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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4_-L1WH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eD|"?@cE  
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, O%f{\Fr  
TVF:z_M9  
'cqY-64CJZ  
}wZsM[NDB  
  class filler L[^.pO  
  { d&lT/S  
public : ~^PNMZk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \]0#jI/:  
} ; E|A~T7G=  
GX=U6n>  
L d{`k  
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: ?pWda<&  
~ike&k{  
\D1@UyE  
`>GXJ~:D["  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \5-Dp9vG  
\opcn\vW  
}`aT=_B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 55ft ,a  
?<rZ9$  
y@SI)&D  
H43d[@h  
二. 战前分析 {e1sq^>|  
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。 22*~CIh~x  
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 @; tM R|p  
X|yVRQ?F`  
"ZL_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [_`@ V4  
  /* --------------------------------------------- */ ?zf3AZ9  
vector < int *> vp( 10 ); C~WWuju'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /Ny#+$cfk  
/* --------------------------------------------- */ ??P %.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &fsk ESV0  
/* --------------------------------------------- */ hu >wcOt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SW5n?Qj3-  
  /* --------------------------------------------- */ 1,7 }ah_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); E:-~SH}  
/* --------------------------------------------- */ q VavP6I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 96S$Y~G# &  
WM%w_,Z  
~Kl"V% >  
RY3=UeoF  
看了之后,我们可以思考一些问题: eFotV.T!#  
1._1, _2是什么? NV==[$(r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W*?qOq {  
2._1 = 1是在做什么? aPRMpY-YC3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,L MN@G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2`rJr  
i3pOGa<  
\qTp#sF  
三. 动工 ^*+j7A.n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8kC$Z)  
+p&zM3:9w  
s8 u`v1  
[mj=m?j  
template < typename T > v V;]?  
class assignment Z78i7k}  
  { 9g# 62oIg  
T value; p8"C`bCf  
public : F+?i{$  
assignment( const T & v) : value(v) {} !? H:?  
template < typename T2 > R+!oPWfb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K7C!ZXw~  
} ; B.KK@  
Efoy]6P\  
<WnIJum  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,%qP   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '+ mI  
DC8\v+K  
df {\O* 6  
yMzy!b Ky  
  class holder ,\i,2<hz.  
  { C~?p85  
public : .Wr7*J[V.  
template < typename T > [mNum3e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kw} E0uY  
  { +t&+f7  
  return assignment < T > (t); j}K 3YfH  
}  DZ4gp  
} ; [z"oi'"fQ  
x>,wmk5)  
P : L6Zo-J  
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: ic3Szd^4  
F_i"v5#  
  static holder _1; y|i(~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .r&CIL >  
Z\]LG4N?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vl6|i)D  
而不用手动写一个函数对象。 #T8jHnI  
B5h)F> &G  
7]Hf3]e>/  
f`K#=_Kq7  
四. 问题分析 L]Xx-S  
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。 t-n'I/^5  
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。 XiV K4sD8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dd;rne v+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XR p60i6f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0v6Z 4Ahpo  
osmCwM4O  
五. 问题1:一致性 __1Hx?f  
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?| Cs,Cb2[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S6C DK:  
h,-i\8gq  
struct holder :8hXkQ  
  { (CtRU   
  // 1}SON4U  
  template < typename T > T,Q7 YI  
T &   operator ()( const T & r) const :oYSvK7>  
  { !>wu7u-  
  return (T & )r; EZVgTySd  
} ^^24a_+2  
} ; QNv5CQ&  
TEGg)\+D>  
这样的话assignment也必须相应改动: =h?%<2t9<  
qlg.\H:W~  
template < typename Left, typename Right > [#SO}'1n  
class assignment 7:=(yBG  
  { 7L6^IK  
Left l; Fo5UG2E&  
Right r; kmlO}0  
public : 0LIXkF3^1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x%T^:R  
template < typename T2 > gxe u2 HG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iAPGP -<6  
} ; - K"L6m|  
M\Wg|gpy  
同时,holder的operator=也需要改动: $]W*;MTI}  
7TU77  
template < typename T > cg_tJ^vrY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Se\iM s  
  { o/vD]Fs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {A%&D^o)  
} Uxe]T  
)(1tDQ`L>  
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。 }N,v&  B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R!\._m?\h  
W'E3_dj+  
return l(rhs) = r; uKJo5%>  
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。 CPY|rV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yFDt%&*n^  
' ~z`kah  
template < typename Tp > onS4ZE3B  
class constant_t ?i!d00X  
  { V=PK)FJ  
  const Tp t; p^p1{%=  
public : #"H<k(-Cz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N>g6KgX{K  
template < typename T > us<dw@P7{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bHTTxZ-%  
  { 3.=o}!  
