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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @S3f:s0~D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1cC1*c0Z  
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, N#k61x  
;rHO&(h-  
DBgMC"_   
:dnJY%/q  
  class filler T@ YGB]*Y  
  { h{'t5&yY  
public : }NCL>l;q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -x*2t;%z{U  
} ; +%0z`E\?M#  
bS!\#f%9"  
vjUp *R>h  
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: bGmx7qt#  
8e2?tmWM  
*hY2.t; X  
L%\b'fs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2A:,;~UH  
wCKj7y[  
{/8Q)2*>0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Da1aI]{I  
I'!/[\_  
MaY682}|y  
k%81f'H  
二. 战前分析 '7 )"  
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。 mUP.rb6  
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 `V!>J 1x  
s8mr''  
0L-!! c3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N#z~  
  /* --------------------------------------------- */ ~Y!kB:D5;~  
vector < int *> vp( 10 ); MuI2?:~:*4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .*/Fucr  
/* --------------------------------------------- */ nk=$B (h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \2e0|)aF6  
/* --------------------------------------------- */ L>9R4:g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ip:LcGt  
  /* --------------------------------------------- */ 6dH }]~a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Jo(`zuLJ  
/* --------------------------------------------- */ yfQ5:X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -Lu)'+  
^Jp&H\gI.  
d9*hBm  
uf<@ruN  
看了之后,我们可以思考一些问题: <`X"}I3 ba  
1._1, _2是什么? v!3A9!.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #v#<itfFH  
2._1 = 1是在做什么? .9*wY0:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wZT%Ee\D%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8kE]_t  
' #NcZy  
k- V,~c  
三. 动工 ~9^)wCM+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <P ,~eX(r  
@[<nQZw:  
hDP/JN8y  
d4:`@*  
template < typename T > CQ7{1,?2  
class assignment G2 ]H6G$M  
  { !J1rRPV  
T value; _cTh#t ^  
public : :Eh\NOc_O  
assignment( const T & v) : value(v) {} onCKI,"  
template < typename T2 > [AH6~-\x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ( m\$hX  
} ; v$~QCtc  
L$'[5"ma ;  
Tm^89I]L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y4Z &@,_{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $CTSnlPq  
*b *G2f^  
682Z}"I0  
eg<bi@C1|  
  class holder \}6;Kf}\  
  { 3<=,1 cU  
public : spU)]4P&  
template < typename T > 0tIS Xu-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d\MLOXnLq;  
  { ` 8W*  
  return assignment < T > (t); N#V.1<Y  
} G)#$]diNuX  
} ; {^CT} \=>  
UX-&/eScN  
nMDxH $O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rWys'uc  
&uP~rEJl+  
  static holder _1; o)6pA^+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h1 WT  
sAo& uZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W)'*m-I  
而不用手动写一个函数对象。 MUOa@O,  
bQe^Px5 !.  
4p;aS$Q  
4v p  
四. 问题分析 ~/NKw:  
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。 ZZ QG?("S'  
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。 YDC mI@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hLJM%on  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _AV1WS;^^8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4?N8R$  
AE: Z+rM*  
五. 问题1:一致性 7\_o.(g#-  
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?| *"9><lJ-!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6cqP2!~  
bNT9 H`P  
struct holder l1ZY1#%j  
  { PcB_oG g  
  // f >BWG`  
  template < typename T > F4=}}k U  
T &   operator ()( const T & r) const |+  N5z  
  { )9,  
  return (T & )r; ys_`e  
} ~HQ9i%exg  
} ; 80A.<=(=.  
[dtbkQt,c  
这样的话assignment也必须相应改动: =to=8H-  
!=;XBd-  
template < typename Left, typename Right > aA7=q=  
class assignment R.7:3h  
  { [m^+,%m5]  
Left l; 2H&{1f\Bf  
Right r; j$eCe< .3  
public : A|<;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |#TXE|#ux  
template < typename T2 > RT"O;P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7;HUE!5,^l  
} ; $ u2Cd4  
DY><qk  
同时,holder的operator=也需要改动: =aow d4 t  
Um ;kd&#x  
template < typename T > Mr6E/7g%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C<he4n.  
