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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <1K7@Tu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 St+ "ih%  
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, 1 =^  
sCkO0dl8  
S@Iw;V  
oPsK:GC`U  
  class filler NCn`}QP  
  { i-]U+m*  
public : \ADLMj`F|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L:pUvcAc?  
} ; $~G@   
; h85=l<8u  
'AWp6L@  
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: F5U|9<  
sBU_Ft  
Wxn#Rk#>  
JCD?qeTg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); or!!s 5[d  
!9D1 Fa  
p31oL{D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >azEed<B  
6} #"qqnx  
8ljuc5,J  
l!:^6i  
二. 战前分析 ('JKN"3  
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。 Im+ 7<3Z  
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 e1UITjy  
f3 vF"O  
BPewc9RxV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^KbL ,T  
  /* --------------------------------------------- */ v%nP*i9  
vector < int *> vp( 10 ); $''UlWK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?A&%Cwj  
/* --------------------------------------------- */ G|*G9nQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XXm'6xD-  
/* --------------------------------------------- */ xNIGO/uI~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #A )Ab%r8"  
  /* --------------------------------------------- */ c]NN'9G!{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #)]E8=}  
/* --------------------------------------------- */ , D"]y~~I5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WqQU@sA  
#w|5 jN?  
X3yS5wh d(  
ke]Yfwk  
看了之后,我们可以思考一些问题: G?ig1PB"#  
1._1, _2是什么? wDKELQ(y H  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {OP~8e"  
2._1 = 1是在做什么? 'yr{^Pek  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1qZG`Vz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >pdnCv_c  
O:YJ%;w  
!}t-j3bCs  
三. 动工 V%51k{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ISBF\ wQY  
(:7a&2/M  
*HeVACxo  
9go))&`PJL  
template < typename T > T?rH ,$:  
class assignment CmnHh~%  
  { 3[VNsX  
T value; ;7j,MbU  
public : `HyF_m>\  
assignment( const T & v) : value(v) {} i*CnoQH  
template < typename T2 > )4m_A p\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d.AC%&W  
} ; WFDCPQ@  
"V}qf3 qU  
I_>`hTiR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v2>Z^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M1{(OY(G  
QC7k~I8  
c\K<sM{  
$>r5>6  
  class holder 30d#Lq  
  { oY.\)eJ~>  
public : ]0-<>  
template < typename T > vQHpf>o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QNg\4%  
  { FmD +8=  
  return assignment < T > (t); %b?uW] j:  
} ix*muVBj.  
} ; taDQ65  
gDC2 >nV  
[.&[<!,.  
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: $.8 H>c  
|,sM ST%  
  static holder _1; `D2Mss$!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QBihpA 1;  
J\A8qh8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zPE$  
而不用手动写一个函数对象。 T 6HU*(  
WcEt%mGQ,  
wOg,SMiq  
+t"j-}xzE  
四. 问题分析 2 Y+:,ud\  
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。 ri=+(NKo-  
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。 doLNz4W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wW5Yw i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E9$H nj+m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y6%<zhs  
#PFO]j!_b  
五. 问题1:一致性 "% Y u wMY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gtYRV*^q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "8/dD]=f^a  
>>7aw" 0  
struct holder ]sL45k2W  
  { KB[QZ`"%!  
  // e U;jP]FA  
  template < typename T > XwPx9+b6j  
T &   operator ()( const T & r) const  hY=I5[*  
  { {Hk/1KG>  
  return (T & )r; c;!9\1sr  
} _yVPpA[a  
} ; 4f {+pf^R  
mx}E$b$<CY  
这样的话assignment也必须相应改动: 6Xa.0(h  
^73=7PZ  
template < typename Left, typename Right > ~:Mm<*lL%  
class assignment }N,>A-P  
  { e{!vNJ0`  
Left l; H(> M   
Right r; *rf$>8~$n  
public : C*rd;+1A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c#pj:f*H  
template < typename T2 > (.Xr#;\(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1JeJxzv>C  
} ; Dl A Z"C  
KY+]RxX  
同时,holder的operator=也需要改动: rBfg*r`)  
Pz`hX$  
template < typename T > aU(tu2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H.~bD[gA  
  { 3_zSp.E\l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D9o*8h2$  
} |M E{gy`5  
w1i?# !|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]>8)|]O6n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dtTlIhh1V  
~6d5zI4\  
return l(rhs) = r; 3cThu43c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [Vp\$;\nT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Le&;g4%  
, N 344y  
template < typename Tp > J"&y |; G  
class constant_t q"nGy#UWR  
  { zs8I  
  const Tp t; $?f]ZyZr.  
