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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H[ocIw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4UmTA_& Io  
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, \2)a.2mAz  
T1c2J,+}R  
g nJe!E  
C"_f3[Z  
  class filler bvzeU n  
  { IwhZzw w  
public : W+V#z8K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8=OK8UaU  
} ; r 11:T3  
JS% &ipm  
?I&ha-."  
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: B) J.(k`p  
l;zpf|.Vc  
ZvEcExA-  
z|[#6X6tT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~,KAJ7O_  
"&%: 9O  
 `W< 7.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T1m'+^?"  
-q\5)nY  
1XQJ#J1/  
uhvmh  
二. 战前分析 @gc lks/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。 o B;EP  
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 /-JBz U$  
XbdoTriE  
pZp|F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LyO, ]  
  /* --------------------------------------------- */ 2GQ q(_  
vector < int *> vp( 10 ); R?!xO-^t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "ut:\%39.  
/* --------------------------------------------- */ J;4x-R$W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CPc<!CC  
/* --------------------------------------------- */ :L<$O7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sL|lfc'bB  
  /* --------------------------------------------- */ E"!C3SC [  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BUB#\v#a  
/* --------------------------------------------- */ D"_~Njf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |j53' >N[  
e_s9E{(  
]bCeJE.+)  
D(xgadr  
看了之后,我们可以思考一些问题: bG=CIa&@  
1._1, _2是什么? V0+D{|thh6  
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。 ^G%Bj`%  
2._1 = 1是在做什么? gv$6\1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %\#s@8=2u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1><\3+8  
4K`N3  
vf(8*}'!Q  
三. 动工 e:}8|e~T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Icf 4OAx  
+%(iGI{  
0/P!rH9  
%:^,7 .H@  
template < typename T > bf2R15|t5`  
class assignment -\:#z4Tc  
  { 49n.Gc  
T value; opTDW)  
public : o<P@:}K  
assignment( const T & v) : value(v) {} J7X-=E D  
template < typename T2 > /=Bz[ O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @>f]0,"(  
} ; ']^e,9=Q  
f%9EZ+OP  
8;9GM^L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i$[wgvJIV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s>z$_  
Jhu<^pjs  
,?i^i#Wqzg  
L(Q v78F  
  class holder Q(h,P+  
  { `84pql,  
public : v<bq1QG  
template < typename T > kb1{ ;c:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B[7|]"L@  
  { jfF,:(P%W  
  return assignment < T > (t); P;0tI;  
} )l*H$8  
} ; VaZ+TE  
~(Gv/x  
B' 6^E#9  
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: |Axg}Q|  
-H~g+i*J  
  static holder _1; 2{c ;ELq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x-+[gNc 6  
g6 EdCG.V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jzV*V<  
而不用手动写一个函数对象。 8,2l >S  
p%Ae"#_X%  
EAo7(d@  
I2("p.+R  
四. 问题分析 bT-(lIU  
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。 0K7]<\)  
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。 AoyU1MR(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~!~VC)a*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,$5;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XG<J'3  
I^/Ugu  
五. 问题1:一致性 JGt4B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l)D18  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |GE3.g  
w<j6ln+nM  
struct holder 4?M= ?K0  
  { Mo &Ia6^  
  // lJoMJS;S]}  
  template < typename T > 3?Y%|ZVM  
T &   operator ()( const T & r) const "-XL Y_  
  { K2nq2Gbn  
  return (T & )r; wRf_IBhCd  
} x(3E#7>1  
} ; VY<v?Of i-  
liFNJd`|o+  
这样的话assignment也必须相应改动: 2N)=fBF%-  
}aXc,;Ps  
template < typename Left, typename Right > (Z.K3  
class assignment ]tH/87qJ  
  { ! Qrlb>1z-  
Left l; hF+YZU]rT  
Right r; #QZg{  
public : U/,`xA;v>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #^<7VS!x  
template < typename T2 > t-dN:1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O(,Ezy x  
} ; KQ?E]}rZ  
/MsXw/],  
同时,holder的operator=也需要改动: +Es3iE @  
2|tZ xlt-  
template < typename T > _]1dm)%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n5 @H  
  { v[CX-CBZ?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;z#D%#Ztq  
} 0@,,YZ f  
Ts:dnGR5  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w|>:mQnU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FOB9CsMe  
|^Try2@  
return l(rhs) = r; t?28s/?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {i~qm4+o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (Z)  
EU ThH.  
