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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y" 6~9j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5<?c_l9X^  
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, AUjTcu>i  
V =aoB Z  
Y7V&zF{  
[`-O-?=  
  class filler 8!%"/*P$  
  { (:Hbtr I  
public : O9=H [b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p,u<g JUL  
} ; KIBZQ.uG  
c)!s[oL  
a={qA4N  
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: I;Fy k70w;  
D:vUy*  
lvJ{=~u  
V\`= "  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3pv1L~ ZI  
L8tLW09  
r\ Yur  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >;r05,mc  
dlzamoS@AR  
DD$P r&~=  
27 TZ+?  
二. 战前分析 )zt4'b\)v  
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。 RrpF i'R  
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 "sx&8H"  
HeifFJn  
Y9L6W+=T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yW(+?7U  
  /* --------------------------------------------- */ LLY;IUK!R  
vector < int *> vp( 10 ); eL?si!ZL^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5"~^;O  
/* --------------------------------------------- */ HgATH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]bE?n.NwZ  
/* --------------------------------------------- */ Hpg;?xAT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b-zX3R;  
  /* --------------------------------------------- */ / cen# pb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); to|9)\  
/* --------------------------------------------- */ RZh)0S>J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4bzn^  
4"(zi5`e  
OLup`~  
G(\1{"!  
看了之后,我们可以思考一些问题: []3}(8yxGb  
1._1, _2是什么? v!h-h&p O7  
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。 UBHQzc+,  
2._1 = 1是在做什么? GFa/9Bi  
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。 <slq1  
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。 Tn-]0hWkP  
]]o[fqD-Zn  
>D4Ez  
三. 动工 6jo&i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B]F7t4Y!  
p}7&x[fTLk  
P}QbxkS 8  
9ufs6 z  
template < typename T > h:sG23@=  
class assignment hBE>ea  
  { []!r|R3  
T value; TPFmSDq  
public : f:&OOD o  
assignment( const T & v) : value(v) {} "]V|bz o0a  
template < typename T2 > PSR `8z n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y(Ezw !a  
} ; ~'.yhPo g  
H^:|`T|,  
T5_Cu9>ax  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RAbq_^Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bu&y w~  
X2?_lZ[\  
$-fY8V3[  
1ZFSz{  
  class holder E"&9FxS]^  
  { jUSr t)o03  
public : >! .9g  
template < typename T > mxA )r5sx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <XrGr5=BV  
  { wx5*!^&j  
  return assignment < T > (t); }c5`~ LLK  
} #zs\Z]3#  
} ; VVl-cU  
NWK_(=n  
't.F.t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g^UWf<xp  
Vdk+1AX  
  static holder _1; 3F!+c 8e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]sAD5<;  
3*2pacHpE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E}&jtMRUt  
而不用手动写一个函数对象。 MXV4bgltT  
3~xOO*`o  
=W*`HV-w  
D~&e.y/gHN  
四. 问题分析 /y|r iW  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~GYtU9s5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 53 05N!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C P{h+yCj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YH9] T,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }8#Czo jt  
-V<"Ay  
五. 问题1:一致性 j)qh>y)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |R/50axI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n5>N9lc  
\hN2w]e  
struct holder RhmVHhj  
  { !#qB%E]a  
  // uZI a-b  
  template < typename T > CHI(\DXNs  
T &   operator ()( const T & r) const ;g]+MLV9  
  { r^^C9"  
  return (T & )r; 1Di&vpn0u  
} uK5x[m  
} ; oH"N>@Vl  
0+pJv0u  
这样的话assignment也必须相应改动: .9Fm>e+!C  
BG=_i#V  
template < typename Left, typename Right > c$fM6M }  
class assignment P,_E 4y  
  { 1hij4m$b  
Left l; a"aV&t  
Right r; `,d7_#9'  
public : ayp}TYh*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cyNLeg+O*  
template < typename T2 > musxX58%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zh^w)}(W  
} ;  64fG,b  
Kjw\SQ)2~  
同时,holder的operator=也需要改动: #KW:OFT  
 ?~IZ{!  
