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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VPq5xSc?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c %6 @ z  
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, !HT>  
3N)Ycf8  
tk] _QX %  
24.7S LXO  
  class filler 5yO#N2jY\  
  { \ (3Qqbw  
public : A>ug'.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GA%"w=M\  
} ; 8\W3Fv Q  
75^)Ni  
{ c6DT  
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: 3thG*^C5  
|zRoXO`]-*  
xC=3|,U  
"'&>g4F`o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hr$VVbOho  
2:6Y83  
!)l%EJngL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4P-'(4I)  
;_Of`C+  
_ z"ci$[  
yC&b-y  
二. 战前分析 "\R@l Ux.Y  
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。 1,*Z_ F=y  
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 MU^xu&MB  
]'bQ(<^#  
ki][qvXJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PL$(/Z  
  /* --------------------------------------------- */ BSq;R G(  
vector < int *> vp( 10 ); ys"mP* wD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s].'@_~s  
/* --------------------------------------------- */ HnKF#<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A=YEY n  
/* --------------------------------------------- */ Sv^'CpQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "YdDaj</  
  /* --------------------------------------------- */ ?'8MI|*l%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k0Vo  
/* --------------------------------------------- */ JQvQm|\nc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \Kzt*C-ZH  
WriJco<v  
=[tls^  
w|UKMbRMU]  
看了之后,我们可以思考一些问题: $/U^/2)  
1._1, _2是什么? >i#_)th"U!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~sU! 1  
2._1 = 1是在做什么? K:mL%o2J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %imBGh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 eMP Q| W  
j/`qd(=B  
kl{OO%jZ  
三. 动工 C,e$g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3M:B?2  
p(b1I+!  
kBQenMm  
)V =K#MCK  
template < typename T > @ 6VH%  
class assignment F8r455_W"  
  { OB I8~k  
T value; sZP3xh[B  
public : y2ws*IZ"  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hn'2'Vu  
template < typename T2 > 1#X= &N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nJ0eZBgB]  
} ; ZK_@.O+]  
u:u 7|\q  
p'c<v)ia  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ch&]<#E>`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `]I5WTt*X  
t>|N4o  
YH+\rb_  
[q{Txe  
  class holder H?bs K~  
  { oHFDg?Z`  
public : 3V!&y/c<  
template < typename T > VKJ~ZIO@A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +jZg%$Q!#  
  { lJ1xx}k{U  
  return assignment < T > (t); FveK|-  
} v2X0Px_  
} ; >xMhA`l  
`} Zbfe~  
teNQUIe-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3S|;yOl#X  
4O"kOEkKT>  
  static holder _1; NcMq>n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^dKaa  
qvT+d l3#[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JkDZl?x5  
而不用手动写一个函数对象。 naCI55Wx  
&UH z  
ewPdhCK  
. pEeR  
四. 问题分析 ]=VI"v<X  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,$ret@.H  
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。 fv'P!+)t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eZkz 1j~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CKw)J}z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `%I{l  
rX d2[pp  
五. 问题1:一致性 6]49kHgMhe  
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?| QHz76i!=>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T>o# *{q n  
\-id[zKb  
struct holder w:@M|O4`  
  { ~i#xjD5  
  // Q*{ 2  
  template < typename T > =W^L8!BE'  
T &   operator ()( const T & r) const >~InO^R`5  
  { n=MYv(Pp}  
  return (T & )r; )BrqE uX@"  
} 1k({(\>qq  
} ; L,GtIZkE  
NistW+{<  
这样的话assignment也必须相应改动: \{mJO>x  
H<?yG->  
template < typename Left, typename Right > +38P$Koz{r  
class assignment GQNiBsV  
  { 8{ e 3  
Left l; !+l, m8Hly  
Right r; tTamFL6  
public : WR1,J0UU6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h:90K  
template < typename T2 > -*r';Mz;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z%Kj^ M  
} ; ,Ou)F;r  
_xsYcw~)  
同时,holder的operator=也需要改动: [AwE  
__npX_4%S  
template < typename T > +y(h/NcQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I{bi3y0  
  { (#`o >G(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5E=Odep`  
} |XZf:}q5:  
Xs_y!l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )YnN9"8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v$Z1Lh  
LOzKpvGl  
return l(rhs) = r; 1)ne-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。 ,Fiiw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2Mp;/b!  
