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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _t/~C*=:=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gr^T L1(  
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, .}c&" L;W  
B" 0a5-pkr  
VrIR!9%:  
`9* |Y8:  
  class filler cFZcBiw  
  { QMhvyzkS  
public : qI%X/'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9R m\@E [  
} ; =o5|W'>`  
fpa ~~E-  
W>j@E|m$  
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: S?[@/35)  
[0n[\& 0  
G`Df'Yy  
0NF=7 j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~JS BZ@  
q|g>;_  
&\y`9QpVF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8Drz i!}  
;O7Vl5R  
f.Y [2b  
!$hi:3{U ,  
二. 战前分析 )~0TGy|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :>y;*x0w  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4l`[,BJ  
ifcp!l+8  
al"=ld(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RcC5_@W  
  /* --------------------------------------------- */ q5G`q&O5  
vector < int *> vp( 10 ); }/lyrjV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {2)).g  
/* --------------------------------------------- */ yv|`A2@9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +#Wwah$  
/* --------------------------------------------- */ +BVY9U?\"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dmWCNeja.  
  /* --------------------------------------------- */ suS[P?4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b Rc,Y<  
/* --------------------------------------------- */ $XI.`L *g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c'>_JlG~  
#W&o]FAA3y  
as(/ >p  
2EO x],(|  
看了之后,我们可以思考一些问题: fy$?~Ji &  
1._1, _2是什么? shR|  
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。 &f}w&k2yj  
2._1 = 1是在做什么? Re2&qxE  
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。 ve+bR   
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。 inFS99DKx  
Cs(sar:7  
B 6z 'Q  
三. 动工 5DDSo0E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *7E#=xb  
16>D?;2o(  
):_@i  
q|:wzdmNZ  
template < typename T > Af\  
class assignment 9;'#,b*(  
  { R+U$;r8l  
T value; e_|Z&  
public : DJ DQH\&  
assignment( const T & v) : value(v) {} u>]3?ty`  
template < typename T2 > peF)U !`D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4&=</ok6`0  
} ; , /%'""`w  
m^0vux  
5.*,IedY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EK5$z>k>m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0k{\W  
Q`W2\Kod]  
araXE~Ac  
3C<G8*4);/  
  class holder A .Wf6o  
  { cFt&Efj  
public : vc&v+5Y  
template < typename T > @ ?M\[qeF@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oOaFA+0x  
  { :SS \2  
  return assignment < T > (t); N[e,%heR  
} mEbI\!}H0  
} ; \yu7,v  
j<P;:  
$L 8>Ha}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F_(~b  
rHTZM,zM=H  
  static holder _1; &hO-6(^I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Uffwzd!  
v@soS1V!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8W{M}>;[9  
而不用手动写一个函数对象。 w8w0:@0(  
S )rr  
ewU*5|*[  
zXx/\B$&d*  
四. 问题分析 Ig t*8px  
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。 XQ]vJQYIR  
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。 \^*:1=|7u]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &U7v=a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U?sHh2*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [M[<'+^*  
JI[8n$pr]  
五. 问题1:一致性 J`U]Ux/L  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| m2\\!C]f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qC> tni%  
D{6 y^@/  
struct holder (|K+1R  
  { <Z:FY|'s  
  // B=TUZ)  
  template < typename T > oI{.{]  
T &   operator ()( const T & r) const l.o/H|  
  { 1~c\J0h)d  
  return (T & )r; Dj(PH3^  
} C '( Y  
} ; PGJh>[ s  
{6v.(Zlh$  
这样的话assignment也必须相应改动: TQT3]h6  
bO\++zOF  
template < typename Left, typename Right > ^x\VMd3*w  
class assignment pPBXUu'  
  { |CDM(g>%  
Left l; V|MHDMD=  
Right r; p>7qyZ8  
public : E+lR&~mK=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &SE}5ddC7  
template < typename T2 > bgi_QB#k\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } no3yzF3Hi  
} ; E2'Wzrovlo  
-U/)y:k!%  
同时,holder的operator=也需要改动: PaI\y! f  
->b5"{t  
template < typename T > v`Jt+?I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wHj 1+W  
  { $&as5z8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o1ZVEvp  
} %^@l5h.lqB  
^YLC{V  
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。 5v)^4( )  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,%TBW,>  
r >'tE7W9  
return l(rhs) = r; o}v<~v(  
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。 ~#sD2b` 0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `q-+r1u  
LeLUt<4~  
template < typename Tp > v0\l~_|H  
class constant_t l<+ [l$0#  
  { 2R&\qZ<  
  const Tp t; 7#R)+  