template < typename Tp > =Z2U  
class constant_t s ZkQJ->  
  { #g4X`AHB  
  const Tp t; CcgCKT  
public : U?>P6p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #$K\:V+ 4  
template < typename T > `*9W{|~Gwx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XIJ>\ RF  
  { %whPTc0P  
  return t; 0Z2![n  
} A[XEbfDO  
} ; ?OYu BZF  
W=mh*G3y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [@#P3g\:>W  
下面就可以修改holder的operator=了 |w6:mtaS  
(BMFGyE3  
template < typename T > 2aW&d=!ZV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n1DD+@  
  { qQ/j+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bY+Hf\A  
} HkJ$r<J2  
Sq-mH=rs]  
同时也要修改assignment的operator() /V46:`V  
Jnb>u*7,  
template < typename T2 > p[hA?dXn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7O;v5k~iQ  
现在代码看起来就很一致了。 "^zxq5u  
n:`> QY  
六. 问题2:链式操作 fseHuL=~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Jmf&&)p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rh${pHl  
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。 `WC~cb\  
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。 4tCyd5u a8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A 99 .b  
P`Anf_  
template < typename T > j?g{*M  
struct result_1 r?\hZ*|M  
  { u <%,Ql  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t{Q9Kv  
} ; rQ;m|@  
<{3VK  
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: K S,X$)9  
bxc#bl3  
template < typename T > #8%Lc3n  
struct   ref n_v|fxF1  
  { &( b\jyf  
typedef T & reference; ka[]pY  
} ; i=o<\ {iV:  
template < typename T > o\g",O4-  
struct   ref < T &> (4>k+ H  
  { *'QD!Tc  
typedef T & reference; !HY+6!hk  
} ; Qi w "x,  
4Xe3PdE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D5]T.8kX(7  
^$6EO) <  
template < typename T > [wjA8d.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m mu{K$9}I  
  { {&4+W=0 n  
  return l(t) = r(t); I yL2{5  
} =eDVgOZ)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <Ktx*(D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3EI$tP@4  
=Mc*~[D/  
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 bfQ+}|;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }RO Cj,|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u0A.I_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w=rh@S]  
最后的布局是: 4Bd[r7  
                Add {qp XzxV  
              /   \ }(hx$G^M  
            Divide   5 (caxl^=  
            /   \ bsmZR(EnU  
          _1     3 xeIt7b?#  
似乎一切都解决了?不。 X<OwB-N  
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。 ^}a..@|%W  
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。 l <Tkg9  
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: P@`@?kMU  
sPyq.oG  
template < typename Right > JpcG5gX^B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7s4G|N[wR\  
Right & rt) const ?R(fxx  
  { *_}ft-*w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U,gg@!1GJo  
} ,gVA^]eDh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S4n\<+dR<  
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。 &u&/t?  
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。 u<!8dQ8  
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。 [o<Rgq 4  
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。 etMQy6E\  
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? t3}>5cAxy  
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: }u5/  
8doKB<#_+=  
template < class Action > AU -,  
class picker : public Action 6U Q~Fv`]  
  { }xk85*V  
public : 9{RCh 9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bJ4})P&  
  // all the operator overloaded b}HL uX  
} ; -y|>#`T/  
z\Hg@J&#  
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。 i%_W{;e  
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: }^ +E S^~  
7hQXGY,q  
template < typename Right > Za_w@o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1xP*  
  { K| %.mc s4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vMu6u .e  
} HL]8E}e\"  
>r1cW7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mM0VUSy  
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。 !w2J*E\  
uH="l.u  
template < typename T >   struct picker_maker X [IVK~D}z  
  { lHerEv<ja  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \5M1;  
} ; 8JYU1E w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JN)@bP  
  { o9\J vJk  
typedef picker < T > result; fm]mqO  
} ;  vX1 8 ]  
iga.B  
下面总的结构就有了: *lyy|3z  
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。 S9RH&/^H  
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。 Vl'Gi44)3"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O/Cwm;&t  
至此链式操作完美实现。 V1di#i:  
IJ\4S  
7" Qj(N  
七. 问题3 /M!b3bmA  
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?B4b7II  
Cq8.^=}_  
template < typename T1, typename T2 > X!,huB^i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^G(U@-0..  