(H^o8J   
template < typename Tp > ".IhV<R  
class constant_t sqRuqUj+  
  { 2ra4t]f6  
  const Tp t; 1uMdgrJRR  
public : i=@*F$,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 471}'3  
template < typename T > |n8^Xsx4w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L zC~>Uj  
  { uyIA]OtyN  
  return t; V-0Y~T  
} <D}k@M Z  
} ; AaVlNjB  
'z/hj>B<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jjv&@a}  
下面就可以修改holder的operator=了 F_`Gs8- VH  
Dlp::U*N'  
template < typename T > X,~C&#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pm+[,u!i  
  { SbY i|V,H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); he@swE&  
} }J1#UH_E  
wvD|c%   
同时也要修改assignment的operator() c9V'Zd#  
&CgD smJo#  
template < typename T2 > vHmn)d1pl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?FyA2q!  
现在代码看起来就很一致了。 A7se#"w  
(#~063N,#  
六. 问题2:链式操作 W;7cF8fu4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p6p_B   
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。 BZ.H6r'Q  
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。 ,b{4GU$3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &LE/hA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3 }XS| Y  
%y'#@%kO:S  
template < typename T > J c*A\-qC.  
struct result_1 /OEj]DNY  
  { X(~NpLR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @xo9'M<l  
} ; :7gIm|2"]  
%5b2vrg~*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: JdE=!~\8  
B4%W,F:@  
template < typename T > 6v-h!1p{u  
struct   ref d}1R<Q;F  
  { z@2NAC  
typedef T & reference; K=V)"v5o3  
} ; -O\`G<s%  
template < typename T > +NQw ^!0qy  
struct   ref < T &> C.eZcNJG  
  { BO^e.iB/  
typedef T & reference; :^K|u^_>P  
} ; >Gkkr{s9  
7+fFKZFKF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b?z8Yp6  
q*>`HTPcU  
template < typename T > =73wngw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {B 34^H:  
  {  1r$q $\  
  return l(t) = r(t); krgsmDi7  
} L49`=p<  
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。 1Ypru<.)W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ws@;2?%A  
<S<(wFE@4  
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 HA| YLj?|g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RDZl@ps8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #8cY,%<S]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @X:P`?("^  
最后的布局是: 9k1n-po  
                Add ;sDFTKf  
              /   \ H13|bM<  
            Divide   5 :*1bhk8~  
            /   \ : -OHD#>%  
          _1     3 bUt?VR}P(  
似乎一切都解决了?不。 |iJ37QIM  
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。 rk `x81  
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。 U)2\=%8  
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: $5l8V  
ht ` !@B  
template < typename Right > '~2;WF0h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U]O7RH  
Right & rt) const K_(o D O  
  { - 3kg,=HU;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K[O'@v  
} mJl|dk_c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xDm^f^}>  
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。 >zVj+  
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。 4 QD.'+ L  
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。 [;%qxAB/_  
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。 $3k5hDA0e  
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? 'Tj9btM*cL  
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: &Nl:  
Srg `Tt]  
template < class Action > C[gy{40}  
class picker : public Action $ba3dqbCW  
  { adRvAq]mA  
public : va[@XGaC3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L> > %  
  // all the operator overloaded A70x+mjy^T  
} ; *H8(G%a!^  
8SR~{  
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。 D<78Tm x  
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: 0 fX  
0j@gC0xu)|  
template < typename Right > V*U{q%p(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M:YtW5{  
  { H:TRJ.!w2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $9)|cO  
} !lpKZG  
bxLeQWr6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gTa6%GM>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vau0Jn%=ck  
FwKT_XkY  
template < typename T >   struct picker_maker p;$Vw6W=  
  { D',[M)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1 w*DU9f  
} ; WrP 4*6;"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v0v%+F#>@  
  { ancs  
typedef picker < T > result; +X#JCLD  
} ; ?Zu2=<DU  
tn>z%6;&Z  
下面总的结构就有了: b}s)3=X@q  
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。 v 9\2/B  
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。 VjsQy>5m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >..C^8 "  