  return t; @)z?i  
} `Cy;/95m  
} ; gy#G;9p  
1p SEr6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q%1B4 mF'  
下面就可以修改holder的operator=了 EIg:@o&Jj  
o_ixdnc  
template < typename T > THy   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cs,t:ajP  
  { 3#F"UG2,_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =}e{U&CX  
} I=YZ!*f/`  
 %Rm`YH?  
同时也要修改assignment的operator() i^4i]+  
vv`53 Pbw)  
template < typename T2 > <c [X^8   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #,!/Cnqis  
现在代码看起来就很一致了。 ! ;Ctz'wz  
xP'"!d4^i  
六. 问题2:链式操作 K2tOt7M!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xR&Le/3+  
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。 Dk g-y9  
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。 #g1,U7vv8  
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。 K#y CZ2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i*+N[#yp  
8Urj;KkD  
template < typename T > Uo|T6N  
struct result_1 id1gK(F8H  
  { r#6djs1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3nUC,T%  
} ; -8t&&fIA  
irGgo-x  
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]o{> |d9  
eTY(~J#'  
template < typename T > !Bhs8eGr3  
struct   ref L@G~9{U>  
  { ,mt=)Ac  
typedef T & reference; xK_0@6  
} ; !XF:.|  
template < typename T > :HH3=.qAp`  
struct   ref < T &> e:|Bn>*  
  { =UZQ` {  
typedef T & reference; ]%h|ox0  
} ; [|L~" BB  
*p^*>~i9)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1@^*tffL:  
;n/04z  
template < typename T > ;k,#o!>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const } FC(Z-g  
  { z'k@$@:0XD  
  return l(t) = r(t); Sfffm$H  
} 6" GHVFB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;2,Q:&`   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]_:j+6i  
|6Qn/N$+f  
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 jg(cpo d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S&Sa~Oq<o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p+xjYU4^C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OZ Hfd7K4A  
最后的布局是: oP`Qyk  
                Add `& ]H`KNa  
              /   \ o[ 4e_ @E  
            Divide   5 &MP +  
            /   \ w(!COu  
          _1     3 w\5;;9_#  
似乎一切都解决了?不。 sN@=Ri?\  
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。 kaNK@a=e|/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 R9^R G-x  
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: s.>;(RiJd  
@-aMj  
template < typename Right > 3;wOA4ur  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &h;J_Ps  
Right & rt) const ^wb$wtL('  
  { b%UbTb,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N/r8joi#  
} jmn<gJ2Of  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $5J~4B"%3  
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。 YiTVy/  
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。 c7t .  