  { B^Sxp=~Au  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C- 5QhD  
} |ht:_l 8  
Z<D8{&AjS  
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: fVf @Ngvu  
BK 3oNDy  
template < typename T1, typename T2 > jRiXN %  
struct result_2 @*e5(@R  
  { HOt,G _{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Jlp nR#@  
} ; J4?i\wD:  
cY mgJBG  
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? aAKwC01?  
这个差事就留给了holder自己。 iq^F?$gFk  
    +~(SeTY  
9]C%2!Ur,  
template < int Order > PH.g+u=v  
class holder; H#Hhi<2  
template <> wxJu=#!M  
class holder < 1 > CKI.\o  
  { {ty)2  
public : >piVi[`  
template < typename T > 3c%_RI.  
  struct result_1 gFpub_  
  { _mWVZ1P  
  typedef T & result; "UX/yLc3(  
} ; :%_\!FvS  
template < typename T1, typename T2 > C19}Y4r:  
  struct result_2 mqtX7rej  
  { "7q!u,u  
  typedef T1 & result; }1 ,\ *)5  
} ; J6 J">  
template < typename T > (^oN, 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Um^4[rl:#g  
  { GXaPfC0-y  
  return (T & )r; o_8Wnx^  
} {o SdVRI  
template < typename T1, typename T2 > H-rxn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6(=B`Z}a  
  { =MU(!`  
  return (T1 & )r1; Jxf>!\:AZu  
} ]"/SU6#4:  
} ; d.|*sZ&3p  
%oB0@&!mS  
template <> 4VF4 8  
class holder < 2 > h0R.c|g[  
  { r]@T9\9  
public : G2<$to~{  
template < typename T > }.a{;{y  
  struct result_1 L{&>,ww  
  { wBDHhXi0  
  typedef T & result; L;lu)|b"  
} ; 0K'{w]Q  
template < typename T1, typename T2 > 5dGfO:Dy_  
  struct result_2 $PG(>1e  
  { 5,-g^o7  
  typedef T2 & result; cLEd -{x  
} ; ",l6-<s  
template < typename T > Sg$\H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _Pno9|  
  { n }b{u@$  
  return (T & )r; +`bnQn]x+  
} lz!(OO,g  
template < typename T1, typename T2 > JH| D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?wu@+  
  { x <a}*8"  
  return (T2 & )r2; Td ade+  
} vf zC2  
} ; 4[i 3ckFT,  
udT0`6l;  
{+zG.1o^  
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> >。 >fMzUTJ4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i}:hmy'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tA^+RO4  
mKjTJzS  
return l(i, j) = r(i, j); Ell14Iki  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RP$h;0EQG  
^^&H:q  
  return ( int & )i; 4qQE9f xdY  
  return ( int & )j; e`co:HO`#  
最后执行i = j; tmOy"mq67  
可见,参数被正确的选择了。 <o9AjASv\,  
gyq6LRb  
8!0fT}  
cHt4L]n8n  
`-%dHvB^R  
八. 中期总结 ZBR^$?nj  
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: Ux1j+}y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2Y%7.YX"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [) 0JI6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KAXjvZN1  
_YG@P1  
F53 .g/[  
 pdm(7^  
`*[\b9>  
tH&eKM4G  
九. 简化 H\V?QDn  
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。 y{&%]Fq <5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o2B|r`R  
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:  5k@T{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @54$IhhT~  
  +-*/&|^等 )5n0P Zi  
2. 返回引用。 8G3 Z,8P4(  
  =,各种复合赋值等 vs$h&o>|  
3. 返回固定类型。 Qy"%%keV'T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .wp[uLE  
4. 原样返回。 jygUf|  
  operator, pY-!NoES  
5. 返回解引用的类型。 Ky7.&6\n  
  operator*(单目) QVRQUd  
6. 返回地址。 7D,nxx(`  
  operator&(单目)  H{yBD xw  
7. 下表访问返回类型。 VRgckh m  
  operator[] 5x|$q kI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IJKdVb~   
  operator<<和operator>> jbq x7x  
k>Fw2!mA^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w)* H&8h@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sVFX(yx0  
}5n\us  
template < typename Left > n^$Q^[:Z  
struct value_return lK/4"&  
  { ^7ID |uMr  
template < typename T > v FQ]>n X  
  struct result_1 c%O97J.5b  
  { /eU\B^k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A$7K5   
} ; /2E Q:P  
Nt]nwae>A  
template < typename T1, typename T2 > H"A@Q.'  
