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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @ 'N $5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s{V&vRr  
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, a|#pl!  
1 XJZuv,T:  
M"u=)CT  
[KbLEMrPba  
  class filler NWQ7%~#k*  
  { ~ b66 ;  
public : qLc&.O.=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )  LTV+?  
} ; ko'V8r `V  
!M9mX%UQ  
 w}t}Sh  
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: m qUDve(  
Fi\) ka\u  
|ITb1O`_P  
x2aG5@<3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -f1}N|hy  
;X0uA?  
;:ZD<'+N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qQO*:_ezzk  
99,=dzm  
D!Nc&|X^  
MPyDG"B*  
二. 战前分析 -eS r  
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。 9f5~hBlo  
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 1&7?f  
O:RN4/17  
(b&Z\?"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W[]|Uu/%  
  /* --------------------------------------------- */ ,H mGp  
vector < int *> vp( 10 ); ^^tTA^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3DB= Xh  
/* --------------------------------------------- */ ) hoVB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W_Y56@7e  
/* --------------------------------------------- */ {_$['D^az  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yf R0vp<&  
  /* --------------------------------------------- */ KM"?l<x0Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XpK  Y#  
/* --------------------------------------------- */ es.Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >TawJ"q-6R  
*8yC6|wL?  
q D=b+\F  
 CWYOzqf  
看了之后,我们可以思考一些问题: B,Tv9(sv  
1._1, _2是什么? *-q &~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]W~M?1 }  
2._1 = 1是在做什么? !bnnUCTb\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H!6&'=c{k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 tI#65ox#  
Sz')1<  
p:{L fQ  
三. 动工 @KLX,1K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ncOl}\Q9  
;:J"- p  
/7,@q?v  
`_ZbA#R,  
template < typename T > t U~q4$qqE  
class assignment RF4B ]Gqd  
  { VsK8:[Al  
T value; _,UYbD\[J}  
public : w-v8 P`V  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1<lf o^B  
template < typename T2 > d.B<1"MQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '}(Fj2P79  
} ; m6 xbO  
M\IdQY-c  
';D>Z ?l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l ^}5PHLd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K>XZrt  
HL>l.IG?  
EUH9R8)  
_z.CV<  
  class holder s*i,Ph  
  { > #9 a&O  
public : 6!*zgA5M'  
template < typename T >  z{V#_(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Iq6EoDoq  
  { $~ d6KFT  
  return assignment < T > (t); F%%mcmHD#  
} wZ `{ i  
} ; JlEfUg#*  
;4v`FC>  
,,)'YhG(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MD,BGO?C  
9j5Z!Vsy  
  static holder _1; BI!EmA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NPa4I7`A  
N"~P$B1 X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r(n>N0:0Ls  
而不用手动写一个函数对象。 v6=X]Ji{YA  
"(';UFa  
XZ8]se"C  
6KN6SN$  
四. 问题分析 iP$>/[I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &Fk|"f+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X .K*</(g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 />>KCmc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RcO.1@2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [?2?7>D8  
eU]I !pI<  
五. 问题1:一致性 F)/4#[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N1vA>(2A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < 5ULu(b&$  
7v.O Lp  
struct holder j``Ku@/x0  
  { ~Q]::  
  // 9c{ ~$zJW  
  template < typename T > a^O>i#i  
T &   operator ()( const T & r) const ^ b=;  
  { yRQNmR;Uy  
  return (T & )r; #}tdA( -  
} X1V~.k vt)  
} ; hOdU%  
a785xSUV  
这样的话assignment也必须相应改动: Wm)Id_  
!l6ht {  
template < typename Left, typename Right > Un5 AStG  
class assignment @bnw$U`+  
  { &{q'$oF  
Left l; 6IJ;od.\b$  
Right r; r.=.,R  
public : eOZ~p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8N<m V^|}  
template < typename T2 > $!\L6;:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .I^Y[_.G  
} ; -Wre4 ^,v  
KWi|7z(L=  
同时,holder的operator=也需要改动: %S>6Q^B  
'Ir   
template < typename T > (4rHy*6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rj1%IzaXU^  
  { AF{@lDa1h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RyWfoLc  
} 6_g6e2F  
{e., $'#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 {?3i^Q=V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vk76cV D  
<v\x<ul6  
return l(rhs) = r; rQPO+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t+0/$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '68#7Hs.  
