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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }f45>@uMW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3@7IY4>o  
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, :(ni/,~Q  
TL'^@Y7X5  
iEjUo, Y[  
F|nJ3:v  
  class filler WTK )SKa,.  
  { H}vq2|MN  
public : SA!P:Q?h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qu]F<H*Y|  
} ; ;&=c@>!xP#  
vuN!7*d+  
B*B}eXUph  
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: 4E:kDl*@  
f_'#wc6  
$^~dqmE2,  
_!_%Afz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xYSNop3_  
_=$:<wIE[  
, !0-;H.Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x`9IQQ  
q.I  
@,kR<1  
6)5Akyz4V  
二. 战前分析 A}"aH  
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。 fRlO.!0(  
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 : ZehBu  
*{TB<^ *  
n06T6oc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P~xP@? I%  
  /* --------------------------------------------- */ ZE393FnE  
vector < int *> vp( 10 ); 3FetyW l'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xWR<>Og.  
/* --------------------------------------------- */ A-S!Z2m\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  a>6@1liT  
/* --------------------------------------------- */ 'TwvkU"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \+,%RN.  
  /* --------------------------------------------- */ | 6/ # H*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }:SWgPfc  
/* --------------------------------------------- */ `!- w^~c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V\|V1c  
$Jc>B#1  
h=*eOxR"4^  
D0 5JQ*  
看了之后,我们可以思考一些问题: q/qJkr^2  
1._1, _2是什么? )+L.$h  
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。 1>)q 5D  
2._1 = 1是在做什么? 7j,u&%om  
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。 7^bde<0  
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。 J)I|Xot  
&GKtD)  
Fm-D>PR  
三. 动工 jt5:rWB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a|Yry  
b_v{QE<  
nA1059B  
;nx? 4f+6h  
template < typename T > DWXxB  
class assignment { VK   
  { {>r56 \!F  
T value; sR;^7(f!m  
public : Lkf}+aY  
assignment( const T & v) : value(v) {} _-6IB>  
template < typename T2 > /l6r4aO2=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J n~t>?  
} ; zLt7jxx  
SN<Dxa8Iy  
.=`r?#0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0D==0n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v$JhC'  
G _1`NyI  
hf('4^  
V(#z{!  
  class holder i!KZg74V  
  { + $Yld{i  
public : **KkPjAO?  
template < typename T > L;%_r)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7%` \E9t  
  { wbImE;-Z  
  return assignment < T > (t); 0pW?v:!H  
} HzdyfZ!jR  
} ; qvHRP@  
Bj1{=Pvl  
Or:a\qQ1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n-)Xs;`2  
31*0b|Z  
  static holder _1; DMXm$PU4V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V7}3H2]^  
qZ=%r u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lk(.zYaaN  
而不用手动写一个函数对象。 2N /4.  
5,~Ju>y*  
5&Vp(A[m[  
\+3P<?hD#  
四. 问题分析 ,GVD.whUl  
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。 _(zPA4q8q  
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。 I&Dp~aEM]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -F338J+J24  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5JvrQGvL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ibj3i7G?  
]- +%]'  
五. 问题1:一致性 Ho!dtEs  
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?| "I}]]?y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +=o?&  
&)Z!A*w]  
struct holder K3I|d;Y~X!  
