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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fs%l j_t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~YCZvJ  
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, K._* ~-A  
gqQ"'SRw  
QAKA3{-(  
Xmaj7*f>p  
  class filler \tZZn~ex  
  { E|hW{oX3  
public : ""u>5f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kJG0X%+w  
} ; h(3ko An  
D;WQNlTU  
\ q=Bbfzv  
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: G7d)X^q!xS  
KPMId`kf  
cuo'V*nWQ  
":,J<|Oy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ok<!/"RX$  
a;[=b p  
a<mM )[U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \XT~5N6  
)0p7d:%mV  
dSw%Qv*y  
QPT%CW61M  
二. 战前分析 :x/L.Bz  
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。 n6s[q- td  
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 =s$UU15  
xO2CgqEb  
g|PRk9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x^P~+(g  
  /* --------------------------------------------- */ >'96SE3  
vector < int *> vp( 10 ); 0dKi25J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xRPU GGv  
/* --------------------------------------------- */ ]J>{ZL   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `u7"s'  
/* --------------------------------------------- */ !Au9C   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \rY<DxtOq  
  /* --------------------------------------------- */ K"U[OZC`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @Zov&01  
/* --------------------------------------------- */ -iJ @K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,CA3Q.y>|  
EwH_k  
<\C/;  
} qn@8}  
看了之后,我们可以思考一些问题: i*-L_!cc:  
1._1, _2是什么? 0) T`&u3!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ed=]RR 4R  
2._1 = 1是在做什么? E{B=%ZNnm  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |$aTJ9 Iq:  
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。 >,s.!vpK  
;^Hg\a  
&$+nuUA  
三. 动工 dyMj=e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WyD L ah^/  
n%1I}?$fO  
i%eq!q  
rLzN #Zoi  
template < typename T > xD3Y-d9  
class assignment '2BE"e  
  { ( 17=|s  
T value; {Mx3G*hr  
public : 8O0E;6b  
assignment( const T & v) : value(v) {} -^+!:0';  
template < typename T2 > =& .KKr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [$[1|r *Q  
} ; ^jxV  
`(@}O?w!1  
{3{cU#\QA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F1aI4H<(T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %qj8*1  
X=U>r  
[[sfuJD  
leSR2os  
  class holder {D9m>B3"{  
  { 7xr@$-U  
public : w;Jby  
template < typename T > N akSIGm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fXJbC+  
  { [TFd|ywn  
  return assignment < T > (t); 7(oX 1hN  
} ++)3*+N+  
} ; S_ Pa .  
hwR_<'!  
p2Fff4nQ   
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: 2Yt+[T*  
#ovmX  
  static holder _1; ExDv7St1(k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gN("{j1Q  
@ZUrr_|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |q:p^;x  
而不用手动写一个函数对象。 sS5:5i  
[%`L sY  
F}Kkhs {  
D#I^;Xg0h  
四. 问题分析 u6#=<FD/}  
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。 1!4-M$-  
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。 fI([vI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~ & @UH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 71GyMtX   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #-*#? -  
^OWA   
五. 问题1:一致性 '!wI8f  
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?| l#;DO9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2iJ)K rw  
Gec?  
struct holder ^[]@dk9  
  { ~dFdO7  
  // d@?++z  
  template < typename T > v.Y?<=E+<d  
T &   operator ()( const T & r) const  ~;#OQ[  
  { RMfKM! vE  
  return (T & )r; )=vQrMyB  
} 'q_^28rK  
} ; D%+cf  
R rtr\ a  
这样的话assignment也必须相应改动: AsOkOS3  
5UgxuuP4  
template < typename Left, typename Right > 8 o SNnT  
class assignment ipThw p9  
  { ,sqx xq  
Left l; #S*`7MvM  
Right r; ?"o7x[  
public : ]?#E5(V@x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} % >\v6ea  
template < typename T2 > >&z=ktB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =5v=<, ]  
} ; */7+pk(  
Tt.#O~2:9  
同时,holder的operator=也需要改动: {Hu@|Q\ ~&  
<V~B8C!)  