  struct result_2 >TM{2b,(p  
  { |A,.mOT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _-H,S)kI`  
} ; N-b'O`C  
} ; 7p\&D?  
o<p4r}*AVJ  
}6pr.-J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ns~bz-n  
7)1%Z{Dy  
下面我们来剥离functor中的operator() BMQ4i&kF|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !gV{[j?~zr  
J!RRG~  
return l(t) op r(t) A-.Wd7^~*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /=l!F'  
return op l(t) K:qc "Q=C  
return op l(t1, t2) G;#xcld  
return l(t) op 4`9ROC  
return l(t1, t2) op "x.iD,>k  
return l(t)[r(t)] ltU{P|7!E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %Jd!x{a`>A  
w;(=w N\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: p ^TCr<=  
单目: return f(l(t), r(t)); !mWm@ }Ujg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7&HcrkP]  
双目: return f(l(t)); =aQlT*n%3  
return f(l(t1, t2)); of7p~{3H  
下面就是f的实现,以operator/为例 8 "NPj0  
/E{tNd^S  
struct meta_divide pRxVsOb  
  { pZ[|Q2(  
template < typename T1, typename T2 > 7rbw_m`12-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .waj.9&[l  
  { -G?IXgG  
  return t1 / t2; wpC .!T  
} }#M>CNi'PU  
} ; @c"s6h&  
ME!P{ _/  
这个工作可以让宏来做: vA Z kT"  
xL<c/B`-:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z{PPPFk4J  
template < typename T1, typename T2 > \ U6wy^!_X9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U|.r -$|5P  
以后可以直接用 ~#VDJ[Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7@e}rh?N-|  
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 #u+qV!4  
(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。。。) 1 |) CQ  
xQzW6H|  
-vc$I=b;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VK,{Mu=.9  
,JbP~2M~%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > snu?+*6  
class unary_op : public Rettype 5A 5t  
  { /zQx}U)TP  
    Left l; J{kS4v*J  
public : 20haA0s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `D=d!!1eUi  
=TzJgx  
template < typename T > O8v9tGZoh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3QVUWhJ  
      { aR@+Qf  
      return FuncType::execute(l(t)); T*C F5S  
    } ^5?|Dj  
{%P 2.:  
    template < typename T1, typename T2 > ]mNsG0r6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `(P71T  
      { 5.oY$tb(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0Y0`$   
    } Ku uiU= (L  
} ; ?|}qT05  
(]&B' 1b  
vpdPW%B  
同样还可以申明一个binary_op GNB'.tJ:0Y  
8r@GoG>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f w)tWJVD  
class binary_op : public Rettype r~oUln<[  
  { GiK,+M"d  
    Left l; L*4= b (3  
Right r; )"{}L.gC6  
public : _ /.VXW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pzQc UG  
l g ,%  
template < typename T > iyUnxqP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MYz!zI  
      { ;Oq>c=9%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EKN<KnU%  
    } b KDD29  
/P46k4M1U  
    template < typename T1, typename T2 > "WXUz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MU `!s b*  
      { Ad3TD L?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P%Q'w  
    } {9j0k`A  
} ; #}~?8/h!  