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。  sf'+;  
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。 ]Jx_bs~g  
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? 3KN})*1  
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: 5<h:kZ"S^g  
>vfbXnN  
template < class Action > K&TO8   
class picker : public Action ]"VxEpqhM  
  { 'zfj`aqc  
public : a>BPK"K2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1 ac;6`  
  // all the operator overloaded "\l#q$1h  
} ; yFjjpEpnFt  
Q<fDtf}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "4/J4'-   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9"b  =W@  
)LjW=;(b  
template < typename Right > iJ!p9E*(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2~)r,.,  
  { 0E/,l``p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R}HNi(%"  
} w)xfP^M#  
H.*aVb$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m-MfFEZ  
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。 2HF_kYZ  
}MW+K&sIh  
template < typename T >   struct picker_maker >A ?,[p`<  
  { .[C@p`DZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \??20iz  
} ; T!Z).PA#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p{oc}dWin  
  { #Mrc!pT]xy  
typedef picker < T > result; s1%th"e [  
} ; 7'idjcR  
tlpTq\;  
下面总的结构就有了: I7Xm~w!{qk  
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。 8Ao pI3  
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。 7L$\S[E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X}_Gk5q*  
至此链式操作完美实现。 .1A/hAdU  
"-:-!1;Ji  
Fu[<zA^  
七. 问题3 /uJ(&#87  
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。 kKz>]t"A  
rIQ%X`Y  
template < typename T1, typename T2 > B*AB@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s&F& *5W  
  { _Z_R\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1}ws@hU  
} );=0cnr3  
G?<uw RV  
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: FG)(,?q  
lkJ"f{4f  
template < typename T1, typename T2 > }}u16x}*n  
struct result_2 k]9+/ $  
  { \IO<V9^L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KuZZKh  
} ; ^"] ]rZ)  
=+w!fy  
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? $nr=4'y Z  
这个差事就留给了holder自己。 {iYrC m[_  
    m"GgaH3,  
_@OS,A  
template < int Order > Hd57Iw  
class holder; a[@Y >  
template <> (CInt_dBw~  
class holder < 1 > B ,U|V  
  { /_1q)`NYy  
public : t 09-y  
template < typename T > d9q`IZqee  
  struct result_1 *=X61`0  
  { c'SjH".[  
  typedef T & result; rUh2[z8:  
} ; ^X ~S}MX  
template < typename T1, typename T2 > }h1y^fuGi  
  struct result_2 1xjWD30  
  { bMB*9<c~  
  typedef T1 & result; `PZcL2~E  
} ; >f70-D28  
template < typename T > OM?FpRVU8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Gh J)WA<  
  { TgA>(HcO  
  return (T & )r; %#TAz7  
} SvQ!n4 $  
template < typename T1, typename T2 > 7ygz52  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QXEz  
  { ^Q9K]Vo  
  return (T1 & )r1; 1>L8EImx]V  
} ^ddC a  
} ; mcTC'. 9  
iX-.mq$  
template <> Qt>Bvu Q  
class holder < 2 > ;:/C.%d  
  { XbIxGL  
public : jHk.]4&0  
template < typename T > >dXB)yl  
  struct result_1 ~d-Q3n?zR  
  { o:`^1  
  typedef T & result; $}B&u)  
} ; |? rO  
template < typename T1, typename T2 > !m8T< LtMl  
  struct result_2 Kx02 2rgDU  
  { cN`P5xP'  
  typedef T2 & result; ySHpN>U  
} ; 1 dOB|  
template < typename T > w|f@sB>j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iUq_vQ@} }  
  { +I+RNXR/{  
  return (T & )r; NIHcX6Nw  
} [9yd29pQ]  
template < typename T1, typename T2 > 9<.8mW^68  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9M-W 1prb  
  { #'. '|z  
  return (T2 & )r2; <5zr|BTF]F  
} <?%49  
} ; &FG0v<f5Pv  
A4 /gVi|  
E {UhM q7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bnN&E?{hF1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DABV}@K"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q#K0EAgC  
nfh<3v|kvR  
return l(i, j) = r(i, j); vhzz(UPUt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oJ|m/i)  
E85TCS 1  
  return ( int & )i; bl{W{?QI  
  return ( int & )j; <pM6fI6BD  
最后执行i = j; # )s +I2  
可见,参数被正确的选择了。 b>]UNf"-  
Zzmo7kFx3  
GK1P7Qy?V  
Jl|^^?  