至此链式操作完美实现。 6d4)7PL  
<O+T4.z  
[ed6n@/O@  
七. 问题3 walQo^<  
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。 w&VMb&<  
 # ub!  
template < typename T1, typename T2 > vK@t=d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 33/aYy  
  { *?dw`j_b >  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j6@5"wx  
} 57PoJ+  
fjGY p  
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: X=_`$ 0  
bvpP/LeY  
template < typename T1, typename T2 > )}`3haG  
struct result_2 xweV8k/  
  { @-9u;aL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GP|G[  
} ; q4Z9;^S  
35>VCjCw0  
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? '(N -jk  
这个差事就留给了holder自己。 <S/`-/= 2  
    B-EVo&.  
O:K={#Xj  
template < int Order > -^a?]`3_v  
class holder; q].n1w [  
template <> +*Um:}&  
class holder < 1 > YSQB*FBz  
  { KB3zQJY  
public : 4|PNsHXt  
template < typename T > ah1DuTT/G  
  struct result_1 gA`x-`  
  { /d<"{\o  
  typedef T & result; E Ux kYl  
} ; 7soiy A  
template < typename T1, typename T2 > ?=C?3R  
  struct result_2 b ] W^_  
  { EKwA1,Xz  
  typedef T1 & result; ?z "fp$  
} ; _!m_s5{  
template < typename T > Ai99:J2k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P[|FK(l  
  { oSDx9%  
  return (T & )r; mn5"kYy?  
} Woo2hg-ti  
template < typename T1, typename T2 > auzrM4<tz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q"2t :  
  { _'g'M=E  
  return (T1 & )r1; WGxe3(d  
} a-P 'h1hbH  
} ; 3M/iuu  
~hJ/&,vH!  
template <> S}0W<H P  
class holder < 2 > ubq4Zv7'   
  { IB!^dhD!Q  
public : ,(%?j]_P2  
template < typename T > HLjXH#ry  
  struct result_1 q(N2 #di  
  {  ppwjr +  
  typedef T & result; %]~XbO  
} ; 2(s+?n.N  
template < typename T1, typename T2 > T);eYC"@  
  struct result_2 $?38o6  
  { HkGA$  
  typedef T2 & result; }7`HJ>+m)H  
} ; ,34|_  
template < typename T > a!`b`r -4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H|E{n/g  
  { t>W^^'=E  
  return (T & )r; @ y{i.G  
} 994   
template < typename T1, typename T2 > [31vx0$_p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const me-:A:si  
  { M 5mCG  
  return (T2 & )r2; kh11Y1Q0d  
} h)O<bI8  
} ; _`Ojh0@00  
/(`B;?  
<NIg`B@'s  
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> >。 ^ X&`:f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c5>'1L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {nyQ]Nu"  
SUSam/xeg"  
return l(i, j) = r(i, j); RVlAWw(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1P"akc  
(9;qV:0`  
  return ( int & )i; Hk65c0  
  return ( int & )j; c*O{?b  
最后执行i = j; c1v,5c6d j  
可见,参数被正确的选择了。 1|_8+)i;  
Dv7/eRt  
s_(%1/{  
uYh6q1@"~  
gk%8iT  
八. 中期总结 8,E#vQ55}(  
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: |]qwD,eiH,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1[QH68  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $VX<UK$|s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TEgmE9^`)7  
;%Z%]nIS  
Tum9Xa  
%-zAV*>  
6bL"ZOEu  
9*?H/iN@p?  
九. 简化 #3:;&@#  
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。 W]8tp@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A+JM* eB  
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: \O]1QM94Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <K8$00lm  
  +-*/&|^等 ` ,B&oV>  
2. 返回引用。 kg2?IL  
  =,各种复合赋值等 ?}QHEk:H  
3. 返回固定类型。 }m?1IU %q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) tDuQ+|~M  
4. 原样返回。 P,S$qD*4  
  operator, sFR'y.  