  { K.l7yBm  
  // 552yzn1  
  template < typename T > i pi^sCYp  
T &   operator ()( const T & r) const MpCK/eiC  
  { /&jh10}H  
  return (T & )r; CtO;_ ;eD'  
} 0; PV gO;9  
} ; vCe]iB  
[OU[i(,{  
这样的话assignment也必须相应改动: EmFL %++V  
-:]-g:;/  
template < typename Left, typename Right > =ICakh!TO  
class assignment 'Z{_w s  
  { }#D+}Mo!,  
Left l; QKVFH:"3  
Right r; (fUpj^E)p  
public : [G#PK5C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [gE_\=FSKu  
template < typename T2 > L5{DWm~@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ")xd 'V  
} ; ^f?>;,<&  
FbU98n+z  
同时,holder的operator=也需要改动: e{RhMjX<D  
lHI ;fR  
template < typename T > nP5T*-~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }Kt1mmo:`  
  { f8JWg9 m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ):5M +  
} a\]g lw\;  
=Ul{#R z  
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。 m6 V L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E/5/5'gBJO  
VxTrL}{(6  
return l(rhs) = r; ,)beK*Iw  
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。 8?z7!k]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Eb.k:8?Tn  
1Vi3/JM @  
template < typename Tp > #*|Gp_l+%  
class constant_t +5xVgIk#  
  { "'@>cJ=  
  const Tp t; QoBM2Q YO  
public : o-7,P RmKN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *+rWn*L  
template < typename T > DV5K)m&G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D.:6X'hp  
  { aEvW<jHh  
  return t; vDit&Lh{T  
} 7AouiL 2-W  
} ; *{fL t  
JK=0juv<E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L,7+26XV"B  
下面就可以修改holder的operator=了 79MF;>=tV  
E Z+L'  
template < typename T > 5N /NUs   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2T&n6t$p  
  { f:u3fL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K?$|Y-_D^M  
} j.O+e|kxU  
0E^6"nt7N  
同时也要修改assignment的operator() 2, R5mL$  
1n-+IR"  
template < typename T2 > FofeQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H:5- S  
现在代码看起来就很一致了。 {1Hs5bg@  
Q xm:5P  
六. 问题2:链式操作 Zv|TvlyT"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Uw5AHq).  
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。 =6H  
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。 (@nE e?  
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。 5SQqE@g%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :JD*uu  
Z#znA4;)  
template < typename T > T6^ H%;G  
struct result_1 mK_2VZj&  
  { :ND e<6?u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \\iX9-aI<  
} ; @0[#XA_>  
8H@]v@Z2  
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: ;t\oM7J|  
Je &O  
template < typename T > #C#*yE  
struct   ref Bp9_\4  
  { %k =c9ll@:  
typedef T & reference; >HL$=J_K?  
} ; @ CNe)&U  
template < typename T > 9kby-A4  
struct   ref < T &> {\p&?  
  { 3!qp+i)?  
typedef T & reference; `&w{-om\  
} ; U@:h';.  
4Gor*{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~9ynlVb7)r  
:c}"a(|  
template < typename T > u6MHdCJ0y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O]VHX![Y$  
  { .u3Z*+  
  return l(t) = r(t); UB2Ft=  
} H_vGa!_  
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。 q .s'z}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L&LAh&%{2  
dBb &sA-A  
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  P0<)E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H{U(Rt]K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5[0W+W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'izv[{!n{  
最后的布局是: /|LQ?n  
                Add h\lyt(.s  
              /   \ :D:Y-cG*n<  
            Divide   5 FXG,D J:  
            /   \ =x3T+)qCNX  
          _1     3  `;HZO8  
似乎一切都解决了?不。 {'NXJ!I;t  
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。 $i;m9_16  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 TW~%1G_v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /H~]5JZ3-E  
}F4%5go  
template < typename Right > ;|r<mT/,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sa w  
Right & rt) const :zp9L/eh  
  { &hu3A)%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); awU&{<,=g  
} <TEDqQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9][A1 +"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d A>6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ',m!L@7M5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 DDBf89$\  
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。 %G/(7l[W  
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? pF<KhE*V  
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: 4L<;z'   
}ki6(_  
template < class Action > p|n!R $_g\  
class picker : public Action TR'<D9kn  
  { 5gKXe4}\/|  
public : zT+ "Z(oz,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <[A;i  
  // all the operator overloaded PM^Xh*~  
} ; Ti>2N  
-GODM128 ^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]FEsN6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [vn"r^P  
>=K~*$&>  
template < typename Right > (Qd@Q,@(s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4Ul*`/d  
  { -'rb+<v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hh8U/dVk*  
} v-&@c  
F@<^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "sJ@_lp  
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。 3U4h>T@s|  
U[G5<&Z^  
template < typename T >   struct picker_maker Fd/Ra]@\Y  
  { 1 EwCF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jhB+ ]  
} ; |\T!,~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v(`5exWV  
  { of/' 9Tj  
typedef picker < T > result; chXTFLC~  
} ; m+3]RIr&A  
o+g\\5s  
下面总的结构就有了: i?n#ge  
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。 H+npe'm_Z  
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。 8V@\$4@b!#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Lm7fz9F%  
至此链式操作完美实现。 :LLz$[c8  
'@f#GNRT  
C^ZD Uj`  
七. 问题3 ofuQ`g1hb  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g/OL ^A  
i~.9 B7hdE  
template < typename T1, typename T2 > g BV66L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7r$'2">K(  
  { <26Jif:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q[TW  
} 9FmX^t$T  
qrY]tb^K  
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: d5 U+]g  
?o_ D#gG*  
template < typename T1, typename T2 > ,{sCI/  
struct result_2 *+>QKR7  
  { ePe/@g1K*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "U iv[8B  
} ; \-RVPa8k  
kcZz WG|n  
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? 5 DvD  
这个差事就留给了holder自己。 }+BbwBm&  
    z?Qt%1q  
P*{*^D N  
template < int Order > 9+co `t.  