_+Z5qUmQ  
八. 中期总结 AC!yc(^<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5Rp mR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^S 45!mSb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?v`24p3PC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MRT<hB  
?5F;4 oR2g  
"whs?^/  
,; Uf>8~  
, eSpt#M  
OTNI@jQ)  
九. 简化 CZ>Ujw=&k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A)&CI6(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ])q,mH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *;Cpz[N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?Ss~!38  
  +-*/&|^等 Ucz=\dO1  
2. 返回引用。 2*] [M,L0c  
  =,各种复合赋值等 ,W;|K 5  
3. 返回固定类型。  SiJ{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 24wr=5p]Q  
4. 原样返回。 "U$](k.<VA  
  operator, 8idIJm%y  
5. 返回解引用的类型。 n/e,jw  
  operator*(单目) f{u S  
6. 返回地址。 /%)(Uz  
  operator&(单目) gSf >+|  
7. 下表访问返回类型。 riRG9c |  
  operator[] 8~T=p:z'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b|iIdDK  
  operator<<和operator>> Mb45UG#2  
0g; o6Fg  
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。 c= ?Tu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^/#8 "  
U#<{RqY  
template < typename Left > p*Yx1er1  
struct value_return `?f<hIJoz  
  { b `bg`}x  
template < typename T > 'I:_}q  
  struct result_1 )*Wz5x  
  { -B(p8YH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IRTWmT jT  
} ; :_`Yrx5  
sbFIKq]  
template < typename T1, typename T2 > `cIeqp  
  struct result_2 "z= ~7g  
  { r;E5e]w*-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B\l0kiNT  
} ; ^(@]5$^Z  
} ; s6#e?5J  
i6y=3k  
A PrrUo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l.Z+.<@  
qT&zg@m  
下面我们来剥离functor中的operator() 66$ hdT$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &>R:oYN  
!|z!e>0  
return l(t) op r(t) 9l:[jsk<d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .[s6PzQy  
return op l(t) 8dJ+Ei~M  
return op l(t1, t2) `B,R+==G:  
return l(t) op gvL*]U7  
return l(t1, t2) op N P5K1:  
return l(t)[r(t)] O7 yj<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WM4,\$  
}_H\ 75Iv  
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: kV8qpw}K  
单目: return f(l(t), r(t)); @gmo;8?k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;ZMIYFXRqh  
双目: return f(l(t)); '-$cvH7_  
return f(l(t1, t2)); B|{E[]iK  
下面就是f的实现,以operator/为例 ps:E(\  
l)'*jZ  
struct meta_divide MmFtG-  
  { fN:FD`  
template < typename T1, typename T2 > sM%l:Fv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |CQ0{1R1  
  { 6$zd2N?  
  return t1 / t2; i9`-a/  
} N^k& 8  
} ; mX?t|:[b  
@=Dc(5`[  
这个工作可以让宏来做: FPPl^  
L:Mjd47L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }r;=<mc,O  
template < typename T1, typename T2 > \ Xn>>hzj-x?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s?4nR:ZC}  
以后可以直接用 ->7zVAX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `)MKCw$e  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 T[c-E*{hR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q ;5A~n  
/s+S\ djk  
/}iBrMD{[  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2 !9Zw$  
| h+vdE8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xr7M#n  
class unary_op : public Rettype _A0X[}^K  
  { ^&$86-PB/  
    Left l; 7W5Cm\  
public : 5g$>J)Ry  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q}a(vlZ  
9`? M-U  
template < typename T > |WfL'_?$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lvNi/jk  
      { :VLYF$|  
      return FuncType::execute(l(t)); ]1W]  
    } JZE@W -2  
[F(iV[n%  
    template < typename T1, typename T2 > `U>2H4P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Yc@<$4  
      { FV,aQ#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |sP0z !)b  
    } vF>]9sMv  
} ; M-q5Jfm  
|`V=hqe{  
8pp;" "b  
同样还可以申明一个binary_op 2iOYC0`!  