Ch~y;C&e+r  
template < typename Tp > [V5,1dmkI  
class constant_t yv)-QIC3  
  { /7-FVqDx8  
  const Tp t; 'Q.5` o  
public : 0AhUH| ]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k#p6QA hS  
template < typename T > GQE7P()  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q)YHhH\  
  { 1gLET.I:  
  return t; 'BVI^H4  
} m?;/H  
} ; b%VZPKA;  
ZA'0 q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3B$|B,  
下面就可以修改holder的operator=了 v.gAi6  
=~21.p  
template < typename T > +.m:-^9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DKl\N~{F  
  { 9h6siK(F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W{ZJ^QAq/  
} )E6E}  
^Q!A4 qOQ  
同时也要修改assignment的operator() &u (pBr8B  
8Qkwg]X  
template < typename T2 > O}6*9Xy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0rAuK7  
现在代码看起来就很一致了。 Jl$ X3wE  
z07:E>D]  
六. 问题2:链式操作 ?U2 'L2y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ir5E*op7D  
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。 SzUH6|=.R=  
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。 xp]9Z]J1l  
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。 =^)$my\C:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `t g=__D  
aZo>3z;  
template < typename T > QS-X_  
struct result_1 /In=u6D O  
  { DYgz;Y/%l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >;fn,9w  
} ; 4-C'2?  
G P ' -  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m;>:mwU  
RiIafiaD  
template < typename T > >#Bu [nD%  
struct   ref zN\C  
  { KJt6d`ZN  
typedef T & reference; (:}}p}u  
} ; xb&,9Lxd|  
template < typename T > : TqeVf  
struct   ref < T &> X*&Thmee  
  { FbW$H]C$  
typedef T & reference; ;i ?R+T  
} ; iD>H{1 h  
NpS =_QeNw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IPt !gSp  
z|$9%uz"  
template < typename T > FY/F}C,o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U8<C4  
  { s/P+?8'9  
  return l(t) = r(t); cSmy M~[  
} iaRCV 6cl  
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。 "Sw raq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =L{-Hu/j  
?&VKZSo  
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 9N6 \Ou~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LFvZ 7M\\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9)4_@rf%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  jQ-2SA O  
最后的布局是: +Y>oNX1KN  
                Add ]y"=/Nu-Ja  
              /   \ .P ??N  
            Divide   5 8,&Y\b`..  
            /   \ bb-u'"5^]  
          _1     3 O! _d5r&,  
似乎一切都解决了?不。 KNOVb=# f_  
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。 2M+ *VO  
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。 va0}?fy.O%  
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: cV4Y= &  
Fn{Pmo*rs  
template < typename Right > +HG*T[%/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P4 #j;k4P  
Right & rt) const KD- -w(4  
  { `A8ErfA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sR)jZpmC(  
} iMQ0Sq-%1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (N`GvB7;  
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。 4Ujy_E?^  
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。 ej \S c7.  
