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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VW:WB.K$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &TJMopVn  
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, 4r&DW'  
\  {` `r  
G_vWwH4XtL  
: 8dQ8p;  
  class filler .sI*\@w.  
  { VPW@y  
public : 7DZxr Vw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .< 7M4Z  
} ; @SeInew;`l  
oS6dcJHf  
UKX9C"-5v  
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: nX~Qt%  
ntR@[)K  
_/(DEF+G  
,' VT75  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1Tl^mS~k  
PxfWO1S(  
VBnD:w"z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (#I$4Px{  
KmS$CFsGL  
(mbC! !>  
8_ byS<b8  
二. 战前分析 p+M#hF5o  
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。 e.-+zkQ8EI  
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 cj K\(b3  
[PG#5.jwQ  
zwJB.4@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (=&z:-52V  
  /* --------------------------------------------- */  dpG l  
vector < int *> vp( 10 ); >=Bl/0YH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lw+Y_;  
/* --------------------------------------------- */ ASGV3r (  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {zzc/!|  
/* --------------------------------------------- */ SB~HHx09  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )(bAi  
  /* --------------------------------------------- */ o]T-7Gs4p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^97u0K3$  
/* --------------------------------------------- */ ^4MRG6G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q /D?U[G  
JTGA\K  
/B"FGa04p(  
g Va;!  
看了之后,我们可以思考一些问题: (sM$=M<$  
1._1, _2是什么? B|9[DNd  
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。 W5i{W'  
2._1 = 1是在做什么? p>M8:,  
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。 m\*;Fx  
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。 f2h`bO  
+vf~s^  
;OC~,?O5  
三. 动工 oZ]^zzoEcg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v7-z<'?s~  
$-^ ;Jl  
LV}Z[\?   
ohEIr2  
template < typename T > F:$*0!  
class assignment +az=EF  
  { !AR@GuQPE  
T value; vciO={M  
public : d23;c )'  
assignment( const T & v) : value(v) {} .+3~ w  
template < typename T2 > =Jyi9VN=&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M=rH*w{^  
} ; <n4 ?wo  
OQnb^fabY  
uuaoBf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?uAq goCl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A4K8DP  
y26?>.!  
gn-@OmIs  
0*J},#ba$  
  class holder 1&Z#$iD  
  { ] 6Y6q])Z  
public : x)+ q$FB  
template < typename T > fEJF3<UF&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y':JUwUN  
  { E+Eug{+  
  return assignment < T > (t); WRCf [5  
} a~*wZJ  
} ; .@KI,_X6,  
oaac.7.fV  
z:1"d R   
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: R) ep1X^  
6Pp3*O`/V  
  static holder _1; %2@O,uCo@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?3#L?Cq  
}1kZF{KD<[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >mAi/TZC  
而不用手动写一个函数对象。 ew+>?a'&L  
!8Y $}  
YMG~k3Yb  
X_HU?Q_N  
四. 问题分析 :DG7Z  
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。 PenkqDc}  
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。 b?U2g?lN:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ptQCqQ1_d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #1)#W6 h\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4`Ib wg6"B  
V=d~}PJ>  
五. 问题1:一致性 ~'#yH#o  
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?| M o?y4X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |=u }1G?  
4e20\q_{  
struct holder 50`=[l`V  
  { 1xTNrLW  
  // FZBdQhYF  
  template < typename T > % `\}#  
T &   operator ()( const T & r) const pqF!1  
  { P=<>H9p:o  
  return (T & )r; c BcZ@e;  
} STjk<DP(  
} ; 'O^<i`8U]  
*";O_ :C!  
这样的话assignment也必须相应改动: k0bDEz.X  
1v~1?+a\2  
template < typename Left, typename Right > dy.U;  
class assignment .Lm0$o*`  
  { ){<qp  
Left l;  9dCf@5]  
Right r; eWGaGRem  
public : ET0^_yk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AfT;IG%Gt  
template < typename T2 > ) :VF^"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y52TC@'  
} ; 5~FXy{ZIH  
/B!Ik:c}  
同时,holder的operator=也需要改动: ?s5/  
.+A2\F.^  
template < typename T > d3;Sy`.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -|2k$W  
  { s 9n_s=w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =3;~7bYO  
} $DeVXW  
h f{RI4Jc  
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。 X?aj0# Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &HBC9Bx/(  
XK{KFB-  
return l(rhs) = r; e ~ %=H 0n  
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。 Z,I0<ecaD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LV8{c!"  