template < typename T > 3IFU{0a`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UI;{3Bn  
  { Lai"D[N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Shz;)0To  
} m@~x*+Iz  
 U2$T}/@  
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。 I r~X#$Upc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q,`kfxA`O  
2_X0Og8s[  
return l(rhs) = r; sf0U(XYQ^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W$S.?[X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |3m%d2V*hF  
uL F55:`<  
template < typename Tp > oVW?d]R  
class constant_t mM.&c5U  
  { 9G~P)Z!0  
  const Tp t; [dMxr9M  
public : :^a$ve3(Jq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,-)1)R\.  
template < typename T > /$(D>KU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zhE7+``g  
  { {IWb:p#I]  
  return t; 2l?J9c}Wo  
} 7ow1=%Q  
} ; +E4 _^  
YSyW '~!b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PAkW[;GSDh  
下面就可以修改holder的operator=了  7I|Mq  
+F|[9o z  
template < typename T > 9OUhV [D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S}X:LHr*  
  { 4NV1v&"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S# #W_OlrI  
} fF%r$`2  
jQ*Qh  
同时也要修改assignment的operator() ~55>uw<  
'oG'`ED"  
template < typename T2 > e-mlvi^-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fp0Va!T(V  
现在代码看起来就很一致了。 1~ Nz6  
~\P.gSiz  
六. 问题2:链式操作 1 <+^$QL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mLE`IKgd]  
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。 ] ?(=rm9u  
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。 }g?]B+0  
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。 X6RM2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct . {I7sUQ  
=%LS9e^7D  
template < typename T > 7Y/_/t~Y  
struct result_1 qM+T Wp  
  { 8@-US , |  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A7H=#L+C  
} ; R 9(^CWs  
-|mABHjx*  
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: *?{)i~  
$`%.Y&A  
template < typename T > RS~oSoAE  
struct   ref @kw=0  
  { \#slZ;&s  
typedef T & reference; Lst5  
} ; ( C&f~U  
template < typename T > lxZXz JkqZ  
struct   ref < T &> dImm},  
  { iYnt:C  
typedef T & reference; x>cu<,e$d\  
} ; k4v[2y`  
',f[y:v;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U|=y&a2Rb  
#u_-TWVt  
template < typename T > L6T_&AiL$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sZc<h]L(g  
  { Y%3j >_\;  
  return l(t) = r(t); D%zIm,bf  
} ",a fv{C  
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。 PyYe>a;.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @y+Wl*:  
qcqf9g  
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 v!2`hq O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "2mVW_k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F>OYZOC]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7DD ot_qb  
最后的布局是: kDsUKO p  
                Add #]rw@c  
              /   \ Ab`Gb  
            Divide   5 #ed]zI9O  
            /   \ 6*$N@>8&  
          _1     3 _wIAr  
似乎一切都解决了?不。 fw<'ygd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ^#+9v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /=%4gWtr  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >|<6s],v  
J{H475GqiT  
template < typename Right > }U9e#>e x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d<]/,BY'  
Right & rt) const )j](_kvK  
  { V%))%?3x_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ B+];lr/-  
} rVLA"x 9u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E)Dik`Ccl  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1*Z}M%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 .$Y[>9  
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。 ^-DK<jZ^  
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。 46b.= }  
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? \>+gZc]an  
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: =Oy,SX  
.*ZNZ|g_  
template < class Action > #C|iW@  
class picker : public Action p?Y1^/   
  { 3'8~H]<W  
public : 7\.5G4dr%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [* Lh4K  
  // all the operator overloaded S5j#&i  
} ; + EM '-  
Xr@0RFdr[  
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。 jk~< si  
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: Q9( eH2=  
m#uutomi0  