template < typename T > oY K(=j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Gz b^  
  { 8NJxtT~0c~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &I|\AG"X}  
} 'wg>=|Q5  
"^UJC-  
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。 FZ0wtS2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +p Y*BP+~i  
|*T3TsP u  
return l(rhs) = r; ~g|Z6-?4Jj  
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。 R iPxz=kr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !)1gGXRY  
M:9 6QM~  
template < typename Tp > {%"n[DLps  
class constant_t $q iY)RE  
  { pr) `7VuKp  
  const Tp t; R'udC}  
public : ?m(]@6qa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s6k@WT?"^  
template < typename T > fK %${   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )#H&lH  
  { L^{1dVGWNa  
  return t; 6Kbc:wlR  
} E<~Fi .M;\  
} ; X^td`}F/=V  
djk?;^8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jx jP'8  
下面就可以修改holder的operator=了 +~x'1*A_  
KqD]GS#(  
template < typename T > Oe/&Ryj=mm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g"dq;H  
  { e}u68|\EC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <Pm!#)-g9  
} b:M1P&R  
Bo#,)%80  
同时也要修改assignment的operator() zJ=lNb?q  
NR6wNz&81  
template < typename T2 > +&*D7A>~p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ILU7Yhk  
现在代码看起来就很一致了。 Tx19\\r  
n?[JPG2X  
六. 问题2:链式操作 <?>1eU%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nc2=S^Fqu  
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。 9*&c2jh  
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。 /TndB7l"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。 [XKudw%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aob+_9o  
xk:=.Qqh  
template < typename T > 'e(]woe  
struct result_1 T) Zef  
  { ' a>YcOw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )-s9CWJv  
} ; 'xP&u<(F  
$1E'0M`  
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: <3)k M&.B  
sP'U9l  
template < typename T > Sk6B>O<:  
struct   ref zJ $&`=  
  { '-l.2IUyT  
typedef T & reference; 9zL(PkC%\  
} ; E xls_oSp  
template < typename T > 7K 'uNPC  
struct   ref < T &> =] +owl2  
  { N8E  
typedef T & reference; v:1DNR4  
} ; 3-PqUJT$   
CiNOGSlDj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2bnYYQ14:  
z%E ok  
template < typename T >  CK"OHjR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tgVMgu  
  { .}c&" L;W  
  return l(t) = r(t); &Yklf?EZ>Q  
} i< b-$9  
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。 Mgp+#w+,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T\wfYuc&X  
KbSE=3  
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 rHa*WA;TE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z @21Z`,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L+X:M/)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )vsX (/WU  
最后的布局是: <0!O'" "J  
                Add YctWSfh  
              /   \ SYd6D@^2j  
            Divide   5 xjy(f~'  
            /   \ 8-PHW,1@a3  
          _1     3 ,gdud[&|;  
似乎一切都解决了?不。 Ntt*}|:QV<  
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。 OfK>-8  
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。 idNra#  
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: Rz#q68  
k.ttrKy<q/  
template < typename Right > Q@ Ze+IhK`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `oU|U!|  
Right & rt) const dLfB){>S  
  { KK}ox%j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kK|D&Xy`  
} 3`TD>6rs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )kT.3 Q  
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。 {ldt/dl~  
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。 bP Q=88*  
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。 6E#znRi6IE  
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。 dSI<s^n  
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? we/sv9v}n  
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: cSTF$62E  
(6*  
template < class Action > yu>o7ie+;Y  
class picker : public Action .%EYof  
  { NZ"nG<;5  
public : r])V6 ^U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 82M` sk3.  