public : |#2WN-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} { LvD\4h"  
template < typename T > SUc%dpXZa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UH!(`Z\C  
  { W~ ~'  
  return t; W#F9Qw  
} Hh1_zd|  
} ; =~+ WJN  
=xo0T 6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Q n-w3~&  
下面就可以修改holder的operator=了 9>~pA]j%  
cW:y^(Xii  
template < typename T > ( V4Ppg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dipfsH]p  
  { eA4D.7HDK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,m=G9QcN  
} j;3I`:  
)q=F_:$  
同时也要修改assignment的operator() }3{eVct#|  
m.K cTM%j  
template < typename T2 > E{orezP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wb$uq/|  
现在代码看起来就很一致了。 u"HGT=Nl  
b(0<,r8  
六. 问题2:链式操作 .$&^yp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -!PJHCLd  
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。 j}^w :W76  
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。 o]<Z3)  
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。 ~!$"J}d}<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,&_H  
X<%D@$  
template < typename T > eN=jWUoCh  
struct result_1 3YvKHn|V"  
  { gK rUv0&F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; = QBvU)Ki  
} ; !/}3/iU  
pa!BJ]~  
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: 8ZY]-%  
E8!`d}\#  
template < typename T > v)+g<!  
struct   ref bXs=<`>  
  { $%~ JG(  
typedef T & reference; }^&S^N 7  
} ; ~&<#H+O  
template < typename T > 4CM'I~  
struct   ref < T &> RCWmdR#}V  
  { )pHtsd.eP  
typedef T & reference; 1{a%V$S[  
} ; 4qid+ [B  
C8-7XQ=B:b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~7 i{~<?  
JIySe:p3  
template < typename T > {srP3ll P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E#J})cPzw  
  { f!'i5I]  
  return l(t) = r(t); fp [gKRSF  
} @"7S$@cO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bIU.C|h@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p [Po*c.b  
y#GHmHeh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Cy;UyZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q}LDFsU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i\sBey ND"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >bW=oTFz  
最后的布局是: T-] {gc  
                Add ? Lg(,-:  
              /   \ KwL_ae6fV  
            Divide   5 d/; tq  
            /   \ cw<I L  
          _1     3 *z~,|DQ(A  
似乎一切都解决了?不。 Cab.a)o  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t7]j6>MK3q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F rc  kA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: & P-8_I  
*JJ8\R&P0  
template < typename Right > jYp!?%!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?%6oM  
Right & rt) const {+67<&g  
  { ~IhM(Q*mO!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '7?Y+R@|L  
} Tdi^P}i_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :r*hY$v  
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。 Fl`U{03  
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。 PeJ#9hI~rQ  
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。 nj s:  
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。 dxX`\{E  
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? ]rv\sD`[  
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: ! 6(3Y  
 V9) /  
template < class Action > gc A:Q4  
class picker : public Action `]KX`xGK  
  { "9caoPI0~  
public : AT&K>NG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vG_R( ]d  
  // all the operator overloaded @62,.\F  
} ; &E&~9"^hQL  
Pe@# 6N`  
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。 Y9^l|,bm5  
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: kE:[6reG  
zH]oAu=H  
template < typename Right > e0P[,e*0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q/b+V)V  
  { 5 bI :xL}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K%J?'-  
} `58%&3lp  
Yz/Blh%V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z8X7Y >+SA  
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。 n6oOk nCna  
^2k jO/  
template < typename T >   struct picker_maker #tV1?q  
  { On*I.~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ga +, P  
} ; <wS J K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9 5,]86  
  { !8G)` '  
typedef picker < T > result; jSp&\Wjb  
} ; j.&dHtp  
M {jXo%C  
下面总的结构就有了: uMQI Aapb  
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。 L3%frIUd  
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。 {xZY4b2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B/ 4M;G~  
至此链式操作完美实现。 ia5%  
vqeH<$WHvy  
XM:BMd|  
七. 问题3 "L~Oj&AN[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 uY5|Nmiu  
)V1xL_hx/  
template < typename T1, typename T2 > . Vb|le(7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n#P>E( K  
  { 9)VAEyv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3RtVFDIZA"  
} hi"C<b.  