5. 返回解引用的类型。 8[\(*E}d!X  
  operator*(单目) l)PEg PSRV  
6. 返回地址。 +6vm4(3?  
  operator&(单目) 9]Q\Pr\Ub$  
7. 下表访问返回类型。 QOG S` fh  
  operator[] B3 mD0   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P7IxN)b7  
  operator<<和operator>> 4<`x*8` ,  
fo"dX4%}  
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。 u9AXiv+K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S9sFC!s1g  
R5QSf+/T4  
template < typename Left > l8n}&zX  
struct value_return u8Ul +u  
  { |?c v5l7E  
template < typename T > |TOz{  
  struct result_1 $qN+BKd]3  
  { cJ 5":^O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i!/V wGg  
} ; C[j'0@~V:B  
*+p9u 1B5  
template < typename T1, typename T2 > ;SBM7fwRk  
  struct result_2 @Q"%a`mKH  
  { &hmyfH&S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MB<oWH[e)  
} ; xg~ Baun  
} ; ~%Y*2i f  
>w:px$g4  
ziuhS4k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H'uRgBjWJ  
2?LZW14$d  
下面我们来剥离functor中的operator() ArBgg[i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \h6_m)*H4  
dQ*3s>B[  
return l(t) op r(t) whW"cFg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W,zlR5+Jk  
return op l(t) Or&TGwo I  
return op l(t1, t2) F+vgkqs@9  
return l(t) op HYgq@47$[  
return l(t1, t2) op A"S{W^iL  
return l(t)[r(t)] %YhZ#>WT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .K(IRWuw  
clz6; P  
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: NQq$0<7.=W  
单目: return f(l(t), r(t)); RdlcJxM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EEQW$W1@  
双目: return f(l(t)); /}?"O~5M"  
return f(l(t1, t2)); R1'bB"$  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]}/LNO*L"  
;o;P2}zD  
struct meta_divide ,HXY|fYr  
  { brN:Ypf-e  
template < typename T1, typename T2 > 6xSdA;<+]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `gq@LP"o  
  { Q7`}4c)  
  return t1 / t2; qw[)$icP  
} [Q,E( s  
} ; uX@RdkC  
h?2qX  
这个工作可以让宏来做: 4oLrCQZ\  
![os5H.b#q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R9gK>}>Y  
template < typename T1, typename T2 > \ e7/ b@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X:\r )  
以后可以直接用 sfez0Uqe.~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vukI`(#  
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 @bdGV#* d  
(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。。。) /jih;J|  
#SQao;>  
U7U-H\t7  
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 lmb5Z-xB  
qp>O#tj[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ev>gh0  
class unary_op : public Rettype 1R)4[oYN\<  
  { j+Nun  
    Left l; KFHn)+*"  
public : h^ ex?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DPn]de:e  
hVRpk0IJDK  
template < typename T > #KZ6S9>@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ji  SJi?  
      { hKb-l`KO  
      return FuncType::execute(l(t)); me@4lHBR  
    } X b-q:{r1h  
A P><l@  
    template < typename T1, typename T2 > g"|QI=&_J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o Y_(UIa  
      { O<l_2?S1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M(o?I}  
    } l)`bm/k]V  
} ; y4s]*?Wz  
1]#qxjZ~  
[;II2[5 ,  
同样还可以申明一个binary_op ]V J$;v'{[  
3dNOXk, #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6=2M[T  
class binary_op : public Rettype wwVK15t  
  { ',nGH|K.  
    Left l; ;1}~(I#Y  
Right r; Pq`]^^=be'  
public : ^R\0<\'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WlU^+ctS  
b Mi,z3z  
template < typename T > Iz^~=yV)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zh)qo  
      { N ~L3 9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6rMGl zuRo  
    } D]v=/43  
}s{RW<A  
    template < typename T1, typename T2 > OOS(YP@b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j[Uul#  
      { N~g @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t8 g^W K  
    } ;>Y,b4B;  
} ; ,%e.nj9  
s QfP8}U  
.T?9-`I9  
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 XHcT7}]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %qL0=ad  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .]g>.  
