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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda : dNJ2&kJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  v7Ps-a)  
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, H23 O]r  
sPVE_n  
,SNt*t1"  
uUV"86B_  
  class filler , &n"#  
  { eoXbZ  
public : Bl^ BtE?-b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >; tE.CJH  
} ; yPY{ZADkQ  
HA7%8R*.2i  
O /:FY1  
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: G:y+yE4  
&n#yxv4  
qHtIjtt[q  
Z} t^i^u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0Lb{HLT  
e]CoYuPr  
"R=~-, ~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~mwIr  
e6bh,BwgQq  
UvM4-M%2JN  
\WbQS#Z9  
二. 战前分析 bwcr/J( Nb  
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。 Fn iht<  
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 AJE$Z0{q  
w^("Pg`  
FD&^nJ_{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J#ClQ%  
  /* --------------------------------------------- */ qS"#jxc==+  
vector < int *> vp( 10 ); r ;MFVj{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aEh9 za  
/* --------------------------------------------- */ ||.Hv[ ]V*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Iqn (NOq^[  
/* --------------------------------------------- */ N3*1,/,l .  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F_m' 9KX4E  
  /* --------------------------------------------- */ TI t\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HTz`$9  
/* --------------------------------------------- */ 1Lk(G9CoY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ez.a  
;<thEWH;Y  
W amOg0  
iK+Vla`}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jp%5qBS^  
1._1, _2是什么? 8UXRM :Z"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Lq1?Y  
2._1 = 1是在做什么? K#AexA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &:IcwD&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1r_V$o$  
;ISe@ yR;  
eO(U):C2  
三. 动工 hqlQ-aytS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A0U9,M  
^6R(K'E}  
U*E)y7MY  
\G7F/$g  
template < typename T > awvP;F?q|  
class assignment nxx/26{  
  { D6l. x]K  
T value; B /w&Lo  
public : ^Y+Lf]zz*  
assignment( const T & v) : value(v) {} x#N_h0[i  
template < typename T2 > %+Y wzL{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y+w,j]  
} ; >`SeX:  
J 7G-qF\  
'21gUYm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @\XeRx;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DcdEt=\)h  
%D8.uGsh  
yz=X{p1  
.-/IV^lGv  
  class holder <F(2D<d{;)  
  { /*k_`3L  
public : i}P{{kMJ  
template < typename T > rF"p7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m&gB;g3:  
  { FVBAB>   
  return assignment < T > (t); x.wDA3ys  
} 7`&ISRU4  
} ; l v hJ  
&KAe+~aPm  
ZV+tHgzlv5  
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: :v;U7  
~IjID  
  static holder _1; _p+E(i 9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5Gy#$'kdf  
"t(_r@qU/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5B4/2q=  
而不用手动写一个函数对象。 r{9fm,  
%Q0R] Hg  
i!e8-gVMP&  
vr'cR2  
四. 问题分析 dzPewOre*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y$\|rD^f  
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。 matna  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c>{QTI:]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '!8-/nlv1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ocJG4#  
9jqsEd-SW  
五. 问题1:一致性 @v2ko5  
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?| A$5M.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Wu'qpJ  
@`:X,]{  
struct holder Q=xXj'W-  
  { %kV7 <:y  
  // ,>S7c  
  template < typename T > cPNc$^Y  
T &   operator ()( const T & r) const O.ce=E  
  { E'DHO2 Y  
  return (T & )r; |?2fq&2  
} 7g(Z @  
} ; yG/!K uA  
qrw  
这样的话assignment也必须相应改动: -[ gT}{k!  
BDWbWA 6  
template < typename Left, typename Right > bNVeL$'  
class assignment ,:A;4  
  { S* O. ?  
