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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8%dE$smH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 me+F0:L  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, &3SQVOW ~T  
8e`'Ox_5a  
2&f] v`|M|  
l.#iMi(@p~  
  class filler ]5+db0  
  { lm?1 K:+[  
public : L|7F%oR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q!%4Iq%jr  
} ; :+9KNyA  
uz(3ml^S  
:jol Nl|a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /$ -^k[%  
XQW+6LEQ  
b>B.3E\Pc  
dc .oK4G}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '8Q:}{  
1kG{z;9  
jb!R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6[dLj9 G%  
Kd?TIeFE  
G\y:O9(  
&B</^:  
二. 战前分析 S}/?L m}  
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。 ?Mb 'l4  
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 8b0!eB#_Ee  
L"w% ew  
L8&$o2+07r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V'XmMn)!  
  /* --------------------------------------------- */ I.f)rMl+h  
vector < int *> vp( 10 ); +J^-B}v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e;y\v/A  
/* --------------------------------------------- */ yEnurq%J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5Iv3B|u  
/* --------------------------------------------- */ . C g2Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JF%eC}[d  
  /* --------------------------------------------- */ &i&k 4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qP"+SVqC  
/* --------------------------------------------- */ %nTgrgS(=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _B@=fY(g!  
/'V(F* g  
,cbCt  
HC4vet  
看了之后,我们可以思考一些问题: Svs!C+:le  
1._1, _2是什么? ?R  4sH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =*VKp{5=  
2._1 = 1是在做什么? 4,8=0[eRG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N3D{t\hg  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )jM' x&Vg  
=l  %  
As$:V<Z  
三. 动工 tevB2'3^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i'GBj,:  
q~[@(+zP5  
*} pl  
W| z djb  
template < typename T > 1Na*7|  
class assignment i8F^ N=  
  { kZ&|.q1zki  
T value; cmpT_51~O  
public : v99gI%TA'  
assignment( const T & v) : value(v) {} P}] xz Vy  
template < typename T2 > HN/ %(y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d|^cKLu  
} ; uSeRn@  
.AIlv^:|U  
5pF4{Jd1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ze+_iQ5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (;f7/2~`  
q5jLK)  
cR/-FR  
K,uTO7Mk[  
  class holder mVJW"*}8  
  { DAZzc :1Aj  
public : g_kR5Wxpt  
template < typename T > %\5 wHT+)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3#{{+5G  
  { {u3eel  
  return assignment < T > (t); HgHhc&-  
} "pP5;*^f  
} ; _|VWf8?\  
5H (CP  
dKs^Dq  
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: C$9+p@G6  
o5!"dxR  
  static holder _1; Q_ zGs6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *h+@a  
{`2R<O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y<~N x~w{  
而不用手动写一个函数对象。 X6+2~'*t  
I%.96V  
(8M^|z}q  
8Iz-YG~%3  
四. 问题分析 f s8nYgv|Q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c6IFt4)g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h5+qP"n!?q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K"p$ga{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >Oary  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c,cc avv{I  
}( x|  
五. 问题1:一致性 ']nB_x7  
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?| [@SLt$9"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W<J".2D  
aBo8?VV]8  
struct holder ]_cBd)3P}  
  { YeN /J.R  
  // Ix+===6  
  template < typename T > Y^zL}@  
T &   operator ()( const T & r) const G k'j<a  
  { <SiD m-=E  
  return (T & )r; SfKm]Z>Hp  
} d>ltL`xn  
} ; %9|}H [x  
',?9\xEB  
这样的话assignment也必须相应改动: Q o}&2m  
e-$ U .cx  
template < typename Left, typename Right > aE[>^~Lv}  
class assignment z93HTy9  
  { 5gZEcJ  
Left l; 68m (%%E@  
Right r; ('!{kVLT-  
public : ' 0iXx   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nWTo$*>W  
template < typename T2 > HOWm""IkB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S@AHI!"h=V  
} ; w28!Yj1Q  
NGl/F{<  
同时,holder的operator=也需要改动: ,2Y P D4  
fz%I'+!  