template < typename Right > BJqM=<nQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hSxf;>(d  
  { p0Vw@R=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o;t{YfK  
} [=Xvp z  
W_?S^>?l/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0'gJSrgNI  
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。 )pg?ZM9  
lm$T`:c  
template < typename T >   struct picker_maker uJi|@{V  
  { fNQecDuS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zDX-}t_'q  
} ; m$]?Jq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZW2U9  
  { ur;8uv2o  
typedef picker < T > result; (u *-(  
} ; $#CkI09  
VQ +Xh  
下面总的结构就有了: %.]qkGZe#  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~GZ(Ou-&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y8\44WKW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5WEF^1  
至此链式操作完美实现。 HH^eEh4g  
xand%XNv  
Hg<]5  
七. 问题3 }nkX-PG9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )H)HR`  
}psJ'aiG*  
template < typename T1, typename T2 > .Ir5gz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =V(I  
  { d>2>mT$U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f"z96{zo  
} @X|CubJ  
 E;k'bz  
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: 9%|!+!j  
.QW89e,O3  
template < typename T1, typename T2 > )nQ.6  
struct result_2 z`lDD  
  { nT:ZSJWM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O0e6I&u :  
} ; <`BUk< uf#  
h&&ufF]D  
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? $Die~rPU  
这个差事就留给了holder自己。 O.}{s;  
    ;'*"(F=D6  
~i(X{ ^,3  
template < int Order > ~qs 97'  
class holder; 4\>Cnc{  
template <> O",:0<  
class holder < 1 > 3#W>  
  { 2-FL&DE  
public : ;:f.a(~c  
template < typename T > ;8H m#p7,  
  struct result_1 7&E3d P  
  { %6L{Z*(  
  typedef T & result; ,'[0tl}8K  
} ; >A#]60w.  
template < typename T1, typename T2 > @jX[Ho0W'  
  struct result_2 .#@*)1A#t  
  { bP(xMw<'j  
  typedef T1 & result; }Dm-Ibdg(  
} ; aH*)W'N?  
template < typename T > $0 eyp]XC\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3V2 "1Ic  
  { ^As^hY^p  
  return (T & )r; >HXT:0  
} $o0o5 ^Z-  
template < typename T1, typename T2 > M#UW#+*g!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lo Oh }y+  
  { J;HkR9<C  
  return (T1 & )r1; eVS6#R]'m  
} }[k~JXt  
} ; voEg[Gg4%I  
ng"R[/)In  
template <> xM'bb5  
class holder < 2 > b 'jZ4{+W  
  { /{6PwlP5  
public : Pd6p)zj  
template < typename T > WL:CBE#  
  struct result_1 pO[ @2tF  
  { x[zt(kC0+  
  typedef T & result; D:4Iex9$F"  
} ; (w}iEm\b  
template < typename T1, typename T2 > l~.ae,|7  
  struct result_2 $C#G8Ck,  
  { vvwNJyU-  
  typedef T2 & result; )%I2#Q"Nt-  
} ; [LbUlNq^B@  
template < typename T > |wZcVct~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kf/1;:^  
  { fYBmW')  
  return (T & )r; KEEHb2q  
} ci a'h_w  
template < typename T1, typename T2 > 9Ra*bP ]1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nep0<&"  
  { YBehyx2eK  
  return (T2 & )r2; E<y0;l?H<  
} u_shC"X:  
} ; B&3oo   
Iy% fg',%  
L )p*D(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~.;+uH<i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YMb\v4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pUi|&F K">  
2dg+R)%  
return l(i, j) = r(i, j); 'B>fRN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AwN7/M~'  
I&%{%*y  
  return ( int & )i; V C$,Y  
  return ( int & )j; 9%T~^V%T7  
最后执行i = j; }coSMTMv6  
可见,参数被正确的选择了。 ra2sYH1wr  
l+`f\},  
X:PB }  
Er509zZ,[  
D+.< kY.  
八. 中期总结 /P { Zo  
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: 2O;Lw@W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8` ~M$5!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jas=D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?tx%K U\3  
>U .  
Ad$CHx-  
rKxIOJ,T  
0N9`WK  
nE;^xMOK!  
九. 简化 t+y$i@R:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DO6Tz -%o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !D#wSeJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: q=Xda0c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 742 sqHx  
  +-*/&|^等 3*INDD=  
2. 返回引用。 "pUqYMB2i  
  =,各种复合赋值等 xgeDfpF'  
3. 返回固定类型。 4u0\|e@a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  KT'Ebb]  
4. 原样返回。 K=lm9K  
  operator, IY_u|7d  
5. 返回解引用的类型。  IDCuS  
  operator*(单目) }Rl^7h<!  