KiE'O{Y  
$/(``8li_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9asA-'fZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nG?Z* n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K9VP@[zbJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |DVFi2   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rTJqw@]#WH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 86?~N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 maQxU(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X2,v'`U5&  
下面是修改过的unary_op xH,e$t#@@~  
3G^A^]h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >lek@euqw  
class unary_op +~,q"6  
  { 9q&~!>lt  
Left l; Z R~2Y?Wt9  
  +R{~%ZTK  
public : B !rb*"[  
vJ 28A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P-yVc2YH  
f= }!c*l"  
template < typename T > ^)|tf\4  
  struct result_1 ~rXLb:  
  { b%C7 kL-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KRP6b:+4L  
} ; [ {vX*q 3B  
X_rv}  
template < typename T1, typename T2 > H xc>?  
  struct result_2 ]S@DVXH  
  {  ggfCfn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }~0}B[Rf  
} ; ALInJ{X  
5dX0C  
template < typename T1, typename T2 > 7<2^8 `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]a*26AbU+  
  { S~|\bnE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ICG:4n(,  
} 8LuU2Lo  
c7tO'`q$e  
template < typename T > W55kR.X6M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;{e'q?Y  
  { z$/s` |]  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?fc<3q"  
} 6aWnj*dF  
*N6sxFs  
} ; 1n.F`%YG  
b`;&o^7gMO  
sYk#XNH  
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 C8(0|XX  
好啦,现在才真正完美了。 o?#-Tkb  
现在在picker里面就可以这么添加了: tTt}=hQpgX  
DoICf1  
template < typename Right > HA&hu /mw_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9El{>&Fs4  
  { D_`~$QB`,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4O{,oN~7  
} .8[uEQ_L  
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。 YCdtf7P=q  
j:^gmZ;J  
{t]8#[lo  
85A7YraL  
:/>Zky8,k  
十. bind UMPW<> z  
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。 T w1&<S  
先来分析一下一段例子 C_h$$G{S(  
DTdqwe6pi  
cF"}}c1*M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =C7<I   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wkJ@#jD*[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ? a/\5`gnN  
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。 LGYg@DR  
我们来写个简单的。 eK\i={va  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '_91(~P  
对于函数对象类的版本: og4mLoLA  
sM9utR  
template < typename Func > xd4~[n\hm  
struct functor_trait hSj@<#b>F  
  { fUq #mkq}  
typedef typename Func::result_type result_type; J)H*tzg  
} ; 1>bNw-kz7  
对于无参数函数的版本: \23m*3"W  
iBY16_q  
template < typename Ret > aZq7(pen  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;[:IC^9fv  
  { wf^p?=Ke  
typedef Ret result_type; ~L_1&q^4!i  
} ; 8/"C0I (G  
对于单参数函数的版本: PJ<9T3Fa  
m mH xPd  
template < typename Ret, typename V1 > wxF\enDY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]na$n[T/I  
  { @oD2_D2  
typedef Ret result_type; :8A@4vMS)?  
} ; !-JvVdM;(  
对于双参数函数的版本: zu,Yuq  
{}H/N   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $qR@;=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nJwP|P_  
  { onIZ&wrk  
typedef Ret result_type; y#/P||PM  
} ; ehZ/J5  
等等。。。 [<wpH0lNoy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @z`eqG,']  
5eM{>qr}  
template < typename Func > 1So`]N4  
struct func_return Dnd  
  { nZEew .T:6  
template < typename T > j-| !QlB  
  struct result_1 Bc'Mj=>;  
  { 4Zn [F^p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _SMi`ie#  
} ; 4rpry@1  
Rt@O@oDI  
template < typename T1, typename T2 > [i_evsUj?  
