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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KrzIL[;2o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rJ^*8C!  
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, 7+c}D>/`:  
*vS)aRK  
Tsc2;I  
)"sJaHx<  
  class filler G>?'b  
  { 6jpfo'uB$  
public : +j!$88%Z{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $Ao iH{f  
} ; yM`QVO!;  
-S6^D/(;  
0\DlzIO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: yq]/r=e!k  
g5>c-i  
47yzI-1H+  
BqG7E t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C?-_8OA  
V =-hqo(  
.cCB,re  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tFrNnbmlQ  
\O G`+"|L  
*{1]b_<  
Cu-z`.#}R  
二. 战前分析 ^>/] Qi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u[b0MNE~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 h5p,BRtu  
`ZELw=kLL  
nR#'BBlI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f`Wces=5  
  /* --------------------------------------------- */ YLkdT%  
vector < int *> vp( 10 ); y|h:{<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vIpitbFC  
/* --------------------------------------------- */ \ x>#bql+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 227 Z6#CF!  
/* --------------------------------------------- */ /`H{ n$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G}N T[  
  /* --------------------------------------------- */ bQBYzvd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yh{Wuz=T  
/* --------------------------------------------- */ 3+tr_psH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m`B .3  
&br_opNi  
.~Y% AI  
c3X8Wi7m  
看了之后,我们可以思考一些问题: csCi0'u  
1._1, _2是什么? .~jn N  
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。 p5?8E$VHV  
2._1 = 1是在做什么? /}&@1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 oV,lEXz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #1VejeTi  
jB-wJNP/  
}$D{YHF  
三. 动工 P d)<Iw^<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -$@4e|e%a  
W;y ,Xs  
qytH<UB  
z3|)WS^  
template < typename T > j`LvS  
class assignment V(6GM+  
  { u .R   
T value; p({)ZU3  
public : y - Ge"mY  
assignment( const T & v) : value(v) {} _;8+L\  
template < typename T2 > o:nh3K/YJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b]XDfe  
} ; D! $4  
+x:-W0C:  
i48Tb7Rx~n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~ s# !\Ye  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment le.(KgRS4  
bc ;(2D  
>^(Q4eU7!  
3E`poE  
  class holder yMCd5%=M\  
  { a]nyZdt`  
public : rn"}@5  
template < typename T > +~cW0z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $kCXp.#k@~  
  { x39n7+j4  
  return assignment < T > (t); ;VI W/  
} ^Z~'>J  
} ; FEq R7  
p&<X&D   
v.pj PBU1  
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: }Pf7YuUZZ  
#M5[TN!  
  static holder _1; ?> SH`\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o:C],G_  
DX)T}V&mP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z2soy-  
而不用手动写一个函数对象。 &] euL:C  
\5=fC9*G  
'l`T(_zL\%  
+jIE,N  
四. 问题分析 `Q~`Eq?@  
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。 y*fU_Il|!  
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。 `Z!NOC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J^]Y`Q`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $IB>a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +5C*i@v  
)Og,VXEB  
五. 问题1:一致性 KtY_m`DY4R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ecl$z6'c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IsjD-t  
\/ 8 V|E  
struct holder Gkq<?q({t  
  { d}e/f)(  
  // |e#ea~/b  
  template < typename T > a}]zwV&  
T &   operator ()( const T & r) const $Y Cy,Ew   
  { |=CV.Su  
  return (T & )r; Tr@}  
} SpG^kI #  
} ; )s';m$  
|Lz:i +;  
这样的话assignment也必须相应改动: wtL_c  
cr_Q,*  
template < typename Left, typename Right > rBUdHd9  
class assignment 'G-zJcU  
  { *=O~TY<](  
Left l; 0o+2]`q)Q  
Right r; V9o_Q  
public : >kJEa8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h r!Htew4  
template < typename T2 > BHW8zY=F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XCTee  
} ; I!;&#LT+b  
hiN6]jL|O  
同时,holder的operator=也需要改动: -{A!zTw1w  
*0aU(E #  
template < typename T > G()- NJ{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i C nWb  
  { k_c8\::p#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2Hp#~cE+.  
