W[J  
typedef Ret result_type; y}R{A6X)  
} ; D N GNc  
等等。。。 kzMCI)>"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |.0/~Xy-  
2X&~!%-  
template < typename Func > V#'sH  
struct func_return -"UK NB!  
  { (&=-o(  
template < typename T > SL? ! RQ  
  struct result_1 2kp.Ljt@  
  { kVCS FF*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |[)t4A"}  
} ; =hH>]$J[  
kS%FV;9>(  
template < typename T1, typename T2 > G29PdmY$<  
  struct result_2 O$V 6QJ  
  { pej/9{*xg(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b54<1\&  
} ; ?kI-o0@O.  
} ; @TdPeTw\  
4/&Us  
2G=Bav\n+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .9#4qoM'  
)O#]Wvr  
template < typename Func, typename aPicker > 4L85~l  
class binder_1 ka0T|$ u(s  
  { Xw(e@ :  
Func fn; bc}U &X<  
aPicker pk; vRpMZ)e  
public : vQ#$.*Cvn  
G|Yw a=  
template < typename T > tx;MH5s/V  
  struct result_1 i/2OE&*O[  
  { (`5No:?v<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tKjPLi71  
} ; |FHeT*"  
"CapP`:  
template < typename T1, typename T2 > fIu5d6;'  
  struct result_2 5?r#6:(yI  
  { @Kd1|K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )l[<3< @s  
} ; e#(0af8A  
Z3<>Z\6D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >Vy=5)/i  
o3P`y:&  
template < typename T > BNw^ _j1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gbL99MZ@~  
  { #o SQWC=T  
  return fn(pk(t)); o7i/~JkTP  
} QZ$94XLI  
template < typename T1, typename T2 > BC ]^BKP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A,ttn5Sh?  
  { ^0_*AwIcN  
  return fn(pk(t1, t2)); 8xJdK'  
} MCD]n  
} ; =;-/( C  
{a.{x+!5I-  
d8`^;T ;}d  
一目了然不是么? [cwc}f^  
最后实现bind Oh9wBV  
V@&zn8?  
^n!{ vHz  
template < typename Func, typename aPicker > ~O;!y%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z $ Fh4  
  { >*(4evU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UK*+EEv  
} Ir|Q2$W2^c  
.^>[@w3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dd>|1'-]  
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。 :{pvA;f  
[]/=!?5B  
十一. phoenix Dq/[ g,(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >d!w&0z>  
O+%Y1=S[WQ  
for_each(v.begin(), v.end(), &F1h3q)L  
( 8W)3rD>  
do_ }0 0mJ]H(  
[ ~ nNsq(4  
  cout << _1 <<   " , " _6Wz1.]n  
] HK) $ls  
.while_( -- _1), %Rj:r!XB:  
cout << var( " \n " ) $,otW2:)  
) /Mb?dVwA  
); =B4U~|k  
{(]B{n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s Z(LT'}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zYO+;;*@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E]WammX c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N3g[,BE  
_m;0%]+  
EKZ40z`  
template < typename Cond, typename Actor > XL c&7  
class do_while zuUf:%k}I  
  { D{'x7!5r  
Cond cd; .%_scNP  
Actor act; ks< gSCB  
public : ,LKY?=T$z  
template < typename T > uNZJNrV%  
  struct result_1 Izm8 qt=m  
  { u`dWU}m)  
  typedef int result_type; y K)7%j!  
} ; 3GUO   
h.>6>5$n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /1:`?% ,2  
`An|a~G1  
template < typename T > !yU!ta Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XKN`{h-@  
  { 6pDb5@QjTy  
  do ZGK*]o =)  
    { L3lf28W  
  act(t); jCqs^`-  
  } _;3xG0+  
  while (cd(t)); "]>JtK  
  return   0 ; 9Xo'U;J  
} g#ubxC7t<  
} ; ^eQK.B(  
o7S,W?;=5  
<^6|ZgR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %>`0hk88  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YQe9g>G&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P9; =O$s  
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。 Lo _5r T"  
下面就是产生这个functor的类: K Art4+31  
D@*<p h=  
W4Rs9NA}  
template < typename Actor > ; S7 %  
class do_while_actor Uq `B#JI  
  { -'3~Y 2#  
Actor act; ;V`e%9 .  
public : Q+'mBi}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +!Q<gWb  
))V)]+  
template < typename Cond > [R*UPa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GqBZWmAB  
} ; $HT {}^B  
e8 4[B.  
[}q6bXM*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;W,XP#{W  
最后,是那个do_ \M(0@#-$C  
Eh&*"&fHR  
0G ^73Z  
class do_while_invoker |S[Gg  
  { LPX@oha  
public : H(9%SP@[c  
template < typename Actor > E7@0,9A U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lg FA}p@  
  { q|BR-0yi  
  return do_while_actor < Actor > (act); C-' n4AY^  
} ;4p_lw@  
} do_; Bpt%\LK\~O  
Pd9qY 8CP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {jO:9O @  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'MH WNPG0  
最后来说说怎么处理break和continue  "_t2R &A  
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。 IoWh&(+KdH  
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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