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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &nk[gb o\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U!rhj&n  
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, "Y Z B@  
{>E`Zf:  
&xG>"sJ  
i+)9ItZr  
  class filler dd +%d  
  {  1 U|IN=  
public : k%5 o5Hx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ne)H*DT  
} ; \/Z?QBFvz  
+p:#$R)MW  
D.hj9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: al9L+ruR  
B1GBQH$Ms  
478gl o  
-c"nx$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U&uop$/Cq  
1d4?+[)gUv  
]D@_cxud3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jU~ ! *]  
y3 vDKZ  
Ydw04WEJ  
_<`j?$P  
二. 战前分析 t7"vAjZU  
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。 Uk=-A @q  
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 gn>qd6P  
bcp+7b(IB  
1Z5:D E<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )zzK\I6/EQ  
  /* --------------------------------------------- */ hP1H/=~  
vector < int *> vp( 10 ); x4&<Vr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ka|WT|1  
/* --------------------------------------------- */ Lb2bzZbhx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K/+Y9JP9  
/* --------------------------------------------- */ Q{ibH=^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o/grM+_  
  /* --------------------------------------------- */ %Y7\0q~Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <g SZt\  
/* --------------------------------------------- */ 6PF7Wl7.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 66G$5  
=BN_Kvza^6  
dD Qx[  
LZirw'  
看了之后,我们可以思考一些问题: .</`#   
1._1, _2是什么? w%(Ats  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 G1t{a:  
2._1 = 1是在做什么? 5E|y5|8fb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2UPqn#.3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6  XZF8W  
nU{ }R"|  
FwB }@)3  
三. 动工 <6_RWtU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^XsIQz[q  
T) ZO+}  
2 1b  
K+=cNC4B  
template < typename T > vhA 4ol  
class assignment 0}a="`p#<  
  { >h?!6L- d  
T value; S${n:e0\  
public : yMdE[/+3  
assignment( const T & v) : value(v) {} h[|c?\E z  
template < typename T2 > cO]_5@#f'8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $e bx  
} ; |yqL0x0\l  
jea{BhdUr  
I\%a<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S?ypka"L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p ~/  
;7jszs.6%  
}Zs y&K  
nH6Ny  
  class holder ia'eV10  
  { Q{s9{  
public : fwe4f  
template < typename T > >l<`)4*H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const op\'T;xIu  
  { 3#O R fr(  
  return assignment < T > (t); m&o6j>C  
} xc4g`Xi  
} ; _$g2;X >  
=UGyZV:z5  
4<j)1i=A  
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: !fwMkws  
ZCP r`H  
  static holder _1; :Pa^/i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MLbmz\8a  
(n4\$LdP-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m?Tv8-1  
而不用手动写一个函数对象。 C`4m#  
%rU8^'Gu  
;\[n{<   
Q L0  
四. 问题分析 _6y#?8RMB  
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。 =tP%K*Il4  
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。 (KHO'QNMt^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [;?CO<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aYJTSgW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t)!(s,;T  
,;&j*qFi  
五. 问题1:一致性 %T~3xQ  
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?| } D'pyTf[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rKhhx   
Y@jO#6R  
struct holder v[++"=< o8  
  { XfYMv38(  
  // %QYH]DR  
  template < typename T > {WYJQKs8  
T &   operator ()( const T & r) const Mj9Mv<io  
  { G+?Z=A:T8  
  return (T & )r; <D_UF1Pk  
} F gi&CJ8Q  
} ; HLlp+;CF><  
[:CV5k~xc  
这样的话assignment也必须相应改动: |n*nByL/  
Xr B)[kQ  
template < typename Left, typename Right > t<F*ODn  
class assignment `(2Y%L(r  
  { &nKb<o  
Left l; xtWwz}^8]  
Right r; CyR1.|!@  
public : kYW>o}J|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *n"{]tj^>  
template < typename T2 > zwLJ|>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W@b Z~Q9  