)|,Zp`2/  
template < typename Tp > T@R2H&L  
class constant_t !j%#7  
  { W`F?j-4  
  const Tp t; pGcijD  
public : lobC G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >@0U B@  
template < typename T > 9jI5bi)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b^q%p1  
  { E?(:9#02  
  return t; E_H.!pr  
} 3of0f{ZTj  
} ; , Y^GQ`~#  
lho0Xy gn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FT6~\9m(  
下面就可以修改holder的operator=了 }u+cS[#-  
T4Io+b8 $  
template < typename T > 'M35L30  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f {j`d&|  
  { ]D<3y IGS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J'C%  
} #k t+ )>  
=JE5/  
同时也要修改assignment的operator() dO!B=/  
]$)U~)T iW  
template < typename T2 > =gAn;~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &hnKBr(Lw  
现在代码看起来就很一致了。 yq6:7<  
,56objaE  
六. 问题2:链式操作 `Y,<[ Lnr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6& KcO:}-  
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。 ^WUG\@B  
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。 e"cvo(}g  
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。 '_ l5Br73=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~=t K17i  
r*g<A2g%  
template < typename T > /DX6Hkkj%  
struct result_1 ,&LGAa  
  { O4oI&i 7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nEgYypwr  
} ; 4Un%p7Y~  
;3&HZq6Z (  
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: Gj&`+!\  
+:&|]$8<  
template < typename T > 'RpX&g  
struct   ref y eWB.M~X  
  {  zt2#6v  
typedef T & reference; H{g&yo  
} ; qa,i:T(w  
template < typename T > /TScYE:$HE  
struct   ref < T &> 5OC{_-  
  { Cznp(z  
typedef T & reference; }3=^Ik;x  
} ; 1q/Q@O  
)#v0.pE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A Eo  
 %Krf,H  
template < typename T > ^q\9HBHT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K?6#jT6#  
  { ]O0:0Z\  
  return l(t) = r(t); @i(;}rx  
} {7^D!lis  
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。 p9gX$-!pbG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \*\)zj*r  
l {t! LTf;  
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 yZY.B {  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jfjT::f>l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c=<5DC&p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |g!3f  
最后的布局是: ,IRy. qy  
                Add )26_7.|  
              /   \ kz^?!l)X0  
            Divide   5 6XI$ o,{  
            /   \ B8NMo5a  
          _1     3 :y^%I xs{1  
似乎一切都解决了?不。 ?dY|,_O  
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。 -GT&46hX  
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。 sW0<f& 3  
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: '\R/-.  
i| CAN,'  
template < typename Right > o,_R;'\E[a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f vr|<3ojo  
Right & rt) const sJ7ZE-v]h  
  { CDT3&N1'R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); en-HX3'  
} gJ?Vk<hp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M"E7= J  
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。 oNp(GQ@0  
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。 Z?)=4|  
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。 CYZ0F5+t  
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。 /XXy!=1J  
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? i7foZ\btFc  
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: kGW4kuh)/q  
/yFs$t >9  
template < class Action > 66|$X,  
class picker : public Action C]NL9Gq`  
  { h5}:>yc  
public : 6HRr 4NDcj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,L$, d  
  // all the operator overloaded Y(6p&I  
} ; 9K4Jg]?  
DGO\&^GT^  
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。 fl o9iifZ  
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: 4{rj 4P?  