Left l; 9tPRQ M7  
Right r; !Vw1w1  
public : ChG7>4:\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jd-]q2fQ|  
template < typename T2 > -LszaMR}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xi(\=LbhY  
} ; o5?Y   
[%N?D#;  
同时,holder的operator=也需要改动: &t AYF_}  
-R:_o1"  
template < typename T > cS9jGD92  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @|DQZt  
  { 0~^RHb.NA8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mQ"uG?NE  
} pLtw|S'4  
={zTQ+7S`  
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。  Q}L?o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G#GZt\)F  
%NxQb'  
return l(rhs) = r; \>- M&C  
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。 KRC"3Qt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X$ ZVY2  
A!B.+p[ G  
template < typename Tp > V&s|IoTR  
class constant_t za@/4z  
  { qGV_oa74  
  const Tp t; V>`ANZ4  
public : y]fI7nu&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gE#'Zv{7  
template < typename T > KZw~Ch}b9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^D$|$=|DH  
  { \xCCJWek  
  return t; =zcvR {Dkp  
} CC`_e^~y=F  
} ; R; c9)>8L  
kygw}|, N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bTaKB-  
下面就可以修改holder的operator=了 i9DD)Y<  
M>]A! W=  
template < typename T > -9i7Ja  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sE6>JaH  
  { *c94'Tcl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lr$M k#'B  
} {4G/HW28  
K%? g6j  
同时也要修改assignment的operator() VIP7j(#t_g  
T+F]hv'  
template < typename T2 > 0\ = du  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Tn#Co$<  
现在代码看起来就很一致了。 p2i?)+z  
wgS,U }/i  
六. 问题2:链式操作 F#sm^%_2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SXm%X(JU  
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。 RDp  
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。 (O5Yd 6u  
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。 *{DTxEy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZP<<cyY  
zl|z4j'Irc  
template < typename T > yijP  
struct result_1 TQF+aP8[L  
  { GBbnR:hM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #4msBax4  
} ; $s/E } X  
P9 <U+\z  
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: |h\7Q1,1~2  
I4X9RYB6c  
template < typename T > "%gsGtS  
struct   ref Icnhet4  
  { <h7cQ  
typedef T & reference; ,RV qYh(-|  
} ; YB5"i9T2  
template < typename T > $Iwvecn?I  
struct   ref < T &> lD/9:@q\V  
  { J +u}uN@  
typedef T & reference; v _MQ]X  
} ; l<`>  
(90/,@6 6l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _fHml   
lT^su'+bk  
template < typename T >  8s0+6{vW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MEiP&=gX!  
  { Xo34~V@(  
  return l(t) = r(t); |`5 IP8Z  
} ]dpL PR  
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。 5`QcPDp{z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9{toPED  
M6)  G_-  
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 uZ!YGv0^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YX0ysE*V:&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;.A}c)b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AG N/kx  
最后的布局是: i+*!" /De  
                Add P=QxfX0B  
              /   \ 9r!8BjA  
            Divide   5 Yq+ 1kA  
            /   \ kJWg},-\  
          _1     3 7>JTQ CJ  
似乎一切都解决了?不。 d~LoHp  
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。 hJb2y`,q  
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。 z%82Vt!a5  
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: ;A*SuFbV  
}e?H(nZS7h  
template < typename Right > /<J(\;Jr6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .-KI,IU  
Right & rt) const $5R2QNg n  
  { cMw<3u\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6>a6;[  
} m9 h '!X<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8h=t%zMSb  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4Z"}W!A  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m@td[^O-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =RQF::[h  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 52w@.]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fZGY'o&5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qs5>`skX  
s,HbW%s  
template < class Action > XcVN{6-z  
class picker : public Action qO#3{kW  
  { v ,8;: sD  
public : 4ax{Chn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~KBa-i%o  
  // all the operator overloaded T6U/}&{O  
} ; zJe KB8  
f[@96p ?a[  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ig,.>'+l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: o*cu-j3  
cq1 5@a mX  
template < typename Right > qX\*l m/l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3U[O :  
  { U"PcNQy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hn|W3U  
} )4yP(6|lx  
8dGsV5"*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BI1M(d#1L"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,>;21\D  
3Z!%td5n  
template < typename T >   struct picker_maker !GcBNQ1p+7  
  { _olQ;{ U:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y>I2}P  
} ; l5[5Y6c>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2Ez<Iw  
  { =)a24PDG  
typedef picker < T > result; -$Oh.B`i  
} ;  :Sq] |)  
)GD7 rsC`<  
下面总的结构就有了: &d_^k.%y  
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。  WR;1  
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。 HK;NR.D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W__ArV2Z_  
至此链式操作完美实现。 #@R0$x  
B `(jTL  
Q+:y  
七. 问题3 ] ; w 2YR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P`Np +E#I  
LgqQr6y"  
template < typename T1, typename T2 > hlzB cz*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]3KeAJ  
  { }A)\bffH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3BFOZV+  
} 9/ <3mF@E  
h0{X$&:  
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: dSM\:/t  
F.9}jd{  
template < typename T1, typename T2 > hZ&KE78?  