  // all the operator overloaded U0;pl2  
} ; VTa%  
"WzKJwFr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4nrn Npf`b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: EO`eg]  
w,az{\  
template < typename Right > aD+4uGN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q5G`q&O5  
  { {e5DQ21.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =NmW}x|n  
} s1]m^,  
G}Ko*:fWS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?C`r3  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 *XOLuPL>6)  
X;1yQ |su  
template < typename T >   struct picker_maker 3$_JNF`  
  { dmWCNeja.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T#<Q[h=  
} ; @THa[|(S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %:v<&^oDlm  
  { ?>Ngsp>-P  
typedef picker < T > result; 2?{'(i ay  
} ; nTl2F1(sV7  
6>]w1 H  
下面总的结构就有了: ;0U*N& f  
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。 HbRvU}C1  
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。 >6R3KJe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r )HZaq  
至此链式操作完美实现。 DL<;qhte  
,{;*b v  
guG&3{&\s  
七. 问题3 TuEM  
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。 WvZt~x&2  
Z9.0#Jnu  
template < typename T1, typename T2 > :(\JY?+w   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?N(<w?Gat  
  { .1}1e;f-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gyb99c,)  
} UiVGOQq  
d_Jj&:"l  
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: Z5 p [*LMO  
h*R w^5,c  
template < typename T1, typename T2 > {a__/I>)  
struct result_2  !TivQB  
  { Sn0kJIb }  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  l5 ]  
} ; T%;V_iW-  
`{|w*)mD  
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? L6ap |u  
这个差事就留给了holder自己。 VEpcCK  
    tY>Zy1hlI  
v[2&0&!K#  
template < int Order > qX*xQA|ak,  
class holder; wTD}c1J(  
template <> RRXp9{x`  
class holder < 1 > 51u\am'T  
  { L9<\vJ  
public : ?;_*8Doq-a  
template < typename T > 1BEs> Sm  
  struct result_1 '$c9S[  
  { `yP`5a/  
  typedef T & result; g60k R7;\  
} ; l2kGFgc  
template < typename T1, typename T2 > P@keg*5@  
  struct result_2 h!ogH >S~  
  { damG*-7Svx  
  typedef T1 & result; tS>^x  
} ; $_iE^zZaU^  
template < typename T > 4&=</ok6`0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JEk'2Htx  
  { <:Mz2Rg  
  return (T & )r; aU~?&]  
} E%DT;1  
template < typename T1, typename T2 > 3%bhW9H%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NYr)=&)Ke.  
  { d!UxFY@  
  return (T1 & )r1; co~NXpqg  
} 0>8w On  
} ; B;?)X&n|X  
/y$Fw9R;  
template <> b*.aaOb  
class holder < 2 > 6UqAs<c9  
  { vJaWHC$q  
public : h=0a9vIXF  
template < typename T > P%)r4+at  
  struct result_1 6Iqy"MQuq  
  { pr,,E[  
  typedef T & result; )A xD|A  
} ; I/XSW#  
template < typename T1, typename T2 > p20JU zy  
  struct result_2 Scx!h.\5  
  { 'Y#'ozSQv  
  typedef T2 & result; m$_b\^we  
} ; J_ h.7V  
template < typename T > I8YUq   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & W od  
  { *g,ls(r\[  
  return (T & )r; +8C }%6aX  
} . }/8 ]  
template < typename T1, typename T2 > }%8ZN :  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .wD $Bsm`t  
  { `!/[9Y#Hp  
  return (T2 & )r2; L/[VpD  
} $3 P De  
} ; pa1<=w  
5E-;4o;RI(  
M2|!,2  
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> >。 H7GI`3o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZX` \so,&,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DH yv^  
2t9UJu4  
return l(i, j) = r(i, j); $Yt|XT+!&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0M"n  
W`_JERo  
  return ( int & )i; 1,%`vlYv  
  return ( int & )j; F5qA!jZ1]  
最后执行i = j; Q{|%kU"  
可见,参数被正确的选择了。 P,ueLG=  
953qz]Q8  
vI I{i  
U8 Zb&6  
g ns}%\,  
八. 中期总结 Rey+3*zUb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `z\hQ%1!F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _i}b]xfM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tkT,M,]?9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B`Z3e%g#  
0#9H;j<Op  
wKLYyetM!  
e{@RBYX@+c  
J`U]Ux/L  
!:!(=(4$P  
九. 简化 7h}gIm7e"  
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。 >) u;X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `P;r[j"  
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: }bv+^#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PPB/-F]rr  
  +-*/&|^等 (s,&,I=@  
2. 返回引用。 KU,SAcfR7  
  =,各种复合赋值等 (vO3vCYeQ  
3. 返回固定类型。 ]]PNYa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7K\v=  
4. 原样返回。 bRxI7 '  
  operator, C '( Y  
5. 返回解引用的类型。 PGJh>[ s  
  operator*(单目) 0[l}@K?  
