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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p< R:[rz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 95;{ms[  
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, a|ftl&uk  
KaIKb=4L|  
e~h>b.~  
owVvbC2<b(  
  class filler H$6RDMU  
  { wNONh`b  
public : dzcF1 5H1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D6SUzI1+H  
} ; |1tKQ0jg  
FU|brS t  
npP C;KD  
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: uL'f8Pqg  
N_t,n^i9>*  
(1/Sf&2i  
OhF55,[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F<4rn  
;w{<1NH2+.  
`CK~x =  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M,Gy.ivz  
:XKYfc_y  
~G@NWF?7  
$+gQnI3w  
二. 战前分析 Ht`fC|E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /iW+<@Mas  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]kh]l8t^  
l![M,8  
~NGM6+9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rOIb9:  
  /* --------------------------------------------- */ 6(|mdk`i  
vector < int *> vp( 10 ); J,a&"eOZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1- RY5R}VR  
/* --------------------------------------------- */ mq:k |w^6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IrwQ~z3I  
/* --------------------------------------------- */ y@LImiRG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J%|?[{rO{'  
  /* --------------------------------------------- */ {9IRW\kn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W5j wD  
/* --------------------------------------------- */ , 3R=8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z%&FLdXgW+  
o$_0Qs$  
G T>'|~e  
!E7gI qo  
看了之后,我们可以思考一些问题: l9p  6I  
1._1, _2是什么? o<g?*"TRh  
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。 aRd~T6I  
2._1 = 1是在做什么? 6]4~]!  
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。 6:1`lsP  
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。 tldT(E6  
YV>a 3  
FT).$h~+4  
三. 动工 iIfiv<(ChM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IPo t][ N>  
tX*@r  
B=Hd:P|  
UlXm4\@  
template < typename T > *i#2>=)  
class assignment Zy0M\-Mn  
  { So5/n7  
T value; 7o4E_ .*  
public : \ %-<O  
assignment( const T & v) : value(v) {} =D zrM%  
template < typename T2 > Q\oa<R D5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N=mvr&arP  
} ; f/\!=sa:  
'r'=%u$1C  
&oL"AJU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xvGYd,dlK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z/Lb1ND8  
88Pt"[{1  
hV3]1E21"  
Ff<cY%t  
  class holder g4W$MI  
  { k-$Acv(  
public : _z_YJ7A>  
template < typename T > `&;#A*C0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U$:^^Zt`B  
  { [*%lm9 x  
  return assignment < T > (t); >N3X/8KL%  
} EeaJUK]z9  
} ; C&O8fNB_  
)Rr6@o  
l&& i`  
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: 3h bHS~  
@`.4"*@M  
  static holder _1; Rsx6vF8]5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  &_)P)L  
;Q ZG<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k?cX f j&  
而不用手动写一个函数对象。 o!xCM:+J  
}0 ~$^J  
/fQcrd7h  
e]<Syrk  
四. 问题分析 6O4 *OR<&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 iBE|6+g~Cj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4DIU7#GG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AFt- V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V``|<`!gd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R6~6b&-8  
PpRS4*nR  
五. 问题1:一致性 G>~/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5%'ybh)@   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 74_?@Z(  
s$y_(oU,D  
struct holder _ $PeFE2  
  { 4'faE="1)S  
  // `JIp$  
  template < typename T > 9G6)ja?W  
T &   operator ()( const T & r) const 33` bKKO}  
  { e`Yj}i*bx]  
  return (T & )r; h!B{7J  
} _0[z xOI  
} ; NK-}[!f  
 v9T 3=  
这样的话assignment也必须相应改动: 9^^\Z5  
x ]VycS  
template < typename Left, typename Right > B"v*[p?  