} c%+9uu3  
fy`e)?46  
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。 ,.ln  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y :0SrB!\  
z7H[\4A!>  
return l(rhs) = r; b6k'`vLA  
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。 v!pT!(h4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p^U:O&U(  
2@ <x%T  
template < typename Tp > 8R6!SB  
class constant_t JRC+>'}Xj  
  { }"'^.FG^_  
  const Tp t; yn[^!GuJ_  
public : 'b* yYX<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <R.5 Ma  
template < typename T > N:y3tpG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6BJPQdqSl  
  { _"PT O&E  
  return t; }cL9`a9j  
} YAIDSZ&l[  
} ; U[a;e OLx  
GCUzKf&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _:,:U[@Vz  
下面就可以修改holder的operator=了 l(T CF  
)bqfj>%#c  
template < typename T > /Wh} ;YTv^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }D7q)_g=  
  { /l,V0+p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yB7=8 Pcx  
} 'y [eH  
}wh)I]]U  
同时也要修改assignment的operator() 62&(+'$n  
}/yhwijg  
template < typename T2 > 1r?<1vh:z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |8$x  
现在代码看起来就很一致了。 \S)\~>.`y!  
NY'sZTM&  
六. 问题2:链式操作 TvE M{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S3[rv  
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。 1A4!zqT;  
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。 XF{ g~M  
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。 Xz'pZ*Hr$v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?Mg&e/^  
() Z!u%j  
template < typename T > `5:Wv b>|  
struct result_1 cp0@wC#d  
  { $T\z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c]>s(/}T  
} ; :t6 w+h  
5'/Ney9N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: SsDe\"?Q  
ThX%Uzd"[;  
template < typename T > ]w/`02w"$  
struct   ref M ]dS>W%U  
  { {q%wr*  
typedef T & reference; b8QA>]6A  
} ; vr|9NP]v  
template < typename T > !_VKJZuH  
struct   ref < T &> Lt+ Cm$3  
  { ngprTMO$&  
typedef T & reference; ,%#FK|  
} ; Ji_3*(  
3[E3]]OVa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u=h:d+rq@  
$ZD1_sJ.  
template < typename T > {$,e@nn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :A\8#]3  
  { ~a:0Q{>a  
  return l(t) = r(t); 8. [TPiUn'  
} A@BYd'}]  
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。 )oJn@82C|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L'LZK  
$9DV }  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 sv0) sL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wR\Y+Z   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Kv'2^B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \0iF <0oy  
最后的布局是: VLuhURI)  
                Add >(s)S[\  
              /   \ 31 \l0Jg  
            Divide   5 :b[ [}'  
            /   \ n*6Oa/JG7  
          _1     3 cv(9v =](  
似乎一切都解决了?不。 C9[Jr)QX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hPa:>e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^uIP   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @vdBA hXk  
f"zXiUV  
template < typename Right > &v7$*n27  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cXiNO ke&  
Right & rt) const _5(lp} s  
  { Hn5:*;N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n=#AH;42  
} V&U1WV/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oa(R,{_*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。 nqNL[w6{  
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。 *HFRG)[V  
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。 q~68)D(  
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。 CM+Nm(|\,  
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? T u>5H`  
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: DT`TA#O  
5qzFH,  
template < class Action > .}n%gc~A  
class picker : public Action 0b%"=J2/p.  
