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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !;.i#c_u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I1^0RB{~  
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, S1(. AI~  
k<wX??'  
vNlYk  
Iz,a Hrq  
  class filler $]|fjB#D  
  { !31v@v:)  
public : H>AQlO+J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CT+pkNC  
} ; jJdw\`  
7].tt  
a9 7A{7I&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [_*%  
YqX/7b+  
VFz (U)._  
*i|O!h1St  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NlXHOUw)u  
x!fvSoHp  
Kyw Dp37^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 " NnUu 8x  
H8.U#%  
P9; =O$s  
Lo _5r T"  
二. 战前分析 K Art4+31  
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。 D@*<p h=  
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 YbB8D-  
)%Z<9k  
o7<pI8\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); = zW}vm }  
  /* --------------------------------------------- */ Zm,<2BP>  
vector < int *> vp( 10 ); 0][PL%3Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M%pxv6?""{  
/* --------------------------------------------- */ fw kX-ON  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $HT {}^B  
/* --------------------------------------------- */ Tn,'*D@l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XBe!9/'k>  
  /* --------------------------------------------- */ 4CVtXi_Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1.U5gW/3L  
/* --------------------------------------------- */ $Q*h+)g<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K.4t*-<`[  
+pp|Qgr 3  
=UYZ){rt9E  
?ORG<11a  
看了之后,我们可以思考一些问题: hZf0q 2  
1._1, _2是什么? (@@t,\iF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S"0<`{Gv  
2._1 = 1是在做什么? Gh}sk-Xk=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IOmQ1X7,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (b%&DyOt  
}wRHNBaEB  
pYIm43r H  
三. 动工 ce-5XqzY@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |1C=Ow*"  
'D(|NYY  
H+y(W5|2/X  
2Sbo7e  
template < typename T > kaf4GME]  
class assignment xU+c?OLi  
  { oV"#1lp*  
T value; l\< *9m<  
public : >utm\!Gac  
assignment( const T & v) : value(v) {} ua[ d  
template < typename T2 > ZZk6 @C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BS*IrH H  
} ; }bIbMEMn  
ee}&~%  
E uxD,(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 89ivyv;]U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dlkxA^  
},G6IuH%  
D]n9+!Ec1f  
W,dqk=n  
  class holder s)X'PJ0&Bs  
  { ``KimeA~  
public : a[d6@!  
template < typename T > l2Z!;Wm(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l?GN& u  
  { 7\I,;swo  
  return assignment < T > (t); /KGVMBifM  
} I?c "\Fe  
} ; kSj,Pl\NC  
<yzgZXxIaS  
gE2k]`[j]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YLs%u=e($  
X:Z4QqT  
  static holder _1; ^-Ob($(\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ) Zud|%L  
:k9n 9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bso l>M[<  
而不用手动写一个函数对象。 'Vq_/g!?1  
x[l_dmq  
<Vucr   
 JwEQR  
四. 问题分析 zzOc # /  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yg34b}m{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B>sSl1opI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6t@kft>Nv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A'Q=Do E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I- oY@l`  
pIcvsd  
五. 问题1:一致性 CqHCJ '  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k$]-fQM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }4G/x;D  
*b#00)d  
struct holder ]M%kt+u!  
  { A/ppr.  
  // K[} 5bjh>  
  template < typename T > k~ Z9og  
T &   operator ()( const T & r) const oAaUXkQE  
  { e(nT2E  
  return (T & )r; #+$pE@u7A  
} BPRhGG|9j  
} ; *$+k-BV  
,m ^q >  
这样的话assignment也必须相应改动: .3Ex=aQcX  
rjsqXo:9  
template < typename Left, typename Right > 8K(3{\J[V  
class assignment 7i(U?\A;.  
  { O#[+= ^  
Left l; "eKNk  
Right r; ?[<C,w~$`  
public : c*F'x-TH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q6E8^7RtS@  
template < typename T2 > *\W *,D.I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4rX jso|  
} ; /;P* ?  
|S0]qt?  