class assignment i7RK*{  
  { R0M>'V?e  
Left l; $#^3>u  
Right r; e {6wFN  
public : _d!sSyk`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c[J 2;"SP  
template < typename T2 > fwpp qIM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WjBml'^RY  
} ; U/c+j{=~  
Iq|h1ie m+  
同时,holder的operator=也需要改动: HX.K{!5  
Cq@7oi]W0  
template < typename T > 03?ADjO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a,rXG  
  { \m`IgP*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4#t'1tzu#  
} &"u(0q  
7Kym|Zg  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t{,$?}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2NFk#_9e~  
!fs ~ >  
return l(rhs) = r; %g*nd#wG  
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。 7L+Wj }m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *wAX&+);  
E[hSL#0  
template < typename Tp > do`'K3a"  
class constant_t }51QUFhL0  
  { (,"%fc7<i  
  const Tp t; Q3=X#FQ  
public : D~inR3(}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fpo}UQQbc  
template < typename T > oVqx)@$K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %X\J%Fj  
  { QM!UMqdj  
  return t; hgZvti  
} wgDAb#Zuk  
} ;  WLWfe-  
uWGp>;meO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tzl,r"k3  
下面就可以修改holder的operator=了 [1~3\-Y  
%B&O+~  
template < typename T > .KYs5Qu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +%CXc%  
  { {? yRO]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C\rT'!Uk\Q  
} ZyDf@(z`  
;8VZsh  
同时也要修改assignment的operator() `?:{aOI  
/&?ei*z  
template < typename T2 > va~:Ivl-)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gy1kb,MO  
现在代码看起来就很一致了。 )YCH>Za  
3{H!B&sb  
六. 问题2:链式操作 jHMP"(]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x8z6 <  
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。 JAW7Y:XB  
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。 Z$0mKw   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0$XrtnM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ev#, }l+  
?@A@;`0Y  
template < typename T > @#"K6  
struct result_1  :A#'8xE/  
  { b5p;)#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }+ W5Snx  
} ; J bima>  
m:EYOe,w  
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: ")boY/ P/w  
-vT$UP  
template < typename T > E=v4|/['N  
struct   ref +=`w  
  { uA?a DjA  
typedef T & reference; }zo-%#  
} ; rI)&.5^  
template < typename T > hAi'|;g  
struct   ref < T &> P^ -x  
  { Ty 6XU!  
typedef T & reference; aF=;v*  
} ; O[ans_8  
?`*`A9@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VuBi_v6  
1^Q!EV  
template < typename T > acpc[ ^'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~9f Ts4U  
  { Z,3CMWHg  
  return l(t) = r(t); B^1jd!m  
} $~EY:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 xAsy07J?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .<P@6Jq  
esTK4z]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }Ny~.EV5^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I1ibrn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yC }x6xG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n[-d~Ce2{  
最后的布局是: B*Q.EKD8s  
                Add a 0FU[*q  
              /   \ wS2N,X/Y  
            Divide   5 u<@ 55k  
            /   \ V6<Ki  
          _1     3 bF@iO316H  
似乎一切都解决了?不。 ^w RD|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 P.|g4EdND  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~fA H6FdZ\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zpcm`z  
=66,$~g{  
template < typename Right > ]o8~b-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `O=LQ m`  
Right & rt) const M+Y^A7  
  { atFu KYI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLlL0Gu  
} ^q~.5c|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j%0 g *YI  
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。 RK]."m0c~#  
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。 $r)nvf`\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y0OVzp9 b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {Q L qf   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ]_)=xF19  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: HPWjNwM  
VM ny>g&3  
template < class Action > q->46{s|  
class picker : public Action CV,[x[L# {  
  { ]| =#FFz  
public : "V_PWEi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _bq2h%G=8  
  // all the operator overloaded Eh;~y*k\  
} ; YI?y_S  
Y6 @A@VJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5h(] S[Zf3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: w3IU'(|G  
">RDa<H]  
template < typename Right > 'uOp?g'7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3?(||h{  
  { `S7${0e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?+#E&F  
} >7V&pH'  
M*c`@\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sXSZ#@u,WN  
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。 .!t' &eV  
k4-C*Gx$h  
template < typename T >   struct picker_maker )6mv 7M{  
  { T+/Gz'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2\!.w^7'^T  
} ; BPKeG0F7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U `"nX)$  
  { T%F8=kb-9  
typedef picker < T > result; [ !:.9  
} ; ~F]- +|  
G#0 4h{  
下面总的结构就有了: J`3 p Xc$.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1k>*   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 71w$i 4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WYE[H9x1?  