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。 ^il'Q_-{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]&w>p#_C  
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。。。 si,fs%D&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3{ i'8  
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) +[Nc";Oy  
下面是修改过的unary_op qT^R> p  
t a_!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5mdn77F_  
class unary_op 2/O/h  
  { o:jLM7$=  
Left l; B P%>J^  
  azKbGS/X  
public : k !Nl#.j  
bIt%KG{PY6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~|kre:j9  
'0D2e  
template < typename T > VnW]-P*:  
  struct result_1 % \Nfj) 9  
  { 2,?4'0Z@R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L}lOA,EF  
} ; E#X1P #$pW  
!mH2IjcL  
template < typename T1, typename T2 > >Du5B&41  
  struct result_2 C4e3Itc9X  
  { )| @'}k+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ol3$!x9  
} ; JaP2Q} &B  
X(kyu,w  
template < typename T1, typename T2 > O0Y/y2d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E$]7w4,n  
  { ?it49  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4^(u6tX5|+  
} nBv|5$w:  
lR_ 4iyqb  
template < typename T > =qiX0JT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l/0TNOA  
  { 9{_D"h}}  
  return OpClass::execute(lt(t)); X>l  
} @1ZLr  
?kvkkycI   
} ; #R v&b@K  
lx,^Y 647  
&*iar+vr  
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 pfsRV]  
好啦,现在才真正完美了。 fl>*>)6pm  
现在在picker里面就可以这么添加了: @/i{By^C  
T(%U$ea-S  
template < typename Right > 3OTq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FC+K2Yf1=0  
  { ~Q%C>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #?L%M  
} :[P>e ox  
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。 {` Bgxejf  
 N)G.^9  
\tE2@  
n}X)a-=  
9^l_\:4  
十. bind +ou5cQ^  
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。 Yoi4R{9c  
先来分析一下一段例子 6n 37R#(  
~]8bTw@  
nV'~uu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e 5U<nf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VOH.EK?5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l&cYN2T b  
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。 C^I  h"S  
我们来写个简单的。 ciO^2X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: } XVz?6  
对于函数对象类的版本: "J^M@k\!  
h 3Kv0^{  
template < typename Func > r!+-"hS!  
struct functor_trait `r;e\Cp  
  { U WYLT-^x  
typedef typename Func::result_type result_type; u|h>z|4lJj  
} ; N 4Yvt&  
对于无参数函数的版本: ];bB7+  
cU7 c}?J<  
template < typename Ret > )>08{7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sXxF5&AF0  
  { Q?rb(u(  
typedef Ret result_type; C=2"*>lTn  
} ; 4Sv&iQ=vh  
对于单参数函数的版本: -:wC 920+  
P<yd  
template < typename Ret, typename V1 > \:ntqj&A|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }TD$ !  
  { J/Ki]T9  
typedef Ret result_type; d54(6N%  
} ; 4h wUH  
对于双参数函数的版本: Hp;Dp!PLa  
JK0L&t<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GW a_^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fwB+f` w`  
  { 13(JW  
typedef Ret result_type; >i=^Mh-bm  
} ; oyV@BHJO@  
等等。。。 x gP/BK2"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z7?C^m  
7Wub@Mp  
template < typename Func > 6( TG/J  
struct func_return <*u[<  
  { _uU}J5d.  
template < typename T > ~3 4Ly  
  struct result_1 ]5b%r;_  
  { %IGcn48J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gf2<dEff  
} ; ZVu&q{s,  
.nX+!EXeS  
template < typename T1, typename T2 > PEZ~og:w  
  struct result_2 lAuI?/E  
  { P_)h8-!+ $  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ftu~nh}  
} ; g,/gApa  
} ; |KFRC)g  
Q.: SIBP  
Fa78yY+6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v7"' ^sZ?  