public : ";dU-\3M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !nzGH*td  
template < typename T > K7RKF$Z\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @?a4i  
  { W ~NYU  
  return t; C Z tiWZ  
} M/B/b<['  
} ; 5i9Ub |!P  
w-FHhf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nh;y:Bi  
下面就可以修改holder的operator=了 +^gO/ 0  
=v 0~[ E4  
template < typename T > xb`CdtG2.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S@A<6   
  { or.\)(m#(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5"gL.Ez  
} __(V C :  
all*P #[X  
同时也要修改assignment的operator() ]M\q0>HoJ  
Ja [#[BJ?  
template < typename T2 > X6kaL3L}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |Puj7Ru  
现在代码看起来就很一致了。 u+z~  
=|V" #3$f  
六. 问题2:链式操作 jY+Do:#/wO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4J8Dh;a`  
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。 Cuv|6t75'  
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。 4J}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。 L[. <o{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rr )/`Kmv%  
26PD[af64O  
template < typename T > x4 hO$3o  
struct result_1 j@t{@Ke  
  { |j# ^@R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ccMd/  
} ; [q"NU&SX  
AT ymKJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <<<NXsH  
pVz*ZQ[]  
template < typename T > GNZ#q)qT  
struct   ref {(0Id!  
  { +XQP jg  
typedef T & reference; tqhh<u;  
} ; '!@A}&]  
template < typename T > EL +,jrU~  
struct   ref < T &> |^!Vo&T  
  { nx$bM(.  
typedef T & reference; ?Cc :)  
} ; JWWInuH  
{*fUJmao"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;sQ2 0 B'  
f1\7vEE,  
template < typename T > JZw^ W{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DaCblX  
  { [yF^IlSs  
  return l(t) = r(t); :`5;nl63  
} |0]YA  
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。 dk:xnX%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 D!me%;  
D2$^"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5p{25N_t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #G~wE*VR$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RNe9h lr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gym#b{#":  
最后的布局是: ZQ|gt*  
                Add `#p< rfe  
              /   \ z L8J`W  
            Divide   5 X2{`l8%Ek  
            /   \ e# <4/FR  
          _1     3 P eHW[\)  
似乎一切都解决了?不。  +Lhe,  
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。 `GS cRhbh  
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。 W1`Dx(g  
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: B'#4;R!8P=  
iLQSa7  
template < typename Right > ->3uOF!q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F {/>u(@3  
Right & rt) const +K&?)?/=  
  { *?p ^6vO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $r):d  
} r;'i<t{P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6"%@ L{UQ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Z,SY N?@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (H2ylMpQt  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bl`D+/V   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i)[kubM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? YQx?* gZS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3l$E8?[Zwi  
"R8.P/ 3  
template < class Action > M6&~LI.We=  
class picker : public Action ovbEmb  
  { |SxMN %M!  
public : L7<+LA)s0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r:73uRk  
  // all the operator overloaded ]  ~'9  
} ; C_-%*]*,j  
*|^,DGfQ6  
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。 CuIqh BW!  