至此链式操作完美实现。 Im_`q\i  
]urcA,a  
N|1k6g=0  
七. 问题3 :FdV$E]]<  
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。 i_&&7.  
D &wm7,  
template < typename T1, typename T2 > V9m1n=r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |v{ a5|<E  
  { r,b-c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G>{;@u  
} Rf\>bI<.  
18!0H l>  
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: TM':G9n  
]IkjZ=  
template < typename T1, typename T2 > !NYc!gYD  
struct result_2 Z;i^h,j?$1  
  { ;comL29l2`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W~QZ(:IK  
} ; zn3i2MWS  
[w~1e)D  
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? e:.Xs  
这个差事就留给了holder自己。 ^IM;D)X&:  
    I#f<YbzD  
rC<m6  
template < int Order > QTK{JZf  
class holder; =N n0)l  
template <> y?aOk-TaRA  
class holder < 1 > v *~ yN*  
  { (85F1"Jp  
public : <OW` )0UX  
template < typename T > crC];LMl/  
  struct result_1 ZWVcCa 3  
  { /gHRJ$2|Sx  
  typedef T & result; Hj;j\R >2  
} ; w>rglm&  
template < typename T1, typename T2 > G0//P .#  
  struct result_2 z0Gh |N@)  
  { yZ+o7?(2p  
  typedef T1 & result; P*(lc:  
} ; }`  
template < typename T > `)H.TMI   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jvm "7)h  
  { ipKkz  
  return (T & )r; ;mo}$^49*  
} L1"X`Pz[}  
template < typename T1, typename T2 > P5vMy'1X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F{f "xM  
  { E( *$wD  
  return (T1 & )r1; )WEyB~'o  
} BbiBtU  
} ; 3QS"n.d  
P67r+P,  
template <> !Nl"y'B|  
class holder < 2 > Q.6pmaXrb  
  { Ctt{j'-[  
public : 1p9f& w  
template < typename T > |vWx[=`o  
  struct result_1 I[<C)IG  
  { {q8V  
  typedef T & result; R`>E_SY  
} ; [N#2uo  
template < typename T1, typename T2 > Cg21-G .  
  struct result_2 qdj,Qz9ly  
  { 9[6*FAFJPP  
  typedef T2 & result; FJ>| l#nO  
} ; m=NX;t  
template < typename T > yNY1g?E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0R*  
  { jB?Tua$,s  
  return (T & )r; 2J|Yc^b6  
} D@d/O  
template < typename T1, typename T2 > ycCEXu2F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Te!q(;L`4  
  { Z^`>;n2  
  return (T2 & )r2; G*Z4~-E4*  
} }[l`R{d5q>  
} ; xp>r a2A  
tM ]qR+  
jr@<-.  
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> >。 T92k"fBY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WRFzb0;01  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W/{HZ< :.  
<tgJ-rnL  
return l(i, j) = r(i, j); [al$7R&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3Xf}vdgdM$  
(D{9~^EO>a  
  return ( int & )i; yHk/8  
  return ( int & )j; )0RH"#, 2L  
最后执行i = j; x8gUP  
可见,参数被正确的选择了。 ,uE WnZ"4  
]X4A)%i  
oe4Fy}Y_;  
UG48g}  
,p>=WX  
八. 中期总结 .azdAq'r&\  
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: Y R#_<o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S1;#5 8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QSEf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +lU:I  
:)?w 2'O  
U{n 0Z  
~N_\V  
D`r:`  
3@s|tm1  
九. 简化 q}tLOVu1  
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。 xQ7>u -^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .v0.wG  
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: RP z0WP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 SgFyv<6>:  
  +-*/&|^等 Y-@K@Zu]?  