  { {3F;:%$`c  
public : 45` i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~0"(C#l 9  
  // all the operator overloaded jj2 [Zh/h  
} ; +;uP) "Q/L  
e^)+bmh  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P(BjXMd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v#1}( hb  
h+)XLs  
template < typename Right > TbqH-R3W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^'j? { @  
  { ]n9o=^q/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C7#ji"t  
} )[&'\SOO  
ocCq$%Ka  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #@s[!4)_I  
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。 lXH?*  
e P]L  
template < typename T >   struct picker_maker #=mLQSiQ  
  { yd#SB)&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P_S^)Yo  
} ; %5#ts/f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y 3W_Z  
  { LpwjP4vWJ  
typedef picker < T > result; ZbVo<p5* ]  
} ; [=k$Q (.3  
f]Jn\7j4  
下面总的结构就有了: THC7e>P4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 M0Y#=u.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +XV7W=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y+vG ]?D  
至此链式操作完美实现。 q<.m@q  
YJdM6   
84g$V}mp  
七. 问题3 \)KLm  
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。 RCM;k;@8V  
1vKAJ<4W  
template < typename T1, typename T2 > FXMrD,qVg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qh*"B  
  { En01LrC?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {m%]`0  
} f793yCiG  
zh8\ _> +  
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: +9LIpU&5  
je_:hDr  
template < typename T1, typename T2 > = BcKWC  
struct result_2 []^fb,5a  
  { <'WS -P%U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M_ *KA  
} ; S7i,oP7  
8EbJ5wu/%S  
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? ?'>pfU  
这个差事就留给了holder自己。 'cp1I&>  
    CK[w0VCT  
,#n$YT7  
template < int Order > N@}5Fnk-  
class holder; 90g=&O5@O  
template <> <}Hfu-PLo  
class holder < 1 > 1jHugss9|  
  { Fpe>|"&  
public : qPal'c0  
template < typename T > d\c?sYLv  
  struct result_1 3|++2Z{},  
  { |E]`rfr  
  typedef T & result; 73C7g< Mx  
} ; Fsdp"X.  
template < typename T1, typename T2 > iO$Z?Dyg9  
  struct result_2 9 5cIdF 6m  
  { c+dmA(JC  
  typedef T1 & result; Z+p'3  
} ; {X r|L  
template < typename T > #bIUO2yVo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eMT}"u8$A  
  { `^d[$IbDW  
  return (T & )r; hCpX# rg?  
} nDG41)|  
template < typename T1, typename T2 > { $ a $m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -_`dA^  
  { X(r$OZ  
  return (T1 & )r1; `1xJ1 z#  
} \US'tF)/  
} ; 62s0$vw  
~)fd+~4L  
template <> ?aMd#.&  
class holder < 2 > Z'Uc}M'U  
  { %"yy8~|  
public : :t)<$dtf[  
template < typename T > 77zfRSb+  
  struct result_1 0:C^-zrx  
  { ,ma4bqRMc  
  typedef T & result; !tuN_  
} ; rlRRGJ\l  
template < typename T1, typename T2 > Zqi;by%  
  struct result_2 K^6fg,&  
  { r &.gOC  
  typedef T2 & result; ]K<mkUpY  
} ; Xi  8rD"v  
template < typename T > +uqP:z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F/ si =%  
  { 5w9oMM {  
  return (T & )r; PI-o)U$Ehv  
} 6}/m~m  
template < typename T1, typename T2 > =NNA7E7c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XYrZI/R  
  { |'+ [ '  
  return (T2 & )r2; $ca>b X]  
} I d}@  
} ; ]r&dWF  
paYvYK-K?  