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。 @eq.&{&  
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。 & +yo PF  
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? ;ssI8\LG  
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: y8} /e@&  
J_9[ x mM  
template < class Action > Xc L%0%`  
class picker : public Action mo&9=TaG  
  { `^h:} V  
public : q*cEosi'F?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r^ABu_u(`I  
  // all the operator overloaded 0: B%,n UM  
} ; wGx H  
sFsf~|  
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。 D/hq~- g  
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: 2W#^^4^+  
SnM^T(gtS3  
template < typename Right > @7{.err!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  , YlS  
  { aDu[iaZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n98sY+$-z  
} ~Bi%8G  
YWL7.Y>%5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8i)9ho<  
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。 z|\n^ZK=  
#er% q:  
template < typename T >   struct picker_maker ^1_CS*  
  { [\  &2&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lR]FQnZ  
} ; @|e we. r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kU.@HJ[@j  
  { =T1Xfib  
typedef picker < T > result; ,T;D33XV  
} ; zMd><UQP{  
%Hhk 6tR,  
下面总的结构就有了: Ty7)j]b"zl  
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。 ,qNbo 11  
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。 </aQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "F4 3q8P  
至此链式操作完美实现。 sd =bw  
m)Wq*&,o  
Jm"W+! E  
七. 问题3 Hx!eCTO:*  
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。 N7YCg  
<2~DI0pp(  
template < typename T1, typename T2 > .i^ @v<+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >7~,w1t  
  { ngI+afo   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "<^n@=g'q  
} X-J85b_e  
JVr8O`>T  
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: 14*6+~38m&  
=&(e*u_  
template < typename T1, typename T2 > 1/K1e$r  
struct result_2 2<:dA >1  
  { !YZKa-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z'Pe%}3  
} ; #rNc+  
UT[{NltH  
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? $xcZ{C  
这个差事就留给了holder自己。 {L [   
    {JF"PAS7  
'yV*eG?^&  
template < int Order > 34nfL: y  
class holder; 5fYWuc9}z  
template <> }w-M .  
class holder < 1 > R~fk/T?  
  { YHMJ5IM@.  
public : B]6Lbp"oo  
template < typename T > # s7e/GdKb  
  struct result_1 xvomn`X1  
  { p1 ("  
  typedef T & result; AWssDbh/[  
} ; i ^2A:6}?  
template < typename T1, typename T2 > AlkHf]oB  
  struct result_2 N">#fYix  
  { o$V0(1N  
  typedef T1 & result; 'f.k'2T  
} ; WWo"De@  
template < typename T > ?<Lm58p8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]E'?#z.t  
  { !nlr!+(fV  
  return (T & )r; L 4Z+8*  
} N Z ,}v3  
template < typename T1, typename T2 > PN:`SWP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .k +>T*c{  
  { r adP%W-U  
  return (T1 & )r1; UBk:B  
} R0LWuE%eD  
} ; 1&<o3)L:  
axq~56"7E  
template <> MUGoW;}v )  
class holder < 2 > RDjw|V  
  { pZ3sp!  
public : T<NOL fk66  
template < typename T > #f/4%|t:  
  struct result_1 99CK [G  
  { sLXM$SMBh  
  typedef T & result; y` '#gH  
} ; rK`^A  
template < typename T1, typename T2 > *<6dB#' J  
  struct result_2 0C  K  
  { [Q J  
  typedef T2 & result; zufsmY4P  
} ; h.KgHMV`  
template < typename T > y,6kL2DM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *[*q#b$j  
  { tE <?L  
  return (T & )r; Ei\>gXTH1-  
} l&:8 'k+%=  
template < typename T1, typename T2 > c_?^:xs:d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;[[6[i  
  { #8ltV`  
  return (T2 & )r2; jZ:/d!$S  
} 11kyrv  
} ; jb{9W7;RL  
*'aouS/?<6  
dU2;   
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )N607 Fa-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5MKM;6cA&p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2oRwDg&7|  
z!18Jh  
return l(i, j) = r(i, j); aDxNAfP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AXSip  
YRr,{[e  
  return ( int & )i; 'mTY56Yq  
  return ( int & )j; \ym^~ Q|  
最后执行i = j; -.ZP<,?@F  
可见,参数被正确的选择了。 \i@R5v=zL  
.:B>xg~2  
);6f8H@G  
?%Tx% dB  
MPy>< J  
八. 中期总结 D6+3f #k6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "5O>egt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CR%h$+dzy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $Bl51Vj N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UnYb}rF#%  
O>a1S*mxP  
ccPWfy_  
jm@M"b'{  
|yzv o"3  
Il(o[Q>jJ3  
九. 简化 xpo^\E?2  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #62ThH~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hsS&|7Pt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: b6sf1E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &}7R\co3  
  +-*/&|^等 JtxVF !v  
2. 返回引用。 EzjK{v">  
  =,各种复合赋值等 '@h  
3. 返回固定类型。 jw {B8<@s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ->.9[|lIg  
4. 原样返回。 ",Vx.LV  
  operator, RWo7_XO  
5. 返回解引用的类型。 wvxz:~M  
  operator*(单目) 9p3~WA/M@  
6. 返回地址。 g1"Z pD  
  operator&(单目) zwJ&K;"y(  
7. 下表访问返回类型。 J'7;+.s(  
  operator[] GEh(pJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VKX|0~  
  operator<<和operator>> x=Oy 6"  
D1v0`od'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -PGxG 8S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S-Vj$asv!  