D}]u9jS1  
template < typename Right > iDV. C@   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tVhf1TH#  
  { $kd9^lj#[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @Q%<~b[y  
} ( !0fmL  
tl^![Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y28 e=i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Rp_)LA  
!+T29QYK8  
template < typename T >   struct picker_maker ~'#,*kA:6  
  { =k:yBswi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lFbf9s:$B  
} ; Jq_AR!} %  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FwqaWEk  
  { <L+y 6B  
typedef picker < T > result; s}bv o  
} ; UpS7>c7s  
^(~%'f  
下面总的结构就有了: M&^Iun  
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。 1XJLGMW,  
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。 Wph@LRB]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mH /9J  
至此链式操作完美实现。 Z&Xp9"j,@;  
WFG`-8_e[I  
Zx 5Ue#I  
七. 问题3 :Hq#co  
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。 Ih^ziDcW  
")D5ulb\  
template < typename T1, typename T2 > UQ}#=[)2e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sU0W)c;  
  { V~fPp"F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pd}Cg'}X  
} MP$9W)  
?C(3TKH  
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: uc]`^,`2/  
\JbOT%1  
template < typename T1, typename T2 > 9}jezLI/3  
struct result_2 lB*HL C  
  { 2JL\1=k;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .dKFQH iYJ  
} ; @ ('/NjTZ  
$$e"[g  
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? 9z kRwrQ  
这个差事就留给了holder自己。 f]48>LRE8  
    PdSYFJM  
~zhP[qA})  
template < int Order > 5aJd:36I  
class holder; # TPS?+(  
template <> 3NSX(gC%  
class holder < 1 > Z~v-@  
  { jW;g{5X  
public : <3!Q Xc  
template < typename T > tO+Lf2Ni+  
  struct result_1 ].HHTCD`c  
  { maOt/-  
  typedef T & result; T_Cj=>L  
} ; =:_DXGW2H  
template < typename T1, typename T2 > 9y?)Ga  
  struct result_2 odh cU5  
  { wf2v9.;X:<  
  typedef T1 & result; &NH[b1NMr  
} ; u#nM_UJe  
template < typename T > xl ,(=L]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y+!z]S/x  
  {  i)= \-C  
  return (T & )r; v@Qfx V2  
} {'z(  
template < typename T1, typename T2 > |vtj0 ,[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wyB  
  { 2x!cblo  
  return (T1 & )r1; s2"<<P[q'  
} HpIW H*  
} ; w@x||K=Z  
v,d'SR.  
template <> /wU4^8Hz  
class holder < 2 > M`p[ Zq  
  {  w\y)  
public : <op|yh3Jkk  
template < typename T > i,!tu  
  struct result_1 Kp>fOe'KW  
  { K#LDmC  
  typedef T & result; FK~*X3'  
} ; 65U&P5W  
template < typename T1, typename T2 > L\xR<m<,  
  struct result_2 <+_WMSf;4  
  { p|Qn?^C:  
  typedef T2 & result; ?H!QV;ku  
} ; e[Jh7r>'  
template < typename T > ..Bf-)w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _K3;$2d|R  
  { 7gE/g`"#  
  return (T & )r; c7A]\1 ~  
} 9QHV%%  
template < typename T1, typename T2 > N#GMvU#R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5#~E[dr  
  { <-"[9 w  
  return (T2 & )r2; m1Xc3=Y  
} -{E S 36  
} ; 2]cU:j6G  
J+m1d\lBu  
b}!T!IP}  
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> >。 PO*0jO;%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: " TC:O^X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 88Vl1d&b  
7)*q@  
return l(i, j) = r(i, j); q9(Z9$a(\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BHt9$$Z|  
xE- _Fv9  
  return ( int & )i; '?1g_C QsS  
  return ( int & )j; $0*D7P^8  
最后执行i = j; /_r`A  
可见,参数被正确的选择了。 ` >[Offhd  
$l_\9J913  
@3`Pq2<  
%xdyG Al:  
WHcw5_3#  
八. 中期总结 v;(k7  
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: Bhk@0\a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [D2<)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~z'Y(qG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H` h]y  
h/]));p  
dg#w!etB  
R%"'k<`#  
Cy6%f?j  
$:D\yZ,  
九. 简化 >,x``-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lJt?0;gn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WmuYHEU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Sb^o`~ Eh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^1bM=9]F0  
  +-*/&|^等 XA\wZV |{  
2. 返回引用。 ?u>A2Vc!  