  { \; bW h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g'G8 3F  
} 3kLOoL?  
*d l"wH&  
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。 I=YCQ VvA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $e/*/.  
/{N))  
return l(rhs) = r; `F,zenk=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >.Q0 Tx!P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?~qC,N[  
_hoAW8i  
template < typename Tp > ida*]+ ~  
class constant_t ^\YQ_/\~L  
  { ~t9$IB  
  const Tp t; K<,Y^3]6?  
public : -fM1$/]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }W "(c YN_  
template < typename T > h}6b&m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~'f8L #[M  
  { 3@X|Gs'_S  
  return t; p#b{xK  
} |' @[N,  
} ; $i&\\QNn  
eH=c|m]!P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \|!gPc%s  
下面就可以修改holder的operator=了 S 1ibw\'  
,iOZ |  
template < typename T > &5/JfNe3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <t6 d)mJ%  
  { m9g^ -X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7Jc<.Z"/Gd  
} ocP*\NR  
~}%&p& p  
同时也要修改assignment的operator() NhtEW0xCr  
Y?.gfEXSQo  
template < typename T2 > #! @m y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <W|1<=z(  
现在代码看起来就很一致了。 ]xB6cPdLu  
{Vl"m 2  
六. 问题2:链式操作 rHo6iJj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9<qx!-s2rr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3qcpf:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5xv,!/@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Fs9W>*(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #,Bj!'Q'-  
q5gP~*?  
template < typename T > o?=fhc  
struct result_1 RD9Y k  
  { ]84YvpfW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;Yu>82o.:  
} ; QZYM9a>  
sBB:$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: A xR\ ned  
T=yCN#cqQ`  
template < typename T > i\Q":4  
struct   ref @ YrGyq  
  { '7=<#Blc  
typedef T & reference; U:Fpj~E_w  
} ; &0h=4i=6r  
template < typename T > j5A\y^Kv  
struct   ref < T &> }amE6  
  { Z[bv0Pr  
typedef T & reference; +9}' s{  
} ; 0, "ZV}  
wJr/FE 7c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2?pM5n  
(77Dif0)'  
template < typename T > " #J}A0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^1vq{/ X  
  { Vg) ^|  
  return l(t) = r(t); X{|k<^:  
} SFOQM*H  
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。 rOhA*_EG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nO%<;-=u\  
kz|[*%10  
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 t3M0La&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `;T? 9n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 td`wNy\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *ig5Q(b*N  
最后的布局是: /^8t'Jjd,  
                Add $$/S8LmmK  
              /   \ @>Biyb  
            Divide   5 I>8 Bc  
            /   \ ?/^VOj4&  
          _1     3 C!I\Gh  
似乎一切都解决了?不。 `oan,wq+  
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。 f 3\w99\o  
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。 ar=hx+  
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: 5M]6'X6I  
g<;Nio  
template < typename Right > _4g}kL02.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hkL w&;WJr  
Right & rt) const 6l=M;B7:i  
  { ^r%i3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z*;*I<-  
} *Y^5M"AB_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d?E4[7<t$1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 EywZIw?mjX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N_|YOw6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 EsS!07fAM:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 rjt O`Mt`  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #NSaY+V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: yFa&GxSq  
>l6XZQ >  
template < class Action > @)+i{Niuv  
class picker : public Action C3^X1F0  
  { :s? y,  
public : ((n5';|N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y'\3ux0]4'  
  // all the operator overloaded vBV"i9n   
} ; mq>*W' M  
6k@[O@)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YL_!#<k@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: VK"[=l  
dVK@Fgo  
template < typename Right > b 49|4   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &xF4p,7  
  { %pQdq[J={  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CAcOWwDm  
} AJdlqbd'+  
q|m#IVc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )GQ D*b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ntd ":BKi  
u~j'NOv  