template < typename T > E)eRi"a46  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '4gi*8Y  
  { rlj @ '  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;]ojfR=?%  
} ]B;GU  
r 5!ie!5gE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  Vf:w.G A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \Y)pm9!  
oY!nM%z/  
return l(rhs) = r; Wa#!O$u  
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。 Qr`WPTQr"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VE4Z;Dr"  
,|gX?[o  
template < typename Tp > /O"IA4O  
class constant_t GF6c6TXF@  
  { Q>\y%&df  
  const Tp t; HGuY-f  
public : A;e[-5@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !olvP*c"  
template < typename T > Yjv[rH5v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f wN  
  { [4)q6N5`f  
  return t; gTz66a@i  
}  &!I^m  
} ; !V~`e9[rl  
al/3$0#U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {}Y QB'}  
下面就可以修改holder的operator=了 *9"L?S(X#  
_ Je k;N  
template < typename T > #qk}e4u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .@0i,7S  
  { D]+0X8@kH7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kyQUaFG  
} SvUC8y  
Am~ NBQ7  
同时也要修改assignment的operator() xrbDqA.b  
qXPT1%+)y  
template < typename T2 > JpVV0x/Q/_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2ql7*g?Uq@  
现在代码看起来就很一致了。 +P C<#  
K&(}5`H0=  
六. 问题2:链式操作 "y R56`=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9/$D&tRN  
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。 wAHW@q9CK  
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。 .r9-^01mG  
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。 :tP:X+?O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %N\pfZ2\  
!"u) `I2  
template < typename T > ny:c&XS  
struct result_1 Lp\89tB>  
  { &]VCZQL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fM jn8.  
} ; 3zJbb3e  
ZN)a}\]  
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: %G9: M;|'  
=>ooB/  
template < typename T > F(E3U'G  
struct   ref r!eCfV7  
  { 9moenkL  
typedef T & reference; }8E//$J  
} ; ?}*A/-Hx0U  
template < typename T > :[gM 5G  
struct   ref < T &> VFN\ Ryd  
  { 8Rq+eOP=S  
typedef T & reference; <fX]`57Dc`  
} ; }{*((@GY}  
Wx}+Vq<q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *#j+,q!X  
~8'4/wh+8  
template < typename T > K~nk:}3Ui  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7&G[mOx0  
  { bK `'zi  
  return l(t) = r(t); ]a|3"DP5  
} /ZAS%_as  
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。 G!~[+B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <wwcPe}  
3 wVN:g7  
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 kq6K<e4jO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0dhJ# [Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZOl =zn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9OB[ig  
最后的布局是: B 95}_q  
                Add Tfc5R;Rw  
              /   \ >j1\]uo  
            Divide   5 DKL< "#.7  
            /   \ z^ +CD-  
          _1     3 se](hu~w  
似乎一切都解决了?不。 4VE7%.z+  
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。 -d\O{{%>.z  
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。 E^S[8=  
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: d )|{iUcW  
~:ddTv?F  
template < typename Right > Sc "J5^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S5ka;g  
Right & rt) const Xz5 aTJ&  
  { gP.Q_/V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T{M~*5$  
} 2U,O e9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G.K3'^_  
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。 | ]`gps  
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。 U6qv8*~  
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。 @L|X('i  
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。 k))*Sg  
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? jh.W$.Oq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: juuBLv  
JDVMq=ui  
template < class Action > R}4o{l6  
class picker : public Action pYV$sDlD  
  { 10 dVV[=  
public : 1E!0N`E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N$J)Ow  
  // all the operator overloaded T{u!4Yu  
} ; dwks"5l  
LH.. 8nfl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~I6Er6$C^  
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: >jAr9Blz]  
)F 6#n&2  
template < typename Right > N m-{$U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vrXmzq  
  { D1bS=> ;,"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #V[ ?puE@  
} DG1  >T  
Xg.'<.!g0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /E(H`;DG  
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。 V#!ihL/>  
xd8UdQ, lt  
template < typename T >   struct picker_maker -bo2"*|m  
  { W;*rSK|(Sc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `pY\Mmgv1  
} ; i%H_ua  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (5?5? <  
  { Okca6=2"  
typedef picker < T > result; (A?{6  
} ; jJl6H~ "q  
9BB<. p  
下面总的结构就有了:  hi,!  