struct result_2 Pfd1[~,  
  { FuhmLm'p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0=Z[6Q@:  
} ; YF%gs{  
mQ"~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? E&M(QX5  
这个差事就留给了holder自己。 c;l!i-  
    vObZ|>.J~O  
MmF&jd-=  
template < int Order > w#A)B<Y/"  
class holder; [!'+}  
template <> 6Yu:v  
class holder < 1 > &f*o rM:  
  { b^o4Q[  
public : b8mH.g&l  
template < typename T > PDNl]?  
  struct result_1 C:QB=?%;  
  { ;%tFi  
  typedef T & result; odv2(\  
} ; S 'a- E![  
template < typename T1, typename T2 > kiTC)S=])  
  struct result_2 Ji4p6$ .j-  
  { >F/^y O  
  typedef T1 & result; +VIA@`4  
} ; 0vY_  
template < typename T > c*bvZC^6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const je] DR~  
  { '&IGdB I  
  return (T & )r; #<{v~sVp&  
} `TrWtSwv  
template < typename T1, typename T2 > 9LR=>@Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C6!F6Stn]g  
  { 9`in r.:  
  return (T1 & )r1; .#[ 9q-  
} N} EKV  
} ; 0TU3 _;o  
%a%xUce&-X  
template <> Y_Yf'z1>[  
class holder < 2 > X8C7d6ca  
  { I)HO/i 6>3  
public : c-w #`  
template < typename T > 5pQpzn =  
  struct result_1 `fv5U%  
  { fzsy<Vl",  
  typedef T & result; 9"~ FKMN  
} ; Q,U0xGGz  
template < typename T1, typename T2 > D An2Pqf  
  struct result_2 \"lz,bT  
  { I G1];vX  
  typedef T2 & result; fz'qB-F Y  
} ; vDjH $ U  
template < typename T > 2 bc&sU)X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & 3#7>oQ  
  { I8xdE(o8+  
  return (T & )r; ( t&RFzE?G  
} K_i|cYGV  
template < typename T1, typename T2 > a5*r1,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AuNUW0/ 7  
  { 4f LRl-)  
  return (T2 & )r2; \xYVnjG,  
} 4Aj~mA  
} ; d NACE*g;q  
lF}[ YL  
nY'V,v[F  
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> >。 VfU"%0x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (r|m&/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sJ6.3= c  
F8pA)!AH  
return l(i, j) = r(i, j); =uP? ?E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ( bwD:G9  
B[b>T=  
  return ( int & )i; yRXML\Ge  
  return ( int & )j; X%Ok ">  
最后执行i = j; Be6Yh~m  
可见,参数被正确的选择了。 mU5Ox4>&9  
BT7{]2?&V  
gInh+XZs  
* EWWN?d  
h}O tz "  
八. 中期总结 `/O`%6,f1!  
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: 6tKrR{3#A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3H2~?CaJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S<Dbv?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;V,L_"/X  
+B*]RL[th  
;aQ`` B  
_ *f>UW*,  
@*z"Hi>4  
KC;cu%H  
九. 简化 I&-r^6Yx  
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。 dq 93P%X24  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]?^V xB7L  
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: 4]o+)d.`(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y'U1=w~E  
  +-*/&|^等 nCQtn%j't  
2. 返回引用。 =%<=Bn  
  =,各种复合赋值等 hGtz[u#p  
3. 返回固定类型。 PR8nJts W5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pn,I^Ej.  
