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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K7G|cZ/^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XwI~ 0  
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, p]/qf \E  
l/=2P_8+Z  
*t_"]v-w  
@UbH ;m  
  class filler &Z kY9XO  
  { |r5e#3w  
public : Y}db<Cz X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <Mdyz!  
} ; 1|]IWX|  
8KxBN)fO;  
Ino$N|G[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "6[a%f#Q  
Y|'0bujr  
bfjC:"!H  
:5Y yI.T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (P( =6-0  
U;o$=,_p  
_J|TCm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'hEvW  
*u?QO4>  
}OQaQf9V{  
=H<I` J'  
二. 战前分析 3K8#,TK3  
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。 Yf=an`"  
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 goE \C  
\a_75^2  
%l4;-x<e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2)iwAu   
  /* --------------------------------------------- */ 8OS@gpz  
vector < int *> vp( 10 ); IE)$ .%q;)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -qI8zs$:5  
/* --------------------------------------------- */ r JvtE}x1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $nkvp`A  
/* --------------------------------------------- */ fwkklg^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,A$#gLyk<  
  /* --------------------------------------------- */ nrhzNW>]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m;_gNh8Ee  
/* --------------------------------------------- */ O c[F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9\QeH'A  
;S&PLgZ  
H^VNw1.   
xj ?#]GR  
看了之后,我们可以思考一些问题: $wr B5m?  
1._1, _2是什么? 6#J>b[Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |w{}h6 a  
2._1 = 1是在做什么? Bf21u 9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jkQ%b.a  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yb-1zF|  
6>yfm4o  
R&-Vm3mc3  
三. 动工 .jXD0~N8q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5[[mS  
A_y]6~Mu?~  
yd}1Mx  
&'V1p4'  
template < typename T > qxQuXF>:#  
class assignment H@'f=Y*D  
  { '^{:HR#i  
T value; aPwUC:>`D  
public : ^t$xR_  
assignment( const T & v) : value(v) {} Irc(5rD7   
template < typename T2 > A6?!BB=]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b2tUJ2p  
} ; oSl@EI  
SSAf<44e  
R1/h<I:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NQmdEsK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Wik8V0(  
Gp9:#L!  
}e K.\_t=  
(-[73v-w  
  class holder [0?W>A*h  
  { vTl7x  
public : }0oVIr  
template < typename T > M%z$yU`ac  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ls@j8bVv^  
  { s# 9*`K  
  return assignment < T > (t); fZtuP1- 4  
} g}OZ!mKd  
} ; a/{M2  
A-&XgOL  
T!%J x.^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KNG7$icG  
.Cz9?]jyI  
  static holder _1; Fd;%wWY.zm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tJvs ?eZ)  
YHOo6syk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;i,3KJ[L  
而不用手动写一个函数对象。 #8/pYQ;  
UGP,/[XI  
]2   
EM7Z g 65  
四. 问题分析 j[${h, p?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 60#eTo?}o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U}R (  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D$U`u[qjtS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P[%nD cB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WyU\,"  
F #)@ c  
五. 问题1:一致性 Y[rRz6.*(  
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?| t`")Re_j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WNSY@q  
6FkBb !ASk  
struct holder se@ ?:n1)  
  { w2) @o >w  
  // d T7!+)s5-  
  template < typename T > >zo_}A!  
T &   operator ()( const T & r) const /liZ|K3A  
  { g `(3r  
  return (T & )r; )?{jD  
} a];1)zVA6  
} ; 2&zklXuo:  
)l H`a  
这样的话assignment也必须相应改动: ?UV|m  
JqV}>"WMV  
template < typename Left, typename Right > dK41NLGQ  
class assignment X?.tj Z,  
  { z#B(1uI  
Left l; tz9"#=}0  
Right r; V-9\@'gc  
public : 6xLQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j@R"AP}  
template < typename T2 > ldnKV&N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g&rz*)|/  
} ; cHC4Y&&uZ  
3qkPe_<I  
同时,holder的operator=也需要改动: G_`Ae%'h  
>U)>~SQf  
template < typename T > P9)L1l<3I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7/K L<T9@  
  { "(mF5BE-E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q[(1zG%NbA  
} :{9HsF"h0  
*).!  