/F~/&p1<\k  
template < typename Left > $@71 w~y  
struct value_return QRBx}!:NZ#  
  { vt *  
template < typename T > ~ss6yQ$  
  struct result_1 g52)/HM  
  { JJSE@$",\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C58o="L3S  
} ; j>:N0:  
ujmIS~"  
template < typename T1, typename T2 > j|K;Yi  
  struct result_2 r<!nU&FPD:  
  { kh2TDxa&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aGi`(|shW  
} ; ?Z?(ky!  
} ; { AYW C6Y  
RtHai[j  
~M} K]Li  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K[OOI~"C  
nQ+5jGP1  
下面我们来剥离functor中的operator() #Pf<2S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JJ_ Z{  
Z@&%"nO  
return l(t) op r(t) F!)[H["_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !3k-' ),z&  
return op l(t) H{=G\N{  
return op l(t1, t2) v^t7)nx^  
return l(t) op 8zj&e8&v  
return l(t1, t2) op q mFbq<&  
return l(t)[r(t)] Z.Z;p/4F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GU2TQx{V  
|/n7(!7$[v  
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: \X %FM"r  
单目: return f(l(t), r(t)); *9kg \#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iz`>'wpC  
双目: return f(l(t)); :"!Z9l\@  
return f(l(t1, t2)); YF-E1`+?<  
下面就是f的实现,以operator/为例 Er~KX3vF  
HB5-B XBU  
struct meta_divide ^ IuhHP  
  { !s1<)%Jt  
template < typename T1, typename T2 > ZZo<0kDk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f*Q9u>1p  
  { !JrKTB%  
  return t1 / t2; a<r,LE  
} a_5s'Dh  
} ; 87l*Y|osP  
A~a 3bCX+"  
这个工作可以让宏来做: U.t][#<3  
CV"}(1T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Tt~[hC h  
template < typename T1, typename T2 > \ bs ~P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7JQ4*RM  
以后可以直接用 |LQ%sV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {*GBUv5  
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 _h}(j Ed!  
(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。。。) Bt@?l]Y  
PL$XXj>|:  
/K&9c !]$C  
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 O5p$ A @  
~s HdOMw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sj(>G;  
class unary_op : public Rettype vJ'22)n  
  { -kLBq :M  
    Left l; h0 92S|iY  
public : TCyev[(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o<!H/PN  
:h34mNU  
template < typename T > v {HF}L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CS~onf<xz  
      { n8;L_43U  
      return FuncType::execute(l(t)); m-Jy 4f#  
    } `Ze$Bd\  
0$Rn|yqf%  
    template < typename T1, typename T2 > dNt^lx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fik ;hB  
      { "0;WYw?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7:vl -ZW  
    } X(BxC<!D.  
} ; 61kSCu  
BI)C\D3[  
C;JW \J~W  
同样还可以申明一个binary_op !% W5@tN  
oz=ULPZ%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O8\f]!O(  
class binary_op : public Rettype :~"m yn,  
  { d"-I^|[OM  
    Left l; Ff/Ap&0+  
Right r; Posz|u<x  
public : ]m 3cm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +0%r@hTv&>  
56s%Qlgx  
template < typename T > )JTQZ,f3]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZJ2 MbV.6  
      { (nB[aM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5Q8 H8!^  
    } y-.{){uaD  
\v-I<"::  
    template < typename T1, typename T2 > [nVBnB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sv% E5@  
      { 5<PNl~0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lJFy(^KQG,  
    } )m =xf1  
} ; y$-@|M$GG  
? eX$Wc{  
AeEdqX)  
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 71[?AmxV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JGvhw,g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Jb*QlsGd  
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。 nm<VcCc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AzJ;E tR  
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。。。 V^Z5i]zT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rM= :{   
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) |X>'W"Mn  
下面是修改过的unary_op $<)]~* *K  
hq {{XQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zL+t&P[\  
class unary_op 8=Oym~  
  { n^{h@u  
Left l; /YZMP'v  
  fNAW4I I}  
public : $[`rY D/.  