4. 原样返回。 <KMCNCU\+  
  operator, *b{IWOSe^  
5. 返回解引用的类型。 \<{a=@_k9  
  operator*(单目) aTcz5g0"  
6. 返回地址。 s%)f<3=a  
  operator&(单目) eiMP:  
7. 下表访问返回类型。 "6B@V=d  
  operator[] z\ZnxZ@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DY2*B"^  
  operator<<和operator>> / VYT](  
8$IKQNS  
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。 H/o_?qK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K43%9=sM  
$DHE%IN`  
template < typename Left > q5;dQ8Y ?  
struct value_return eHr0],  
  { N/tcW  
template < typename T > E)-;sFz  
  struct result_1 7zu\tCWb  
  { ]8A*uyi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }0'LKwIR  
} ; |]7c&`  
-1Q24jrO-  
template < typename T1, typename T2 > Xm#W}Y'  
  struct result_2 SBxpJsW >  
  { #pvq9fss,}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [F6 )Z[uG  
} ; 'K7\[if{  
} ; En\@d@j<u  
r=Xo;d*TE  
ebBi zc=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r8 9o  
_vTr?jjfK  
下面我们来剥离functor中的operator() 5r5on#O&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P@v"aa\@2)  
a_b#hM/c;  
return l(t) op r(t) Fb{N>*l.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $1.-m{Bd  
return op l(t) HVa9b;  
return op l(t1, t2) V0;"Qa@q  
return l(t) op 1jKpLTSs  
return l(t1, t2) op ^lp=4C9  
return l(t)[r(t)] Q.N!b 7r7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N<Sl88+U  
w)7y{ya$  
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: oJa}NH   
单目: return f(l(t), r(t)); #Z1%XCt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z|pt)Xl  
双目: return f(l(t)); z/\OtYz  
return f(l(t1, t2)); Mt.Cj;h@^[  
下面就是f的实现,以operator/为例 /43l}6I  
e]~p:  
struct meta_divide }m+Q(2  
  { #D9.A7fCc5  
template < typename T1, typename T2 > O#D{:H_dD>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aM~IRLmK  
  { cKTjQJ#  
  return t1 / t2; Ta\F~$M  
} DO~ D?/ia  
} ; v]EMJm6d|  
7Fj8Mp|  
这个工作可以让宏来做: Y_CYx  
f1vD{M ;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }+@!c%TCx~  
template < typename T1, typename T2 > \ l8G1N[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +u|"q+p  
以后可以直接用 Ar<5UnT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NtM>`5{?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t=B1yvE "  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !q&Td  
,:mL\ZED  
`,}7LfY  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^BA I/WP  
Lg<h54X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > # scZP  
class unary_op : public Rettype 4aArxJ  
  { @k i|# ro  
    Left l; ( v*xW.  
public : LG8h@HY&L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }U8v ~wcd  
 v@EErF  
template < typename T > wN.S]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~u&gU1}  
      { YZ>L_$:q  
      return FuncType::execute(l(t)); x$q}lJv_  
    } X):7#x@uy  
XP)^81i|  
    template < typename T1, typename T2 > 9)wYSz'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # Wi?I =,  
      { lJ;Wi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >B6* `3v  
    } uXc;!*  
} ; glLVT i  
'Q=;I  
U)G.Bst  
同样还可以申明一个binary_op Z3&}C h  
+j{Cfv$do  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +ydd"`  
class binary_op : public Rettype ~vz%I^xW  
  { ~B|m"qY{i  
    Left l; qFWN._R  
Right r; t+a.,$U  
public :  igo9~.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nYSe0w  
>Lo\?X~  
template < typename T > ,!_6X9N-h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +%YBa'Lk  
      { c*rH^Nz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .=;IdLO,Bf  
    } @dv8 F "v  
U> lf-iI2B  
    template < typename T1, typename T2 > 8)>x)T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OK]QDb  
      { ,gw9R9 x_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <7]HM5h  
    } SAdT#0J  
} ; 2 `>a(  
cCZp6^/<x  
y7hDMQ c'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hnFpC1TO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {A/^;X{N^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8;?4rrS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 e ymv/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &B&8$X  
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。。。 !hq2AY&H)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7(1`,Y  
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) %_W4\  
下面是修改过的unary_op l L;5*@  
Nbr$G=U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4fs d5#  
class unary_op 'yPKQ/y$x  
  { l(NQk> w  
Left l; 3aq'JVq   
  Y5tyFi#w[  
public : <kFLwF?PM'  
[eD0L7 1[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [XY%<P3D  
J- S.m(  
template < typename T > ;(?tlFc  
  struct result_1 Dsm1@/"i|7  
  { %]Z4b;W[Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '{AB{)1  
} ; ~uc7R/3ss  
qA GjR!=^  
template < typename T1, typename T2 > mxqD'^n#  
  struct result_2 Mm$\j*f/  
  { jM\{*!7b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &1Ndi<Y^  
} ; Jx5`0?  