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。 Nw '$r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]app9  
0),fY(D2T  
return l(rhs) = r; (aLjW=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3oV2Ek<d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7Vu f4Z5  
&g~NkJc0c  
template < typename Tp > 9)>+r6t  
class constant_t OAaLCpRp  
  { rv c%[HfW;  
  const Tp t; g> m)XY  
public : &Im-@rV!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZiPz~G0[^  
template < typename T > b&6lu4D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Dutc#?bT  
  { <{j;']V;  
  return t; @Z5,j)  
} AH?[K,3  
} ; #jsN  
sL,|+>7T^M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^r,0aNzAs  
下面就可以修改holder的operator=了 ~14|y|\/  
%rV|{@J `  
template < typename T > sN K^.0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <fE ^S  
  { jO9! :L>b`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4I9Yr  
} T[<554  
T-h[$fxR_  
同时也要修改assignment的operator() 7yjun|Lt}X  
9z`72(  
template < typename T2 > N,UUM|?9_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ui-]%~  
现在代码看起来就很一致了。 0+&K;  
xUNq!({T  
六. 问题2:链式操作 ky&wv+7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  ^"~r/@l  
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。 V`9*_8Dx2  
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。 ObJ-XNcNH  
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。 9m)gp19YA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *U}-Y*  
&3J^z7kU  
template < typename T > t/_\w"  
struct result_1 !p76I=H%  
  { ex^9 l b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e*}:t H  
} ; |!/+ T^u  
HCCq9us  
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: yo(MJ^=d  
j5og}P q:  
template < typename T > `,]_r 4~ ~  
struct   ref YQtq?&0Ct  
  { u'k+t`V&  
typedef T & reference; a5aHv/W#P  
} ;  ?!<Q8=  
template < typename T > 1GIBqs~-  
struct   ref < T &> 1k^$:'  
  { IuA4eDr^Y%  
typedef T & reference; cLRzm9  
} ; Z"qJil}  
<lNNT6[/r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NFP h}D  
J"@X>n  
template < typename T > U|{4=[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :>Bk^"  
  { Ujlbcv6+  
  return l(t) = r(t); +v'2s@e` #  
} Zy.A9 Bh~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 WW+ F9~S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q`.=/O'  
]N;n q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 23Dld+E&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dG8mE&$g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^Sj;~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B2*7H  
最后的布局是: XT*/aa-1'  
                Add |z"$^|@d?  
              /   \ ZHUW1:qs  
            Divide   5 m@lUJY  
            /   \ C9!FnvH  
          _1     3 ,grx'to(X  
似乎一切都解决了?不。 $tI<MZ&Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sDR Av%w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3$Vx8:Rhdn  
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: 7[uN;B#V  
1RX-`"^+  
template < typename Right > :-lq Yd5^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -3 ANNj  
Right & rt) const eK5~gnv,  
  { ixK9/5T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qds:*]vGS  
} [s\8@5?E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hmk xE  
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。 :VWN/m  
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。 );y ZyWDV  
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。 3TLym&  
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。 akPd#mf  
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? Wd+G)Mu_=  
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: R,["w9 8a  
ZMr[:,Jp  
template < class Action > 6d6Dk>(V  
class picker : public Action -!mtLaLw  
  { H3vnc\d~  
public : nk_X_y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &cTOrG  
  // all the operator overloaded yB/F6/B~  
} ; ujN~l_ 4  
w|6?A-  
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。 MxI*ml8z?  
