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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aO@zeKg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q!DQ!;Br6  
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, &HKrmFgX{  
yQQ[_1$pq  
]1]  
MmOGt!}9A  
  class filler H9)$ #r6i  
  { #mqz*=L3  
public : @:DS/#!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z@j$i\,`  
} ; B^(0>Da\  
e=nExY  
qIQvix$8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: k|l"Rh<\~  
bA#E8dlC_  
CORNN8=k  
_nRY5YnL4P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]3#_BL)M8p  
whP>'9t.w  
jr" ~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1N< )lZl)  
>*A\/Da]j  
qv3L@"Ub  
j#%*@]>Tg  
二. 战前分析  6<A\U/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WPyd ^Y<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lfR"22t  
Jg|3Wjq5  
Pp N+q:(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d; @Kz^  
  /* --------------------------------------------- */ {Z;W|w1t  
vector < int *> vp( 10 ); GMOv$Tn-_L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J8a4.prqI  
/* --------------------------------------------- */ ,%d n)gt7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4BuS? #_  
/* --------------------------------------------- */ ,=>O/!s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =}7wpTc,  
  /* --------------------------------------------- */ DC*|tHl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zEY Ey1  
/* --------------------------------------------- */ NLb/Bja  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .(;k]U P  
 [.z1  
0e8)*2S  
_a*Wk  
看了之后,我们可以思考一些问题: iG!MIt*  
1._1, _2是什么? WP^%[?S2  
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。 iCk34C7  
2._1 = 1是在做什么? lKIHBi  
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。 XrSqU 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。 & PHHacp  
Jc9SHCJ  
k1-?2kf"{  
三. 动工 mMT7`r;l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @uY%;%Pa8  
@zfeCxVOA  
5bmtUIj  
AH=6xtS-  
template < typename T > H3OH  
class assignment Vzbl* Zmx  
  { .M:,pw"S]  
T value; P'ZWAxd  
public : z=)5M*h  
assignment( const T & v) : value(v) {} GUat~[lUrj  
template < typename T2 > [zf9UUc~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x6Z$lhZ  
} ; {2Gp+&  
9lTA/-  
>>^c_0"O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zi*D8!_C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =t)eT0  
Y,E:?  
9@D,ZSi  
&Vgjd>  
  class holder PVEEKKJP]J  
  { 9MM4C  
public : {8I93]  
template < typename T > v/yk T9@;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i@B5B2  
  { 3'&]v6|  
  return assignment < T > (t); pm)A*][s  
} :l9C7o  
} ; RNvtgZ}k{X  
&]z2=\^e  
^O892-R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: SKG_P)TnO  
@RaMO#  
  static holder _1; ,9+@\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _'j>xK  
PS=crU@"H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z5Nw+#m| i  
而不用手动写一个函数对象。 PVtQ&m$y  
]m}>/2oSs  
FP9ZOoog  
_bMs~%?~/  
四. 问题分析 {n1o)MZ]R  
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。 PiH#9X B  
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。 QL\'pW5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BwBv 'p+n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [;.zl1S<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .)W8 U [  
|`O7> (h  
五. 问题1:一致性 <w,aS;v6jp  
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?| sk],_l<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +pjD{S~Y  
TUk1h\.q  
struct holder 7x1jpQ -  
  { ~sA}.7  
  // ul% q6=f)  
  template < typename T > St(7@)gvY  
T &   operator ()( const T & r) const x3M`l|  
  { a{u)~:/G  
  return (T & )r; PqP)<d '/  
} cxmr|- ^  
} ; ?^@;8m  
HWs?,AJNxB  
这样的话assignment也必须相应改动: >eU;lru2Q  
S:R%%cy  
template < typename Left, typename Right > M=!x0V;  
class assignment 8`*`4m  
  { _|s{G  
Left l; nq$^}L3&~  
Right r; U1&m-K  
public : f:HRrKf9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 02=eE|Y@  
template < typename T2 > X#Hs{J~@p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A>'o5+  
} ; Q04N  
46$5f?Z  
同时,holder的operator=也需要改动: _/PjeEm $p  
pRYt.}/K  
template < typename T > oFY'Ek;d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,NVQ C=  
  { b)`<J @&{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y%Saz+  
} M'[J0*ip  
DuCq16'0T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1s1$J2LX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t/nu/yz5E  
3lLO.  
return l(rhs) = r; 7@06x+!  