6$b =Tr=0  
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: ;U(]#pW!t  
$4{sP Hi)I  
template < typename T1, typename T2 > .b";7}9{  
struct result_2 MN<LZC% $  
  { bL7Gkbs&|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Cu+p!hV  
} ; {]dxFhe)  
3= =["hO  
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? d~<$J9%  
这个差事就留给了holder自己。 ;KQU% k$  
    cNd&C'/N  
{bXN[=j  
template < int Order > *ak0(yLn)  
class holder; -9dZT  
template <> (u 7Lh>6%  
class holder < 1 > 6y^ zC?  
  { \Eh5g/,[  
public : +ay C 0  
template < typename T > LaJvPOQ  
  struct result_1 J&aN6l?  
  { ^&<M""Z  
  typedef T & result; s&E,$|80  
} ; qArR5OJ  
template < typename T1, typename T2 > ZjxF@`H  
  struct result_2 je mb/ :E  
  { 5ngs1ZF@  
  typedef T1 & result; Iy_5k8 ]  
} ; AZ!/{1Az  
template < typename T > AW r2Bv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gfggL&t(  
  { w%\ nXJ  
  return (T & )r; _#K|g#p5  
} .!4'Y}  
template < typename T1, typename T2 > 25OQY.>bE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +t,b/K(?]  
  { 4 ?BQ&d  
  return (T1 & )r1; eX"%b(;s  
} "_UnN}Uk  
} ; j/TnKO  
51ViJdZ  
template <> |cC3L09  
class holder < 2 > o+|>D&CW%  
  { {qw'gJmX  
public : /kGWd9ujF  
template < typename T > Hdyl]q-(P  
  struct result_1 ;> 7~@ K  
  { ;}Jv4Z  
  typedef T & result; {gzQ/|}#z-  
} ; CG%bZco((  
template < typename T1, typename T2 > mPA)G,^  
  struct result_2 GSRf/::I}4  
  { M %,\2!$  
  typedef T2 & result; q;9X8 _  
} ; p.:|Z-W$  
template < typename T > RZxh"lIo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a?W5~?\9  
  { eztK`_n  
  return (T & )r; +^9^)Ur|  
} :?f+*  
template < typename T1, typename T2 > QP(d77 n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _gVihu  
  { ;.jj>1=Tnl  
  return (T2 & )r2; R_j.k3r4d  
} SXsszb:_  
} ; |4DN2P  
N@PuC>  
;\th.!'rn  
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> >。 .J-k^+-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1V`-D8-?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mZU L}[xf  
5"h4XINZ  
return l(i, j) = r(i, j); ddL3wQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;X+0,K3c  
ubB1a_7  
  return ( int & )i; 7B0`.E^~  
  return ( int & )j; PZ/ tkw  
最后执行i = j; ~xG/yPl  
可见,参数被正确的选择了。 V(cU/Aia^  
l8E))oz1T  
t5 >ma:^j  
Ju>QQOxi|  
dkg`T#}  
八. 中期总结 1a9' *[  
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: [`tOhL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RV@B[:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f/L8usBXq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y={ k7  
W.4R+kF<  
"#Z e3Uy\  
:[l}Bb,  
G!`%.tH  
zji9\  
九. 简化 w5q6c%VZ  
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。 skeeec\V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MNU7OX<  
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: pej-W/R&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (f"Qz~R|6_  
  +-*/&|^等 !ldE9 .  