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: z_'!?K{  
Q9h=1G\K  
template < typename Right > :is2 &-|x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EE|c@M^  
  { n%RaEL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X2;72  
} K>LS8,8V  
:;hX$Qz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6[RTL2&W  
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。 Nu3IYS5&  
0H.bRk/P+  
template < typename T >   struct picker_maker d0|{/4IWw;  
  { M #0v# {o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0S4Y3bac&  
} ; Z%LS{o~LK.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 92R,o'#  
  { $I/ !vV  
typedef picker < T > result; jk_yrbLc  
} ; bG*l_  
-^t.eZ*|  
下面总的结构就有了: } _];yw  
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。 5 8L@:>"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N+5f.c+S-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c&%3k+j  
至此链式操作完美实现。 ;14Q@yrZ0  
xC= $ym]  
IG;= |  
七. 问题3  lX/7  
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。 }weE^9GiJ  
TNeL%s?B3  
template < typename T1, typename T2 > F3$8l[O_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4gLoHD)  
  { OEzSItAI/[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xkx&'/QG,U  
} g2}aEfp!H  
|F'eT 4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J|o<;9dg1  
Sx Bo%  
template < typename T1, typename T2 > }TuMMO4+  
struct result_2 SX =^C  
  { P@n rcgM.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CI \O)iB  
} ; `'mRGz7t  
e$Y7V  
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? L8zMzm=-  
这个差事就留给了holder自己。 I{H!K rM!  
    j\Fbi3H  
-s le7k  
template < int Order > V1G5Kph  
class holder; yTe25l{QaF  
template <> 9n\v{k=  
class holder < 1 > K&dc< 4DC  
  { KM^}d$x}s  
public : @Y(7n/*  
template < typename T > v] Xy^7?  
  struct result_1 g&ba]?[A  
  { )^ )|b5,  
  typedef T & result; u+jx3aP:  
} ; chE}`I?  
template < typename T1, typename T2 > 5$$]ZMof  
  struct result_2 eD^(*a>(  
  { }y*rO(cu7G  
  typedef T1 & result; gKPqU@$*  
} ; xFp9H'j{  
template < typename T > Nk F2'Z{$+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,p..h+l  
  { : :/vDUDc  
  return (T & )r; =_2(S6~  
} )hK;27m4  
template < typename T1, typename T2 > V0F1X s`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XR#?gx.}  
  { zKG]7  
  return (T1 & )r1; . ve a[  
} eN<?rVZl  
} ; '1 \UFz  
5Ak>/QF9  
template <> )f%Q7  
class holder < 2 > -N2m|%B  
  { #Z_f/@b  
public : q&wv{  
template < typename T > H.2aoZ-w  
  struct result_1 6b4]dvl_  
  { k~$}&O  
  typedef T & result; <L3ig%#B  
} ; #)KQ-x,  
template < typename T1, typename T2 > |c,'0V,"cH  
  struct result_2 ob(~4H-  
  { 3HX-lg`0  
  typedef T2 & result; yf e4}0}  
} ; qNbgN{4  
template < typename T > _qS4Ns/4s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .[o?qCsw  
  { UTuOean ]'  
  return (T & )r; 8PW3x-+  
} B]cV|S|  
template < typename T1, typename T2 > 4({Wipd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mDIN%/S'  
  { 6J\A%i  
  return (T2 & )r2;  OV$|!n  
} _,|N`BBqd  
} ; p!cNn7{;  
to'O;f">n  
jR,3 -JQ  
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> >。 ",Fqpu&M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AaJnRtBS~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d0 yZ9-t  
_ ~E_#cNn  
return l(i, j) = r(i, j); ]=0$-ImQ@x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g6<D 1r  
zB)wY KwZ  
  return ( int & )i; ]Y6y ]u  
  return ( int & )j; #N|A@B5 x  
最后执行i = j; 4B=@<( H  
可见,参数被正确的选择了。 $PKUcT0N9  
q8f nUK?i  
H-Or  
MG0d&[  
BYsQu.N  
八. 中期总结 q#1Cm Kt4R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Je;HAhL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zRF +D+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Mr'/qp,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _,]@xFCOH  
G[[<-[C]5  
,zH\&D$>u  
.ID9Xd$fky  
&dI;o$t  
1c03<(FCd  
九. 简化 (e6KSRh2fF  
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。 0@PI=JZ%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7 `& NB]  
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: @k,}>Tk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TP&&' 4?D1  
  +-*/&|^等 \{M/Do:  
2. 返回引用。 c,RY j  
  =,各种复合赋值等 w `r)B`!g  
3. 返回固定类型。 2*@.hBi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1q;r4$n  
4. 原样返回。 b&Go'C{p  
  operator, "?TKz:9r  
5. 返回解引用的类型。 E'4 dI:  
  operator*(单目) 07tSXl5!  