同时,holder的operator=也需要改动: w]2tb  
fd Vye|%  
template < typename T > gZkjh{rQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w.v yEU^  
  { d3% 1 P)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E1'| ;}/  
} k)l*L1Y4:  
)1de<# qM  
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。 $:&?!>H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2@!Ou$W  
U9N1 )3/u  
return l(rhs) = r; p\xi5z  
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。 `2}H$D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /m#!<t7  
u~ %xU~v  
template < typename Tp > C8^=7H EB  
class constant_t `{1` >5  
  { kl4u]MyL#  
  const Tp t; tzl`|UwF  
public : #s"|8#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >b^|SL  
template < typename T > T2Duz,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5Z (1&  
  { uLr 9*nxd  
  return t; <\0+*`">g  
} LHy-y%?i  
} ; gD$bn=  
 x!)[l;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m5Q?g8  
下面就可以修改holder的operator=了 =lyP &u  
Z?XgY\(a(Q  
template < typename T > AfQ?jKk&{'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u+ wKs`   
  { D)0pm?*5A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;;6e t/8  
} c{X>i>l>  
&RSUB;y mL  
同时也要修改assignment的operator() |[%CFm}+?  
Glz yFj  
template < typename T2 > MSef2|"P#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P1 \:hh  
现在代码看起来就很一致了。 +Ndo$|XCy]  
8Xo`S<8VS  
六. 问题2:链式操作 1w30Vj2<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z.!tp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 CqF= 5z:A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]m ED3#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4JOw@/nE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZW+[f$X  
<4DSk9/  
template < typename T > hu=b ,  
struct result_1 \a\J0&Z  
  { B Q) 1)8r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y7&8P8R  
} ; R9dC$Y]\M  
m\h. sg&  
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: Q#wl1P  
S`N_},  
template < typename T > Yh^~4S?  
struct   ref jg,oGtRz  
  { Ds}ctL{6"  
typedef T & reference; cwe@W PE2  
} ; $s[DT!8N  
template < typename T > #zRT  
struct   ref < T &> ,F4 _ps?(  
  { qa|"kRCO  
typedef T & reference; VW," dmC  
} ; 7mUpn:U  
R78=im7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \&|zD"*  
k{{iF  
template < typename T > i2h,=NHJh?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >n`!S`)9{  
  { C^dnkuA  
  return l(t) = r(t); Gp<7i5  
} > `uk2QdC  
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。 vmV<PK-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Glt%%TJb   
$d@_R^]X  
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 'Fe1]B"Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s :4<wmu4=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hM": ?Rx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W0++q=F  
最后的布局是: AX {~A:B  
                Add %`o3YR  
              /   \ k1EAmA l  
            Divide   5 "CS {fyJ  
            /   \ M*& tVG   
          _1     3 S6J7^'h  
似乎一切都解决了?不。 yUZ;keQ_Tw  
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。 !A5UT-  
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。 $U{ \T4  
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: ]+ \]2`?  