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。 eP;lH~!.0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zR]l2zL3  
`qUmOFl  
template < typename Tp > "|&SC0*  
class constant_t A2htD!3  
  { ]Wfnpqc^  
  const Tp t; M<Eg<*  
public : C~kw{g+|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XFH7jHnL+U  
template < typename T > k}JjSt1_A;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P PmE.%_  
  { tX6n~NJ$  
  return t; %m{h1UQQ +  
} OCF= )#}qd  
} ; a^|mF# z  
0urQA_JC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fF<~2MiKw  
下面就可以修改holder的operator=了 4R}2H>VV%  
z${DW@o3  
template < typename T > $1/yc#w u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |"\A5v|1  
  { 4fp}`U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {QJJw}!#  
} 0riTav8  
EtKy?]i  
同时也要修改assignment的operator() b$%W<D  
)g+~"&Gcx  
template < typename T2 > ?3"lI,!0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } arRb q!mO  
现在代码看起来就很一致了。 7'CdDB6&.  
mM!Gomp  
六. 问题2:链式操作 -=@d2LY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HZ )z^K?1  
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。 O_*%_S}F&  
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。 "! m6U#^  
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。 bRfac/:}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q\/ph(HF  
Y'mtMLfMc  
template < typename T > qYoB;gp  
struct result_1 ja^_Lh9  
  { ls7eypKR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {Y-~7@  
} ; 5`Q j<   
0civXZgj  
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: {ETM >  
J 2<kOXXJ9  
template < typename T > G/*;h,NbNr  
struct   ref <O5WY37"q  
  { Nv=78O1  
typedef T & reference; '2GnAws^  
} ; >-w(P/  
template < typename T > !O,Sq/=.  
struct   ref < T &> o]E L=j  
  { vJLGy]  
typedef T & reference; KL3Z(  
} ; GLgf%A`5/_  
z',Fa4@z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I`zd:o]  
5r`rstV  
template < typename T > K+pVRDRcs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yQuL[#p  
  { h2 KI  
  return l(t) = r(t); 7:,f|>  
} D"J',YN$  
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。 Z:dp/M}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9.8%Iw  
1rJ2}d\y  
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 Dn6U8s&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y(o)} m*0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 < Hkq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /TyGZ@S>m  
最后的布局是: ;xZjt4M1  
                Add q pCI [[  
              /   \ ]QhTxrF"  
            Divide   5 5BJ E  
            /   \ 0?<#!  
          _1     3 L.Qz29\  
似乎一切都解决了?不。 fC[za,PXaE  
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。 `&M,B=E  
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。 vd{QFJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P( hGkY=(  
xSm;~')g  
template < typename Right > maXg(Lu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V5 w1ET  
Right & rt) const <7M-?g:vj  
  { L5-|-PP|;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G3~`]qf  
} j,.\QwpU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .\n` 4A1z  
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。 lH}KFFbp  
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。 ,~1"50 Hp@  
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。 uh )S;3|  
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。 w G%W{T$  
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? <s9?9^!!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: K:wI'N"N  
j*jUcD *  
template < class Action > Z!)~?<gcq:  
class picker : public Action *yu}e)(0  
  { 0NXH449I=  
public : m Qj=-\p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;2p+i/sVj  
  // all the operator overloaded nlwqSXw  
} ; A&Y5z[p  
EY,jy]|#  
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#7YJ7 K"N  
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: ~HZdIPcC  
3k Ci5C  
template < typename Right > 0MG>77  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b)LT[>f  
  { /*K2i5&X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c{z$^)A/  
} JMb_00r  
dY*q[N/pO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > RB5SK#z  
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。 Harg<l  
2u"lc'9v  
template < typename T >   struct picker_maker y0zMK4b  
  { "6B7EH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g^AQBF  
} ; h>N}M}8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XzUGlrp:Y#  
  { nhV"V`|d  
typedef picker < T > result; 7]ieBUf S  
} ; U7r8FLl  
@:lM|2:  
下面总的结构就有了: NGx3f3 9  
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。 $ghZ<Y2}9  
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。 5)[~ T2j!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?,} u6tH  
至此链式操作完美实现。 ?t#wK}d.  