6. 返回地址。 j*}2AI  
  operator&(单目) 2w? 5vSv  
7. 下表访问返回类型。 /0I=?+QSo  
  operator[] Kf-rthO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ac??lHtH9  
  operator<<和operator>> 8 |iMD1  
1$G'Kg/  
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。 n^Sc*7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E?Ofkc$q  
F|t_&$Is?  
template < typename Left > CHRO9  
struct value_return "sU  ~|  
  { !u=,bfyH  
template < typename T > @:"GgkyDl#  
  struct result_1 GcYT<pwN6  
  { +4%: q~C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bP,_H  
} ; <<[hZ$.  
'uOzC"_yF  
template < typename T1, typename T2 > &k2nt  
  struct result_2 wk"zpI7L  
  { CD+2 w cy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _{5t/^w&!  
} ; P?P))UB5  
} ; h*GU7<F:a  
+w pe<T  
HGjGV]N5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U\Hd?&`9gz  
E5b JIC(  
下面我们来剥离functor中的operator() /Aq):T T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NJglONO  
1"82JN|!  
return l(t) op r(t) zsx12b^w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cOr@dUSL  
return op l(t) `b{.K,  
return op l(t1, t2) :>t? ^r(  
return l(t) op q;V1fogqI)  
return l(t1, t2) op U 0M>A  
return l(t)[r(t)] T?Dq2UW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ohA@Zm8O  
p3NTI/-  
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: +i[w& P  
单目: return f(l(t), r(t)); *G{Zo*2< i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $Di2B A4Di  
双目: return f(l(t)); Mwdw7MZ"S  
return f(l(t1, t2)); 92k}ON  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y{8L ~U:  
d[9NNm*htC  
struct meta_divide M\s^>7es  
  { \JLiA>@@  
template < typename T1, typename T2 > pw7_j;}l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >)N}V'9  
  { ,K'}<dm|x  
  return t1 / t2; A_t<SG5  
} S"=o U}'|  
} ; JAA P5ur  
h,@x5q>g  
这个工作可以让宏来做: N[$(y} !s  
(8r?'H8ZO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +M\*C#  
template < typename T1, typename T2 > \ Z v=p0xH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y(RbW_ ?  
以后可以直接用 7#,+Q(2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c3lfmTT6^  
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 omV.Qb'NS  
(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。。。) Oh:SH|=]#  
+{/zP{jH  
`,(1'  
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 iR#jBqXD  
p;n)YY$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IBVP4&}x$  
class unary_op : public Rettype ^;YD3EZw  
  { }}qR~.[  
    Left l; \Mlj 7.u]  
public : r/Pg,si  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _>5BFQ_  
@fpxGMy&  
template < typename T > U2ANu|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PyHE >C%  
      { wH#k~`M  
      return FuncType::execute(l(t)); -T{~m6  
    } {uj9fE,)  
/KKX;L[D(  
    template < typename T1, typename T2 > ]?)zH:2)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U(./LrM05  
      { rI]:| k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Ly)%a32  
    } n.l p ena  
} ; y i@61XI  
8}\"LXRbo  
JmYi&  
同样还可以申明一个binary_op +[2lS54"W4  
#8/Z)-G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1*-58N*  
class binary_op : public Rettype db%`- UST  
  { m@c2'*&Y  
    Left l; &2\.6rb.  
Right r; V,M8RYOnC!  
public : t%dPj8~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xD lC]loi7  
WJ9u 3+  
template < typename T > i&LbSxUh9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \aW5V:?  
      { rWvJ{-%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Vfw$>og!  