2. 返回引用。 Bk>Ch#`Bw  
  =,各种复合赋值等 gn#4az3@e>  
3. 返回固定类型。 ;&^S-+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +;pdG[N  
4. 原样返回。 x(5>f9bb  
  operator, UFm E`|le  
5. 返回解引用的类型。 Y*B}^!k6  
  operator*(单目) {Qg"1+hhM  
6. 返回地址。 E,u@,= j  
  operator&(单目) L5of(gQ5]  
7. 下表访问返回类型。 EM;]dLh  
  operator[] "f(iQI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z';p275  
  operator<<和operator>> r^VH [c@c  
!ZD[ $lt+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 n4qj"x Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .& B_\*  
J/M1#sE  
template < typename Left > kiZA$:V8  
struct value_return d1D{wZ3g  
  { RAR"9 N .  
template < typename T > $2 ~RZpS  
  struct result_1 `8KWZi4 ]  
  { ) #9/vIQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b,$H!V *  
} ; #ZRQVC;b;  
QOcB ]G  
template < typename T1, typename T2 > Y)g7 E"  
  struct result_2 ePa1 @dI  
  { \ :1MM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~z^VMr  
} ; iO,0Sb <y  
} ; z#SBt`c  
q[ ] "`?  
<hkg~4EKc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a7)q^;:O  
kNMhMEez  
下面我们来剥离functor中的operator() Se%FqI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j^"Z^TEBT  
_hMMm6a|  
return l(t) op r(t) qi.|oL9p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;mu9;ixZ  
return op l(t) cx&jnF#$  
return op l(t1, t2) LwZBM#_g  
return l(t) op w t? 8-_  
return l(t1, t2) op gk"S`1>  
return l(t)[r(t)] 3YR6@*!f/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y<#WC#3=  
s3W35S0Q3  
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: PBTGN;y  
单目: return f(l(t), r(t)); iXqc$!lTH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j,8*Z~\5  
双目: return f(l(t)); /RT3 r  
return f(l(t1, t2)); dMp7 ,{FhF  
下面就是f的实现,以operator/为例 g(7htWr4  
XD<7d")I  
struct meta_divide cwlXb!S$  
  { O{,Uge2n,  
template < typename T1, typename T2 > _~d C>`K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y [0 S  
  { BBm.;=8@ ^  
  return t1 / t2; t^)q[g  
} $h`?l$jC(@  
} ; Yc3r 3Jy  
{l-,Jbfi`  
这个工作可以让宏来做: R)?K+cJ%  
[9u/x%f(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vtc} )s\  
template < typename T1, typename T2 > \ U#gHc:$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pwt4e-  
以后可以直接用 x#|=.T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f\!*%xS;  
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 p{"p<XFyO  
(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。。。) C eNpJ  
.taJCE  
43W>4fsc  
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 R4"["T+L`  
 (d |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $h0]  
class unary_op : public Rettype {6!Mf+Xq  
  { yb2*K+Kv  
    Left l; 9t(B{S  
public : ]F r+cP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i,NN"  
N'+d1  
template < typename T > L[)+J2_<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6]Q ~c"+5  
      { =iC5um:  
      return FuncType::execute(l(t)); r*C:)z .}  
    } Q*+@"tk<  
E j@M\  
    template < typename T1, typename T2 > s1<_=sfnT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y%Ui)UMnw]  
      { s03 DL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [CGvM {  
    } j01.`G7Q  
} ; KW+ps16~  
Xw!eB?A  
8RbtI4  
同样还可以申明一个binary_op g><u (3  
!!E_WDZ#9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aSi:(w  
class binary_op : public Rettype xojy[c#  
  { w:I^iI .  