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。 -i|qk`Y  
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。 ,s0E]](  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %[4/UD=7  
至此链式操作完美实现。 |E!()j=  
Ojp)OeF\  
DR/qe0D  
七. 问题3 %a+X\\v2  
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。 G5Y5_r6Gu  
o7VNw8Bp  
template < typename T1, typename T2 > Ea1{9> S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "+s#!Fh *  
  { LU4\&fd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~c[} %Ir>  
} a>`\^>G4  
[8.ufpZ  
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: Mw7!w-1+  
$*K5  
template < typename T1, typename T2 > .Ozfj@ f  
struct result_2 gs 8w/  
  { rq9{m(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nL@ "FZ`(  
} ; : N ^1T6v  
Ken|!rL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FCQoz"M  
这个差事就留给了holder自己。 3tI=? E#  
    8rXq-V_u  
&/R@cS6}'  
template < int Order > B?-RzWB\3  
class holder; dv-yZRU:  
template <> (?xGl V`n  
class holder < 1 > MQE=8\  
  { ,T"pUeVJ  
public : s W+YfJT  
template < typename T > +FQ:Q+  
  struct result_1 " e g`3v  
  { %@$h?HP  
  typedef T & result; `3kE$h#  
} ; Y\BB;"x1  
template < typename T1, typename T2 > 'T7JXV5  
  struct result_2 UT [7 J  
  { m\7-/e2 a  
  typedef T1 & result; #h ;j2  
} ; E!Hq%L!/  
template < typename T > xq =+M!V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F/ 2@%,2n  
  { hSaS2RLF  
  return (T & )r; )V JAs|  
} ?+GbPG~  
template < typename T1, typename T2 > z=!$3E ecr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C!XI0d  
  { rfYu8-  
  return (T1 & )r1; c }ivYH?`w  
} MjE.pb  
} ; EG&^;uU  
n=r}jRH1  
template <> :7Rs$ -*Uk  
class holder < 2 > mW1Sd#0  
  { PTA;a 0A  
public : n)} J<  
template < typename T > 8Nxf2i5  
  struct result_1 q?8MKf[N  
  { =b32E^z,  
  typedef T & result; y4VCehdJ  
} ; <?52Svi}}  
template < typename T1, typename T2 > -QIcBzw;q  
  struct result_2 cZ|D!1%  
  { JwB:NqB  
  typedef T2 & result; s6Bt)8A  
} ; NUH;GMj,,  
template < typename T > Y::fcMJr;Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o}v # Df  
  { ) EEr?"  
  return (T & )r; 7t5X  
} 7oF`Os+U  
template < typename T1, typename T2 > oF.Fg<p (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N ED`GU  
  { Cd'P  
  return (T2 & )r2; ce2d)FG}e  
} :m5& i&  
} ; & /-@R|  
.`Z{ptt>  
k}ps-w6:  
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> >。 }yx{13:[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mn>dI@/gM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MGc=TQ.  
@EfCNOy  
return l(i, j) = r(i, j); #H O\I7m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z(.$>O&6H  
L)8+/+  
  return ( int & )i; :m8ED[9b  
  return ( int & )j; ||`w MWq  
最后执行i = j; ><LIOFqsS  
可见,参数被正确的选择了。 Z<jRZH*L  
{N)\It  
:1_hQeq  
 =e$ #m;  
zIF &ZYP  
八. 中期总结 lU Uq|Qr  
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: `Kym{og  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -B4uK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C$*`c6R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [7<X&Q  
zmr=iK  
^+`vh0TPQ  
t)cG_+rJ  
G]P4[#5  
:U)e 8  
九. 简化 b cM#KA  
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。 FVY,CeA.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WU<#_by g  
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: H7Y}qP5X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C| Mh<,~ E  
  +-*/&|^等 +V2a|uvEc  
2. 返回引用。 rA` zuYo  
  =,各种复合赋值等 LvWU %?  