?2;gmZd7  
template < typename Right > i]qVT)j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |C MKY  
Right & rt) const wZ^ 7#yX>  
  { >9h@Dj[|!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8SG*7[T7  
}  3,7SGt r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aN87^[  
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。 K1vm [Ne  
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。 \P3[_kbf1  
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。 AbWnDqv  
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。 jK#[r[q{  
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? ;bC163[  
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: 'CTvKW  
'dnTu@mUT  
template < class Action > *1Q~/<W  
class picker : public Action dHE\+{K%-  
  { LuLnmnmB  
public : c[/h7!/aH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k8]uy2R6}  
  // all the operator overloaded NlBnV  
} ; 9c /&+j  
\xQ10\u  
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。 0K0[mC}ZwM  
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: <> jut  
~|LlT^C  
template < typename Right > |_=o0l f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q- U/JC  
  { D"5uN0Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?1r>t"e5  
} q~3dbj  
O<@S,/Q4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U[!x 0M  
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。 $@[`/Uh   
Jgf73IX[  
template < typename T >   struct picker_maker #$<7  
  { yK1Z&7>J>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]5!}S-uJq  
} ; %T.4Aj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dkz79G}e  
  { GzJ("RE0)v  
typedef picker < T > result; {V> >a  
} ; rv(Qz|K@  
/Dn,;@ZwAi  
下面总的结构就有了: U%swqle4  
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。 +m> %(?=A  
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。 f}4bnu3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KUr}?sdz  
至此链式操作完美实现。 R'#[}s  
;8Z\bHQ>  
N8<Wm>GLX~  
七. 问题3 +/g/+B_b  
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。 E1atXx  
p4 \r`  
template < typename T1, typename T2 > Z#-:zD7_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DI P(  
  { a0vg%Z@!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t@a2@dX|  
} C?UV3  
ZDmBuf q  
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: 0;*1g47\  
h\ZnUn_J  
template < typename T1, typename T2 > 1:3I G=  
struct result_2 <f l-P  
  { DPrFBy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |<,!K;@  
} ; MKad 5gD*<  
@"`J~uK  
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? %;SOe9  
这个差事就留给了holder自己。 G~oGBq6Gz  
    +Om(&\c(6  
vd@ _LcK  
template < int Order > ryd*Ha">I  
class holder; =Q % F~  
template <> dS7?[[pg9  
class holder < 1 > D ^ mfWJS  
  { QLq^[ >n  
public : w7.I0)MH  
template < typename T > vOb=>  
  struct result_1 TFX*kk &R  
  { ;QT.|.t6  
  typedef T & result; #6])\  
} ; VEolyPcsg&  
template < typename T1, typename T2 > gm**9]k^{  
  struct result_2 oW:p6d  
  { L-7?:  
  typedef T1 & result; )qGw!^8  
} ; 67/&AiS?  
template < typename T > <&n\)R4C1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,a N8`M  
  { ;&|MNN^  
  return (T & )r; gZ!vRO <%  
} wnaT~r@U'  
template < typename T1, typename T2 > aS^ 4dEJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "3kIQsD|j  
  { `0@onDQVc=  
  return (T1 & )r1; /8Sg<  
} fc'NU(70c  
} ; S>W_p~ @  
Z.a`S~U  
template <> A}(&At%n4  
class holder < 2 > !/+'O}@-E  
  { _]SV@q^  
public : |hsg= LX  
template < typename T > [.M<h^xrB  
  struct result_1 +{Qk9Z  
  { BDW%cs  
  typedef T & result; I]HrtI  
} ; WoP5[.G  
template < typename T1, typename T2 > [:cy.K!Uo%  
  struct result_2 Wb*A};wE  
  { ]>E)0<t  
  typedef T2 & result; D0'L  
} ; t5r,3x!E  
template < typename T > #0K122oY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oyQp"'|N  
  { Pr |u_^  
  return (T & )r; W\JbX<mQ  
} s-V5\Lip,  
template < typename T1, typename T2 > u:~2:3B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >w,o|  
  { 2!Bjs?K<bv  
  return (T2 & )r2; 0 K T.@P  
} q;&\77i$  
} ; FerQA9K)x  
QnsD,F; /  
oPSucz&s  
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> >。 8lG@8tbW^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #t.)4$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JI TQ3UL:W  