%D#&RS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <v -YMk@  
y(g]:#  
template < typename T > Hm'fK$y(  
  struct result_1 4s:M}=]N  
  { yN`hW&K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n7;jME/!  
} ; V0>[bzI  
D['J4B  
template < typename T1, typename T2 > @R`6j S_gK  
  struct result_2 z0+JMZ/  
  { g9 ^\Q Yh!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lFtEQ '}  
} ; ^(+q 1O'  
cOdRb=?9  
template < typename T1, typename T2 > b1#C,UWK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K!9K^h  
  { &Cj~D$kDEu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P,m+^,  
} 5L2j, ]  
o>(<:^x9  
template < typename T > Hl%Og$q3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dDl+  
  { *V:U\G  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4t =Kt  
} 6|q"lS*$S  
 N{g7  
} ; ,sc#l<v  
WGA&Lr  
d m"R0>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;0kAm Vy  
好啦,现在才真正完美了。 V*s\~h)  
现在在picker里面就可以这么添加了: nHbi{,3  
+pT;; 9  
template < typename Right > Jxe5y3* (  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #y#TEw,  
  { T2]8w1l&K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .?g=mh79(  
} ku*k+4rz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 qk'&:A  
Y1r'\@L w  
~28{BY  
[>GblL  
]aMDx>OE  
十. bind Jgr;'U$  
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。 f eB ?  
先来分析一下一段例子 P]^8Enp  
|*J;X<Vm  
GjW(&p$&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <`Fl Igo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -eV*I >G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,^mEi  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 y~]D402Cx  
我们来写个简单的。 zF FYl7]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *^]  
对于函数对象类的版本: ~2hzyEh  
Q`J U[nY  
template < typename Func > W?E01"p  
struct functor_trait y=\&z&3$  
  { KQ9w>!N[  
typedef typename Func::result_type result_type; rC|nE=i  
} ; AFsieJ  
对于无参数函数的版本: 6@# =z  
+|S)Mm8-  
template < typename Ret > BR@gJ(2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LC=M{\  
  {  K%%Ow  
typedef Ret result_type; 3`SH-"{j%  
} ; %jj-\Gz!  
对于单参数函数的版本: )ZLj2H<  
*$VeR(QN  
template < typename Ret, typename V1 > '.pGkXyQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]5*H/8Ke7  
  { -ys/I,}<  
typedef Ret result_type; dMjQV&  
} ; t4;gY298  
对于双参数函数的版本: ={o4lFe3v(  
{c?{M.R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]S?G]/k}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F3!6}u\F  
  { &-NGVPk81`  
typedef Ret result_type; ZI$P Qz2i  
} ; R=R]0  
等等。。。 U"@p3$2QW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy En-=z`j G  
Y=sv   
template < typename Func > F\;l)  
struct func_return T<nK/lp1t  
  { M^l%*QF[,q  
template < typename T > ueW/i  
  struct result_1 e]!`94f  
  { s]=XAm"4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ixM#|Yq  
} ; 7w5l[a/  
/P[u vO  
template < typename T1, typename T2 > +  rN#  
  struct result_2 \C;Yn6PK0  
  { L*Ffic  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *}HDq(/>w  
} ; F @t\D?  