Z!o&};_j  
template < typename Func, typename aPicker > \9*wo9cV  
class binder_1 ImQ?<g8$  
  { X,d`-aKO\y  
Func fn; Enr8"+.(  
aPicker pk; vB >7W  
public : i_8q!CL@{  
A9^t$Ii  
template < typename T > bQc-ryC+.  
  struct result_1 yZFm<_9>  
  { [U[saR\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #x Z7%    
} ; 'ms&ty*T  
Dl hb'*@  
template < typename T1, typename T2 > f%ude@E3  
  struct result_2 2VaQxctk  
  { =y.!Ny5A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y)N57#e  
} ; o#Q0J17i?  
$OU,| D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} td{M%D,R"  
 9')  
template < typename T > y\7 -!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vL~nJv  
  { - `^594  
  return fn(pk(t)); "e<Z$"7i  
} J*s!(J |Q  
template < typename T1, typename T2 > V;$ME4B\{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $,R QA^gxW  
  { 6rlafISvO  
  return fn(pk(t1, t2)); lrg3n[y-l  
} ?.66B9Lld  
} ; p%A s6.  
Zhb) n  
Lk{ES$  
一目了然不是么? pj?wQ'  
最后实现bind z^s/7Va[  
J WaI[n}  
u2crL5^z2)  
template < typename Func, typename aPicker > sCG[gshq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QfjgBJo%  
  { -m*IpDi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RB7?T5G  
} 92g#QZs&W  
?g*#l d()  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3B|?{U~  
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"5f5Cn/Wh  
Xk=bb267  
十一. phoenix JD1IL` ta;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^gx`@^su  
/7Z5_q_  
for_each(v.begin(), v.end(), }S84^2J_  
( 04{*iS95J  
do_ p&'oJy.P  
[ e@[9WnxYe  
  cout << _1 <<   " , " .{U@Hva_K  
] ?CSc5b`eo  
.while_( -- _1), gaeMcL_^a  
cout << var( " \n " ) 8!87p?Mz  
) R_iQLBrd  
); f4F13n_0X  
wxw3t@%mNm  
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: 'r_{T=  
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 9 -7.4!]I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~RdJP'YF-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -olD!zKS  
oCD#Gmr  
-90qG"@  
template < typename Cond, typename Actor > I75>$"$<  
class do_while *N5cC#5`=  
  { w\wS?E4G  
Cond cd; [K_v,m]   
Actor act; (6##\}L&9  
public : :H/CiN  
template < typename T > 8%-+@ \=  
  struct result_1 KI&+Zw4VL  
  { SymBb}5  
  typedef int result_type; bF'Y.+"dr  
} ; pU4k/v555;  
VKUoVOFvPR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &3a1(>(7F  
i co%_fp  
template < typename T > xb`,9.a7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ktQMkEj#  
  { YK(I '  
  do ]P lD e8  
    { ~dkN`1$v  
  act(t); %mLQ'$  
  } bvVEV  
  while (cd(t)); dg#w/}}m  
  return   0 ; 3/+r*lv>X  
} qfF/X"#0  
} ; JBY`Y ]V3  
\Km gFyF  
tuZA q;X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }O=QXIF5  
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。 u#TRm?s  
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。 v/dyu  
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。 frB~ajXK  
下面就是产生这个functor的类: v2X>%  
Nr24Rv  
'9O4$s1  
template < typename Actor > zMZP3 xir  
class do_while_actor n/ ]<Bc?  
  { pv/LTv  
Actor act; @KtQ~D  
public : #Av6BGM|,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QuEfV?)_4  
CUz1 q*):  
template < typename Cond > Snm m (.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $"V gN ynq  
} ; O3H~|R+^  
*dB^B5  
Wz}DC7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Dw\)!,,i7U  
最后,是那个do_ y_aKW4L+  
gWlv;oq  
NI(fJ%U  
class do_while_invoker uK_Q l\d  
  { aI8k:FK"  
public : ssdpwn'  
template < typename Actor > '<(S*&s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )C \ %R  
  { %Pl 7FHfB  
  return do_while_actor < Actor > (act); h!c6]D4!L  
} ;=.i+  
} do_; 2L=+z1%I  
6O|B'?]Pf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hN(sz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d=?Kk4Ag  
最后来说说怎么处理break和continue KC@F"/h`/  
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。 aD5jy  
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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