} ; HX)oN8  
-Lo3@:2i  
同时,holder的operator=也需要改动: nzcXL =^r3  
 z(Y zK  
template < typename T > d~0k}|>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (dH "b *  
  { 8zI*<RX.Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); // k`X  
} ;2k!KW@  
o)V@|i0Js  
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。 s*g`| E{M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QWncKE,O$  
{Xjj-@  
return l(rhs) = r; HQy:,_f@  
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。 P]~apMi:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Rj'Tu0l  
TJO?BX_9  
template < typename Tp >  l_2B  
class constant_t )/p=ZH0[  
  { 'vP"& lrn  
  const Tp t; hy]8t1894  
public : PxvD0GTW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +jPJv[W  
template < typename T > L2Vj2o"x?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =$w QA  
  { 83i;:cn  
  return t; ns&3Dh(IVP  
} znkc@8_4  
} ; Hz >_tA"^T  
 >7$h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L=_   
下面就可以修改holder的operator=了 JeXA*U#  
` 'vNHY  
template < typename T > 2Kmnt(>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '}N4SrU$  
  { P-_2IZiz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U&'Xs z  
} 8=-/0y9,  
!q[r_wL  
同时也要修改assignment的operator() \hO}3;*&  
BGrV,h^  
template < typename T2 > *km!<L7Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aInh?-  
现在代码看起来就很一致了。 +UX~TT:  
S] R.:T_%  
六. 问题2:链式操作 @#>YU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tE$oV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;[q>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5M? I-m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ge=|RAw3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )~{8C:  
*?x[pqGq  
template < typename T > VD90JU]X<  
struct result_1 m5%E1k$=  
  { TNF+yj-|X:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w\}Q.$@  
} ; g?gF*^_0  
C>*1f|<  
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: Blox~=cW  
WxJV zHtR  
template < typename T > El^V[s'3  
struct   ref EG J/r  
  { AkEt=vI  
typedef T & reference; ayZWt| iHA  
} ; (r-8*)Qh8  
template < typename T > v VFT0_  
struct   ref < T &> ;XI=Y"h{%  
  { c{{RP6o/j=  
typedef T & reference; [<JY[o=  
} ; fD#!0^  
bqwn_=.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^5Ob(FvU  
4vMjVbr  
template < typename T > A,;[9J2\&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m~`f0  
  { 4Jk[X>I~  
  return l(t) = r(t); qpX`Z Y^  
} k&pV`.Imi  
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。 #^9a[ZLj0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tKCX0UZ'  
,xg(F0q  
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 ;0nL1R]w(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {q/D,Rh8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0[92&:c,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $|o[l.q2  
最后的布局是: S.*.nv  
                Add UW],9r/PD@  
              /   \ I^?hVH  
            Divide   5 )rbcY0q  
            /   \ N 8pzs"  
          _1     3 feT.d +Fd  
似乎一切都解决了?不。 . sv uXB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 rds0EZ4W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 cdv0:+[P  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^o[(F<q  
W744hq@P%  
template < typename Right > ?Vc/mO2X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S20E}bS:>  
Right & rt) const wT&P].5n  
  { >_u5"&q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DxzNg_E]  
} "64D.c(r$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hOr4C4  
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。 <(x!P=NM-  
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。 nzl3<Ar  
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。 :Y[?@/m4  
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。 {TC_ 4Y|8  
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? w!/|aZ~*  
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: x-H R[{C  
%!V=noo  
template < class Action > g*$yUt  
class picker : public Action jWGX :XB  
  { g acE?bW'  
public : $j'8Z^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BF(Kaf;<t.  