6. 返回地址。 2yB)2n#ut  
  operator&(单目) J5Pi"U$FkY  
7. 下表访问返回类型。 &ed&2t`Y  
  operator[] bT93R8yp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ' b?' u  
  operator<<和operator>> CVxqNR*DN  
- QPM$  
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。 DpA"5RV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }7Lo}}  
d6RO2^  
template < typename Left > n`v;S>aT  
struct value_return zt,Tda4Y  
  { %*:X FB  
template < typename T > tFj[>_d7  
  struct result_1 (p6$Vgdt  
  { [k<"@[8)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V/N:Of:\R  
} ; .0ov>4,R  
={'*C7K)oK  
template < typename T1, typename T2 > s0D,n1x  
  struct result_2 [te9ui%JS  
  { R k'5L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  F6'[8f  
} ; 7c.96FA  
} ; Jeb"t1.$  
.C HET]  
I7=g8/JD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u V[:e|v  
vH[G#A~4  
下面我们来剥离functor中的operator() {Tr5M o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ko7*9`  
[l`_2{:  
return l(t) op r(t) #k}x} rn<'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6I8A[   
return op l(t) ,q_'l?Pn  
return op l(t1, t2) _U Q|I|V#  
return l(t) op 1UHlA8w7 Q  
return l(t1, t2) op A5WchS'  
return l(t)[r(t)] -9D2aY_>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c>~q2_} W(  
E8gbm&x*  
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: uDe%M  
单目: return f(l(t), r(t)); 0 oC5W?>8s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H0dHW;U<1  
双目: return f(l(t)); U<|hIv-&  
return f(l(t1, t2)); KzgW+6*G  
下面就是f的实现,以operator/为例 dx.,  
M'(4{4rC  
struct meta_divide (B/od#nU  
  { hwD;1n  
template < typename T1, typename T2 > 6cQ)*,Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "J.7@\^ h/  
  { 7NQ@q--3s  
  return t1 / t2; ]'"aVGqa.  
} [\_#n5  
} ; 'L k& iph  
( M$2CL  
这个工作可以让宏来做: 6Wn"h|S  
!EwL"4pPw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :Qc[>:N  
template < typename T1, typename T2 > \ @3aI7U/I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NP+*L|-;  
以后可以直接用 C<G`wXlP|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M= ]]kJ:I  
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 M "W~%   
(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。。。) LK>J]p  
u*h+ c8|zI  
{e/6iSpT  
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 U=Hx&g  
Hyn*O)q!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y-ZTv(<  
class unary_op : public Rettype Bu{1^g:  
  { X:/Y^Xu  
    Left l; 6he (v  
public : G+k~k/D6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1s"/R  
R3dt-v  
template < typename T > RJ63"F $  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *LA2@9l  
      { 'F .tOD  
      return FuncType::execute(l(t)); @lO(QpdG  
    } _yH=w'8.  
+k?0C?/T;  
    template < typename T1, typename T2 > _+0Q Q{'N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kv8 /UW  
      { jI%g!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {>]7xTpwZ  
    }  "d3qUk  
} ; /4xp?Lo:  
v:xfGA nP  
^_0l(ke  
同样还可以申明一个binary_op Cju%CE3a  
3W#f Fy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^1}Y=! &  
class binary_op : public Rettype *z3wm-z1&  
  { _oU}>5  
    Left l; k6(9Rw8bCk  
Right r; .I1k+   
public : z>&|:VGG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7O \sQ]i6  
m Bc2x8g)  
template < typename T > dH[TnqJn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B098/`r  
      { ;*AK eI2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); cy%S5Rz  
    } }b$W+/M\  
nyRQ/.3  
    template < typename T1, typename T2 > 2cu?2_,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H}f} Y8J{  
      { i| /EA7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jmcf9g  
    } "I n[= 2w  
} ; ;5.S"  
M~SbIk<#a<  
m .':5  
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 uB*Y}"Fn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ),%(A~\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -0G/a&ss  
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。 $ KAOJc4<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a*T=;P3(I  
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。。。 b$,~S\\c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >`S $(f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~L55l2u7  
下面是修改过的unary_op q2U8]V U)  
g UAx8=h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %.nZ@';.  