J>  
template < typename T1, typename T2 > esJ7#Gxt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1*=ev,Z  
  { j"nOxs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W+&5G(z~  
} ,*iA38d.!  
bq E'9GI  
template < typename T > P)K $+oo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]QaKXg)3q  
  { `sKyvPtG  
  return OpClass::execute(lt(t)); m'N AM%$}J  
} {K.H09Y  
F(hPF6Zx(  
} ; R `tJ7MB  
!uGfS' Vl  
Q7uJ9Y{X  
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 96^aI1:  
好啦,现在才真正完美了。 lndz  
现在在picker里面就可以这么添加了: N_T5sZ\  
'<o3x$6 *  
template < typename Right > 4SI~y;c)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W,@ F!8  
  { <(KCiM=E$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -iiX!@  
} Z oXz@/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。 [8 Pt$5]^  
:dt[ #  
_<c"/B  
1w=.vj<d8  
vb=]00c  
十. bind ~Y/A]N86,  
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。 Em(_W5 ND{  
先来分析一下一段例子  57q=  
M)ET 1ZM  
K+`GVmD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'u<e<hU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sYS 8]JU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #p(c{L!  
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。 t,9+G<)>H  
我们来写个简单的。 =c@hE'{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W+i^tmj  
对于函数对象类的版本: c6[m'cy  
>B{qPrmI  
template < typename Func > ]pvHsiI:  
struct functor_trait G0 EXgq8  
  { P7-k!p"  
typedef typename Func::result_type result_type; BsFO]F5mmX  
} ; 9:{<:1?  
对于无参数函数的版本: I#MPJ@*WT  
fo,0NxF9  
template < typename Ret > Ixn|BCi60A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :i!fPNn  
  { 'mZ v5?  
typedef Ret result_type; ^# $IoW  
} ; []A9j ?_w  
对于单参数函数的版本:  ]ltCJq  
:=hL}(~]  
template < typename Ret, typename V1 > Yd3lL:M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]S%_&ZMCM  
  { FXr^ 4B}  
typedef Ret result_type; ^(TCUY~f&  
} ; J920A^)j!  