    } ;%82Z4  
zu|pL`X  
    template < typename T1, typename T2 > =C:0 ='a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q{_buTARq  
      { xjX5PQu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JqZ%*^O  
    } j/Kw-h ,5"  
} ; 6a,YxR\  
W@0(Y9jdg  
FP\[7?ZLn  
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 W4|;JmT.r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &`%C'KZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (p2a{v}fEz  
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。 <St`"H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eX$Biv1N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `150$*K&B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PRUGUHY  
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) N!va12  
下面是修改过的unary_op %q!nTG U~  
e'?(`yW>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GS^4t mc  
class unary_op KVntBe]I  
  { 2-CK:)n/#  
Left l; qy]-YJZ  
  &S{F"z  
public : &, )tD62s  
U9q*zP_jV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RU'J!-w{  
YJ0[ BcZ  
template < typename T > ls5S9R 5  
  struct result_1 R3<+z  
  { aG ,uF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G@;aqe[dB  
} ; Xgm7>=l  
TvP# /qGgG  
template < typename T1, typename T2 > ^q6~xC,/  
  struct result_2 _Dv^~e1c  
  { v 7R&9kU{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E5 dXu5+ye  
} ; ;Cy@TzO/|  
,yF)7fN  
template < typename T1, typename T2 > 4j*}|@x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : )z_q!$j  
  { QJ /SP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )v9[/ ]*P  
} uu:)jxi  
Vh<`MS0X  
template < typename T > 'tbb"MEi4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RD4)NN6y5}  
  { x\%eg w  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8%4`Yj=  
} A>?fbY2n  
}:%pOL n  
} ; gU?)  
DHAWUS6  
Q@8[ql1l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =%3nKSg  
好啦,现在才真正完美了。 JvDsr0]\#  
现在在picker里面就可以这么添加了: AUC< m.  
Y8PT`7gd`  
template < typename Right > 9<#D0hh$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (yP55PC O$  
  { ~K9U0ypH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `T70FsSJ  
} TI>yi ^}  
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。 my1kF%?  
o >Lk`\  
fDd!Mt  
HhL%iy1  
ju#6 3  
十. bind h uJqqC  
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[zh#v>S  
先来分析一下一段例子 jO 55<s94  
W(aRO  
ZkW@|v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vrzX%'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >v[(w1?rX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 yr>bL"!CA  
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。 x1wxB 1)2  
我们来写个简单的。 I*}#nY0+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lQBM0|n  
对于函数对象类的版本: 6mdnEmFM]  
iI*7WO[W  
template < typename Func > $hSZ@w|IF  
struct functor_trait _sVs6AJ  
  { [.X%:H+  
typedef typename Func::result_type result_type; ozC!q)j  
} ; t\i1VXtO  
对于无参数函数的版本: Zjg\jo  
Nz*sD^SJa  
template < typename Ret > au|^V^m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'c&@~O;^d  
  { AxlFU~E4  
typedef Ret result_type; N}fUBX4k  
} ; hyiMOa  
对于单参数函数的版本: y.p6%E_`  
n=? 0g;1!  
template < typename Ret, typename V1 > abeSkWUL(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U@MP&sdL  
  { B#"|5  
typedef Ret result_type; nKB&|!  