Q;h.}N8W  
ZnG.::&:  
七. 问题3 ^D yw(>9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 $.G 7Vt  
'h>uR|  
template < typename T1, typename T2 > K/Q"Z*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SN{z)q  
  { YeH!v, >  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  Z>[7#;;  
} -YRIe<}E -  
JF~i.+{ h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /d`"WK,  
PwY/VGT  
template < typename T1, typename T2 > >ohH4:  
struct result_2 ho]:)!|VY  
  { 5]xuU.w'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kaG/8G(  
} ; %,>z`D,Hg  
X>q`F;W  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *$f=`sj  
这个差事就留给了holder自己。 ys_2?uv  
    h Yu6PWK  
&|yLTx  
template < int Order > q z)2a2C  
class holder; &2'-v@kK  
template <> ! 'zd(kv<  
class holder < 1 > p/H.bG!z  
  { >{#JIG.  
public : d} >Po%r:  
template < typename T > qi-XNB`b  
  struct result_1  rxY|&!f  
  { d {z[46>  
  typedef T & result; #Z&/w.D2  
} ; Fs+ tcr/\[  
template < typename T1, typename T2 > 8K%N7RL|  
  struct result_2 MP]<m7669*  
  { yR}. Xq/  
  typedef T1 & result; n1[c\1   
} ; BN/ 4O?jD9  
template < typename T > j,IRUx13f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3%WB?k c  
  { N?GTfN  
  return (T & )r; #3uv^m LGa  
} bcIae0LZ  
template < typename T1, typename T2 > 4GYi'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SZ` 7t=I2  
  { W.wPy@yi  
  return (T1 & )r1; l#)X/(?;  
} GgO5=|  
} ; W4$o\yA]  
{Jr1K,  
template <> A40DbD\^ad  
class holder < 2 > 7h' C"rH  
  { `/| *u  
public : oFk2y^>u  
template < typename T > C6+ 5G-Z  
  struct result_1 [8V;Q  
  { c:Ua\$)u3,  
  typedef T & result; Vaxg   
} ; Ple.fKu  
template < typename T1, typename T2 > # :+Nr  
  struct result_2 ];bRRBEU  
  { B-I4(w($  
  typedef T2 & result; SmXJQ@jN  
} ; [9E~=A#  
template < typename T > *,u3Wm|7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G?Et$r7:R  
  { c r=Q39{  
  return (T & )r; <,vIN,Kl8/  
} uWS]l[Ga  
template < typename T1, typename T2 > !Vpi1N\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 79DNNj~  
  { nnlj#  
  return (T2 & )r2; DYX{v`>f^  
} Bc>j5^)8w  
} ; O>`k@X@9/  
Omd;  
rFzNdiY  
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> >。 fe .=Z&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _|~Dj)z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KGt:  
xU'z>y4V$  
return l(i, j) = r(i, j); ;@+ |]I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lg4|6.Ez|P  
IIk_!VzT  
  return ( int & )i; j26i+Z  
  return ( int & )j; (l5p_x  
最后执行i = j; Iv6 lE:)  
可见,参数被正确的选择了。 |# 0'_  
0 kJ8H!~u  
q<AnWNheE  
!vX4_!%  
w4L()eP#?=  
八. 中期总结 QQ?t^ptv  
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: WcmX"{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |v+z*}fKw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pq*e0uW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  \? /'  
$(}rTm  
~[=<O s  
|JkfAnrN$I  
zJXK:/  
3a:Hx| Yg  
九. 简化 la;*>  
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。 )\])?q61  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MkW=sD_  
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: eA N{BPN [  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <^s31.&p  
  +-*/&|^等 R*GBxJaw  
2. 返回引用。 =A!oLe$%  
  =,各种复合赋值等 T]wC?gQG  
3. 返回固定类型。 #91^1jyMf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |!FQQ(1b  
4. 原样返回。 RUY7Y?  