对于双参数函数的版本: 0HWSdf|w  
KF'fg R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %d+Fq=<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c \??kQH  
  { yc*cT%?g  
typedef Ret result_type; 9CS" s_  
} ; 'f{13-# X@  
等等。。。 0hoMf=bb$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W_wC"?A%  
\NNA"  
template < typename Func > eA1g}ipm  
struct func_return ~+'f[!^  
  { \Hp!NbnF$  
template < typename T > _9=87u0  
  struct result_1 `e ZDG  
  { ~a_hOKU5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1T#-1n%[k(  
} ; _AF$E"f@  
a>vxox) %  
template < typename T1, typename T2 > 2e\"?yOD  
  struct result_2 WuE]pm]c  
  { &n | <NF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |y7TYjg6  
} ; M<Bo<,!ua  
} ; n*9QSyJN]  
m u9,vH  
fL| 9/sojz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yr+QV:oVA  
zmQQ/ 7K  
template < typename Func, typename aPicker > 8(n>99 VVK  
class binder_1 'ij+MU 1  
  { ,IhQ%)l  
Func fn; cy@oAoBq  
aPicker pk; )$p36dWl  
public : Ly(iq  
dXDyY  
template < typename T > q2xAx1R`sV  
  struct result_1 iY`[dsT  
  { }N9PV/a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %S^ke`MhF  
} ; 5:38}p9`  
7d.H 8C2  
template < typename T1, typename T2 > tfHr'Qy BC  
  struct result_2 nrE.0Ue1  
  { b6S"&hs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ozsd6&z5l  
} ; Bj{J&{  
5dv|NLl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1;m?:|6K{  
AM?ZhM  
template < typename T > 15_"U+O(/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `%|3c  
  { 1?)h-aN  
  return fn(pk(t)); %ly&~&0  
} bo/U5p  
template < typename T1, typename T2 > R}(Rv3>Xx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ox ,Rk  
  { [.l,#-vp  
  return fn(pk(t1, t2)); Y|mtQ E?c  
} 0;a10b  
} ; !JdZ0l  
0Bgj.?l  
Eva&FHRTY  
一目了然不是么? Z wKX$(n  
最后实现bind nd\$Y  
&iD&C>;pf  
-^_^ByJe  
template < typename Func, typename aPicker > : HU|BJ>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [2Y@O7;n I  
  { @sa_/LH!K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TyO]|Q5  
} D Q4O  
7&etnQJ{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CNV^,`FX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 UH&1QV  
kb$Yc)+R4  
十一. phoenix <bJ|WS|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "WY5Pzsi:  
V9KRA 1  
for_each(v.begin(), v.end(), k{!9 f=^   
( BSkmFd(*  
do_ n2o)K;wW+  
[ NHU5JSlB  
  cout << _1 <<   " , " L8E4|F}  
] >`WQxkpy  
.while_( -- _1), - ]/=WAOK  
cout << var( " \n " ) wtL=^  
) uCt?(E>  
); LCXWpU j~  
qz)KCEs  
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: HXh:8 3  
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 M!hD`5.3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /^K-tz-R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \0i0#Dt9  
;fQIaE&H  
"\lO Op^-  
template < typename Cond, typename Actor > *k&V;?x|wt  
class do_while 6[FXgCb  
  { <D&  Ep  
Cond cd; C!K&d,M  
Actor act; CE (zt  
public : $<VH~Q<  
template < typename T > _`*G71PS  
  struct result_1 //3fgoly  
  { `"V}Wq ?I  
  typedef int result_type; -jNnx*  
} ; 1uyd+*/(xP  
_b)Ie`a.H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hBz>E 4mEv  
E>|fbaN-%  
template < typename T > giIPK&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wKpD++k  
  { mq}uq9<  
  do <v\$r2C*  
    { r_8;aPL  
  act(t); FBrh!vQ<  
  } 3k8nWT:wT  
  while (cd(t)); < h|&7  
  return   0 ; hZ|0<u  
} P=P']\`p+  
} ; .f[z_% ar  
S%?%06$  
?hrz@k|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }YiFiGf,  
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。 _9=cxwi<w  
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。 !u:;Ew  
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。 {QN 5QGvK  
下面就是产生这个functor的类: H:Q4!<  
benqm ~{\  
b!/-9{  
template < typename Actor > %ol1WG9  
class do_while_actor Y~r)WV!G  
  { wrJ" (:VZ  
Actor act; ?{L'd  
public : hq&9S{Ep  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WS@"8+re;  
osO\ib_%  
template < typename Cond > iTT7<x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ym` 4v5w  
} ; M4 }))  
5+b73R3r  
Ss+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t,A=B(W  
最后,是那个do_ g^#,!e  
J_<6;#  
|NTqJ j  
class do_while_invoker 8"[{[<-   
  { y\9#"=+  
public : E KJ2P$  
template < typename Actor > hoiC J}us  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Hkf]=kPy*  
  { zlkW-rRkR  
  return do_while_actor < Actor > (act); $EdL^Q2KAy  
} fU.z_ T[@  
} do_; (_N(K`4#W  
U9\w)D|+eE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D deKZ)8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]Ee$ulJ02  
最后来说说怎么处理break和continue #*S.26P^4  
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。 (BK_A {5  
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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