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: gU+ss  
hRa\1Jt>a  
template < typename Right > u |'8a1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z+ uL "PG[  
  { <o ~t$TH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q*Y 4m8wY  
} 9uKOR7.zbo  
#jOOsfH|k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fjcr<&{:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Qg[heND  
:MK:TJV  
template < typename T >   struct picker_maker z1kBNOr  
  { Gl.?U;4Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RXUA!=e  
} ; y?"$(%3|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eU`;L [  
  { x!OWJ/O  
typedef picker < T > result; JR] )xPI`  
} ; ?n2C  
E N)YoVk  
下面总的结构就有了: 0,:iE\  
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。 K *TnUQ  
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。 S>.q 5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Y%}(3y  
至此链式操作完美实现。 L7X7Zt8%  
$I\))*a  
&Q2NU$  
七. 问题3 4tbw*H5!5  
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。 [|y`y%  
W&HF?w}s  
template < typename T1, typename T2 > uPI v/&HA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K/!/M%GB6  
  { lB=(8.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0Wjd-rzc,  
} XAw2X;F%  
lQ+Ru8I  
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: ,m2A p\l  
hT.4t,wa8  
template < typename T1, typename T2 > EV:_Kx8fP  
struct result_2 Vp|2wlFE-  
  { k&WUv0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (irk$d %  
} ; Dq{:R  
H~~7~1"x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I).=v{@9V<  
这个差事就留给了holder自己。 >?^~s(t  
    :uOZjEZi  
>Kz_My9  
template < int Order > -FQC9~rR;g  
class holder; s4x'f$r  
template <> p^T&jE8])#  
class holder < 1 > eLCdAr  
  { ll^Th >  
public : =AWX +znP  
template < typename T > H0: iYHu  
  struct result_1 np<f,  
  { es. jh  
  typedef T & result; E~'q?LJOB  
} ; 1, m\Q_  
template < typename T1, typename T2 > ) ~ l\  
  struct result_2 VI(RT-S6  
  { i6-wf Gs;  
  typedef T1 & result; >L#];|  
} ; 3 %z   
template < typename T > H|grbTv,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &mX5&e  
  { Is4%}J!8  
  return (T & )r; :Tlf4y:/w  
} 3?!G-  
template < typename T1, typename T2 > Hlz'a1\:O]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pw0Px  
  { |Dl*w/n  
  return (T1 & )r1; }@3Ud ' Y  
} C4&U:y<ju  
} ; b7?U8/#'  
MDMtOfe|  
template <> }v_p gatC  
class holder < 2 > szf"|k!  
  { Zkf 3t>[  
public : *54>iO- c  
template < typename T > JoZqLy!@  
  struct result_1 &{X{36  
  { _<u8%\  
  typedef T & result; 8 m%>:}o  
} ; 43vGgGW  
template < typename T1, typename T2 > \4[c}l  
  struct result_2 )B -MPuB  
  { OpWeW  
  typedef T2 & result; J xA^DH  
} ; #pS]k<o%1  
template < typename T > cp E25  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CBiU#h q  
  { 0_YxZS\  
  return (T & )r; BP)q6?Mz  
} #G'S ve?  
template < typename T1, typename T2 > _myg._[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F Q8RK~?`  
  { xi '72  
  return (T2 & )r2; ti$oZ4PpF  
} XNc"kp? z  
} ; jxRF"GD  
8@Egy%_  
jF%)Bhn(  
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> >。 r Iya\z1W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /e-ka{WS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zjluX\  
Z! C`f/h9  
return l(i, j) = r(i, j); $nUd\B$.=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6{JR0  
.Q=2WCv0  
  return ( int & )i; ( z8]FT  
  return ( int & )j; @-)<|orU4  
最后执行i = j; \iFMU#  
可见,参数被正确的选择了。 ?aK'OIo  
9@KUqoX  
#rn4 $  
(lyt"Ty  
@<@R=aqE  
八. 中期总结 %8}WX@SB  
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: ua]\xBWx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (SgEt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %JP&ox|^&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (cOND/S  
`c qH}2s#  
nx!qCgo  
e67c:Z  
AijPN  
Nz(c"3T;  
九. 简化 [ 4?cM\_u@  
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。 uR06&SaA>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )@8'k]Glw.  