2. 返回引用。 '[6]W)f  
  =,各种复合赋值等 :&5u)  
3. 返回固定类型。 BUZ74  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [e,xC!2  
4. 原样返回。 YQ+8lANC  
  operator, X%-"b`  
5. 返回解引用的类型。 7Vf XE/  
  operator*(单目) XSx!11  
6. 返回地址。 1<h@ ^s;  
  operator&(单目) /7B3z}rd  
7. 下表访问返回类型。 R[F`b  
  operator[] H5]q*D2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .+2:~%v6  
  operator<<和operator>> 4grV2xtX  
%^W(sB$b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `Zp*?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (M;d*gN r  
5<X"+`=9  
template < typename Left > >l}v _k*~B  
struct value_return L7- JK3/E  
  { %D-!< )z  
template < typename T > N]8/l:@  
  struct result_1 Lm$KR!z  
  { ^Zpz@T>m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $lB!Q8a$  
} ; Mb_"M7  
q: F6MW  
template < typename T1, typename T2 > Bph(\= W  
  struct result_2 rG-x 3>b  
  { &hVf=We  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a@|`!<5  
} ; tZ) ,Z<  
} ; DFfh!KKR$  
 Dt5AG  
"@ZwDg`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TH>uL;?=  
@6_w{6:b  
下面我们来剥离functor中的operator() WjVm{7?{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [ )X(Qtk  
Z>`frL  
return l(t) op r(t) X$%[%q8qg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vzAY+EEx  
return op l(t) 1OY 5tq  
return op l(t1, t2) z xgDaT  
return l(t) op m k~F@  
return l(t1, t2) op 0I)eYksh  
return l(t)[r(t)] MG&vduu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Cjt].XR@  
R8.@5g_  
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: Q&$2F:4f&  
单目: return f(l(t), r(t)); Y}}1]}VIK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ER`;0#3[9u  
双目: return f(l(t)); H(?+-72KX  
return f(l(t1, t2)); B*`[8kb,  
下面就是f的实现,以operator/为例 =585TR; V  
9u^za!pE  
struct meta_divide U2Siw   
  { M;g"rpM  
template < typename T1, typename T2 > ) fuAdG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) abe5 As r  
  { N#OO{`":Z`  
  return t1 / t2; $W;r S7b  
} 2e,cE6r  
} ; |em_l$oGc  
BN`tiPNEp  
这个工作可以让宏来做: Nc EPPl 0I  
}!kvoV)]1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7Or?$  
template < typename T1, typename T2 > \ ?YFSK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o|KmKC n>  
以后可以直接用 Fyz1LOH[X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FLumI-se!  
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 8N<2RT8W  
(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。。。) .4z_ohe  
^6UE/4x!y  
pmUC4=&e  
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 ],<pZ1V;  
{- &wV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Np opg1Gv>  
class unary_op : public Rettype z9Y}[ pN  
  { ~!fOl)F  
    Left l; skLr6Cs|  
public : WD8F]+2O\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jTsQsHq   
Urm(A9|N  
template < typename T > RLVz"=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 #jpA.;  
      { cW{Bsr   
      return FuncType::execute(l(t)); & @ $D(  
    } 1VXn`O?LW  
]|Iczg-  
    template < typename T1, typename T2 > UN6nh T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DS< E:'N  
      { x1+V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jJkc vC8d  
    } B%co`0$  
} ; r+k~%5Ff~  
qaBL  
DRu#vC  
同样还可以申明一个binary_op Gd2t^tc  
4n\O6$&.x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8(@(G_skp  
class binary_op : public Rettype =6, w~|W  
  { DoEN`K\U  
    Left l; Cm6%wAzC  
Right r; $.Qq:(O:6  
public : VPDd*32HC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G/Yqvu,2!  
# i|pi'I j  
template < typename T > .gwT?O,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const om0g'Qa  
      { OYIH**?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H3 |x  
    } w2]]##J  
Kb#Z(C9  
    template < typename T1, typename T2 > csv;u'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O1z3(  
      { $gcC}tX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ESY\!X:|  
    } U'xmn$ O  
} ; JW=P} h  
g/z7_Aq/  
C1(0jUz  
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+nUxF;EE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y}> bJ:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !X{>?.@~  
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。 4q`e<!MP)q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,6T3:qkkvF  
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。。。 ET=-r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {r[g.@  
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_J(P?  