template < typename T >   struct picker_maker FC|y'j 0  
  { `=WzG"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^2P;CAjj-  
} ; Yf%[6Y{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9p!dQx  
  { 5LnB]dW  
typedef picker < T > result; Au%Wrk3j  
} ; m  mw)C"  
N$L&|4r  
下面总的结构就有了: KX&Od@cQ$  
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。 Zz wZ, (  
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。 9~*_(yjF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r5<e}t-  
至此链式操作完美实现。 $Ykp8u,(  
4p0IBfVG  
xX[{E x   
七. 问题3 LK oM\g(  
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。 K'ed5J  
u^;sx/  
template < typename T1, typename T2 > "y3dwSS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P<g|y4h  
  { _~(M A-l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \3 O-} n1S  
} y^vfgP<@  
S<)RVm,!e  
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: $]`'Mi  
6-Vl#Lyb  
template < typename T1, typename T2 > Ra*k  
struct result_2 S@l a.0HDA  
  { %u<&^8EL+#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A X^3uRQJ  
} ; U{.+*e18  
'R-JQ E-]  
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? #m[w=Pu}  
这个差事就留给了holder自己。 FlM.D u  
    "Hsq<oV8  
Yn?2,^?N  
template < int Order > *+zy\AhkP  
class holder; @/Wty@PU  
template <> S(YHwH":  
class holder < 1 > lu9Ir>c  
  { UOOR0$4  
public : +5seT}h  
template < typename T > C'xU=OnA8  
  struct result_1 Mf,Mcvs  
  { h1D~AgZOVj  
  typedef T & result; z.\[Va$@l  
} ; '+GVozc6c"  
template < typename T1, typename T2 > <yb=!  
  struct result_2 *=KexOa9  
  { '44nk(hM69  
  typedef T1 & result; D q_{O  
} ; b smoLT  
template < typename T > [ a65VR~J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /ltP@*bo  
  { }rb ]d'|  
  return (T & )r; dk, I?c &  
} :9O0?6:B|  
template < typename T1, typename T2 >  Cq~ah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =QO1FO  
  { 2*UE&Gp  
  return (T1 & )r1; 9-e[S3ziM  
} (J?}eb;>n  
} ; OD2ai]!v+  
:pV("tHE  
template <> PK|`}z9  
class holder < 2 > Z-;uzx  
  { 5)o-]S>  
public : <8xP-(wk;  
template < typename T > uk>/I l  
  struct result_1 SS<+fWXE  
  { v"?PhO/{=  
  typedef T & result; QY CNO#*  
} ; c`N`x U+z  
template < typename T1, typename T2 > ]$`s}BN  
  struct result_2 {D_4~heF  
  { * y"GgI  
  typedef T2 & result; Ar{=gENn  
} ; vNwSZ{JBd  
template < typename T > ;@ !d!&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t+TbCe  
  { &#EVE xL  
  return (T & )r; @8 yE(  
} r~B Qy'  
template < typename T1, typename T2 > G5eLs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v!v0,?b*  
  { B}xo|:f!zj  
  return (T2 & )r2; {Z{NH:^  
} qh'f,#dI}  
} ; K5c7>I%k  
5['B- Iw  
O|g!Y(  
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> >。 *fy`JC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RX<^MzCDV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JNz"lTt>[g  
{II7%\ya  
return l(i, j) = r(i, j); YF[!Hpzq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y<LwrrJ>  
bz,cfc;?$  
  return ( int & )i; !`S%l1[Z  
  return ( int & )j; #5"<.z  
最后执行i = j; keq[ 6Lv  
可见,参数被正确的选择了。 `8 b6 /  
SJuf`  
Pc-8L]2oaF  
qt&"cw  
JSZ j0_ B  
八. 中期总结 5FR#_}k]_F  
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: \?ws0Ax  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #$z-]i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n|`):sP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %'~<:>:"E  
~v,KI["o  
Z 5YW L4s  
8`*9jr  
%D6Wlf+^n  
"aO,  
九. 简化 KUqS(u  
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。 )p_LkX(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gB{R6 \<O  
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: T_B.p*\BM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tMk>Bx9[  
  +-*/&|^等 gkn/E}K#  
2. 返回引用。 bb_jD^  
  =,各种复合赋值等 OcS`Fxs  
3. 返回固定类型。 t>`LO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _G*x:<  
4. 原样返回。 3g "xm  
  operator, - 5Wt9  
5. 返回解引用的类型。 i&G`ah>  
  operator*(单目) EG8R*Cm,}  
6. 返回地址。 {%k;V ~  
  operator&(单目) /!uBk3x:  
7. 下表访问返回类型。 5dEO_1q %  
  operator[] (tz]!Aa{s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z4`n%~w1b  
  operator<<和operator>> KX}dn:;(3  
ZV^J5wYE  
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。 Fmle|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 78BuD[<X-  
2o5< nGn  
template < typename Left > ?4?jG3p  
struct value_return Mz. &d:  
  { fJ lN'F7  
template < typename T > MAo,PiYb  
  struct result_1 5GxM?%\  
  { 9wJmX<Rm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]4~D;mv  