vrr&Ve  
return l(i, j) = r(i, j); A4Dj4n0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ElJM. a  
~p9nAACU  
  return ( int & )i; !q:[$g-@q  
  return ( int & )j; zGtWyXP  
最后执行i = j; pLB~{5u>;-  
可见,参数被正确的选择了。 8y9oj9 ;E]  
 4x.1J  
PQ6.1}  
} 0su[gy[  
T$ <l<.Qd  
八. 中期总结 q J)[2:.G  
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: ELh`|X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PL;PId<9w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `zQ2 i}Uju  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TQXp9juK  
W{pyU \  
+;Yd<~!c Z  
i98>=y~  
zcF`Z {&+  
6[r-8_  
九. 简化 x+?P/Ckg  
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。 Mf 7 Z5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8SV.giG;  
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: S;pKL,d>r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l~|x*JTq  
  +-*/&|^等 L'=mDb  
2. 返回引用。 1}O&q6\"J  
  =,各种复合赋值等 *fz]Q>2ga  
3. 返回固定类型。 )U6-&-07  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  y5"b(nb  
4. 原样返回。 dj>ZHdTn  
  operator, ]yc&ffe%  
5. 返回解引用的类型。 F+%6?2 J  
  operator*(单目) s8i@HO  
6. 返回地址。 FU;b8{Y  
  operator&(单目) ii< /!B(  
7. 下表访问返回类型。 o75Hit  
  operator[] F]_w~1 n5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }6U`/"RfcO  
  operator<<和operator>> /z'fFl^6O  
Wt$" f  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4z {jWNM)N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a]JQZo1$  
nSMw5  
template < typename Left > fdU`+[_  
struct value_return ]UtfI  
  { /UwB6s(  
template < typename T > n U0  
  struct result_1 S6Er# )k  
  { tc.`P]R   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W3AtO  
} ; UbWeE,T~S  
bSK> p3  
template < typename T1, typename T2 > %Z:07|57I[  
  struct result_2 S,Y\ox-  
  { `5J`<BPs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <B+xE?v4  
} ; itH` s<E  
} ; 17hFwo`  
';HNQe?vT  
K<BS%~,I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vdhwFp~Y  
WF'Di4   
下面我们来剥离functor中的operator() 8-f2$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nnw5 !q_  
pn5A6 #  
return l(t) op r(t) Mg7nv\6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F. N4Q'2Z  
return op l(t) ZvQ~K(3  
return op l(t1, t2) Iu3*`H  
return l(t) op F<W`zQ46  
return l(t1, t2) op :6N'%LKK  
return l(t)[r(t)] h'QEwW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y<r@zb9  
k&<cFZU  
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: be@\5  
单目: return f(l(t), r(t)); \J)ffEKIp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0 It[Pa qG  
双目: return f(l(t)); D%WgE&wtM  
return f(l(t1, t2)); mVSaC  
下面就是f的实现,以operator/为例 Or({|S9d2  
V~9vf*X  
struct meta_divide @bkZ< Gq  
  { %.NOQ<@W  
template < typename T1, typename T2 > ITUwIpA E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :)djHPP*  
  { kdr?I9kwW  
  return t1 / t2; ('9LUFw\  
} >Rnj6A|Q  
} ; FQ" ;v"  
l.Psh7B2  
这个工作可以让宏来做: ".@}]z8  
Xa=M{x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2D?V0>/  
template < typename T1, typename T2 > \ dn? #}^,"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QqF&lMH  
以后可以直接用 9f wFSJx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TgDx3U[  
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 /:<.Cn>-  
(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。。。) h 2Kx  
~qjnV  
5O7 x4bY  
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 y4^w8'%MC  
\G+uK:PC,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +nLsiC{&  
class unary_op : public Rettype RhL!Z z  
  { Vm3e6Y,K  
    Left l; c:$W5j('Z  
public : `S&$y4|Vs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \[!k`6#t7  
<`rl[C{  
template < typename T > r )pg9}+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w^rINPAS  
      { h 8ND=(  
      return FuncType::execute(l(t)); MDyPwv\  
    } 4mqA*c%6S  
ljS~>&  
    template < typename T1, typename T2 > Y[\ZN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {I]X-+D|_  
      { Gtyy^tz[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QcXqMx  
    } ,hggmzA~  
} ; Sz"rp9x+  
f0<'IgN  
x|TLMu=3=  
同样还可以申明一个binary_op qh40nqS;9  
L_k'r\L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =Nc}XFq  
class binary_op : public Rettype G#|`Bjv"aP  
  { L#\!0YW/@  
    Left l; 0-N"_1k|?  