  // all the operator overloaded PaBqv]  
} ; fK5iOj'Q  
#QKgY7  
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。 \)+s)&JLb  
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: ]3~X!(O  
1*]@1DJt  
template < typename Right > Q_FL8w9D~8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cE3V0voSw1  
  { Y@'ahxF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `E5vO1Pl  
} KZI-/H+  
k^Uk= )9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E>NL/[1d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 v$EgVc K  
j?s+#t  
template < typename T >   struct picker_maker c3|/8  
  { cQ`+ A|q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xwZ7I  
} ; Vf` 9[*j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cB2jf</  
  { fXB64MNo  
typedef picker < T > result; K&%YTA  
} ; 9 p`|~^X  
r]O8|#P,Z$  
下面总的结构就有了: \++#adN:K  
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。 KL+,[M@ F  
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。 i`vgD<}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B{-+1f4  
至此链式操作完美实现。 'H)l~L  
uz@WW!+o  
?ubIh.d  
七. 问题3 U66zm9 3&  
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。 q-nM]Gm  
b`X"yg+  
template < typename T1, typename T2 > 9|&%"~6'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Avo"jN*<d  
  { M{M?#Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); = RQ\i6Y  
} uf}Q{@Ab  
@P xX]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: Czt>?8x`  
7Hp~:i30  
template < typename T1, typename T2 > ,?>:Cdz4  
struct result_2 te8lF{R  
  { ]x`I@vSf7R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7|$ H}$  
} ; x\!Uk!fM  
7s'r3}B`  
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? rw]*Nxgr  
这个差事就留给了holder自己。 ]{E{ IW8  
    ^fbw0  
Jz'8|o;^  
template < int Order > cb9q0sdf  
class holder; OA\ *)c+F  
template <> 4f{(Scg  
class holder < 1 > ]Qb85;0)  
  { Q]2v]PJ6"  
public : bx8|_K*^  
template < typename T > B;mt11M  
  struct result_1 @(Y+W2Iyy+  
  { *Zi:^<hv  
  typedef T & result;  C#x9RW  
} ; LG3:V'|  
template < typename T1, typename T2 > F3V_rE<  
  struct result_2 {Tym#  
  { }Qo:;&"3  
  typedef T1 & result; Dt p\ T|)  
} ; < &~KYu\r  
template < typename T > _'47yq^O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^GN|}W  
  { 3~Vo]wv  
  return (T & )r; X1{U''$ K  
} cWG?`6xU&  
template < typename T1, typename T2 > 2V 9vS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qX?k]m   
  { `VxfAV?}  
  return (T1 & )r1; d)X6x-(  
} d %Z+.O  
} ; d)7V:  
"vnWq=E 2  
template <> _LUTIqlvi  
class holder < 2 > msiftP.  
  { k4ijWo{:0  
public : . |g67PH=  
template < typename T > =7WE   
  struct result_1 09 >lx$  
  { #aV2+`d  
  typedef T & result; s=xJcLA  
} ; 4 9zOhG |  
template < typename T1, typename T2 > nQW`X=Ku  
  struct result_2 M&5;Qeoiv  
  { y8.(filNB  
  typedef T2 & result; ,awp)@VG7  
} ; CH/*MA  
template < typename T > Ie%twc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /K./k!'z  
  { ,wvzY7%  
  return (T & )r; L?c7M}vV  
} fm%1vM$[J  
template < typename T1, typename T2 > Cyw cJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rZBOWT  
  { /6%<97/d  
  return (T2 & )r2;  #FfUkV  
} :6Q`! in  
} ; + ^9;<>P  
i+z;tF`  
wEImpsC`  
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> >。 u*NU MT2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v9[[T6t/'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =5-|H;da  
-bHfo%"^TT  
return l(i, j) = r(i, j); %)K)h&m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3g#fX{e_5!  
J0hY~B~X  
  return ( int & )i; dU~DlaEy(  
  return ( int & )j; Fq<;-  
最后执行i = j; 2-3|0<`  
可见,参数被正确的选择了。 ul',!js?  
1JU1XQi  
u,6 'yB'u  
p2UZqq2  
'e(`2  
八. 中期总结 {|jG_  
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: zmxrz[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !1H\*VM "  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cO#e AQf7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cQaEh1n  
W~1MeAI  
GoGo@5n(Z  
j aj."v  
`euk&]/^.)  