WHkrd8  
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> >。 w~a_FGYX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iJaA&z5sr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n/ m7+=]v  
LX%UkfA9  
return l(i, j) = r(i, j); 6'a1]K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yt 5'2!jc  
`VL<pqPP  
  return ( int & )i; >Y)FoHa+/  
  return ( int & )j; .E/NlGm[  
最后执行i = j; cedH#;V!j  
可见,参数被正确的选择了。 ]"X} FU  
p E56CM  
 \LP?,<  
4*9WxhJ ]0  
6 _n~E e  
八. 中期总结 b!l/O2 G  
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: Jc9BZ`~i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3:B4;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VT:m!<^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b&g`AnYT  
kN8?.V%Utw  
x7!YA>  
&60#y4  
.>^iU}  
cERmCe|/CG  
九. 简化 tj< 0q<is  
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。 p+.{"%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {0J (=\u  
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: \f-HfYG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /9k}Ip  
  +-*/&|^等 Q<UKR|6  
2. 返回引用。 69C>oX  
  =,各种复合赋值等 -Izc-W  
3. 返回固定类型。 Xhk_h2F[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nNP{>\x;"  
4. 原样返回。 #- z(]Y,y  
  operator, ;e#bl1%#  
5. 返回解引用的类型。 I]jK]]@  
  operator*(单目) LQ'VhNU  
6. 返回地址。 tLc~]G*\`s  
  operator&(单目) jHx)q|2\  
7. 下表访问返回类型。 ?S0gazZm  
  operator[] y^tp^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \?K>~{)  
  operator<<和operator>> s]@k,%  
<uL0 M`u3  
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。 R)u ${  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >=!$(JgX  
bA*T1Db,t>  
template < typename Left > O ]Stf7]%;  
struct value_return f%ynod8  
  { eGW~4zU  
template < typename T > RxrUnMF  
  struct result_1 c ;@k\6  
  { YA'_Ba(v)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ANWUo}j  
} ; "PtOe[Xk  
9xZ?}S:d  
template < typename T1, typename T2 > (U@uJ  
  struct result_2 S /)J<?<b  
  { *s}j:fJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r<XlIi  
} ; I]B[H6  
} ; lk. ;  
}rbsarG@  
[R9!Tz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EC0M0qQ  
u4,b%h.  
下面我们来剥离functor中的operator() \[5mBuk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +/Vi"  
[-*8 S1  
return l(t) op r(t) J6m(\o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )9mUE*[  
return op l(t) %. -nZC  
return op l(t1, t2) R`F8J}X_  
return l(t) op .|Bmg6g*  
return l(t1, t2) op VjhwafYC  
return l(t)[r(t)] *d/,Y-tl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |= U(8t  
/@~&zx&_  
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: y+D"LeCAad  
单目: return f(l(t), r(t)); 3V2w1CERE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j"Vb8}  
双目: return f(l(t)); 9CW8l0  
return f(l(t1, t2));  ~hxo_&  
下面就是f的实现,以operator/为例 r1!]<=&\  
GP,xGZZ  
struct meta_divide eVx &S a  
  { #Ies yNKZ  
template < typename T1, typename T2 > 9e xHR&>{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i@|.1dWh  
  { xgQ]#{ tG  
  return t1 / t2; G*$a81dAX  
} VtJy0OGcRP  
} ; T.j&UEsd  
<1EmQ)B   
这个工作可以让宏来做: {Q@pF  
^68BxYUoD\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K`d3p{M  
template < typename T1, typename T2 > \ %hqhi@q#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NA`EG,2  
以后可以直接用 68v59)0U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c6NCy s  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J@I-tS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9&t!U+  
;"@FLq(n  
bk#t+tuk  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }hjJt,m  
:/ yR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4{1 .[##]o  
class unary_op : public Rettype ;PrL)!  
  { ?fXlrJ  
    Left l; @`X-=GCl  
public : ;<yVJox  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .$,.w__m ~  
m#oZu {  
template < typename T > 7:_\t!]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |NiW r1&i0  
      { G?OwhX  
      return FuncType::execute(l(t)); /rqaUC)A  
    } -}?ud3f<  
tt7l%olw  
    template < typename T1, typename T2 > 4gNF;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Bz'c1  
      { uPtHCP6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sa71Vh{  
    } &2!F:L  
} ; ZoiCdXvTN  
 9g*MBe:  
R{"7q:-  
同样还可以申明一个binary_op |F'k5Lh  
1wqsGad+;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |5}~n"R5  
class binary_op : public Rettype CbA2?(1o1  
  { $ZPiM  
    Left l; 5^\f[}  
Right r; y/}>)o4Q  
public : L/.$0@$bv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mmVx',k  
I2!0,1Q  