Right r; ;:^^Qfp  
public : 1=9M@r~ ^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CP%?,\  
bPe|/wp  
template < typename T > jRhOo% p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cyQ&w>'  
      { e 1 yvvi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (F wWyt  
    } 2a\?Q|1C  
;q3"XLV(T[  
    template < typename T1, typename T2 > P:p@Iep  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &4m\``//9  
      { Z2%ySO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |z5`h  
    } O.9r'n4f  
} ; %GY U$aA  
U|NVDuo{{x  
M?3N h;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >~D-\,d|f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (b]r_|'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b/yXE)3 X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (B0tgg^jj,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AJ:(NV1=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1pM"j!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RTEzcJ>  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) NJe^5>4`  
下面是修改过的unary_op G(;C~kHX  
6oQSXB@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -=+@/@nV  
class unary_op {p70( ]v  
  { 1&wI*4  
Left l; ) vKZs:  
  Q;'{~!=  
public : h"/y$  
0fpxr`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {e1akg.  
JIA'3"C  
template < typename T > 2,3pmb  
  struct result_1 >@mvb@4*  
  { [ITtg?]F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R)<PCe`vf  
} ; +@ j@#~=K  
JF+E.-fy$  
template < typename T1, typename T2 > y\xa<!:g  
  struct result_2 v Mi&0$  
  { w<0F-0:8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Avc9W[4  
} ; H/v|H}d;  
Ha}TdQ%  
template < typename T1, typename T2 > 8d!t"oj68  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const da,Bnze0  
  { -k+}w_<Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ul/Uk n$  
} a@ub%laL Z  
P`HDQ/^O  
template < typename T > 1dl@2CVS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \d,wcL  
  { {Y(#<UDM  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9?IvSv}z  
} %:DH _0  
S%sD#0l  
} ; |P>Yf0  
Ow@ }6&1  
/jtU<uX  
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 v{T%`WuPRf  
好啦,现在才真正完美了。  s_p\ bl.  
现在在picker里面就可以这么添加了: FVgE^_  
[|&V$  
template < typename Right > 9c}mAg4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a9"1a'  
  { KcK,%!>B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k|Syw ATr  
} ~kJ}Z<e  
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。 Q, `:RF3  
Y]33:c_;Mo  
A0@E^bG  
(:spA5  
G%RL8HU  
十. bind s9p~  
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。 BKfkB[*F  
先来分析一下一段例子 p /x ]  
WkF60'Hf  
[`]h23vRW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7SyysH<H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +4r.G(n),  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bh~"LQS1  
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。 @uJ^k >B  
我们来写个简单的。 H E'1Wa0r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?uBZ"^'  
对于函数对象类的版本: zBKfaQI,  
?##3E, /"9  
template < typename Func > ?c;T4@mB  
struct functor_trait ~hk;OB;  
  { .C=I~Z  
typedef typename Func::result_type result_type; eBs4:R_i  
} ; BS@x&DB  
对于无参数函数的版本: vK10p)ZV  
]DO ~7p[  
template < typename Ret > }5??n~:*5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Pcs62aE  
  { @N%/v*  
typedef Ret result_type; dh~ cj5  
} ; 'PBuf:9lN  
对于单参数函数的版本: z K+C&X  
%^?yI  
template < typename Ret, typename V1 > u |EECjJn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uYu/0fQD  
  { %!vgAH4  
typedef Ret result_type; Cr  a@  
} ; \d&/,?,Ey  
对于双参数函数的版本: I/&uiC{l@  
P> wDr`*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nz}} m^-j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2l YA% n  
  { ))<1"7D^^  
typedef Ret result_type; kYl')L6  
} ; NF0=t}e  
等等。。。 v1m'p:7uGB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w9c^IS  
97]$*&fH  
template < typename Func > qVidubsW  
struct func_return 9wB}EDZ  
  { uHNh|ew21  
template < typename T > [Up0<`Q{I_  
  struct result_1 Z6F^p8O-  
  { D rMG{Yiu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OZ9ud ]@\  
} ; r@.3.Q  
9cO m$  
template < typename T1, typename T2 > ~ZN]2}  
  struct result_2 O*:8gu'Y2  
  { |LwW/>I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B4>kx#LR  
} ; c'LDHh7b  
} ; s.8]qQRr  
|rhCQ"H  
$h()% C7s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jm5&6=  
]\8{z"  
template < typename Func, typename aPicker > j&qJK,~  
class binder_1 `Qg#`  
  { r{Stsha(  
Func fn; *GMs>" C  
aPicker pk; V.f'Cw  
public : }Efz+>F 02  
-y+u0,=p.  