  struct result_2 b&RsxW7  
  { .S]*A b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E,Xl8rC  
} ; ('o} EoXS  
} ; Z=]ujlD  
xWM?E1@  
h\+8eeIl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ydyz-  
#L&/o9|  
template < typename Func, typename aPicker > *] !r T&E  
class binder_1 A.~wgJDO  
  { CV2#G*  
Func fn; O,#,`2Qc  
aPicker pk; u~~ ~@p  
public : 0:c3aq&u  
G9@5 !-  
template < typename T > aq#F  
  struct result_1 >4os%T  
  { v@{VQVx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uavyms^  
} ; CY$ 1;/  
:NB.ib@*  
template < typename T1, typename T2 > BnaI30-  
  struct result_2 $f>(TW  
  { &kT!GU^n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q#\B}'I{  
} ; lwIxn1n  
;j+*}|!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !/X>k{  
9Q\RCl_1  
template < typename T > ?yu@eo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X1BqN+=@9  
  { 8G3.bi'q   
  return fn(pk(t)); nGur2}>n  
} '$5d6?BC`3  
template < typename T1, typename T2 > XEN-V-Z%*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +]0hSpZ"p  
  { Qh* }v!3Jo  
  return fn(pk(t1, t2)); ] v:"    
} 5'%O]~  
} ; Q5_,`r`  
'2rSX[$ tf  
^s$U n6v[  
一目了然不是么? wB+F/]]|N  
最后实现bind k L4#  
s!1/Bm|_T  
,wy;7T>ODd  
template < typename Func, typename aPicker > J|HV8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w{]B)>! 1W  
  { E,ooD3$h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /UaQ 2h\  
} }iLi5Qkx  
gADqIPu]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k?/!`   
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。 =F dFLrx~l  
/q/^B> ]  
十一. phoenix UWdqcOr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `m$,8f%j6_  
Ok}e|b[D  
for_each(v.begin(), v.end(), <TS ps!(#  
( O"_QDl<ya  
do_  Bgai|l  
[ ' -aLBAxy  
  cout << _1 <<   " , " % 3fpIzm  
] n"Jj'8k  
.while_( -- _1), D%=&euB  
cout << var( " \n " ) YfNN&G4_  
) cBHUa}:  
); y{XNB}E  
mM_gOd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uwt29  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %:dd#';g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D>`{f4Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P E[5oH  
^{NN-  
M R,A{X  
template < typename Cond, typename Actor > nppSrj?  
class do_while L$jii  
  { R1.Yx?  
Cond cd; `[ZA#8Ma  
Actor act; n"R$b:  
public : e"Z,!Q^-L  
template < typename T > jT;'T$  
  struct result_1 LOgB_$9_3  
  { Eh"Y<]$  
  typedef int result_type; @#9xSs#  
} ; ol_&epG;ST  
;zWiPnX}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NCm=l  
m 7+=w>o  
template < typename T > TETfRnm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6S(`Bw8h  
  { n9 Jev_!A  
  do %H}M[_f  
    { cc"<H}g>`  
  act(t); C?\HB#41  
  } E>"SC\#7  
  while (cd(t)); &d"s cM5  
  return   0 ; = @FT$GQ  
} LD,T$"  
} ; 0+A#k7c6p  
}5X.*wz  
S:c lyx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mrVN&.  
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。 swhtlc@@  
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。 Pfm B{  
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。 V{rQ@7SE  
下面就是产生这个functor的类: {|e7^_ke  
Mv7tK l  
% <h2^H\O  
template < typename Actor > t4-0mNBZt$  
class do_while_actor w *o _s  
  { X,K`]hb*0_  
Actor act; ?W&ajH_T  
public : 6p 14BruV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  GU xhn  
4 @9cO)m  
template < typename Cond > *#'&a(h B!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 14y>~~3C4  
} ; "fSK7%BP  
vNU[K%U  
|@)jS.Bn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W#9LK Jj  
最后,是那个do_ !,*Uvs@b  
, w_C~XN$t  
1mx;b)4t  
class do_while_invoker iM]&ryGB#  
  { o1Wf#Zq   
public : /j(<rz"j  
template < typename Actor > N&u(9Fxn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4{" v  
  { 0fR?zT?  
  return do_while_actor < Actor > (act); `iwGPG!  
} b28C (  
} do_; ` h1>rP  
(HeIO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {.UK{nA?sm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Km0P)Z  
最后来说说怎么处理break和continue .r-kH&)"GU  
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。 8p~|i97W]!  
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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