class holder; l5l#LsaQb  
template <> jfsbvak  
class holder < 1 > ,Cj` 0v#  
  { R;F z"J  
public : at5=Zo[bP  
template < typename T > );*#s~R  
  struct result_1 P: )YKro]  
  { 3L-}B#tI  
  typedef T & result; P{o/ /M  
} ; I] 0 D*z  
template < typename T1, typename T2 > K5:>  
  struct result_2 .u&GbM%Ga  
  { [TX5O\g![  
  typedef T1 & result; /Pgc W  
} ; ^:,I #]  
template < typename T > "[wP1n!G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "yc@_+"\+  
  { qb >mUS  
  return (T & )r; V.~C.x  
} ^3w >:4m  
template < typename T1, typename T2 > |f< -lB[k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ~ A4_  
  { H@BU/{  
  return (T1 & )r1; o :_'R5  
} d/&~IR  
} ; SMbhJ}\O  
y<*/\]t9L[  
template <> V"Y-|R  
class holder < 2 > ^RE("'+  
  { 'U'Y[*m@  
public : }?=4pGsI  
template < typename T > ~{f[X3m^  
  struct result_1 h . R bdG  
  { =aJb}X  
  typedef T & result; ;8> TD&]{  
} ; "CF{Mu|Q=  
template < typename T1, typename T2 > ,-_\Y hY>  
  struct result_2 /\|Behif  
  { l|'{Cb   
  typedef T2 & result; 1g bqHxWI  
} ; -+Ab[  
template < typename T > s.K Hm L3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ew\ZFqA;  
  { Q*l_QnfG  
  return (T & )r; +!)v=NY  
} GN@(!V#/4  
template < typename T1, typename T2 > K*fh`Kz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %TA@-tK=  
  { j;_ >,\  
  return (T2 & )r2; x /xd  
} 9ZXEy }q57  
} ; 3ew`e"s  
Z{spo=  
[{cMEV&  
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> >。 OAd}#R\U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ( | X?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )|CF)T-  
tP]-u3  
return l(i, j) = r(i, j); o2r)K AA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8@- UvT&o  
'n0u6hCSb  
  return ( int & )i; ,pMH`  
  return ( int & )j; ds D!)$  
最后执行i = j; c(G;O )ikS  
可见,参数被正确的选择了。 Hv.n O-c  
ecG,[1];  
9|9Hk1  
{8Uk]   
z 2Rg`1B  
八. 中期总结 )TV{n#n  
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: R3ru<u>k&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sqP (1|9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1*u i|fuK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <zhN7="  
k^v P|*eu  
?^z.WQ|f@  
E4dN,^_ F!  
'+*{u]\  
FCMV1,  
九. 简化 + 4*jO5EZ  
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。 #gd`X|<Ch  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KG8Km  
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: >)p8^jX   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MH=;[| N  
  +-*/&|^等 *='J>z.]  