template < typename T > Yz?1]<X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1/bu}?a  
      { s)e; c<(/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3-Q*umh  
    } `aS9 o]t  
E&/D%}Wl  
    template < typename T1, typename T2 > "5-S:+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hOX$|0i  
      { 1MV\ ^l_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [Q/')5b  
    } U?6YY` A8  
} ; BHwQB2t gc  
cs?@Ri=g  
jG3}V3|.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 up~l4]b+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X`ifjZ9}d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t:X[Blw3$  
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。 *6)u5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %^l77 :O  
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。。。 m4@y58n=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d8b'Gjwtw  
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) +|OkT  
下面是修改过的unary_op Bu'PDy~W,  
/ 4K*iq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > EX[X|"r   
class unary_op >a]4}  
  { c?0uv2*Yh  
Left l; 3986;>v  
  6dh@DG*k  
public : #EpDIL  
N b(f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &/J[PdSb$  
4 []R?lL  
template < typename T > U4_ <  
  struct result_1 *HmL8c  
  { C.{*|#&GAt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -;z&">  
} ; Q^v8n1  
*n0k2 p  
template < typename T1, typename T2 > WT!8.M;Kv  
  struct result_2 #[*e$C  
  { oy'Q#!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $} S5&  
} ; zjh&?G]:G  
'[p~| mX  
template < typename T1, typename T2 > 3MC| O5R4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lX`)Avqa  
  { ,z)7rU`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @T1/S&F=  
} i\B >J?Q\  
0+O)~>v  
template < typename T > ij6ME6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y.yM1 z  
  { (J): >\a]  
  return OpClass::execute(lt(t)); BNg\;2r  
} }0uSm%,"  
Y}"|J ~  
} ; R,A|"Q  
p]:~z|.Ba  
g~%=[1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9 il!w g?  
好啦,现在才真正完美了。 4j)Y>  
现在在picker里面就可以这么添加了: =L<OTfVE  
Y ,?  
template < typename Right > TUZ-4{kV"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -(>x@];r0  
  { ##,i<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4aAr|!8|h!  
} 0i$jtCCL(  
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。 71Ssk|L  
u *z$I  
1z~;c|  
@l&5 |Cia  
6.~(oepu  
十. bind P]+^^ U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Tp<=dH%$%"  
先来分析一下一段例子 i,ku91T  
Yh:*.@  
p&_a kQj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0(3t#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G4s!q1H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *E .{i   
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。 (H+'sf^h  
我们来写个简单的。 ~m uVQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -MHu BgYJ-  
对于函数对象类的版本: gSu+]N  
.gT@_.ZD9  
template < typename Func > W1y,.6  
struct functor_trait . xX xjl  
  { ,y2ur2  
typedef typename Func::result_type result_type; xVKx#X9yk  
} ; ^F`FB..:y  
对于无参数函数的版本: 4ej$)AdW3  
Qoq@=|7kxa  
template < typename Ret > 7 m&M(ct  
struct functor_trait < Ret ( * )() > + 7E6U*  
  { /D8cJgH-  
typedef Ret result_type; jzEimKDE's  
} ; Bi kCjP[b  
对于单参数函数的版本: b]RnCu"  
9A3Q&@,  
template < typename Ret, typename V1 > pa+^5N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h+.^8fPR   
  { V85a{OBm,8  
typedef Ret result_type; C(iA G  
} ; 7"*- >mg  
对于双参数函数的版本: pq-zy6^  
K( 6=)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &J"a`l2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %)l2dK&9"j  
  { N ~M:+ \  
typedef Ret result_type; &.7\{q\(  
} ; -mX _I{BJ  
等等。。。 xvp{F9~qT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #JuO  
'L3 \I  
template < typename Func > &r DOqj  
struct func_return 66)@4 3V  
  { _BtlO(0&  
template < typename T > _V:D7\Gs  
  struct result_1 |EU}&k2  
  { 0<v~J9i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )zUV6U7v  
} ; ^n]tf9{I  
FAE>N-brQ  
template < typename T1, typename T2 > $am7 xd  
  struct result_2 4)'5;|pI  
  { sd8o&6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 51;(vf  
} ; ,Z>RvLl  
} ; _7$j>xX  
0yAvAx  
yo (&~r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |[o2S90  
r*+9<8-ZX<  
template < typename Func, typename aPicker > VWfrcSZg6M  
class binder_1 mW8CqW\Q5  
  { L<8y5B~W  
Func fn; e|MyA?`  
aPicker pk; e>z7?"N  
public : x:l`e:`y9  
4eaC18?  
template < typename T > 4f"be  
  struct result_1 XJ@ /r,2  
  { fEQ<L!'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !0Q(x  
} ; U}Xc@- \ ?  