} ; M !XFb  
_SW a3O#'  
template < typename T1, typename T2 > Br^b%12ZRS  
  struct result_2 } $c($  
  { S_;:iC]B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aJ_Eh(cF  
} ; M<m64{m1  
} ; R[-:-8  
)Nd:PnA  
fw};.M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Donf9]&U  
Ph_m'fbf  
下面我们来剥离functor中的operator() /;$ew~}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `B 0*/ml  
DL!s)5!M  
return l(t) op r(t) LZ]pyoi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hQx e0Pdt  
return op l(t) b!P;xLcb  
return op l(t1, t2) J+|V[E<x  
return l(t) op -dN;\x  
return l(t1, t2) op eh(]'%![/  
return l(t)[r(t)] _[tBLGXD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _ILOA]ga#  
SO<K#HfE$?  
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: qr;" K?NX  
单目: return f(l(t), r(t)); 3AL=*qq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q>*K/%KD  
双目: return f(l(t)); gb#wrI  
return f(l(t1, t2)); LKY Q?  
下面就是f的实现,以operator/为例 "G)?  E|  
e(5R8ud  
struct meta_divide Bq8<FZr#!  
  { % 7:  
template < typename T1, typename T2 > | lfPd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xT>V ;aa\  
  { %6:2cR  
  return t1 / t2; 7NqV*  
} tqf-,BLh  
} ; NVPYv#uK  
y>1 8)8  
这个工作可以让宏来做: ;BvWU\!  
=S +:qk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Jev.o]|_,  
template < typename T1, typename T2 > \ R:<AR.)K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M<7*\1  
以后可以直接用 3Ab$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J>v>6OC6i  
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 u8=|{)yL  
(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。。。) qT%E[qDS  
 >S/>2e:  
Bqgw%_  
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 C@W0fz  
5toNEDN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 46`{mPd{aO  
class unary_op : public Rettype a]ey..m  
  { T^>cT"ux_  
    Left l; #2=30  
public : C`K/ai{4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zg"ZXZ  
5%/%i}e~(  
template < typename T > 2 ARh-zLb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Mt6iZW  
      { 4B(qVf&M  
      return FuncType::execute(l(t)); BpE[9N  
    } ?2c:|FD  
$5O&[/L  
    template < typename T1, typename T2 > >8- `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >cLZP#^\2E  
      { Y?x3JU0_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l6O(+*6Us  
    } ~C+T|  
} ; #2iA-5  
m0YDO 0  
sS|5x  
同样还可以申明一个binary_op $^F2  
y.OUn'^d4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $dVjxo  
class binary_op : public Rettype J)f?x T*  
  { 0' t)fnI#  
    Left l; xRmB?kM3]5  
Right r; EA72%Y9F  
public : KxI(# }5o&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >ZWm0nTr  
='azVw%_  
template < typename T > )JON&~C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XZJx3!~fm  
      { 5@\<:Zmi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dfce/QOV  
    } xNU}uW>>T  
0jMrL\>C  
    template < typename T1, typename T2 > Ft7l/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DoA f,9|_  
      { aQuENsB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gUl Z cb  
    } E.brQx#}  
} ; 0jq#,p=l;  
Hr'#0fW  
i[swOY z]X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3@SfCG&|e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2t%)d9r32  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q&7Qht:ea:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 nLQJ~("  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5sRNqTIr  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?/D#ql7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,KWeW^z'7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [;}c@  
下面是修改过的unary_op ?Eed#pb_  
?IWS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |tkmO:  
class unary_op ,;g:qe3D$  
  { l\)Q3.w  
Left l; LBzpaLd  
  X^`ld&^*({  
public : K7U<~f$OiN  
qW9|&GuZ$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `1dr$U  
[dUEe@P  
template < typename T > JT<J[Qz5  
  struct result_1 :Li)]qN.I  
  { sz5@=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! JN@4  
} ; XT\;2etVL  
&yuerNK  
template < typename T1, typename T2 > Wl{Vz  
  struct result_2 uPpP")  
  { 6+>rf{5P7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ft5Bk'ZJ  
} ; U]d+iz??b  
r+n&Pp+9  
template < typename T1, typename T2 > LcXrD+ 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $%<gp@Gz  
  { H!N,PI?rn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3!I8J:GZ:  
} l[gL(p"W  
+KZc"0?  