3. 返回固定类型。 >=U $s@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U&u7d$ANP  
4. 原样返回。 )[p8  
  operator, q{U -kuui  
5. 返回解引用的类型。 <ya'L&  
  operator*(单目) n:wn(BC3  
6. 返回地址。 T"QY@#E  
  operator&(单目) I,YGm  
7. 下表访问返回类型。 "b1_vA]03  
  operator[] I.KYWs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L+I[yJY:!  
  operator<<和operator>> v~jN,f*  
~%<PEl|  
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。 UBqK$2 #  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JYSw!!eC  
;Ly4Z*!2  
template < typename Left > uXhp+q\  
struct value_return 8OBvC\%  
  { 2$\f !6p  
template < typename T > s|,]Nb=z/  
  struct result_1 ZM|>Va/X  
  { ]ei] ) JI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G x,D'H'  
} ; 1c}'o*K_%  
nn=JM7e\9  
template < typename T1, typename T2 > 1Rczf(,aT  
  struct result_2 =x7ODBYW^  
  { Ev^Xs6 }"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^k_!+8"q{  
} ; whLske-  
} ; R +\y" .  
4k#B5^iJ  
" Y%\qw/wq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &Mc mA  
xDQ$Ui.  
下面我们来剥离functor中的operator() 2f:'~ P56  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ItRGq  
'R'>`?Nh  
return l(t) op r(t) w}YHCh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) piId5Gx7  
return op l(t) 7Ru0>4B  
return op l(t1, t2) ,7QnZ=F  
return l(t) op ]-}a{z  
return l(t1, t2) op {^\-%3$  
return l(t)[r(t)] Xs!eV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +$UfP(XmH  
'P~*cr ?A  
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: iF%q 6R  
单目: return f(l(t), r(t)); SHGO;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fx@ {]  
双目: return f(l(t)); :EO}uP2  
return f(l(t1, t2)); r! M2H {  
下面就是f的实现,以operator/为例 |SxEJ  
FdSaOod8  
struct meta_divide lp9<j1Wl  
  { 5G!X4%a  
template < typename T1, typename T2 > ;=7z!:)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~'U;).C  
  { uZYeru"w  
  return t1 / t2; <]9MgfAe  
} lyi}q"Kn*;  
} ; !e7vc[N  
)a}5\V  
这个工作可以让宏来做: JJ+<?CeHD  
[-CG&l2?L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -0]aOT--  
template < typename T1, typename T2 > \ NRl"!FSD;"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zJsoenU  
以后可以直接用 /F4:1 }  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >u4e:/5]  
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 l~=iUZW<  
(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。。。) :rj78_e9  
7'8O*EoB'  
bo*q{@Ue  
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 m!2Dk#t  
C{ti>'"V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x)?\g{JH  
class unary_op : public Rettype ms{R|vU%b  
  { oF>GWst TR  
    Left l; E??%)q  
public : C=]3NB>Jc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =;`YtOL  
w %zw+E  
template < typename T > 6,7omYof  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U=t'>;(g  
      { ]lo1Kw  
      return FuncType::execute(l(t)); |HA7 C  
    } KF'M4P  
&Ch)SD  
    template < typename T1, typename T2 > |HEw~x<=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t,+S~Cj|  
      { nZT@d;]U9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ' EDi6  
    } Z`*cI   
} ; Y/^<t'o&  
,,J3 h  
ep?0@5D}]  
同样还可以申明一个binary_op Y; w]u_  
[s/@z*,M1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z~uKT n  
class binary_op : public Rettype K$.zO4  
  { IBqY$K+l  
    Left l; G4}q*&:k  
Right r; "uCQm '  
public : P&GZe/6Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]Rye AJ3  
1+jYpYEQW  
template < typename T > 9X%Klm 5w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eTc`FXw`  
      { !7oy%{L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T]W -g  
    } 2UF94  
=5`@:!t7  
    template < typename T1, typename T2 > G|lI=Q3f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bw\=F_>L  
      { ~Z2eQx jtM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &[RU.Q!_H  
    } !d\GD8|4  
} ; 0I((UA/7Zs  
As|/ O7%  
.LhmYbQ2WE  