2. 返回引用。 %^ z## 7^  
  =,各种复合赋值等 n#lZRwhq  
3. 返回固定类型。 ^-GzWT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M5>cYVG  
4. 原样返回。 t?<pyw $  
  operator, 7"0l>0 \  
5. 返回解引用的类型。 sGs_w:Hn  
  operator*(单目) 7.N~e}p 8  
6. 返回地址。 \OX;ZVb?5  
  operator&(单目) fNTe_akp  
7. 下表访问返回类型。 eJ O+MurO  
  operator[] ^CWxYDG*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XlGDv*d:#d  
  operator<<和operator>> haW*W=kv)  
eod-N}o  
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。 % A8dO+W  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V'jvI  
smTPca)7s  
template < typename Left > ,U^V]jC  
struct value_return d iGkwKj  
  { 9C2DW,?  
template < typename T > TaI72"8  
  struct result_1 i r/-zp_  
  { 1so9w89  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ql_GN[c/  
} ; zEYT,l  
m/(f?M l  
template < typename T1, typename T2 > r[ }5<S Q  
  struct result_2 Y3RaR 9  
  { 8Z:T.Gc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z1R_a=7  
} ; 7_*k<W7|  
} ; s}5,<|DL  
1Ff Sqd  
\sZT[42  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?1kXV n$  
&W@#p G  
下面我们来剥离functor中的operator() v62M8r,Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N& 683z  
zF-R$_]av  
return l(t) op r(t) l k?@ =U~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +i0j3.  
return op l(t) B !}/4"  
return op l(t1, t2) ;Or]x?-  
return l(t) op S(\<@S&  
return l(t1, t2) op >q !:*  
return l(t)[r(t)] .Fe_Z)i>h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] td"D&1eQ@  
<bbC &O\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: JsZLBq*lP  
单目: return f(l(t), r(t)); oM~;du  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aViZKps`m  
双目: return f(l(t)); ^^FqN;  
return f(l(t1, t2)); 41Nm+$m  
下面就是f的实现,以operator/为例 _d`)N  
lC AD $Ia~  
struct meta_divide ~p* \|YC  
  { sJ !<qb5!  
template < typename T1, typename T2 > ^0fe:ac;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bnYd19>  
  { RP1sQ6$  
  return t1 / t2; [42EqVR  
} $YztLcn   
} ; r-aCa/4y!  
$(=0J*ND"  
这个工作可以让宏来做: xb22 :  
8EBy5X}US  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OoqA`%  
template < typename T1, typename T2 > \ u>y/<9]q8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1>IA9]D7  
以后可以直接用 w$1B|7tX;2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ht_7:5v&   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &o]ic(74c?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &s>E~M0+J  
?Tr\r1s]  
}VDJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 5xIOi(3`Q  
(ibj~g?U,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]r\d 5  
class unary_op : public Rettype Gj ka %  
  { ! 0DOj["  
    Left l; 4Y `=`{Q  
public : WLkfo6Nw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `vc?*"  
sb"h:i>O4  
template < typename T > kmZ  U;Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +F@ZVMp  
      { aP}30E*Y  
      return FuncType::execute(l(t)); 59X'-fg,  
    } Y0Bd[  
mi& mQQ  
    template < typename T1, typename T2 > f~ -qjEWm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .;,` bH0  
      { g* DBW,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N`xXH  
    } 1kdQh&~G  
} ; 1h,m  
t*dd/a  
dm`:']?  
同样还可以申明一个binary_op U0fr\kM  
z5q(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I\WBPI  
class binary_op : public Rettype WN6%%*w  
  { |:b!e  
    Left l; >uy(N  
Right r; Jnl#d0) -  
public : `Dp_c&9]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zg;%$ kSQ  
3"HX':8x  
template < typename T > q2}6lf,J K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Zj6v a  
      { ^nGKuW7\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z.E@aml\  
    } }F=lG-x  
\_|g}&}6Y  
    template < typename T1, typename T2 > kB3@;z:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,WgEl4  
      { ]GH_;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *h4x`luJ  
    } q)QM+4  
} ; RM6*c .  