template < typename T > X~0P+E#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {u7E)Fdl  
  { p[RD[&#b  
  return OpClass::execute(lt(t)); B{Rig5Sc  
} iJcl0)|  
@<P [z[  
} ; $JOIK9+3z#  
@-wAR=k7  
X^?-U ne  
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 a&&EjI  
好啦,现在才真正完美了。 *i|hcDk  
现在在picker里面就可以这么添加了: W`KkuQ4cM  
m1TPy-|1  
template < typename Right > qsLsyi|zG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HHdc[pJ0D  
  { ]l4\/E W6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,YH.n>`s+  
} {)G3*>sG3  
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。 >?5`FC  
>DDQ7 l  
$>+-=XMVB  
;9rQN3J$gn  
kb>9;-%^JK  
十. bind *op7:o_  
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。 v / a/  
先来分析一下一段例子 |Q$C%7  
)]>9\(  
{^~{X$YI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BD#4=u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #ws6z`mt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 REa%kU  
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。 79&Mc,69  
我们来写个简单的。 YO=;)RA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \]^|IViIQ  
对于函数对象类的版本: Z-WWp#b  
Vi]D](^!  
template < typename Func > ?[kO= hs  
struct functor_trait A!NT 2YdHZ  
  { ~j UK-E  
typedef typename Func::result_type result_type; ?p`}6s Q}  
} ; E3`KO'v%  
对于无参数函数的版本: ~_K   
Dq\#:NnKvx  
template < typename Ret > WvR}c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3p7*UVR"  
  { thOCzGJ$  
typedef Ret result_type; p@P[pzxI  
} ; c45Mv_  
对于单参数函数的版本: luV%_[F  
`toSU>:  
template < typename Ret, typename V1 > -WEiY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1wwhTek  
  { }L@YLnc%  
typedef Ret result_type; E_$ ST3  
} ; BWd?a6nU}  
对于双参数函数的版本: -cG?lEh <  
B3K%V|;z )  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r,F'Jd5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (33[N  
  { u{J:wb  
typedef Ret result_type; ) m?oQ#`m  
} ; =uD2j9!"7  
等等。。。 $WdZAv\_S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lVMAab  
B} &C h  
template < typename Func > F|V?Z  
struct func_return 9) wjVk  
  { kQ|}"Tw7  
template < typename T > |s|RJA1  
  struct result_1 X~lOFH;}q  
  { sW[42A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MECR0S9  
} ; 7 0KZXgBy_  
rsrv1A=t?  
template < typename T1, typename T2 > .3$iOMCH  
  struct result_2 <&:3|2p  
  { \@5W&Be^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $U!w#|&  
} ; x`a@h\ n  
} ; <OpiD%Ctx  
IWTD>c).  