M=SrZ,W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7VWy1  
class binary_op : public Rettype #JXXq%4 @  
  { [X8EfU}  
    Left l; Gi2Fjq/Y  
Right r; [nrD4  
public : bw+IH-b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dk8@x8  
w|*D{`O  
template < typename T > 6K=}n] n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #uCfXJ-  
      { >g@@ yR,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -%{+\x2  
    } ,q{~lf -  
S-</(,E}|  
    template < typename T1, typename T2 > j#Lj<jX!xR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vz1I/IdTd  
      { =En1?3?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9- 24c  
    } JeA_mtSQ|  
} ; .f>7a;V?}  
t=s.w(3t  
+>$Kmy[3  
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 JRj{Q 1J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }qZ^S9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gm0}KU  
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。 t}OzF cyqN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HW#@e kh  
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。。。 >Ad`_g6Wew  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /~c9'38  
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) tT]mMlKJ  
下面是修改过的unary_op 141xi;o  
40dwp*/!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KDA2 H>  
class unary_op *Ue#Sade  
  { yw89*:A6  
Left l; :QXKG8^  
  aMJ2bu  
public : "s(|pQh;  
*Gj`1# Z$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (<}?}{YX0  
ld 1[Usaq  
template < typename T > C#3&,G W  
  struct result_1 S?VKzVDB.S  
  { x;LO{S4Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j8rxhToC  
} ; @3FQMs4  
B[+b%a3  
template < typename T1, typename T2 > F6:LH,~8   
  struct result_2 $Q,]2/o6n  
  { 5~E{bW$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TD4 n%k.  
} ; M8y|Lm}o  
#cb9g   
template < typename T1, typename T2 > !X-ThKEq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K2V?[O#  
  { Y/pK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rd5pLrr[0)  
} Ay%]l| Gm  
z=8l@&hYLq  
template < typename T > mD*!<<Sw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P*hYh5a  
  { bQI.Qk  
  return OpClass::execute(lt(t)); w6^TwjjZ$  
} (Fq]y5  
oU*e=uehj  
} ; Y ._O m}H  
-B-HZ_  
C]ax}P>BQ  
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 M*~XpT3  
好啦,现在才真正完美了。 #]^M/y h  
现在在picker里面就可以这么添加了: s5MG#M 9  
'RNj5r  
template < typename Right > &lxMVynL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6{fo.M?  
  { z(>:LX"xz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <7/7+_y  
} .t{uzDM  
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。 N%u4uLP5k  
_eH@G(W(  
w[ )HQ1K  
DQ0 UY  
GpR,n2  
十. bind %%h.`p1  
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。 m93{K7O2e  
先来分析一下一段例子 )5o6*(Y  
uOZSX.o^  
PMvm4<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RL/5 o"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  x_/H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F#qc#s  
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\dx \  
我们来写个简单的。 twaH20  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >km$zfM2-  
对于函数对象类的版本: |]-~yYqP3  
wGHVq fm5  
template < typename Func > L%pAEoSG  
struct functor_trait QPvWdjf#mM  
  { )[yKO  
typedef typename Func::result_type result_type; &iy7It  
} ; Kf$6D 79#  
对于无参数函数的版本: \fYPz }wt  
X [?E{[@Z  
template < typename Ret > zNEN[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t!>0^['g4  
  { 8Kn}o@Yd  
typedef Ret result_type; /~?[70B}E  
} ; avXBCvP+h  
对于单参数函数的版本: I6S>*V  
VHL[Y  
template < typename Ret, typename V1 > q'X#F8v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RGY#0.Z}  
  { bPl'?3  
typedef Ret result_type; /u"Iq8QA  
} ; Ie8K [ >  
对于双参数函数的版本: E!,jTaZz  
x"Ij+~i{l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V@1,((,l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c5[ ~2e  
  { R F;u1vEQ8  
typedef Ret result_type; Y&i&H=U  
} ; ~4ijiw$  
等等。。。 >R\@W(-g`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Nvd(Tad  
.Lm`v0' w  
template < typename Func > c-Qa0 Q  
struct func_return }j\8|UG  
  { V9`jq$  
template < typename T > a3He-76  
  struct result_1 oL9ELtb ]s  
  { 4k6:   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $! g~pV  
} ; nyG5sWMpe  
t*c_70|@k  
template < typename T1, typename T2 > Imo?)dYK  
  struct result_2 %XXjQ5p  
  { 1}CJ&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SNHAL F  
} ; 2k`Q+[?{q>  
} ; j?! /#'  
dmMrZ1u2  
gLbTZM4i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )_Iu7b  
; y>}LGG  
template < typename Func, typename aPicker > $^#q0Yx  
class binder_1 >vuR:4B  
  { g_"B:DR  
Func fn; J^pq<   
aPicker pk; F}5skD=  
public : %V-Hy;V  
C{V,=Fo^  
template < typename T > ;9uDV -"  
  struct result_1 }7qboUGe  
  { \F7NuG:m,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W:2j.K9!  