下面是修改过的unary_op $-BM`Zt0;  
}FAO.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D]5cijO6  
class unary_op R|t.J oP9  
  { #7,;/rtO7  
Left l; ujoJ6UOG  
  F@@6D0\X?  
public : @O&;%IZMY  
G+W0X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "D/\&1.&  
sxn^1|O;m  
template < typename T > /c52w"WW  
  struct result_1 j |:{ B  
  { j?oh~7Ki  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y/6%'56uF  
} ; %@x.km3e2  
Jbqm?Fy4X  
template < typename T1, typename T2 > J*"G*x#u  
  struct result_2 >Byxb./*  
  { 47^R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UZ 6:vmcT  
} ; Ab)X/g-I @  
L 3^+`e  
template < typename T1, typename T2 > 5(&'/U^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U=\!`_f':  
  { ~_hn{Ou s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (GDW9:  
} H6%%n X  
CUZ ;<Pn  
template < typename T > \6c8Lqa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t8upS u|  
  { ~"#[<d  
  return OpClass::execute(lt(t)); fg0zD:@rA  
} +G?nmXG[vj  
.0u@PcE:O  
} ; C:@JLZB  
H D{2nZT  
VF] ~J=>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 u(g0Ob  
好啦,现在才真正完美了。 nkTu/)or  
现在在picker里面就可以这么添加了: G[z4 $0f  
nEboet-#D0  
template < typename Right > $"6O92G(hJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wYLJEuS|  
  { 3YOYlb %j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s^ R i g[  
} 5Uha,Q9SA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NE2P "mY  
ya0D5 0m  
tc<ly{ 1c  
kF29~  
q[MZSg  
十. bind hV7]/z!d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 AvEd?  
先来分析一下一段例子 1o%E(*M4I  
uQ'Izdm  
)xj!7:n)  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  ]pP:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )r.4`5Rc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QO(P_az3mg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !f!HVna  
我们来写个简单的。 N@r`+(_t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cp.qL  
对于函数对象类的版本: pLea 4  
wwD?i.3  
template < typename Func > P\2UIAPa\b  
struct functor_trait IIIP<nyc  
  { =E10j.r  
typedef typename Func::result_type result_type; :B"Y3~I  
} ; "`&1"*  
对于无参数函数的版本: 9s@$P7N5B  
.sR=Mf7T  
template < typename Ret > Tkf JC|6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EQ> ]~  
  { EsKOzl[c:  
typedef Ret result_type; Z_}[hz$  
} ; >%{H>?Hn  
对于单参数函数的版本: (nLT 8{>0  
`M.\D  
template < typename Ret, typename V1 > t,vj)|:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S1D=' k]  
  { 65||]l  
typedef Ret result_type; rf]'V Jg#3  
} ; n/jZi54gO  
对于双参数函数的版本: yITL;dBy  
U9eb&nd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aokV'6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &yN/ AY`U  
  { HH3Ln+AWg_  
typedef Ret result_type; akB+4?+s)  
} ; WG=~GDS>  
等等。。。 Vp j[)W%L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <Gkmk?x`A  
z)&ZoSXWc  
template < typename Func > ^7>k:|7-t  
struct func_return IMtfi(Y%F  
  { *N!>c&8  
template < typename T > ?3|jB?:k  
  struct result_1 0;  BX  
  { *Y/}E X! F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7t~12m8x  
} ; LOf)D7T  
W5_aS2$  
template < typename T1, typename T2 > rVF7!|&  
  struct result_2  %kSpMj|  
  { ipdGAG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C|hD^m  
} ; 1}Mdo&:t  
} ; fA{t\  
.tH[A[/1 a  
Tj v)jD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]mSkjKw  
t],5{UF  
template < typename Func, typename aPicker > Z/~7N9?m(  
class binder_1 cH>3|B*y  
  { YR/%0^M'0  
Func fn; 6h%_\I.Z[[  
aPicker pk; /_.1f|{B  
public : LZF %bJv  
$zv&MD!&h  
template < typename T > nTQ&nu!  
  struct result_1 0AWOdd>.  