} ; B[w.8e5  
h }&dvd  
WQw11uMt@q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r#ADxqkaV  
qS}{O0  
template < typename Func, typename aPicker > Yqu/_6wLx  
class binder_1 (NnE\2  
  { hP[/xe  
Func fn; x5rm 2C  
aPicker pk; fK@UlMC]7  
public : 2WKIO|'  
^N ;TCn  
template < typename T > 'R$/Qt;uA  
  struct result_1 5A %TpJ  
  { k+@ :+ RL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b4KNIP7E  
} ; 0lqh;/  
l'!_km0{d  
template < typename T1, typename T2 > %dmQmO,  
  struct result_2 I L&PN`#  
  { u[wDOw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZZxt90YR'5  
} ; gHL:XW^  
HuA4eJ(2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N1:)Z`r  
:=quCzG  
template < typename T > w1F)R^tU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :W-xsw  
  { $RRh}w\0^  
  return fn(pk(t)); vls+E o]  
} b\NY!)B  
template < typename T1, typename T2 > bWCtRli}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #'#@H  
  { *gwo.s  
  return fn(pk(t1, t2)); X"f]  
} vvG*DGL)qL  
} ; Kx;la  
$G /p[JG6-  
{>ghX_m |  
一目了然不是么? FVOPC:}bj  
最后实现bind aNICSxDN  
\H PB{ ;  
sA"B/C|(g  
template < typename Func, typename aPicker > \<} e?Yx%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @9]TjZd  
  { -Y"2c,~pH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gazX2P[D  
} _>t6]?*  
ob)c0Pz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eY:jVYG(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &]KA%Db2  
~^3U@( :  
十一. phoenix BQgK<_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M;.:YkrUH  
7Sycy#D  
for_each(v.begin(), v.end(), p{0rHu[  
( "GxQ9=Z  
do_ N40DL_-  
[ 9~r8$,e  
  cout << _1 <<   " , " ``h* A  
] \gir  
.while_( -- _1), Jjx1`S*i  
cout << var( " \n " ) >ISBK[=H  
) )RT:u)N  
); -{*QjP;K  
UQT=URS  
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: Og2w] B[  
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 B1U7z1<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .T~Oc'wGo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $C{-gx+:  
]PH'G>x  
a0wpsl iF  
template < typename Cond, typename Actor > vWYU'_=  
class do_while ^{O1+7d[.  
  { EBUCG"e  
Cond cd; FbD9G6h5  
Actor act; lxLEYDGFS  
public : R{Me~L?  
template < typename T > ML1/1GK*i+  
  struct result_1 R8, g^N  
  { 5.U|CL  
  typedef int result_type; 0*/[z~Z-1  
} ; 7  nawnS  
 OJ# d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1|7t q  
)3!z2f:e  
template < typename T > b5%T)hn=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q,>]f@m  
  { {@X)=.Zf  
  do _s0;mvz'  
    { X_wPuU%  
  act(t); 6oR5q 4  
  } p<(b^{EX  
  while (cd(t)); JjH141 n%D  
  return   0 ; &UX:KW`=  
} \2 `|eo  
} ; gCI{g. [I!  
h}GzQry1  
Up1e4mNL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /V>yF&p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pJ@D}2u(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AUm5$;o,/  
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。 y?xFF9W@H  
下面就是产生这个functor的类: Zx%6pZ(.  
e:;u_ be~  
r )f+j@KF  
template < typename Actor > Wtj* Z.=:  
class do_while_actor TDW\n  
  { v6'k`HnK  
Actor act; @VKN6yHH  
public : B d?{ldg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZcrFzi  
3m/XT"D  
template < typename Cond > /,^AG2]( f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k:`yxxYIh  
} ; .QM>^(o$Z  
S,qEKWyLd  
&^K,"a{  
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`"pn <  
最后,是那个do_ qbD[<T  
IFW"S fdZk  
:sJQ r._L  
class do_while_invoker $36.*s m  
  { P^m&oH5]EG  
public : _G ^Cc}X  
template < typename Actor >  M_f.e!?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h9l 6AnbJ  
  { [|APMMYK1  
  return do_while_actor < Actor > (act); \) g?mj^  
} cFloaCz  
} do_; 9<1dps=c  
q3/ 0xN+?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HV8=b"D"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AP/#?   
最后来说说怎么处理break和continue PI$K+}E  
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。 ~y8KQ-1n"  
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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