6. 返回地址。 ZPmqoR[  
  operator&(单目) J:N(U0U  
7. 下表访问返回类型。 <"5l<E  
  operator[] 94+^K=lAX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }ouGxs+^[  
  operator<<和operator>> {&n- @$?  
zsXgpnlHT  
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。 Pp-N2t86#2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *~)6 sm  
T;92M}\  
template < typename Left > uaF-3  
struct value_return K<e #y!  
  { yMz#e0k  
template < typename T > m"n74 cxS  
  struct result_1 hn8xs5vN  
  { -lhIL}mGf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CW+kKN  
} ; KSPa2>lz?  
gB'ajX=OA/  
template < typename T1, typename T2 > y''~j<'  
  struct result_2 a yA;6Qt  
  { |Gf<Ql_.4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d/7R}n^  
} ; <R7{W"QTA)  
} ; o}v<~v(  
~#sD2b` 0  
`q-+r1u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LeLUt<4~  
jw:z2:0~  
下面我们来剥离functor中的operator() l<+ [l$0#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]eKuR"ob0  
CM_hN>%w[  
return l(t) op r(t) 4=^_VDlpd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~S/oW89  
return op l(t) bFG~08Z ,d  
return op l(t1, t2) XPX?+W=mv  
return l(t) op (SyD)G\rj  
return l(t1, t2) op W#F9Qw  
return l(t)[r(t)] [Arf!W-QG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &>zH.6%$  
|fgUW.  
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: \_`qon$9  
单目: return f(l(t), r(t)); \jiE :Qt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |SkQe[t  
双目: return f(l(t)); OT 0c5x  
return f(l(t1, t2)); I_r@Y:5{  
下面就是f的实现,以operator/为例 Me .I>7c  
u}iuf_  
struct meta_divide G!Zb27u+  
  { 5bLNQz\WJ  
template < typename T1, typename T2 > 1p}H,\o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oV vA`}  
  { j L|6i-?!  
  return t1 / t2; = wD#H@h  
} /Q;wz!V$  
} ; q 6>eb  
L BbST!  
这个工作可以让宏来做: "N}t =3i$  
h^\vk!Q-d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /f#b;qa,  
template < typename T1, typename T2 > \ OIP]9lM$nC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A<+Dx  
以后可以直接用 z%D7x5!,R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KoERg&fY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pp@ Owpb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V'i-pn2gyu  
'#+&?6p  
0vv~G\yM  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0nb%+],pX  
TF8#I28AD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^p3 GT6  
class unary_op : public Rettype "W7|Xp  
  { `WayR^9  
    Left l; 4C*ywP  
public : KnG7w^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} } k2 Q  
Vf cIR(  
template < typename T > LCB-ewy#E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \4N8-GwZQ  
      { RrMEDMhk6  
      return FuncType::execute(l(t)); nJ;^Sz17Q  
    } :AzT=^S  
P 2WAnm  
    template < typename T1, typename T2 > l!tR<$|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |oPRP1F-;e  
      { N9w"Lb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w)EY j+L  
    } +u$l]~St\  
} ; #LasTN9  
ok\-IU?  