  operator, ##mZ97>$  
5. 返回解引用的类型。 ,X!)zAmm  
  operator*(单目) -k + jMH  
6. 返回地址。 <M9NyD`  
  operator&(单目) )>2L(~W  
7. 下表访问返回类型。 :uo)-9_  
  operator[] f2~Aug  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]QlW{J  
  operator<<和operator>> xVB rwkk(  
OROvy  
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。 1G]D:9-?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pPa]@ z~O  
<M\&zHv  
template < typename Left > {|>'(iqH"w  
struct value_return yF\yxdUX#  
  { JDf>Qg{  
template < typename T > XQ~Xls%]   
  struct result_1 '$Z)2fn7  
  { ^EiU>   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NzAh3k  
} ; y pEMx'p  
J4ZHE\  
template < typename T1, typename T2 > PVg<Ovi^d  
  struct result_2 z&QfZs  
  { L\UPM+tE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =4`wYh  
} ; frUs'j/bZ  
} ; "gy&eR>  
3w)r""C&  
6 D Xja_lp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VwH|ed$  
CNb(\]  
下面我们来剥离functor中的operator() 8#;=>m%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uD@ ZM  
/[dMw *SRz  
return l(t) op r(t) vyDxX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9287&+,0r  
return op l(t) E"9(CjbQ[  
return op l(t1, t2) l<XYDb~op  
return l(t) op tTBDb  
return l(t1, t2) op H?O5 "4a  
return l(t)[r(t)] q{`1 [R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /69yR   
KANR=G   
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: ef^GJTv&k  
单目: return f(l(t), r(t)); u `/V1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k 6M D3c  
双目: return f(l(t)); q;bw }4  
return f(l(t1, t2)); h&K$(}X  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;U>nj],uv  
Y Iwa =^  
struct meta_divide Xuu&`U~%  
  { ~588M 8~  
template < typename T1, typename T2 > W6T4Zsg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?|kbIZP(  
  { 2`*w*  
  return t1 / t2; xI{fd1  
} }0pp"[JU  
} ; !.,J;Qt  
qK7:[\T|?T  
这个工作可以让宏来做: f|VCibI  
UB5H8&Rf!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }?,YE5~  
template < typename T1, typename T2 > \ c45 s #6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;Tr,BfV|Bf  
以后可以直接用 U2m#BMV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) peu9B gs  
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 Hghd Ts  
(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。。。) YA,~qT|  
Qu[QcB{ro-  
by'KJxl[  
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 vN^.MR+<  
2c]"*Pb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N<i5X.X  
class unary_op : public Rettype 2|^@=.4\  
  { H;4QuB'^  
    Left l; '>t&fzD0  
public : AC1RP`c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P 9yMf~  
DAb/B  
template < typename T > 9no<;1+j,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sR1_L/.  
      { "W"^0To  
      return FuncType::execute(l(t)); k5E2{&wZ  
    } GIzB1cl:  
'wEQvCS  
    template < typename T1, typename T2 > ^'E^*R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w"?Q0bhV9y  
      { ywJ [WfCY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ldUZ\z(*  
    } +o`%7r(R  
} ; q~ a FV<Q  
*@''OyL  
\ji\r]k  
同样还可以申明一个binary_op xg/(  
) n O ^Ay  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %3qjgyLZ|  
class binary_op : public Rettype V?S}%-a  
  { kVQm|frUz  
    Left l; jKmjZz8L]%  
Right r; Uap0O2n  
public : (|<S%?}J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i'li;xUhZ  
Y:;_R=M  
template < typename T > nrKAK^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )&_bY~P  
      { ?YR;o4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -:%QoRC y  
    } ru 6`Z+p  
UUDUd a  
    template < typename T1, typename T2 > bK%F_v3'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e2 c'Wab  
      { e#Ao] gc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <8 <P,  
    } c qCNk  
} ; +pqbl*W;1  
Y^Buz<OiG  
DQY1oM)D !  