template < typename T > >e4w8Svcy  
  struct result_1 2o\GU  
  { ENEnHu^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pEn3:.l<  
} ; .0eHP  
cfg_xrW0^  
template < typename T1, typename T2 > w{HDCPuS  
  struct result_2 NETji:d  
  { (K}Md~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9tt0_*UX  
} ; HJh9 <I  
Y >N`(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /P8`)?f~y  
}_A#O|dxO  
template < typename T > :q+D`s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jl:dKL@  
  { _]Ei,Ua  
  return fn(pk(t)); R\+O.vX  
} U_/<tWl\[3  
template < typename T1, typename T2 > _ 1? PN8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @NY$.K#]  
  { 4=T>Iy  
  return fn(pk(t1, t2)); c/g"/ICs  
} G3.MS7 J  
} ; +TR#  
yQ3*~d~U|L  
;?A?1q8*  
一目了然不是么? !N:: 1c@C  
最后实现bind 3XeCaq'N  
QvF UFawN  
[8sL);pJO  
template < typename Func, typename aPicker > X`QfOs#\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  B3Yj  
  { o3mxtE]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )%}?p2.  
} Q%AD6G(7  
lYz$~/sd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aJ"Tt>Y[.~  
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。 aK ly1G  
#CM^f^*  
十一. phoenix j+p=ik  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =}G `i**  
j(8I+||  
for_each(v.begin(), v.end(), g[W`4  
( &;)6G1X1  
do_ _*.Wo"[%[X  
[ }+_Z|>qv  
  cout << _1 <<   " , " m9Z3q ;  
] =}12S:Qhj  
.while_( -- _1), TAbC-T.EV  
cout << var( " \n " ) bN#)F    
) rdL>yT/A  
); `B^ HW8  
b;[u=9ez  
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: A#"AqNVWv  
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 4I[g{S nF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L%7?o:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |VC/ (A  
b ~Qd9 Nf  
Tn# >"Ag  
template < typename Cond, typename Actor > igV4nL  
class do_while FDHa|<oz  
  { ,a I0Aw  
Cond cd; IX /r  
Actor act; \\qw"w9  
public : NINaOs  
template < typename T > Cu%|}xq  
  struct result_1 U 9?!|h;7  
  { \mt0mv;c  
  typedef int result_type; d45JT?qg&  
} ; ?1I0VA']  
Mb I';Mq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tv;|K's'  
]0HlPP:2  
template < typename T >   0%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [-@Lbu-|  
  { l6X\.oI  
  do !5~{?sr>  
    { 6m$,t-f0b  
  act(t); nl7=Nhh  
  } !V =s^8nj  
  while (cd(t)); 07T"alXf:A  
  return   0 ; &oWdBna"_  
} && }'  
} ; ACg5"  
T[iwP~l  
|zV-a2K%J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3 *o l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f1'NWec  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &b 2Vt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 (~r"N?`  
下面就是产生这个functor的类: o3hsPzOQx  
B6gSt3w.  
+G3&{#D ?  
template < typename Actor > 1RtbQ{2F;  
class do_while_actor a& Ti44a[  
  { rZDmZm?=  
Actor act; xQ `>\f  
public : t` R#pQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  /{ .  
bP`.teO\  
template < typename Cond > <Gy)|qpK[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0R,?$qM\  
} ; Xi'y-cV ^  
+h6c Aqm]  
"28b&pm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i;1aobG  
最后,是那个do_ %Ot22a  
RZ!-,|"cwL  
sskwJu1  
class do_while_invoker ( Ck|RojC  
  { o;XzJ#P  
public : JDi|]JY  
template < typename Actor > 9PA\Eo|Yb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F/\w4T  
  { eI@LVi6<b  
  return do_while_actor < Actor > (act); R=IZFwr  
} ;Cdrjx  
} do_; slV+2b  
n"dC]&G'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5FJ<y"<6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZZf-c5 g  
最后来说说怎么处理break和continue \v7M`! &  
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。 6@-VLO))O  
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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