  =,各种复合赋值等 %*OQH?pyx}  
3. 返回固定类型。 0zE(:K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Iz8gZ:rd0  
4. 原样返回。 2E0oLl[  
  operator, D~)bAPAD  
5. 返回解引用的类型。 |y4j:`@.  
  operator*(单目) /L=Y8tDt  
6. 返回地址。 as"@E>a  
  operator&(单目) @b{$s  
7. 下表访问返回类型。 wZt2%+$6m  
  operator[] \hP.Q;"MtO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2FQTu*p&B  
  operator<<和operator>> >aT~ G!y  
JZ/T:Hsh4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p21li}Iu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~7:Q+ 0,,  
Qp+M5_  
template < typename Left > u<EPK*O*  
struct value_return 6S^JmYq  
  { :XB^IyO-A  
template < typename T > 3x>Y  
  struct result_1 f1 `E-  
  { JG@Zb}b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xn anca  
} ; ?N&s .  
1ezBn ZJg  
template < typename T1, typename T2 > VyWzb  
  struct result_2 zGa V^X  
  { ,,;vG6^a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  NG?g(  
} ; T>w;M?`9K  
} ; 8Yf=)  
cC9haxW  
7=a e^GKo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _% i!LyG  
E+J+fi  
下面我们来剥离functor中的operator() (?ZS 9&y}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tj6kCB  
p5J!j I=  
return l(t) op r(t) mp8Zb&Ggb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~R~eQ=8  
return op l(t) ]3uj~la  
return op l(t1, t2) C)ic;!$Qhb  
return l(t) op V6_~"pRR=  
return l(t1, t2) op L&&AK`Ur3l  
return l(t)[r(t)] <GSp%r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _+}f@&"  
oo|Nu+  
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: K+`deH_d  
单目: return f(l(t), r(t)); } wx(P3BHD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mg&<W#$K  
双目: return f(l(t)); DS;.)P"  
return f(l(t1, t2)); W&7(  
下面就是f的实现,以operator/为例 goc; .~?  
eQ<G Nvm  
struct meta_divide .M0pb^M  
  { bSa]={}L(  
template < typename T1, typename T2 > <tdsUh:?&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l0eh}d  
  { k=9k4l  
  return t1 / t2; 2yVQqwQ m  
} (V0KmNCW`  
} ; t:n$9WB)  
,fvhP $n  
这个工作可以让宏来做: s1p<F,  
on 4 $n7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ py6O\` \  
template < typename T1, typename T2 > \ 5m\)82s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5>h/LE]"  
以后可以直接用 .x1.`Y   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tg7QX/KX  
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 _o==  
(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。。。) TWdhl9Ot  
Tn?D~?a*O  
Z9i~>k  
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 e^v\K[  
 p]jG ,S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K4b2)8  
class unary_op : public Rettype g`4WisL1n  
  { dw'P =8d  
    Left l; \_7'f  
public : ' ?a d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \vE-;,  
v!AfIcEV  
template < typename T > Ss:'H H4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gi+FL_8CzU  
      { !ZY1AhGZ  
      return FuncType::execute(l(t)); @]L$eOV_  
    } 3?TUt{3g  
+pe\9F  
    template < typename T1, typename T2 > Gn;^]8d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <g64N  
      { s\(@f4p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -c#vWuLl  
    } c_Iq!MH  
} ;  ~;uU{TT  
? 8)k6:  
uM9Gj@_  
同样还可以申明一个binary_op [K1z/ea)V  
/a s+ TU`A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _5o5/@  
class binary_op : public Rettype TJ|do`fw>  
  { (]-RL A>  
    Left l; ES)_X:\X?V  
Right r; eWXR #g!%>  
public : Wr+1e1[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RtEx WTc  
Q1!+wC   
template < typename T >  {IT xHt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f]2;s#cu  
      { f||S?ns_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~|ha9 1  
    } wdIJ?\/763  
rj/nn)vv;  