} ; 1.a:iweN  
tA K=W$r  
template < typename T1, typename T2 > :,'.b|Tl.b  
  struct result_2 U a1Z,~ *  
  { c{i\F D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q6P5:@  
} ; D:N\K/p  
pEb/yIT"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T<mP.T,$!  
70nBC  
template < typename T > /8lmNA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,1KD3;+]  
  { >i2WYT  
  return fn(pk(t)); Dh9C9<Ta:  
} /J&_ZDNV~  
template < typename T1, typename T2 > LlbE]_Z!U%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )79F"ltz h  
  { R!:F}*  
  return fn(pk(t1, t2)); ,{#Li  
} er>@- F7w  
} ; XC,by&nY<y  
RM!VAFH   
fvoPV &:  
一目了然不是么? snny! 0E\m  
最后实现bind va;fT+k=  
{ b7%Zd3-  
ezr'"1Ba}  
template < typename Func, typename aPicker > XC[bEp$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eg>]{`WQ  
  { ^:o^g'Yab  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H`jvT]  
} k FE<M6a9@  
_RG2I)P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C.hRL4+;Zm  
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。 W%K=N-kE_  
PkDh[i9Z|  
十一. phoenix TiSV`V q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PKt;]T0  
;)!);q+  
for_each(v.begin(), v.end(), bU_P@GKB  
( mUwGr_)wj  
do_ gPy}.g{tH$  
[ lBO x B/`  
  cout << _1 <<   " , " ZG_iF#  
] 1tFx Z#(G  
.while_( -- _1), | <- t  
cout << var( " \n " ) :&$ WWv  
) F ss@/-  
); {3\{aZ8)  
=~{W;VZt'  
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: S(hT3MAW  
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 5OHF=wh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d{RMX<;G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !+ ??3-q  
p`oHF  5  
rJc=&'{&)N  
template < typename Cond, typename Actor > }wV/)Oy[  
class do_while #:} mi;{  
  { 3 bl l9Ey  
Cond cd; 4>te>[  
Actor act; D? FWSv  
public : jo[U6t+pj7  
template < typename T > ,\0>d}eh !  
  struct result_1 f5hf<R),A  
  { <|4L+?_(&  
  typedef int result_type; `Bv, :i  
} ; +cx(Q(HD\  
K7]IAV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )r:gDd#/X  
H.[t&VO  
template < typename T > %1%@L7wP>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7B#HF?,?  
  { \$D41_Wt|  
  do YC d  
    { LkUi^1((e  
  act(t); 2"L a}Vx2  
  } ]d50J@W c  
  while (cd(t)); GQ= Pkko  
  return   0 ; $O^U"  
} Y EhPAQNj  
} ; (t2vt[A6ph  
1F94e)M)"  
A,! YXl[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oD~q/04!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ln&CB!u  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yo"!C?82=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gl!F)RdH  
下面就是产生这个functor的类: Gque@u  
]`_eaW?Ua  
Cc!LJ  
template < typename Actor > gatxvR7H  
class do_while_actor AWz|HF#-  
  { 2U`g[1  
Actor act; i$S*5+  
public : F`JW&r\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }tUr V   
=U+_;;F=  
template < typename Cond > ]5j1p6;(`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C'xWRSDO  
} ; @[w.!GW%  
VfJdCg_  
[rtMx8T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {.D/MdwW;  
最后,是那个do_ 95hdQ<W  
WS1$cAD2N  
PBp+(o-  
class do_while_invoker C+X- Cp  
  { #FsoK*F  
public : fGMuml?[ e  
template < typename Actor > )5U2-g#U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <<[\ Rv  
  { ps@{1Rn1  
  return do_while_actor < Actor > (act); @c^g<  
} ck K9@RQ  
} do_; LCkaSv/[RB  
K:8. Dvn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t[Ywp!y[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Jqgo\r%`  
最后来说说怎么处理break和continue &Y|AX2KUC  
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。 vFg X]&bE  
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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