_FdWV?  
template < typename T1, typename T2 > }clFaT>m?  
  struct result_2 ` GPK$ue  
  { TF=S \ Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2N)Ywqvj  
} ; S$JM01  
sL&u%7>Re  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;xth#j  
wau81rSd  
template < typename T > 7* `ldao~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )-jvp8%BK  
  { NoYu"57\  
  return fn(pk(t)); zo\Xu oZ  
} ?LNwr[C0  
template < typename T1, typename T2 > o Y.JK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N(1jm F  
  { a-QHm;_S  
  return fn(pk(t1, t2)); o@pM??&x  
} l0Pg`wH,  
} ; u:,B"!  
0|GxOzNd  
uN`ACc)ESi  
一目了然不是么? *VRFs=  
最后实现bind 3 !}'A  
%eT/:I  
x!YfZ*  
template < typename Func, typename aPicker > qHHWe<}OT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,vN#U&RS  
  { ( I,V+v+{Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;H\,w /E9  
} #d|.BxH  
1^Caz-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d[$1:V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Kw?,A   
W%h<@@c4,  
十一. phoenix E-"Jgq\aC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MESQAsx%  
}W|CIgF*  
for_each(v.begin(), v.end(), gJF;yW 4  
( BO h  
do_ Nxt/R%(  
[ Hss{Sb(  
  cout << _1 <<   " , " RNt3az  
] "+XO[WGc  
.while_( -- _1), +ubO-A?  
cout << var( " \n " ) 9f"6Jw@F  
) j:sac*6m  
); nK96A.B%p  
3IJIeG>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uP* >-s'm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "?S#vUS+ 2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qrOTb9&y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {'}Ofj   
O:Z|fDQ`  
>2C;5ba  
template < typename Cond, typename Actor > Viw{<VH=  
class do_while T%]: tDa  
  { z$YOV"N  
Cond cd; (wA|lK3  
Actor act; z+\>e~U6J}  
public : ?ke C   
template < typename T > mGY 74>/  
  struct result_1 { aB_t%`w  
  { (sl]%RjGa  
  typedef int result_type; iu1iO;q  
} ; _*`AGda  
g@EKJFjl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z&t6,0q`5  
` 86b  
template < typename T > TLV)mCZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T!*7G:\f"  
  { |owhF  
  do (h%wO  
    { i$NnHj|  
  act(t); jgO{DNe(=  
  } 67sb D<r  
  while (cd(t)); )1]C%)zn  
  return   0 ; @rJ#Dr  
} k~hL8ZT[  
} ; @'U4-x  
TZ*ib~  
iFDQnt [t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +ypT"y  
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。 o1g[(zky  
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。 \o3i9Q9C  
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。 (<<eHf,@  
下面就是产生这个functor的类: +22[ h@  
nrxN_0 R%  
CRx:3u!:  
template < typename Actor > cCj3,s/p  
class do_while_actor 4u&l@BUr  
  { x*)Wl!  
Actor act; lW2qVR  
public : odhgIl&u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  #?,cYh+  
']rh0?  
template < typename Cond > :@3d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "vJADQ4F  
} ; Nyo6R9^  
?O3 G  
~/Ry=8   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +tA rH C]  
最后,是那个do_ 9wwvh'T&NK  
,onv `  
~KNxAxyVi  
class do_while_invoker E7D^6G&i  
  { R.fRQ>rI  
public : . =+7H`A  
template < typename Actor > %8-S>'g'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C[s*Na-  
  { m7@`POI  
  return do_while_actor < Actor > (act); kOc'@;_O  
} yZ  P+  
} do_; Ay_<?F+&  
TRiB|b]8Q#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .Q#Eb %%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [Q*kom :  
最后来说说怎么处理break和continue Ue\&  
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。 XR&*g1  
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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