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: }<( "0jC  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ze$^UR  
  +-*/&|^等 SQO>}#qm  
2. 返回引用。 Bi9 N  
  =,各种复合赋值等 { 4_I7r  
3. 返回固定类型。 d-6sC@PB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2ru*#Z#(  
4. 原样返回。 -Z`(? k  
  operator, 6=Y3(#Ddt  
5. 返回解引用的类型。 c]AKeq]  
  operator*(单目) mhHA!:Y  
6. 返回地址。 Q%,o8E2~  
  operator&(单目) nZ2mEt  
7. 下表访问返回类型。 bqw/O`*wfN  
  operator[] /t$+Af,}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 htUy2v#V  
  operator<<和operator>> h/0<:eZ*  
w%i+>\tO  
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。 ~6@c]:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D-TNFYYy2  
1=9qAp;?o  
template < typename Left > r+{!@`dYi  
struct value_return E"9/YWv  
  { B#qL$M,|  
template < typename T > [M7iJcwt  
  struct result_1  |0C|$2  
  { Z`-)1!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I,],?DQX2)  
} ; 6i9Q ,4~  
0UM@L }L  
template < typename T1, typename T2 > K^z5x#Yj  
  struct result_2 Y0P}KPD  
  { bl:a&<F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C|.$L<`  
} ; (]zl$*k  
} ; )o " SB1  
N27K  
{a+Fx}W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bGMeBj"R  
7.lK$J:  
下面我们来剥离functor中的operator() 8 7|8eU2:k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O" X!S_R  
c"f-$^<  
return l(t) op r(t) bBeFL~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mR" 2  
return op l(t) M\Uc;:) H  
return op l(t1, t2) 2HvTM8  
return l(t) op +H)!uLva B  
return l(t1, t2) op V',m $   
return l(t)[r(t)] ^td!g1"<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jt'Y(u]2  
k$$S!qi#  
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: 4AJu2Hp  
单目: return f(l(t), r(t)); C)&gL=O*$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _-|yCo  
双目: return f(l(t)); tKs4}vW  
return f(l(t1, t2)); &P,4EaC9;  
下面就是f的实现,以operator/为例 =B/s H N  
(?*mh?  
struct meta_divide bOd sMlJkN  
  { 3I U$  
template < typename T1, typename T2 > yO$r'9?,*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VuO)  
  { HonAK  
  return t1 / t2; "EOk^1,y  
} eSvc/CU  
} ; ;4S [ba1/  
?v)"%.  
这个工作可以让宏来做: $X.'W\o|  
' F 6au[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |04}zU%N  
template < typename T1, typename T2 > \ ~Me&cT8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /_zF?5h  
以后可以直接用 Y>dg10=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B Z\EqB  
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 W)$|Hm:H  
(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。。。) 5x1%oC  
cOZajC<G  
9|G=KN)P:  
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 +X%fcoc  
fUL{c,7xda  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U"%8"G0)  
class unary_op : public Rettype -pU\"$nuxH  
  { 0-t4+T  
    Left l; GH; F3s  
public : O'&X aaZV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fdCxMKlu;  
<Hr@~<@~  
template < typename T > 0()9vTY+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B!E<uVC  
      { ,h^;~|GT  
      return FuncType::execute(l(t)); <2TB9]2. g  
    } soQv?4  
!Lg}q!*%>V  
    template < typename T1, typename T2 > w=P <4 bdT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -%/,j)VKD  
      { <-oRhi4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }07<(,0n  
    } !g8.8(/t)  
} ; d'g{K]=tF  
0|DG\&?  
2fL88/'  
同样还可以申明一个binary_op I8-&.RE  
QLpTz"H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d=+Lv<  
class binary_op : public Rettype /bNVgK`L5  
  { L/ICFa.G  
    Left l; {L2Gb(YLW  
Right r; vS*0CR\  
public : )Ido|!]0d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} si mX  
q2j}64o _S  
template < typename T > B'BbTI,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }&C!^v o  
      { HU'`kimWb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [%)B%h`XGf  
    } KbuGf$Bv  
gx>mKSzy  
    template < typename T1, typename T2 > 2G:{FY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $RFu m'`5  
      { G/RheH G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <GFB'`L  
    } KAZkVL  
} ; 7i|hlk;  
o}^vREO  
I3E8vi%B.  