+=y ktf  
九. 简化 ms%Ot:uA  
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。 o9:GKc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =m4_8)-8u  
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: '42P=vzo  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 VS#i>nlT  
  +-*/&|^等 jy]< q^J  
2. 返回引用。 #egP*{F   
  =,各种复合赋值等 ]g/% w3G  
3. 返回固定类型。 a%-P^M;a2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hal3J  
4. 原样返回。 EuAJ.n  
  operator, "KY9MBzPD  
5. 返回解引用的类型。 ?`hk0qX3  
  operator*(单目) 3eV(2  
6. 返回地址。 43mV~Oj  
  operator&(单目) J jCzCA:K_  
7. 下表访问返回类型。 uxq!kF'Ls  
  operator[] $h Is ab_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z' 0Gd@/  
  operator<<和operator>> aQ ~  
c{Ax{-'R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L7jMpz&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r"a4 ;&mf  
}31z 35  
template < typename Left > <mc[-To  
struct value_return MK]S205{  
  { }{^i*T5rl  
template < typename T > 5Dy800.B2  
  struct result_1 ~%4#R4&  
  { &8Cuu$T9)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =s P6  
} ; g5)f8k0+ t  
Aa5IccR  
template < typename T1, typename T2 > ;a+>><x]  
  struct result_2 fN8|4  
  { 6 m5\f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^Slwg|t*~P  
} ; JF>mybB  
} ; 7oPBe1P,K+  
Pl=X<Bp  
w+cI0lj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1rV?^5  
^P-!pK*  
下面我们来剥离functor中的operator() 3<x_[0v`K1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p&F=<<C  
P X](hc=  
return l(t) op r(t) _4z>I/R>Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K<b -|t9f  
return op l(t) zxCxGT\;  
return op l(t1, t2) nTSGcMI  
return l(t) op %D z|p]49!  
return l(t1, t2) op %ma1LN[  
return l(t)[r(t)] XcA4EBRj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @:i>q$aF  
J=/|iW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j0sR]i  
单目: return f(l(t), r(t)); voaRh@DZ%/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F!VC19<1O8  
双目: return f(l(t)); 17G7r\iNYq  
return f(l(t1, t2)); C ,Je>G  
下面就是f的实现,以operator/为例 d]h[]Su/?  
&^th KXEC  
struct meta_divide ]?U:8%  
  { J$PE7*NU  
template < typename T1, typename T2 > p/WEQ2   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  @4_CR  
  { &l%#OI}OE  
  return t1 / t2; 4EuZe:'X  
} tkWWR%c"  
} ; aO'$}rDf$  
L[+65ce%*  
这个工作可以让宏来做: t09,X  
MC3XGnT#5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J6Mm=bO5  
template < typename T1, typename T2 > \ c0Jf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u=#!je  
以后可以直接用 C,-V>bx g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `c{i +  
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 c*!bT$]~\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w IT`OT6Q  
qwA: o-q"  
Zx5vIm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =#1iio&  
lXm]1 *<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dOqwF iO  
class unary_op : public Rettype xJ%b<y{@  
  { z]\0]i  
    Left l; lbg!B4,  
public : |U$oS2U\m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,Mc}U9)F  
&nj@t>5Bs$  
template < typename T > $|z8WCJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kd;|Z  
      { qX:54$t  
      return FuncType::execute(l(t)); g<KBsz!{  
    } Czb@:l%sc  
P 2;j>=W  
    template < typename T1, typename T2 > &#g;=jZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ep[7#\}5  
      { y{K~g<VL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ? {cF'RB.  
    } !e.@Xk.P6  
} ; j/wNPB/NM  
nb22b Xt  
n7X3aoVV  
同样还可以申明一个binary_op ?mRU9VY  
IcPIOCmOc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $9*Xfb/  
class binary_op : public Rettype :!3CoC.X|c  
  { u&bo32fc  
    Left l; 3,tKqR7g  
Right r; u-j$4\'  
public : tb&{[|O^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w{K_+}fAC  
GC$Hp!H  
template < typename T >  V '^s5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .knRH^  
      { lpve Yz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d'^jek h  
    } b)$<aFl  
E[2c`XFd8  
    template < typename T1, typename T2 > &OGY?[n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v.\1-Q?  