DT_012 z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x!S8'  
10*U2FY)]  
template < typename Func, typename aPicker > n_iq85  
class binder_1 }Dk_gom_  
  { Jg^tr>I~  
Func fn; SxMh '  
aPicker pk; @@}A\wA-  
public : !SVW}Q=5#  
l~!#<=.  
template < typename T > ^fH]Rlx  
  struct result_1 ]kc]YO7i%R  
  { P%.9g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hX_;gR&R  
} ; >C@fSmnOM  
a ipvG  
template < typename T1, typename T2 > ] 5c|  
  struct result_2 gn7pIoN  
  { 76xgExOU?C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IgZX,4i=o  
} ; |qfnbi-\  
D`iWf3a.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M,|o2'  
q18dSu  
template < typename T > 2uV=kqnO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O`H[,+vm[  
  { +HUI1@ql  
  return fn(pk(t)); (,HA Os  
} }?"f#bI  
template < typename T1, typename T2 > yU&A[DZQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B-JgXW.\0  
  { CfA F.H  
  return fn(pk(t1, t2)); S =eP/  
} *9*6n\~aI  
} ; ">NBPanJ  
6$2)m;| XY  
p}N'>+@=  
一目了然不是么? !j [U  
最后实现bind 3K P6M=  
$  5  
Z5_MSPm  
template < typename Func, typename aPicker > >L)Xyq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v||8Q\d  
  { (eG#JVsm9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [K%J t  
} l{vi{9n)  
w ~Es,@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "0n to+v  
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。 a!4'}gHR  
SC"=M^E  
十一. phoenix qDOx5.d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZJ  u\  
O3B\K <l  
for_each(v.begin(), v.end(), 4LKOBiEM  
( {H"xC~.  
do_ 5zfPh`U>1  
[ ExV>s*y  
  cout << _1 <<   " , " z_CBOJl#C!  
] .#EmE'IP*  
.while_( -- _1), :8Mp SvCV  
cout << var( " \n " ) AgO:"'c  
) /tx_I(6F?|  
); &&TQ0w&T  
ad }^Dj/  
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: b[VP"KZ?  
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 WRL &tz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #W'jNX,h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >=[w{Vn'Mf  
,]1K^UeZ  
!dStl:B  
template < typename Cond, typename Actor > 3x.|g   
class do_while V1;n5YL  
  { a{,EX[~b  
Cond cd; $nBzYRc"3  
Actor act; VI[ikNpX  
public : FG1$_zN |  
template < typename T > a4O!q;tu7  
  struct result_1 PtwE[YDu  
  { :W8DgL>l  
  typedef int result_type; B?$pIG^Mn  
} ; Y M/^-[k3  
gey`HhZp)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s 3Y \,9\  
|'b=xeH.^<  
template < typename T > jW"C: {Ol;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NA!;#!  
  { D 0\  
  do jvCk+n[  
    { UACWs3`s+  
  act(t); qGr(MDLc  
  } KKl8tI\u~  
  while (cd(t)); 0:Ak 4L6k  
  return   0 ; f LxFF  
} 7-Fh!=\f/  
} ; iVREkZ2SC  
/DJyNf*  
N@)tU;U3O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zf4@:GM`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &=xm>;`3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 cdf8YN0!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =0MW+-  
下面就是产生这个functor的类: /0\m;&  
] +LleS5  
aB#qzrr['8  
template < typename Actor > 8lT.2H  
class do_while_actor b_z;^y~  
  { y`!3Z} 7  
Actor act; f'TdYG  
public : =uIu0_v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9^c\$"2B  
39BGwKXb  
template < typename Cond > khyn4   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w<tr<Pu'  
} ; pEw &i  
RiIJ#:6+^I  
Ck/4h Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ti=~ycwi  
最后,是那个do_ w f,7  
eICk}gfun  
NUX0=(k  
class do_while_invoker #xNLr   
  { ZS4lb=)G  
public : { P&l`  
template < typename Actor > LTm2B_+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a)`b;]+9  
  { 0' @^PzX  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~ubGx  
} )R<hYd  
} do_; gV9 1=Pj  
C;y3?+6P$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +q|2j>k@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W52AX.Nm  
最后来说说怎么处理break和continue mh2t ' O  
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。 ?*tb|AL(R  
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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