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 iDkWW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `bi_)i6Low  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t+)GB=C  
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。 \tw#p k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! koWb@V]  
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。。。 Y ,pS/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mb/6>  
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) PJ11LE  
下面是修改过的unary_op 2DBFXhP  
[q+ 39  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !#|fuOWe  
class unary_op 7rDRu]  
  { v,.n/@s|X  
Left l; ]#7Y @Yo  
  4[EO[x4C  
public : v%8-Al^G  
;0X|*w1JO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \3Ald.EqtM  
L!8?2 \5  
template < typename T > OFAqP1o{$  
  struct result_1 hpi_0lMkI  
  { {R8P $  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jeuNTDjeL  
} ; .STf  
Nwu Be:"@  
template < typename T1, typename T2 > xg5@;p  
  struct result_2 PQ#-.K  
  { ,c %gwzU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I;m@cSJ|j  
} ; EV,NJ3V  
 yURh4@  
template < typename T1, typename T2 > c"&!=@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X'Il:SK  
  { !J?=nSu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OsSiBb,W79  
} >`V|`Zi ?  
_j<M}  
template < typename T > iuk8c.TAR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mS;Q8Crh  
  { r_<i*l.  
  return OpClass::execute(lt(t)); \C\y' H5  
} A)a+LW'=u  
cz~11j#  
} ; Ecl7=-y  
" 7g8 d  
V'hz1roe  
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 !<^j!'2  
好啦,现在才真正完美了。 @ DKl<F  
现在在picker里面就可以这么添加了: pO+wJ|f  
5Fm? ,^  
template < typename Right > @:&dOqQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MJR\ g3  
  { nPX'E`ut-V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [&k k  
} cZF;f{t  
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。 v&,VC~RN-J  
]T$w7puaJ  
QMpA~x_m  
(eIxU&o'  
Y0C<b*!"ST  
十. bind _~&v s<  
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。 T ]nR XW$  
先来分析一下一段例子 ,r,;2,;6nd  
;j\$[4W.i  
~(P\F&A(&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >h-6B=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .{ Lm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3'uES4+r  
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"nuO\zH~  
我们来写个简单的。 #Z 5Wk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3>3ZfFC  
对于函数对象类的版本: KEB>}_[  
/FZ )ej\  
template < typename Func > j|8{Vyqd  
struct functor_trait r<H^%##,w  
  { %ycT}Lu  
typedef typename Func::result_type result_type; s"!}=k X  
} ; (:k`wh&  
对于无参数函数的版本: ]-OkW.8d1  
=U|SK"oO  
template < typename Ret > FOyfk$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BrmFwXLP"  
  {  xyCcd=  
typedef Ret result_type; l zkn B  
} ; 3nGK674;z  
对于单参数函数的版本: -mdPqVIJn:  
Ev ,8?  
template < typename Ret, typename V1 > Ekp 0.c8:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4nXS9RiF2  
  { UsKn4Kh  
typedef Ret result_type; pODo[Rkq  
} ; 2;7GgO~  
对于双参数函数的版本: ~OfKn1D  
wWswuhq<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O@&I.d$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tELnq#<6  
  { 56aJE .?<  
typedef Ret result_type; ".Z+bi2l  
} ; =v"{EmT[$  
等等。。。 z1A-EeT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /'+JP4mK  
oK[,xqyA  
template < typename Func > Cagq0-:(p  
struct func_return E&v-(0  
  { 82l";;n4p  
template < typename T > gvt4'kp  
  struct result_1 0kEq|k9  
  { skArocs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6% axbB  
} ; K?eo)|4)DB  
g 0=t9J  
template < typename T1, typename T2 > v65r@)\`  
  struct result_2 K",]_+b  
  { b=go"sJ@>(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kwau:_B  
} ; 1 .k}gl0<  
} ; ~kFRy{z  
GoXHVUyp  
Z)~4)71Y:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {(Z1JoSl  
EFOQ;q  
template < typename Func, typename aPicker > @35]IxD  
class binder_1 qA[}\8}h  
  { 9LRY  
Func fn;  =7@  
aPicker pk; k{8N@&D  
public : pp_ddk  
l)bUHh5[  
template < typename T > >H! 2Wflm  
  struct result_1 bsVOO9.4-  
  { L2tmo-]nw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %QkvBg*  
} ; ?os0JQVB  
b6VAyTa  
template < typename T1, typename T2 > 1Qkuxw  
  struct result_2 3g?T,| 2K  
  { 8ttw!x69)_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4 .qjTR  
} ; VW/1[?HG5  
h@8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W`kgYGnFG  
AS ul  
template < typename T > _E7eJSM.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %vzpp\t  
  { jws(`mIf\  
  return fn(pk(t)); 1uE[ %M  
} !Zx>)V6.  