K0.aU  
同样还可以申明一个binary_op 8&2 +=<Q~  
m Q9dF,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @su<h\)  
class binary_op : public Rettype &D<R;>iI  
  { c]^P$F8U  
    Left l; .ck?JXg  
Right r; !l%:   
public : sT)>Vdwf_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tc^ 0W=h  
}Fjbj5w0  
template < typename T > 1&MCS%UTL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 83vMj$P  
      { `dvg5qQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3}|[<^$  
    } ,\M77V  
Y ^+x<  
    template < typename T1, typename T2 > U,#~9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2z-Nw <bA  
      { w/6X9d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {'IO  
    } 11oNlgY&  
} ; kOydh(yE  
r07u6OA  
DB|1Sqjsn  
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 ^ptybVo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JN wI{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kvwnqaX  
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。 iHPsRq!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $*0-+h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^\}qq>_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H!IVbL`a{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9#z$GO|<  
下面是修改过的unary_op q<:8{Y|  
q A .9X4NQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z.8/[)  
class unary_op h&'|^;FM  
  { jqaX|)8|$  
Left l; CTNL->  
  wMVUTm  
public : 91]|4k93  
WoTeIkM9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gv`_+E{P  
9S%5 Z>  
template < typename T > So 1TH%  
  struct result_1 `58%&3lp  
  { Yz/Blh%V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^\ [p6>  
} ; leC!Yj  
R/~!km  
template < typename T1, typename T2 > t.( `$  
  struct result_2 n#">k%bD  
  { E;a,].  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T~E;@weR  
} ; z x-[@G  
j}uL  
template < typename T1, typename T2 > I-R7+o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -qP)L;n  
  { <e UsMo<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MH.+pqIv^  
} 6m_mma_,&  
j-K[]$  
template < typename T > H^-Y]{7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :+"4_f0  
  { MqZ"Js  
  return OpClass::execute(lt(t)); e}uK"dl(  
} @AZNF+ \W$  
yI^Yh{  
} ; )gdeFA V  
.aNh>`OT'  
>kQp@r\nQ  
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 sBadiDG~9  
好啦,现在才真正完美了。 #Pg#\v|7#>  
现在在picker里面就可以这么添加了: F+hV'{|w`  
3'uXU<W!  
template < typename Right > pbx*Y`v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 63 oe0T&  
  { PLz{EQ[cV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {?`rGJ{f  
} (7g"ppf  
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。 _mqU:?Q5  
bL7Gkbs&|  
Cu+p!hV  
{]dxFhe)  
:TTq   
十. bind 1X)#iY  
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。 Tksv7*5$  
先来分析一下一段例子 ZH Q?{"  
')q0VaohC  
Wr[LC&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xQ"uC!Gu4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q1VKoKb6\:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -9dZT  
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。 RW&o3_Ua  
我们来写个简单的。 <SNr\/aCRi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *F( qg%1+  
对于函数对象类的版本: 'UX^]  
eX$KH;M  
template < typename Func > toY_1  
struct functor_trait ^&<M""Z  
  { s&E,$|80  
typedef typename Func::result_type result_type; }uIQ@f`  
} ; ?2"g*Bak  
对于无参数函数的版本: 8xlj,}QO\  
5ngs1ZF@  
template < typename Ret > .eN"s'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #m U\8M,  
  { b:S$oE  
typedef Ret result_type; 9?\cm}^?  
} ; ^ |MS2'  
对于单参数函数的版本: *)Pm   
WXxnOLJr  
template < typename Ret, typename V1 > 2Z{?3mAb;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,WE2.MWR  
  { `/WxEu3  
typedef Ret result_type; C|]c#X2t3  
} ; VrW]|jIu*  
对于双参数函数的版本: ]|3hK/  
Cj>HMB}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zz} o  t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PY.HZ/#d  
  { uf?;;wg  
typedef Ret result_type; sK%b16#  
} ; YIk@{V  
等等。。。 #K^hKx9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3f5YPf2u  
aA?Qr&]M  
template < typename Func > 7u"Q1n(h/  
struct func_return %i\rw*f  
  { CNRSc 4Le  
template < typename T > Sd6O?&(  
  struct result_1 W<q<}RSn  
  { G+=G c(J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,It0brF  
} ; S5JM t;O  
Qy9_tvq X  
template < typename T1, typename T2 > w yxPvI`   
  struct result_2 _EMX x4J  
  { ?Q_ @@)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q#j[0,^ $  
} ; ?sHZeWZ(  
} ; g}`g>&l5  
"vk]y  
%scw]oF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B6F!"  