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 ku?_/-ko]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E5 oD|'=WA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )^H9C"7T  
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。 c0&'rxi( B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <&:&qn gg  
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。。。 }yw;L(3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h<;[P?z  
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) bFezTl{M  
下面是修改过的unary_op 5V~p@vCx  
A=UIN!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Fz&ilB  
class unary_op 0@lC5-=  
  { o2d~  
Left l; suFOc  
  #@^w>D6W  
public : gF6j6  
lM^!^6=v0l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h(Ed%  
5iddB $  
template < typename T > 2nkj;x{H$  
  struct result_1 EAw#$Aq=  
  { *t{c}Y&@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pki4wDCTW  
} ; "GI&S%F  
Ok~{@\  
template < typename T1, typename T2 > $af}+:'  
  struct result_2 -!,]Y10  
  { jHlOP,kc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7/_ VE  
} ; qYZ7Zt;  
/}`/i(k  
template < typename T1, typename T2 > w"agn}CK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / 7XdV  
  { ~e77w\Q0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J xm9@,  
} no NF;zT  
xg,]M/J  
template < typename T > NK9WrUj)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =8p+-8M[d  
  { ' P`p.5nH  
  return OpClass::execute(lt(t)); yj'' \  
} ` .(S#!gw  
\h7J/es^p!  
} ; H! r Kz  
}<ONxg6Kb  
l$VxE'&LQ  
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 w2N3+Tkg  
好啦,现在才真正完美了。 xPMyG);  
现在在picker里面就可以这么添加了: _:X|R#d  
* \o$-6<  
template < typename Right > (1AA;)`Kp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Di<J6xu  
  { x56 F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e9@fQ  
} j%Z{.>mJ  
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。 !N8)C@=  
zLw h6^?Y  
207O["Y  
j(6$7+2qN  
x)VIA]  
十. bind ;5Vk01R  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +yb$[E*  
先来分析一下一段例子 f'6qJk%J  
Uk *;C  
iCnUnR{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T dP{{&'9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3H'nRK},  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %rDmW?T  
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。 '+!S|U,{  
我们来写个简单的。 O/Mz?$8J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J4[x,(iq(  
对于函数对象类的版本: / }XsuH  
u@bOEcxK  
template < typename Func > =F %wlzF:  
struct functor_trait kyxSIQ^  
  {  9VUm=Z#`  
typedef typename Func::result_type result_type; n `m_S  
} ; F7Dc!JNa  
对于无参数函数的版本: -S,ir  
827)n[#%|  
template < typename Ret > =EcIXDzC>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YR|(;B  
  { =WmBpUh  
typedef Ret result_type; zh^jWu  
} ; #'4<> G]  
对于单参数函数的版本: pcuMGo-#  
yF/< :  
template < typename Ret, typename V1 > -.b Io  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s0)qlm*  
  { p&OJa$N$[  
typedef Ret result_type; V+=*2?1  
} ; 53`9^|:  
对于双参数函数的版本: 9uw,-0*5  
h nsa)@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @0vC v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F9k I'<Q  
  { Q"OV>klk  
typedef Ret result_type; kj{rk^x  
} ; TOco({/_/  
等等。。。 fXu~69_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  Qh|-a@  
yZ;k@t_WRD  
template < typename Func > `rz`3:ZH  
struct func_return CRc!|?  
  { xH"W}-#[  
template < typename T > ?GUz?'d  
  struct result_1 Siz!/O!'  
  { r*i$+ Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kMl@v`  
} ; 6+Wr6'kuH  
.*EOVo9S  
template < typename T1, typename T2 > 6bbZ<E5At  
  struct result_2 ,5eH2W  
  { ;&+[W(7Sy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sv~YFS :oy  
} ; @ate49W  
} ; <+? Y   
2fkIdy#n@  
z"6ZDC6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (#j2P0B  
Gut J_2f^9  
template < typename Func, typename aPicker > {?EEIfg  
class binder_1 Gd30Be2gd  
  { y wW-p.  