template < typename T1, typename T2 >  7dIDKx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %*hBrjbj  
  { B dUyI_Ks:  
  return fn(pk(t1, t2)); 6<R U~Gh  
} &kt#p;/p?  
} ; VI{1SIhfa  
Kxn=iv^Ir  
!Ai;S  
一目了然不是么? yuq E  
最后实现bind 0&@6NW&Mu  
g;1 UZE;  
vF 1$$7k  
template < typename Func, typename aPicker > ,$>Z= ~x*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U/X ^  
  { s,8%;\!C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q=E6ZxH5;  
} ] a()siT  
#t*c*o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7t QiKrhp  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 K(Nk|gQ  
&/" qOZAs  
十一. phoenix Ar_/9@n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w.jATMJ)F  
'AU!xG6OQ  
for_each(v.begin(), v.end(), `Hqu 2 '`  
( %|~ UNP$  
do_ Z9y:}:j"  
[ {zcjTJ=Zt8  
  cout << _1 <<   " , " . j },  
] yO)Qg* r  
.while_( -- _1), -_dgd:or  
cout << var( " \n " ) ;DOz92X94  
) TfOZ>uR"g  
); %]` WsG  
pD9c%P  
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: +J}M$e Q  
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  u[u=:Y+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ))vwofkw4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \$I )}  
e# DAa  
I <7K^j+5:  
template < typename Cond, typename Actor > jdzV&  
class do_while }\F>z  
  { 6)8']f  
Cond cd; JqO( ]*"Hi  
Actor act; $i hI Hl6'  
public : }% =P(%-  
template < typename T > ) )Nc|`  
  struct result_1 ~tWBCq 6  
  { , /pE*Yk  
  typedef int result_type; bP[/  
} ; gDrqs>8  
Lv"83$^S9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e-WaK0Ep  
)8_0d)  
template < typename T > 7g$t$cZby,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QZY (S*Up  
  { 'nul{RE*  
  do UkC\[$-"\  
    { cjL!$OE6  
  act(t); K{c^.&6D  
  } 2;3q](d   
  while (cd(t)); =[$*PTe  
  return   0 ; ^s-3U  
} kF5}S8B  
} ; xiiZ'U  
p ,!`8c6  
DI\^ +P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9f "*O j  
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。 CfAqMH*ip  
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。 0t~--/lA  
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。 x8H)m+AW  
下面就是产生这个functor的类: qy !G&  
l/]P6 @N  
Kfi A 7W  
template < typename Actor > -%A6eRShk  
class do_while_actor &&JMw6 &[`  
  { <:p&P  
Actor act; /[IK [  
public : CNwhH)*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5segzaI  
)gR&Ms4  
template < typename Cond > $KiA~l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; biJU r^n  
} ; %ug`dZ/  
t :_7 O7  
wNPZ[V:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |(/"IS]  
最后,是那个do_ F"q3p4-<>  
*6h.#$\  
</fnbyGR  
class do_while_invoker w-KtxG(  
  { QM IQy  
public : BdceINI  
template < typename Actor > $6_J` 7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \6N\6=t!A  
  { ?TXFOr]g]2  
  return do_while_actor < Actor > (act); b x@CzXre;  
} e'jR<ln|  
} do_; 2`z+_DA  
-*WD.|k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &,\S<B2.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U;^{uQJ+,  
最后来说说怎么处理break和continue 3RD Q{&J:  
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。 `@ObM[0p(  
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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