} ; xn@0pL3B~  
对于双参数函数的版本: #}dVaXY)  
1~DD9z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1?|6odc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O[)]dD&'  
  { EWIc|b:  
typedef Ret result_type; uxyTu2L7  
} ; GWhAjL/N  
等等。。。 lVdT^"~3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +RV-VrV  
3g [j%`k  
template < typename Func > T_?nd T2  
struct func_return .^lb LN^2  
  { `E5"Pmg  
template < typename T > EB5_;  
  struct result_1 ]A72) 1  
  { g'ZMV6b?K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^mueFw}\  
} ; ,LW+7yD  
G4Kmt98I  
template < typename T1, typename T2 > ouVjZF@kS  
  struct result_2 a4( ?]ND~6  
  { z8/xGQn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $tCcjBK\  
} ; ml.;wB|  
} ; Bw<zc=%  
w,Zx5bBg%  
6f?BltFaN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tB7K&ssi  
~sU?"V  
template < typename Func, typename aPicker > %,,`N I{  
class binder_1 d)0LVa(  
  { NdsX*o@a  
Func fn; )W]>\=@Y  
aPicker pk; T+WZE  
public : px _s@>l`  
R6q4 ["  
template < typename T > *:9 >W$0u  
  struct result_1 /e|[SITe  
  { 6!+X.+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /z1p/RiX  
} ; y98JiNq  
3zB|!p C6s  
template < typename T1, typename T2 > DhLr^Z!h3;  
  struct result_2 NTm<6Is`  
  { OG`|td  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rToaGQh  
} ; @%OPy|=,{  
- J"qrpZ^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w dGpt_  
*%X6F~h(u  
template < typename T > (@)2PO /  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qGnPnQc  
  { $A;7Em  
  return fn(pk(t)); ]8$#qDS@  
} s, n^  
template < typename T1, typename T2 > ?}'N_n ys  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =U4f}W;  
  { tYs8)\{  
  return fn(pk(t1, t2)); 9ZDVy7m\i-  
} +"cRhVR  
} ; 6FL?4>MZ  
SU%mmw ES3  
t=n+3`g  
一目了然不是么? +I|Rk&  
最后实现bind 8P,l>HA  
z,pNb%*O  
&Nc[$H7<  
template < typename Func, typename aPicker > tm(v~L%$>]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O( VxMO  
  { lijB#1<8*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UTZ776`S&X  
} !|:RcH[  
8y$5oD6g9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }>2t&+v+  
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。 JC=dYP}  
A-Mj|V  
十一. phoenix D=$4/D:;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (tepmcf  
'KH lrmnr  
for_each(v.begin(), v.end(), WtIMvk  
( {'NBp0i  
do_ tcZa~3.  
[ lM>.@:  
  cout << _1 <<   " , " J*5hf:?i  
] +A@m9  
.while_( -- _1), aX|g S\zx  
cout << var( " \n " ) |2O')3p"9  
) $; ?c?n+  
); # Mu<8`T-  
`|nH1sHFq  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: TN5>"? ?"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor axX{6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G~"z_ (  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ` M:DZNy,  
C,fY.CeI  
a"x}b  
template < typename Cond, typename Actor > "?35C !  
class do_while P>(&glr|  
  { ?ty>}.c t  
Cond cd; Lbcy:E*g  
Actor act; P1MvtI4gm  
public : \^jjK,OK  
template < typename T > {Ur7# h5  
  struct result_1 =-w;z x  
  { pe.Ml7o"  
  typedef int result_type; jXixVNw  
} ; Q=WySIF.  
|#k@U6`SG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V C-d0E0  
wjrG7*_Y4v  
template < typename T > V7EQ4Om:It  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [KSH~:h:NR  
  { ^*0'\/N&  
  do "oR@JbdX  
    { vy [C'a  
  act(t); -}P7$|O &  
  }  S(  
  while (cd(t)); {]^O:i"  
  return   0 ; ~Wei|,w'<  
} <.bRf  
} ; E"6X|I n  
)"| ||\Iv  
:QPf~\w?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !X]8dyW  
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。 ,$N#Us(Wa  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :5b0np!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 dEp7{jY1O  
下面就是产生这个functor的类: F'FP0t!S  
BhkoSkr  
v+xB7w  
template < typename Actor > V kjuyK  
class do_while_actor qtMD CXZ^n  
  { .X'pq5  
Actor act; 2' ] KTHm  
public : nS9wb1Zl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e2cP *J  
#+k*1 Jg  
template < typename Cond > x#*QfE/E(@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x`%JI=q  
} ; BUsV|e\  
%\Wf^6Y^  
Mxl]"?z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 = a}b+(R  
最后,是那个do_ ?!'Zf Q:zK  
2VoKr)  
k~.&j"K  
class do_while_invoker ,r8Tbk]m  
  { =0    
public : CU)|-*uiK  
template < typename Actor > @t*t+Vqw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u0Nm.--;_3  
  { MTOy8 Im  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1P(&J  
} V[nQQxWp=  
} do_; bZ1 78>J]  
aZ|=(]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )"+2Z^1-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~j9O$s~)  
最后来说说怎么处理break和continue ])}(k  
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。 $O)3 q $|  
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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