class unary_op P)9$}9i  
  { mu/GOEZ5  
Left l; ?V9Da;cj  
  r,FPTf  
public : qHtonJc  
&X`zk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LagHzCB  
,+mH1#-3  
template < typename T > by0@G"AE+  
  struct result_1 kbcqUE  
  { m R|;}u;d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +/|;<K5_LI  
} ; %fH&UFby  
BK/~2u  
template < typename T1, typename T2 > Jp#Onl+d6  
  struct result_2 @ 5tW*:s  
  { s/cclFji]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =IC cN|  
} ; R/BW$4/E  
J.;{`U=:  
template < typename T1, typename T2 > xJemc3]2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !STa}wl  
  { %jc"s\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ROWrkJI>i  
} E{B8+T:3  
Zp'q;h_  
template < typename T > K>_~zWnc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  |tVWmm^m  
  { }r _d{nhi  
  return OpClass::execute(lt(t)); SAUfA5|e  
} iI 4XM>`a  
~REP@!\r^  
} ;  =o? Q0  
mQiVTIP3[O  
]?"1FSu-8r  
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 +.Cx.Nf(  
好啦,现在才真正完美了。 >v9@p7Dn  
现在在picker里面就可以这么添加了: %'`L+y  
Xpp%j  
template < typename Right > 7LZ A!3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hp}dm93T  
  { NBaXfWh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R&P}\cf8T  
} "gQA|NHwV  
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。 +`_Km5=  
C#3K.0a  
R|OY5@  
h F4gz*Q  
E2%{?o  
十. bind 27CVAX ghV  
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。 898=9`7e  
先来分析一下一段例子 _ W +  
4w<4\zT_U}  
J\fu6Ti  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6M-Y`T`J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2z+-vT%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \7elqX`.yY  
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。 fk!P#  
我们来写个简单的。 h^aUVuL/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2nsW)bd  
对于函数对象类的版本: q?TI(J+/  
K2gg"#ft?  
template < typename Func > =T3O;i  
struct functor_trait p+7ZGB  
  { PYPDK*Ie  
typedef typename Func::result_type result_type; UL<*z!y  
} ; oy< q;'  
对于无参数函数的版本: zhW.0:9 CR  
fJ8Q\lb<_  
template < typename Ret > ,lUr[xzV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z?AX  
  { bzh`s<+  
typedef Ret result_type; UP?]5x>  
} ; Pi&8!e<  
对于单参数函数的版本: \Ng|bWR>LQ  
gPYF2m  
template < typename Ret, typename V1 > %`b %TH^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XI8rU)q  
  { ]%I}hj J  
typedef Ret result_type; `^#V1kRmH  
} ; W^sH|2g  
对于双参数函数的版本: ZlEH3-Zv  
KDUa0$"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4qe!+!#$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \&Bvh4Q  
  { stcbM  
typedef Ret result_type; d|Q_Z@;JF  
} ; |',$5!:0O  
等等。。。 H}}g\|r&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %"{jNC?  
[t.x cO  
template < typename Func > ?Gr2@,jlD  
struct func_return 6Q}WX[| tQ  
  { k6|wiSyu  
template < typename T > =U)e_q  
  struct result_1 5$;#=WAY  
  { NJ];Ck  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f.X<Mo   
} ; e/* T,ZJ  
8"5^mj  
template < typename T1, typename T2 > %V2A}78  
  struct result_2 hErO.ad1o  
  { t.YY?5 l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `:y {  
} ; DuV@^qSbG.  