    template < typename T1, typename T2 > #;h> x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tO3#kV\,  
      { IV%Rph>d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z}Vg4\x&  
    } 0|,Ij $  
} ; 67U6`9d  
&&C'\,ZK5  
[S0wwWU |0  
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 oVd7ucnK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iKv"200h(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I")mg~f  
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。 0Kg?X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6Q_ZP#oAV  
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。。。 )GOio+{H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =+H,}  
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) Dy{lgT0k  
下面是修改过的unary_op :W$- b  
-4obX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2`Ihrz6  
class unary_op k|$?b7)"@  
  { bpa'`sf  
Left l; 6cOlY= bn  
  m14'u GC  
public : <VhD>4f{]  
wWM[Hus  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /$9We8  
Q~`{^fo1  
template < typename T > P!lfk:M^;  
  struct result_1 z~ua#(z1S  
  { V14+?L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GQ sE5Vb  
} ; SQ<{X/5  
B[d%?L_  
template < typename T1, typename T2 > F:AVik  
  struct result_2 |<%v`*  
  { D#[<N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lkJe7 +s  
} ; UYzNaw4/x  
i;\n\p1  
template < typename T1, typename T2 > orAr3`AR3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^b 3nEcQn  
  { EtQ:x$S_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 24\^{3nOK  
} cI-@nV  
*DvQnj  
template < typename T > i/ PL!'oq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r(rT.D&  
  { BE!l{  
  return OpClass::execute(lt(t)); SeLFubs_  
} T/:6Z  
)!;20Po  
} ; N|/gwcKe  
E@-5L9eJ\  
gw$?&[wY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug arvKJmD  
好啦,现在才真正完美了。 R: [#OH.c  
现在在picker里面就可以这么添加了: )"_&CYnd  
fr}.#~{5Y  
template < typename Right > o ^ 08<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2s}G6'xE]P  
  { MjbgAH-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V`G^Jyj  
} '=J|IN7WT  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P1 |3%#c  
9<o*aFgCa  
V7B%o:FZo  
h~O^~"jc  
WA.c.{w\  
十. bind t ;fJ`.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 COj^pdE3  
先来分析一下一段例子 ;WgzR_'!'  
EA z>`~  
<YrsS-9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y Azj>c&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Z)#SzY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AYDAt5K_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }|)T<|Y;  
我们来写个简单的。 *\*]:BIe&v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `/<f([w  
对于函数对象类的版本: a%`L+b5-$  
@9l$j Z~x  
template < typename Func > 6XnUs1O  
struct functor_trait o\fPZ`p-m~  
  { RFq=`/>dG  
typedef typename Func::result_type result_type; X.ZG-TC  
} ; i O$ ?No  
对于无参数函数的版本: T "#DhEM  
?QtM|e  
template < typename Ret > ]C{N4Ni^Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .N7&Jy  
  { E+ /XKF  
typedef Ret result_type; tH:?aP*2  
} ; EJNHZ<  
对于单参数函数的版本: V0n8fez b  
$QwzL/a  
template < typename Ret, typename V1 > O2xqNQ`d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n^nQrRIp  
  { (%G>TV  
typedef Ret result_type; _qH]OSo  
} ; @c}Gw;e  
对于双参数函数的版本: }N:QB}7'_  
y,`q6(&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ygd*zy9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O9RnS\  
  { #%{  
typedef Ret result_type; %}unlSTPP  
} ; }H/94]~tH  
等等。。。 e0IGx]5i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QBA{*@ A-  
Z{2QDjAI;  
template < typename Func > ,+x\NY2d  
struct func_return Wxgs66   
  { W #kLM\2L  
template < typename T > 8E>2 6@.  