      { bbiDY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $}W=O:L+D  
    } nd_d tsp#  
} ; $+S'Boo   
A#2 Fd7&  
n`0}g_\q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3boINmX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +Medu?K `  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tQz-tQg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gjL>FOe8u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WK /Byd.Z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (Pc:A! }  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *"O7ml]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ./[%%"  
下面是修改过的unary_op cRT@Cu  
IR(JBB|xNQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GJ ZT~  
class unary_op QF'N8Kla  
  { ?$pp%  
Left l; U $X"W'  
  id&;  
public : ?J6J#{LRd  
Z!~~6Sq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CdatN$/*  
&'c1"%*%8>  
template < typename T > >UZfi u  
  struct result_1 m}Kn!21  
  { 5RI"g f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !95ZK.UT  
} ; 5R/k -h^`  
~WehG<p v[  
template < typename T1, typename T2 > vkASp&a  
  struct result_2 HeNg<5v%Y  
  { 1nX/5z_U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vitmG'|WG  
} ; /*`u(d2g  
@FdtM<X  
template < typename T1, typename T2 > Ngi$y>{Sq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K\5@yqy5  
  { _rY,=h{+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :JxShF:M  
} 6i(nyA 2!  
B;2os^*  
template < typename T > # x!47Y{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R4]t D|  
  { &#w] 2~|  
  return OpClass::execute(lt(t)); N'i%9SBcg  
} a5:YP  
o[O-|XL_  
} ; 37T<LU  
>j|.pi  
9`$fU)K[Pl  
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 go@UE2qw  
好啦,现在才真正完美了。 MHpPb{ ^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1ePZs$  
l~!\<, !  
template < typename Right > liA)|.H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SQ1.jcWW[  
  { k/u6Cw0/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o;D87E6Z  
} zVd2kuI&?  
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。 U_wn/wcLS  
S}cpYjnH8  
jY(' ?3  
fJH09:@^%  
w\:-lXw  
十. bind :0Rd )*k,v  
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。 u-qg9qXJb  
先来分析一下一段例子 7(QRG\G#  
FL,jlE_  
6p1\#6#@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S>/p6}3]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M-e!F+d{od  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g G>1  
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。 gah3d*d7  
我们来写个简单的。 8 T):b2h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F@& R"-  
对于函数对象类的版本: 'u@ )F`  
(vB aem9  
template < typename Func > q?nXhUD  
struct functor_trait S1E =E5  
  { ug.mY=n '  
typedef typename Func::result_type result_type; 1y2D]h/'  
} ; J{ P<^<m_  
对于无参数函数的版本: k?;A#L~  
JN .\{ Y  
template < typename Ret > +?w 7Nm`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *!$4   
  { m$ )yd~  
typedef Ret result_type; X};m\Bz  
} ; me_DONW  
对于单参数函数的版本: j&6,%s-M`a  
'_lyoVP  
template < typename Ret, typename V1 > L'BDS*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > puF'w:I (  
  { 9z$]hl  
typedef Ret result_type; Z3g6 ?2w6  
} ; "o 2p|2c  
对于双参数函数的版本: GpMKOjVm|  
`MA ee8u'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X/ gIH/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gbsRf&4h  
  { y>Zvose  
typedef Ret result_type; ! @{rk p  
} ; 1P. W 34  
等等。。。 ^VK-[Sz&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :9Zu&t  
nm'sub  
template < typename Func > F l83 Z>  
struct func_return / *RDy!m  
  { 7g[m,48{  
template < typename T > >6*"g{/  
  struct result_1 }zY)H9J~  
  { 4.I6%Bq$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q#:,6HDd  
} ; ZF"f.aV8)  
WPygmti}Be  
template < typename T1, typename T2 > G~1#kg  
  struct result_2 P~Q5d&1SO  
  { g0v},n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ! E` Tt[  
} ; vA2@Db}  
} ; 6F6[w?   