Func fn; 3 x"@**(Q  
aPicker pk; bK03 S Vx  
public : kyW6S+#-  
c&7Do}  
template < typename T > %rpR-}j  
  struct result_1 ]]p19[4s  
  { [cGt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5i!V}hE  
} ; _`bS[%CJ  
QL)>/%yU  
template < typename T1, typename T2 > 1DEO3p  
  struct result_2 <a8#0ojm  
  { WF ?/GN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T!u'V'Ei2  
} ; qDby!^ryc  
a. h?4+^bN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xa87xX=a  
o &BPG@n  
template < typename T > OW+e_im}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]j& FbP)3  
  { +(;8@"u  
  return fn(pk(t)); jd ["eI  
} o"'iX UJ  
template < typename T1, typename T2 > PHQ{-b?4t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $.oOG"u0]  
  { 0s 860Kn  
  return fn(pk(t1, t2)); La`h$=#`  
} wzD\8_;6N  
} ; 2}^+ ]5  
9 '2=  
r_4T tP&UW  
一目了然不是么? jA4PDHf+  
最后实现bind 2Ryp@c&r^  
xK$}QZ)  
/a@ kS  
template < typename Func, typename aPicker > Y.DwtfE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +VSZhg,Np8  
  { wENzlXeOP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \Os:6U=X-  
} ]UK`?J=t2g  
:&Qb>PH[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'n~fR]h}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sS C?io  
OI~}e,[2z  
十一. phoenix ]}BB/KQy^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cf Qf7-  
y7CWBTH0>  
for_each(v.begin(), v.end(), 5B}3GBA  
( ( FM4 ^#6  
do_ @q,)fBZq  
[ Q 2*/`L}m\  
  cout << _1 <<   " , " 66oK3%[  
] zLh Fbyn(  
.while_( -- _1), {J{1`@  
cout << var( " \n " ) ;!'qtw"CB  
) Oz :D.V 3~  
); <\h*Zy  
1+R:3(AC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: GA.BI"l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor SV&kWbS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !d\t:0;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,,S9$@R  
ir]Mn.(Y  
<#>Oy&E  
template < typename Cond, typename Actor > "cwR^DoD&  
class do_while f:xUPH?+  
  { [1NaH  
Cond cd; i#k-)N _$  
Actor act; _HwpPRVP/  
public : !&W|myN^  
template < typename T > ~ 9=27 p  
  struct result_1 QO@6VY@  
  {  for {  
  typedef int result_type; sN-oEqS  
} ; ]5N zK=2{  
Z #EvRC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T0r<O_ubOA  
[ dGO,ndE  
template < typename T > m`'=)x|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |B eA==  
  { d^tVD`Fm  
  do *MI)]S  
    { w}d}hI  
  act(t); `Z:3` 7c  
  } )i @1X H"D  
  while (cd(t)); 58J_ w X  
  return   0 ; KCD5*xH  
} D%A@lMru  
} ; P 4QkY#v  
lDC}HC  
g&bwtEZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |ixGY^3;  
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。 }hCaNQ&jH  
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。 Ss 2$n  
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。 Z9xR  
下面就是产生这个functor的类: ^1.7Juvb  
~ Yl<S(/4  
P])L8zK  
template < typename Actor > s{ =5-:  
class do_while_actor +lKrj\Xj  
  { +5-]iKh  
Actor act; XoJgs$3B  
public : 8^y=H=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vb %T7  
;,dkJ7M  
template < typename Cond > [.a;L">  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Mm.Ql  
} ; %]#VdS|N  
AeaPK  
kQ~ %=pn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  |# V(p^  
最后,是那个do_ ge$LIsE8  
(`pNXQ0n  
Ra0=q4vdk  
class do_while_invoker @89I#t6A.  
  { !y%+GwoW  
public : :c=v}  
template < typename Actor > pisB,wP$2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7 W{~f?Sh  
  { #d% vT!Bz~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8)Zk24:])_  
} #X5hS w;  
} do_; x{Sd P$  
T/5"}P`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <raG07{!*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V!xwb:J  
最后来说说怎么处理break和continue ;R!*I%  
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。 Ft) lp>3gv  
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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