]3&BLq  
/P koqA,  
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 }Jm~b9j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D\-D ~G]x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SsfHp  
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。 +5xk6RP   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &{z RuF  
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。。。 (>M? iB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P`TJqJiY~  
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) CEl9/"0s6  
下面是修改过的unary_op _4-UM2o;  
E;-*LT&{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s^zX9IVnp  
class unary_op {}DoRp q=  
  { :{'%I#k2  
Left l; JGG(mrvR  
  7L !$hk  
public : W`gzMx  
fZNe[|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |@Sj:^cJD  
l0nm>ps'D  
template < typename T > ZMGthI}~-  
  struct result_1 s MNhD/bb  
  { E9~}%&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PCs`aVZ  
} ; H%G|8,4  
hyVBQhk  
template < typename T1, typename T2 > " gQJeMU  
  struct result_2 :@]%n~x  
  { wNQhg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2e| m3  
} ; r31)Ed$  
~tB#Q6`nB  
template < typename T1, typename T2 > 7 DW_G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TS49{^d$  
  { :`<ME/"YE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o3,}X@p  
} `g^bQ x  
-APbN(Vi  
template < typename T > 0.z\YTZ9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MNu\=p\Eq  
  { ;nbbKQ]u  
  return OpClass::execute(lt(t)); G' 0JK+=o  
} s~g0VNu Y  
i>{.Y};  
} ; [|tlTk   
DM=`hyf(v  
ihBIE  
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 Cd'`rs}3  
好啦,现在才真正完美了。 ,}a'h4C  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~jDf,a2  
ePscSMx&  
template < typename Right > v0u, :eZ4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UJ7{FN=@t  
  { Rg\D-F6:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |}D5q| d@n  
} 0+3{fD/  
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。 6)[gF 1  
(Q F-=o  
A# Ne07d  
 RI&V:1  
K %.>o  
十. bind ++Fv )KY@  
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。 /y[zOT6  
先来分析一下一段例子 "/0Vvy_|  
L7PM am  
h42dk(B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xM2UwTpW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5j>olz=n}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |{9&!=/qf  
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。 }II)<g'  
我们来写个简单的。 SmCtwcB1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gtRVXgI  
对于函数对象类的版本: sM6o(=>  
Tu&W7aoX5  
template < typename Func > ufvjW]   
struct functor_trait !eA6Ejf  
  { ?L+|b5RS  
typedef typename Func::result_type result_type; <m0m8p"G  
} ; bu,xIT^  
对于无参数函数的版本: a+,zXJQYq  
BNq6dz$J  
template < typename Ret > >TG#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OCv,EZ  
  { P 9?I]a)G  
typedef Ret result_type; -muP.h/  
} ; I/)*pzt8  
对于单参数函数的版本: N?><%fra  
~'VVCtA  
template < typename Ret, typename V1 > KS Q*HO)5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ws;X;7tS  
  { 8c5=Px2\  
typedef Ret result_type; +@qIDUiF3  
} ; D8\9nHUD`  
对于双参数函数的版本: 7g-{ <d  
;YY nIb(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _|wnmeL*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Eu2(#z 6eW  
  { GxS!Lk  
typedef Ret result_type; jQ3&4>gj  
} ; BDT"wy8  
等等。。。 9=.7[-6i9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }.r)  
N ,nvAM  
template < typename Func > 6[\1Nzy>  
struct func_return \JDxN  
  { $%.,=~W7  
template < typename T > j026CVL  
  struct result_1 [ @9a  
  { @B Muov  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =F/EzS  
} ; / 5y _ <  
 I|. <  
template < typename T1, typename T2 > Xh@;4n  
  struct result_2 IubzHf  
  { z LZ HVvL3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?$.x%G+  
} ; cf%aOHYI*  
} ; E'^ny4gL  
8u7QF4 Id  
9gac7(2`)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N14Q4v-*x  
FB2{qG3  
template < typename Func, typename aPicker > Wn&9R j  
class binder_1 =kjD ]+l  
  { : $N43_Wb  
Func fn; T$1(6<:+.  