    Left l; sTU]ntoQqR  
Right r; 6cp x1y]~6  
public : ={ c=8G8T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XL_X0(AKf  
"5Bga jrB  
template < typename T > WM}:%T-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )zlksF  
      { -iGt]mbJkP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9Xmb_@7b}  
    } lb2mWsg"  
eXx6b~D  
    template < typename T1, typename T2 > "Nj(0&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cpz}!D  
      { 81V,yq]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J)Dw`=O0n  
    } c Bb!7?6(  
} ; \/$T 3f`x  
yc8FEn!)&  
G5egyP;  
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 %gSqc }v*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 + 1\1Z@\M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4JKB6~Y  
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。 Vj_(55WQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *Af]?-|^{#  
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。。。 :T" !6;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k{Vc5F  
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) `0 uKJF g  
下面是修改过的unary_op z{bMW^F  
]|<PV5SY3.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V:9|9$G  
class unary_op J4 .C"v0a  
  { C_dsYuQ5R  
Left l; HWT0oh]  
  ^*"&e\+p  
public : M7/P&d  
p%+ 0^]v1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "zc@(OA[z  
$TU=^W)X  
template < typename T > }>b4s!k,  
  struct result_1 !p >a,8w  
  { nS"K dPM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o<1e-  
} ; BWFl8 !_X  
>};,Byv!%  
template < typename T1, typename T2 > ~` @dI  
  struct result_2 e'[T5HI  
  { xyj)W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 10_eUQN  
} ; iN8?~T}w  
g4<%t,(88E  
template < typename T1, typename T2 > 'C+z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qh%/{6(u  
  { U8]L3&~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X5U_|XK6Y  
} T#6']D  
q#LwM]<.@>  
template < typename T > 7s; <5xc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D$q"k"  
  { |Yh-`~~A"  
  return OpClass::execute(lt(t)); #QXv[%k  
} Wg[?i C*~  
g9}u6q  
} ; Y'i0=w6G  
au9r)]p-  
>aW|W!.  
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 il<D e]G  
好啦,现在才真正完美了。 \#1!qeF  
现在在picker里面就可以这么添加了: Dx$74~2e  
*=ftg&  
template < typename Right > `)\_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z@>z.d4  
  { #bUWF|zfT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZLyJ  
} :^0g}8$<  
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。 y$r^UjJEO  
MG>g?s'!  
t;Jt+k~  
>s1FTB-$W  
&JAQ:([:  
十. bind J_}&Btb)e  
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。 6#T?g7\pyR  
先来分析一下一段例子 |w- tkkS  
[6V'UI6  
><"5 VwR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K~<pD:s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =x> z|1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?Pw# !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。 V[wEn9   
我们来写个简单的。 H1| -f]!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SW (7!`  
对于函数对象类的版本: {.bLh 0  
5 usfyY]z  
template < typename Func > daaUC  
struct functor_trait FI.S?gy0   
  { ?)<zrE5p  
typedef typename Func::result_type result_type; aw/Y#  
} ;  4D"IAI  
对于无参数函数的版本: |}^[f]  
6R%c+ok8i  
template < typename Ret > YH)U nql  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I|RN/RVN  
  { =}\]i*  
typedef Ret result_type; '97)c7E  
} ; #I%< 1c%XA  
对于单参数函数的版本: `=uCp^ +v  
mvVVPf9  
template < typename Ret, typename V1 > D4s*J21)D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7 tF1g=\  
  { }zRYT_:  
typedef Ret result_type; [A|W0  
} ; *0i   
对于双参数函数的版本: |O\(<n S  
/AJ ^wY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f<xF+wE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $%;NX[>j  
  { <3P?rcd,5K  
typedef Ret result_type; n]ar\f  
} ; d`StBXG!  
等等。。。 R" 5/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P0RM df  
/ Zz2=gDY  
template < typename Func > qz E/n   
struct func_return QoDWR5*^D  
  { a: iIfdd4'  
template < typename T > hOfd<k\A  
  struct result_1 +hY/4Tx<  
  { gwThhwR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :KgLjhj|)  
} ; AbZ:AJ(  
jt"p Js'  
template < typename T1, typename T2 > eWqJ2Tt  
  struct result_2 bsM`C]h&  
  { Br]VCp   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LAw X9q`  
} ; H b]    
} ; o4Fh`?d}  
mb0${n~fz  
<$UMMA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b$PNZC8f  
Y4@~NCU/  
template < typename Func, typename aPicker > F5:*;E;$  
class binder_1 :J(a;/~ip  
  { U(W#H|  
Func fn; )#ic"UtR  
aPicker pk; j V:U%  
public : 8f,jC+(  
3tnYK&  
template < typename T > m f4@g05  
  struct result_1 s=q\BmG  
  { BRoi`.b:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z9h`sY~  
} ; 'QeqWn  
xw%?R=&L  
template < typename T1, typename T2 > yu#Jw  
  struct result_2 .Yha(5(  
  { feNr!/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6 Y&OG>_\  
} ; TQ=\l*R(A  
lqX]'gu]\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Rr%]/%  
:U ?P~HI  
template < typename T > *sAoYx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wjS3ItB  
  { l-t:7`=|  
  return fn(pk(t)); YvBUx#\  
} b\=0[kBQw  
template < typename T1, typename T2 > ;a{ Dr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C9gF2ii|?  