  struct result_1 nYO$ |/e  
  { -6^Ee?"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ony;U#^T  
} ; pP%+@;  
g_eR&kuh  
template < typename T1, typename T2 > lq?N>~PG  
  struct result_2 J ayax]u7J  
  { :u2tu60&MJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [a.(0YLr'w  
} ; YVk +zt~S  
} ; sosIu  
.!'rI7Kz'i  
4$4Tx9C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S+?*l4QK  
nO;ox*Bk+8  
template < typename Func, typename aPicker > -L2?Tap  
class binder_1 U^-RyE!}  
  { r l;Y7l  
Func fn; COD^osM@  
aPicker pk; 2\gbciJ[{(  
public : (~(FQ:L %U  
swMR+F#u*  
template < typename T > S<5.}cR  
  struct result_1 >n1UK5QD  
  { |=W>4>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [P]M)vJ**  
} ; Q[lkhx|.B  
&m{~4]qWpM  
template < typename T1, typename T2 > 3Q,p,  
  struct result_2 McN'J. Sxp  
  { Rli`]~!w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #t VGqf  
} ; 9gZS )MZ  
!_?HSDAj"n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X*e:MRw[  
) urUa E  
template < typename T > W7 +Q&4Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5!6}g<z&L  
  { Eb8z`@p  
  return fn(pk(t)); 5KssfI a  
} luz,z( v  
template < typename T1, typename T2 > !m9g\8tE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ul"Z% 1]  
  { _b &Aa%  
  return fn(pk(t1, t2)); ON"V`_dq+M  
} NNRKYdp,  
} ; t2qWB[r  
:k~ p=ko  
w!Z,3Yc)  
一目了然不是么? /|<0,ozoJ  
最后实现bind @2\UjEo~  
jQ(%LYX$  
[Vou G{  
template < typename Func, typename aPicker > x/ P\qI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) , - _ReL  
  { J^Wqa$<;"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OW8TiM mK  
} ; d}  
<q|eG\01S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XsMETl"Av4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =I+5sCF{g  
;;LiZlf  
十一. phoenix P?y{ 9H*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZaFqGcS~  
_3gF~qr  
for_each(v.begin(), v.end(), dW#l3_'3T  
( y{nX 6  
do_ 9(BB>o54r  
[ o2LUB)=R'  
  cout << _1 <<   " , " <Q.-WV]Z  
] `=8G?3  
.while_( -- _1), U9RpHh`  
cout << var( " \n " ) jLBwPI_g  
) 3N{ ZX{}  
); ;giT[KK  
K]i2$M  
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: '9 <APUyu  
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 ,q Bu5t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uL@'Hv A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $7\hszjZ  
zx5t gZd,N  
m RtE~~p  
template < typename Cond, typename Actor > uTP4r  
class do_while Y F W0  
  { %W$?*Tm  
Cond cd; ?^: xNRE$j  
Actor act; `ln= D$  
public : pB,@<\l %  
template < typename T > GZ"J6/0-|  
  struct result_1 sT"{ e7;F;  
  { N_E :?Jo  
  typedef int result_type; {7FD-Q[tS  
} ; ~Q 1%DV.  
Pe7% 9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q.RW_t~  
C6,W7M[c  
template < typename T > lb#`f,r>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,An*w_  
  { v>mr  
  do |Oe$)(`|h  
    { L|w}#|-  
  act(t); vlZ?qIDe  
  } K 7d]p0d'  
  while (cd(t)); e+O0l  
  return   0 ; Jm G)=$,  
} u|E9X[%  
} ; 5,W DmhJ  
e@{8G^o>D  
{\-IAuM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1He'\/#  
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。 RIxGwMi%  
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。 )Y,>cg:z~  
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。 w1|YR  
下面就是产生这个functor的类: KP!ctlP~  
3`m n#RM  
9Vv&\m!0  
template < typename Actor > q oVp@=\:"  
class do_while_actor |70L h+  
  { v\ Xk6k  
Actor act; D|!^8jHj  
public : zLLe3?8:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _ ;_NM5  
E&RK My)  
template < typename Cond > 'B4j=K*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  fj])  
} ;  &+Pcu5  
DvvjIYB~  
zi}dQsy6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KcX] g*wy  
最后,是那个do_ @~<M_63  
cLe659&  
kVe_2oQ_>  
class do_while_invoker uia-w^F e  
  { &/A?*2  
public : n,NKJt  
template < typename Actor > <CUe"WbE)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #x|h@(y|  
  { NEh5    
  return do_while_actor < Actor > (act); u4[3JI>  
} i<nUp1r(  
} do_; &U8W(NxN  
W.AN0N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g&"__~dS-F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 38T2IN  
最后来说说怎么处理break和continue c B9`U4<  
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。 YkLEK|d  
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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