551_;,t  
template < typename Func, typename aPicker > 2}<tzDI'  
class binder_1 N%Bl+7,q  
  { B\ 'rxbH  
Func fn; 7z$53z  
aPicker pk; 'Qt[cW  
public : D<v< :  
:'r* 5EX  
template < typename T > |gV~U~A]  
  struct result_1 3\Amj}RJ  
  { iJOoO"Ai  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xlZh(pf  
} ; J-+mdA  
Dh^l :q+c  
template < typename T1, typename T2 > 7y^)n<'co  
  struct result_2 npeL1zO-$  
  { O$z"`'&j#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -)%\$z  
} ; >yc),]1~  
(w-"1(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K cex%.  
*ssw`}yE'  
template < typename T > !43nL[]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <]?71{7X  
  { g Nz  
  return fn(pk(t)); Hva!6vwO%O  
} JAHmmNlW  
template < typename T1, typename T2 > k|xmZA*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y:\<FLR}j  
  { T} \>8EEG  
  return fn(pk(t1, t2)); !=30s;-  
} ,w"cY?~<  
} ; %o9mG<.T  
|j"C52Q  
c2V_|oL  
一目了然不是么? kPOk.F%)  
最后实现bind HpbwW=;V  
TS#1+f]9J<  
=_&,^h@'3e  
template < typename Func, typename aPicker > Z3o HOy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x=0Ak'1M  
  { u9:sj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R;AcAJ;  
} euY+jc%  
K:XXtG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fBTNI`#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Nj4r[5K  
"LYhYkI  
十一. phoenix 8;~,jZ s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W' Y<iA  
{B=64,D^7R  
for_each(v.begin(), v.end(), YeJTB}  
( *} *HXE5  
do_ Wv5=$y  
[ Y<^Or  
  cout << _1 <<   " , " a%y*e+oM  
] ?/}IDwuh  
.while_( -- _1), /  !h<+  
cout << var( " \n " ) rSDI.m   
) 860y9wzU  
); Dg^s$2  
+ d>2'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: J%Y-3{TQK  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W SvhC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aIT0t0.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GwgY{-|`  
WjVm{7?{  
[ )X(Qtk  
template < typename Cond, typename Actor > ^Gbcs l~Gj  
class do_while Y)8 Py1}  
  { XR=ebl  
Cond cd; 5a6d3u/  
Actor act; {2xc/   
public : *W=1yPP  
template < typename T > Qt"jU+Zoy  
  struct result_1 ko!]vHB9`  
  { M$v\7vBgO!  
  typedef int result_type; Ai%Wt-  
} ; 4 J9Y  
>]Mhkf/=)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ye^#]%m  
Yh,,(V6  
template < typename T > aEUEy:.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const heES [  
  { ,~=+]9t  
  do QeQwmI  
    { uf )!SxT  
  act(t); ME*zMLoF+  
  } cor!Sa>  
  while (cd(t)); 2e,cE6r  
  return   0 ; |em_l$oGc  
} Zz|et206  
} ; 2zsDb'r  
3cqc<  
w$qdV,s 7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u~t%GIg  
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。 [*vR&4mk  
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。 |Ntretz`\  
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。 !':y8(Ou  
下面就是产生这个functor的类: Q >h7H{c  
0 4ceDe  
!9S!zRy@  
template < typename Actor > R-Tf9?)  
class do_while_actor TY+Rol;!  
  { sEb*GF*.V  
Actor act; lR ZuXo9<  
public : /jc; 2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ){J,Z*&  
uq!d8{IMu  
template < typename Cond > 27JZwlzZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i:R_g]  
} ; i1qmFvksl  
-!j5j:RR  
,PWMl [X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CrGDo9JdvT  
最后,是那个do_ U4NA'1yo  
+ VhD]!  
N@? z&urQi  
class do_while_invoker R"`<ZY6(Ou  
  { 0$R}_Ok  
public : xCU pMB7  
template < typename Actor > ?D M!=.]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AbMf8$$3SH  
  { k _Bz@^J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2reQd47  
} t] G hONN  
} do_; v00w GOpW  
J.,7d ,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U)S!@ 2(4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7@!ne&8Z?  
最后来说说怎么处理break和continue V?C a[  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 %vWh1-   
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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