5cO}Jp%PA  
l+Dl~o}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #4%4iR5%  
)IPnSh/ <  
template < typename Func, typename aPicker > QWH1xId  
class binder_1 O<Qa1Ow7f  
  {  7?-eR-  
Func fn; pi sk v[  
aPicker pk; (JH LWA H  
public : 5LbU'5  
!sQ$a#Ea  
template < typename T > )SQ*"X4"  
  struct result_1 ?BT\)@ h  
  { +6|Ys  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b Gq0k&  
} ; @=,2{JF*6  
)f1<-a"D|  
template < typename T1, typename T2 > %^n9Z /I  
  struct result_2 X0 O0Y>"  
  { X|K"p(N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !8yw!hA  
} ; ML'4 2z Y  
jIv%?8+%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  *Dtwr  
xT70Rp(2po  
template < typename T > -ZFeE[Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `2c>M\c4U  
  { CB<1]Z  
  return fn(pk(t)); xoF]r$sC8  
} -fw0bL%0  
template < typename T1, typename T2 > !`q*{Ojx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EF=.L{  
  { ZZOBMF7  
  return fn(pk(t1, t2)); v+U( #"  
} Ev* b  
} ; ^29w @*  
i/9QOw~  
)W95)]  
一目了然不是么?  Q];gC{I  
最后实现bind MzT#1~  
^prseO?A  
6kuN)  
template < typename Func, typename aPicker > &o{I9MD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) La48M'u  
  { J;h4)w~9H3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z]DO  
} 6NH.!}"G9  
EbSH)aR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }c1Vu  
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。 nkTH#WTfR  
-NtT@ +AE  
十一. phoenix *T"JO |  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c|3%0=,`  
kF.!U/C  
for_each(v.begin(), v.end(), ]2(vO0~  
( zqfv|3-!}  
do_ DrLNY"Zq  
[ }1]/dCv  
  cout << _1 <<   " , " :bI4HXT3  
] }3:DJ(Y  
.while_( -- _1), ?(Q" y\  
cout << var( " \n " ) tt%Zwf  
) r?Jxl<  
); kCfSF%W&  
V2sWcV?  
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: !Rk1q&U5  
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 y ,isK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `l@[8H%aw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "r @RDw   
$ r|R`n=  
Yh_H $uW  
template < typename Cond, typename Actor > fiz2544  
class do_while PxzeN6f  
  { (RG\U[  
Cond cd; 95B w;U3E  
Actor act; 1}#v<b$  
public : @?iLz7SPk  
template < typename T > 3xef>Xv=  
  struct result_1 *k==2figz  
  { g]85[xz  
  typedef int result_type; )hm U/E@  
} ; geU-T\1[l  
i3t=4[~oL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <GPL8D  
~R/w~Kc!/A  
template < typename T > $V-]DD%Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r_p9YS@I  
  { r9z_8#cR  
  do 6~zR(HzV{  
    { ,\!4 A  
  act(t); ~fw 6sY#  
  } HmKvu"3  
  while (cd(t)); Yao>F--?  
  return   0 ; '<~rV  
} w]]`/`  
} ; d=V4,:=S  
W[PZQCL}K)  
@Tb T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `M/=_O3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yLCqlK  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 zy`4]w$Lj+  
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。 fv$Y&_,5  
下面就是产生这个functor的类: c nvxTI<  
*zeY<6  
{dvrj<?  
template < typename Actor > J XKps#,(#  
class do_while_actor _?>!Bz m  
  { 4NN-'Z>a  
Actor act; ms'&.u&<  
public : =o\ :@I[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u{0+w\xH\  
kwNXKn/   
template < typename Cond > [M_pf2Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !P/ ]o  
} ;  =<fH RX`  
Yf.H$L  
uW%7X2K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^@l_K +T  
最后,是那个do_ f Z$<'(t  
/]%,C   
u^a\02aV[  
class do_while_invoker cw.Uy(ks|$  
  { ?GqFtNz  
public : uA=6 HpDB  
template < typename Actor > oc' #sE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HRIf)n&~f  
  { *V#v6r7<Y/  
  return do_while_actor < Actor > (act); zMs]9o  
} g`)3m,\  
} do_;  84L!r  
r5Ej  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zk5sAHQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +*,rOK`C  
最后来说说怎么处理break和continue zf $&+E-  
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。 ;OQ-T+(T  
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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