aPicker pk; -FQc_k?VF  
public : iHeu<3O  
:;KQ]<  
template < typename T > ~T!D:2G  
  struct result_1 }fL ]}&  
  { JfRqOEP4Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ufo\p=pGG  
} ; &Xi] 0\M)  
8\rAx P}=  
template < typename T1, typename T2 > wowWq\euY  
  struct result_2 ? kCo/sW  
  { TecWv@.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t|C?=:_  
} ; T@mYHKu  
Mo]aB:a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >%A~ :  
y(X^wC  
template < typename T > c3(0BSv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oF_ '<\ly=  
  { ;i!$rL  
  return fn(pk(t)); Z_s]2y1  
} F%$l cQ04%  
template < typename T1, typename T2 > F`CDv5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sobp;OZ5  
  { 3:bP>l!  
  return fn(pk(t1, t2)); m@"p#pt(_  
} Kh{_BdN  
} ; (5kL6d2  
&/?OP)N,}  
BiA^]h/|  
一目了然不是么? K0\`0E^,  
最后实现bind DI[  
Y mm*p,`  
_ygdv\^Tet  
template < typename Func, typename aPicker > DTl&V|h$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zS '{F>w  
  { ! q+>'Mt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]CX^!n  
} -qG7,t  
1;HL=F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '![VA8  
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。 j-v/;7s/B  
Sg1 ,9[pb  
十一. phoenix m}t`43}QE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wsgT`M'J[  
Yu:($//w  
for_each(v.begin(), v.end(), \~.elKw<U  
( n<Ki.;-ZE  
do_  rB_ESNx  
[ Mo\nY5  
  cout << _1 <<   " , " ([]\7}+8  
] vH@$?b3VP  
.while_( -- _1), 5uU{!JuSa  
cout << var( " \n " ) E//*bmww  
) 6>b'g ~I  
); uzL|yxt  
G$s=P  
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: g_?bWm4br  
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 ,irc=0M(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4"eeEs h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Kir|in)r0  
:@S=0|:j  
02C;  
template < typename Cond, typename Actor > A+VzpJ~  
class do_while aZ}z/.b]  
  { (, $Lp0mB7  
Cond cd; n +dRAIqB  
Actor act; 5"w%  
public : xLw[ aYy4  
template < typename T > eNrwkV^  
  struct result_1 c+jnQM'  
  { i}>} %l|  
  typedef int result_type; @}{Fw;,(7n  
} ; ._<gc;G  
9mEhZ"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qG0gc\C}  
c3Zwp%  
template < typename T > i|fkwV,5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >HRLL\u9  
  { ;V^I>-fnm  
  do 2G$-:4B  
    { 9HAK  
  act(t); EHm:&w  
  } 2>im'x 5  
  while (cd(t)); B|SX?X  
  return   0 ; Tx/KL%X  
} 6+Y@dJnPT  
} ; I bE Nq  
w^/"j_p@  
vr$z6m ^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $'bb)@_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M B,Z4 ^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dfs1BV'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 i>;6Z s>S  
下面就是产生这个functor的类: C12y_E8Un  
Hzc^fC  
jxnb<!|?H@  
template < typename Actor > tfjbG;R  
class do_while_actor /P*ph0S-  
  { #M92=IH  
Actor act; D$SO 6X~  
public : o Hrx$>W]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4<U6jB5  
@fd{5 >\  
template < typename Cond > F-Ywl)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CxVrnb[`q  
} ; q,(hs]\@  
/ !A&z4;D  
e3kdIOu5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0*o=JM]  
最后,是那个do_ 1JN/oq;  
u!cA_,  
NjSjE_S2B8  
class do_while_invoker iPrAB*  
  { =Lr# *ep[  
public : 92L{be; SY  
template < typename Actor > j,#R?Ig  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]BBjFs4#  
  { DJHE6XJ   
  return do_while_actor < Actor > (act); RQ[6svfP  
} [R Hji47  
} do_; k!m9 l1x  
~ph>?xuw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #:/-8Z(0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 9f{8B]z  
最后来说说怎么处理break和continue LzkwgcR  
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。 w~VqdB  
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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