} ; p#DJow  
,4`=gKn  
IJz=SV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }_ [Bp  
XA4miQn&  
template < typename Func, typename aPicker > CUG3C  
class binder_1 -w#*~Q{'*  
  { 8n`O{8:fi  
Func fn; ;(1Xb   
aPicker pk; fO'"UI  
public : PW)Gd +y  
+`D,7"{Eu  
template < typename T > \cKY{(E  
  struct result_1 R-\a3q  
  { FvTc{"w /  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W!.vP~>  
} ; x.ZW%P1  
$lYy`OuC  
template < typename T1, typename T2 > q o^PS  
  struct result_2 X6`F<H`  
  { /6@iRswa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pZUXXX  
} ; gLGu#6YVu  
$-Wn|w+h<a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m?4L>'  
brXLx +H8  
template < typename T > 7>sNjOt@M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rm"C|T4:V  
  { o{n)w6P{R,  
  return fn(pk(t)); Xe:gH.}  
} n +R3  
template < typename T1, typename T2 > M}c gVMW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5:r*em  
  { A\IQM^i  
  return fn(pk(t1, t2)); EJ&aT etQ  
} nz%{hMNYH  
} ; zUNWcv!& "  
l%^VBv> 2  
0[SJ7k19  
一目了然不是么? S.Rqu+  
最后实现bind S( nZ]QEG  
 +?I 1Og  
{ t1|6R0  
template < typename Func, typename aPicker > dY6A)[dAH'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _${//`ia=  
  { S>y(3E]I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #x^dR-@   
} Cvk n2T  
F]L$xU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L UitY  
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。 9PZY](/  
&Ub0o2+y  
十一. phoenix Eh{]so  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dYP-QUM$7  
k_$9cVA  
for_each(v.begin(), v.end(), O wJZ?j& )  
( f5p:o}U*  
do_ gs?=yNL  
[ G5K_e:i  
  cout << _1 <<   " , " _pM~v>~*+  
] 3\~ RWoB0u  
.while_( -- _1), ud}B#{6  
cout << var( " \n " ) !rwe|"8m?u  
) .NOh[68'  
); kl&9M!;:n  
<ic%c/mN  
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: {y0`p1  
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 s1/:Ts[3i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t^Hte^#S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V/; / &  
h%0hryGB  
D6M ktE)'  
template < typename Cond, typename Actor > .&R j2d  
class do_while }% m:^*@$9  
  { gOnVN6  
Cond cd; @j vF[wi;  
Actor act; !~Am1\02  
public : qwz_.=5E6  
template < typename T > K;fRDE) {  
  struct result_1 -N4km5  
  { )C0dN>Gb  
  typedef int result_type; bF#1'W&  
} ; IW1+^F9NEw  
?jDdF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R,'` A.Kk  
GNIZHyT(O  
template < typename T > vXA+4 ?ZG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >^!qx b-  
  { K/OE;;<IA  
  do P{{pp<tX*&  
    { sp VE'"^  
  act(t); &q?A)R  
  } liuF;*  
  while (cd(t)); EP ;TfWc}1  
  return   0 ; B > sTM  
} ?cF-w!>o8  
} ; |x[zzx# >-  
5m e|dvk  
4jyDM68i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Le*sLuxk<  
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。 :Jz@`s1n  
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。 AzwG_XgM)  
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。 ML|O2e  
下面就是产生这个functor的类: [kjmEMF9i  
SW^/\cJ^  
5NT?A,r"  
template < typename Actor > HRPNZ!B  
class do_while_actor h 9B^U?<wT  
  { 5V{ B,T  
Actor act; q!5 *) nw"  
public : !oDX+hd,%>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Tn'_{@E;  
Gxj3/&]^Y  
template < typename Cond > $G_,$U !  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HalkNR-eEm  
} ; ?[|T"bE5[  
e{8j(` (;#  
9w%|Nk>=>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X9d~r_2&m<  
最后,是那个do_ /61P`1y(J  
D{4Ehr "T  
xK3 xiR  
class do_while_invoker 0."TSe83\  
  { h.`U)6*?&N  
public : ~PoBvHi  
template < typename Actor > [J6*Q9B<V&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y].vll8R  
  { AhjUFz  
  return do_while_actor < Actor > (act); r-ldqj  
} H,F/u&O  
} do_; ) ag8]   
pX nY=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #DL( %=:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oZY2K3J)  
最后来说说怎么处理break和continue c2,1d`  
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。 ^YpA@`n  
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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