  { rIJv(&l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :j}4F  
} ; `#x}-A$  
czu?]9;^ Z  
template < typename T1, typename T2 > fNnX{Wq  
  struct result_2 @=G6fW:  
  { qnCJrY6]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5nSi29C  
} ; x}B_;&>&"_  
>3&Oe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?@YABl  
S?K x:]  
template < typename T > %|\Af>o4d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yZcnky  
  { lZ>j:/R8^&  
  return fn(pk(t)); ngI3.v/R  
} cypb 6Q_  
template < typename T1, typename T2 > Wt 1]9{$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |(77ao3  
  { Iq["(!7E5  
  return fn(pk(t1, t2)); Ka+N5 T.f  
} [B+]F~}@  
} ; eb#p-=^KP  
+u\kTn  
yh:Wg$qx  
一目了然不是么? SQ0?M\D7  
最后实现bind }K'gjs/N;  
|rr<4>)X  
fs,]%g^  
template < typename Func, typename aPicker > jhF&   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X5w_ }Nhe  
  { ])tUXU>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }{y(&Oy3Y  
} x?rn< =  
2.PZtl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lGZf_X)gA^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V(c>1xLlz  
=%Z5"];  
十一. phoenix A\:u5(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |zCT~#  
1];OGJuJ2  
for_each(v.begin(), v.end(), /(jG9RM  
( s=[T,:Z  
do_ ^sqTgrG  
[ u}Q cyG^  
  cout << _1 <<   " , " U"L 7G$  
] MR3\7D+9y  
.while_( -- _1), Y6:b  
cout << var( " \n " ) \qZ>WCp>r  
) J{qsCJiB  
); pr?k~Bn  
;]\>jC  
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: $/#F9>eZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2m{d>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -50Qy[0."  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sEzl4I  
k;V (rf`  
)1, U~+JFU  
template < typename Cond, typename Actor > WNo7`)Kx  
class do_while R8bKE(*rxj  
  { 0i3Z7l]  
Cond cd; {baG2Fe1`b  
Actor act; ,`,1s 9\&t  
public : U ljWBd  
template < typename T > 1G<S'd+N  
  struct result_1 U~I y),5  
  { ^Gwpx +  
  typedef int result_type; &qyXi[vw  
} ; ?"-1QG  
Ny` =]BA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1EAQ ~S!2  
;6}> Shs  
template < typename T > 1uco{JX<S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)D$w_06S  
  { 2|\WaH9P  
  do O<()T6  
    { \&\U&^?  
  act(t); d.xT8l}sS  
  } Y. Uca<{.[  
  while (cd(t)); @p%WFNR0  
  return   0 ; Hj97&C{Q^  
} 1A}#j  
} ; zGaqYbQD  
gN; E}AQt  
tUT:v K`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (i;,D-  
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。 ;Z.sK-NJ4  
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。 }Uue}VOA  
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。 J;*2[o.N  
下面就是产生这个functor的类: Mb:>  
YkF52_^_  
sv)4e)1  
template < typename Actor > vlC$0P  
class do_while_actor o3cE.YUF  
  { PS$g *x  
Actor act; 0iI|eE o  
public : M3!4,_!~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'l $ViNq;  
'37 <+N  
template < typename Cond > 'OI(MuSn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ib%'{?Q.  
} ; k2/t~|5  
h{ T{3  
Vl/fkd,Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3FG'A[x3O  
最后,是那个do_ te;VGpv.  
:_[pZ;-@  
B|ctauJ  
class do_while_invoker U etI 4`  
  { )nlFyWXh.  
public : {[~dI ~  
template < typename Actor > #ON^6f2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VQ;'SY:`  
  { !>\g[C  
  return do_while_actor < Actor > (act); BVG.ZZR})  
} 2(k m]H^  
} do_; I#/"6%e  
q{l %k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t1ers> h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *X uIA-9  
最后来说说怎么处理break和continue 3,0b<vfSv  
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。 MDCwgNPiQW  
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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