  { deHBY4@  
  return fn(pk(t1, t2)); ywq{9)vq  
} Esw&ScBOP  
} ; jXZKR(L  
w$Dp m.0(  
 V}8J&(\  
一目了然不是么? >/e#Z h  
最后实现bind ]lz,?izMR  
>:OOuf#  
YI%7#L7C  
template < typename Func, typename aPicker > Oq+C<}eg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V_+3@C  
  { gl]{mUZz}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c0Q`S"o+  
} . s? ''/(  
l*nS gUg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /^#} \<;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sB7DF<91  
D3XQ>T[*q  
十一. phoenix CXUNdB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *ArzXhs[  
jy&p_v1  
for_each(v.begin(), v.end(), Lb2Bu>  
( z W+wtYV4  
do_ ]t(g7lc}U  
[ 4RTEXoXs  
  cout << _1 <<   " , " Yn J=&21  
] ?_HTOOa  
.while_( -- _1), )x( *T  
cout << var( " \n " ) 9oc[}k-M  
) 4+v~{  
); %#7M~RB[  
1ed#nB %  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yD(/y"P,9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3kKXzIh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 oWXvkDN   
那么我们就照着这个思路来实现吧: v+Mt/8  
: FxZdE  
uO"@YX/  
template < typename Cond, typename Actor > i}HF  
class do_while ?\c*DNM'  
  { .@B \&U7  
Cond cd; {jk {K6 }  
Actor act; [;|g2\  
public : pM X7Rl  
template < typename T > @&,r|-  
  struct result_1 X-n'?=  
  { m1+DeXR_g  
  typedef int result_type; W9eR3q  
} ; !>>$'.nb@~  
L Q;JtLu1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .' X$SF`  
E"V|Plf c  
template < typename T > 4=q\CK2^A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (/qY*?  
  { \;P Bx &  
  do o<C~67o_  
    { ]t #,{%h  
  act(t); ](T*f'LN  
  } 2H]&3kM3X  
  while (cd(t)); 3FNj~=N  
  return   0 ; OsC1('4@  
} 4[Oy3.-c  
} ; `0 .5aa  
,j5fzA  
"h:xdaIE/p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Nb B`6@r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }r,k*I'K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 QV?\?9(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F~* 5`o  
下面就是产生这个functor的类: N:&^ql4  
*a$z!Ma3h  
rRsLl/d  
template < typename Actor > u_:" u  
class do_while_actor 0Q>Yoa 11  
  { hV=)T^Q  
Actor act; /D~z}\k  
public : $9hOWti  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T[<9Ty'^  
"G4{;!0C  
template < typename Cond > 1h)I&T"kZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,Zs-<e"  
} ; rJ<v1Yb  
,&l>^w/  
1lMU('r%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '9^x"U9c  
最后,是那个do_ e%UFY-2  
W6wgX0H  
>L=l{F6 p  
class do_while_invoker Y|1kE;  
  { 2abWIw4  
public : d_]MqH>R\  
template < typename Actor > >nTGvLOq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \idg[&}l}  
  { n{UB^-}5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8+GlM+>4  
} Pb[wysy  
} do_; {)k}dr  
[m('Y0fwO^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BQw#PXp3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9nd'"$  
最后来说说怎么处理break和continue 1[B?nk  
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。 UHR)]5Lt  
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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