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 E~}H,*)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5Jo'h]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TNqL ')f  
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。 a?+C]u?_D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fQib?g/G  
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。。。 Wd7*7']  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r5s{t4 ;Ch  
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) (E0WZ $f}  
下面是修改过的unary_op \(Rj2  
V]--d33/a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0J'^<G TL  
class unary_op #d %v=.1  
  { CrI<rD%'  
Left l; |u%;"N'p)  
  LAc60^t1  
public : 1oO(;--u_  
S*G^U1Sc+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [,Rc&7p~R  
gH(#<f@ZI  
template < typename T > h!dij^bD  
  struct result_1 +ZjDTTk  
  { eg*aVb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %R4 \[e  
} ; >6Pe~J5,:  
Wy-_}wqHg  
template < typename T1, typename T2 > ef*Z;HI0  
  struct result_2 'yH  
  { m<j;f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iuWUr?`\  
} ; @:w^j0+h  
UBW,Q+Q  
template < typename T1, typename T2 > dn'|~zf.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r(wf>w3  
  { 02EX_tt),  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P'B|s /)  
} O+mEE>:w%  
0B 1nk!F  
template < typename T > ? ;Sg,.J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~c v|,  
  { =C$"e4%Be  
  return OpClass::execute(lt(t)); lGahwn:  
} nnhI]#,a{  
u `ww  
} ; en|~`]HF  
7p'pz8n`X  
!lg_zAV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug pFMJG<W9,  
好啦,现在才真正完美了。 xr.;B`T0\'  
现在在picker里面就可以这么添加了: :s+?"'DP  
5hEA/G  
template < typename Right > ]Z UE !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B7qi|Fw  
  { vt"bB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _T.`+0UV  
} v" #8^q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !ckluj  
 IN6L2/Q  
`yl|N L  
bhDqRM  
;xh.95BP`  
十. bind Y[b08{/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IV1O/lGp  
先来分析一下一段例子 WllQM,h  
66B,Krz1n  
i\ 7JQZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z! /_H($  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JI-.SR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7^.g\Kt?  
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。 bly `m p8#  
我们来写个简单的。 oEZhKVyc.y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xeja\5zB  
对于函数对象类的版本: ErA*a3  
|jH Yf42Q  
template < typename Func > o6x8j z  
struct functor_trait yN[i6oe  
  { 6e,IjocsB  
typedef typename Func::result_type result_type; :`BG/  
} ; |LZ+_  
对于无参数函数的版本: @QpL*F  
RK&RMN8@  
template < typename Ret > yHf^6|$8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /i!/)]*-  
  { 3# 0Nd"/0  
typedef Ret result_type; dZkKAK:v  
} ; R%t6sbsNv  
对于单参数函数的版本: BUL<FTg  
]~3a~  
template < typename Ret, typename V1 > c.-dwz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2S@Cj{R(  
  { W`#E[g?]  
typedef Ret result_type; T-s[na(/L  
} ; g_Y$5ft`  
对于双参数函数的版本: _w <6o<@  
Sng3B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~O /B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (A_H[xP  
  { j=Q ?d]  
typedef Ret result_type; 6h[fk.W_  
} ; qMqf7 .  
等等。。。 <c(%xh46  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >6(e6/C-9  
xJ\sm8  
template < typename Func > iqd7  
struct func_return o(i?_4 E  
  { up?S (.*B  
template < typename T > v~!_DD au  
  struct result_1 )Y1+F,C  
  { 8f&#WIZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ))6iVgSE$  
} ; TDR#'i  
]>(pQD  
template < typename T1, typename T2 > Jj1lAg 0  
  struct result_2 LwI4 2  
  { !1+!;R@&H>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7c'OIY].,  
} ; >hotkMX `3  
} ; j{%'A  
6,p;8I  
bFIv}c+;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F n*+uk  
te3\MSv;O  
template < typename Func, typename aPicker > bXWodOSN  
class binder_1 0ARj3   
  { LgSVEQb6\|  
Func fn; 5[+E?4,&  
aPicker pk; S#ud<=@!9  
public : WWIQ6EJO  
wcDb| H&  
template < typename T > &,=t2_n  
  struct result_1 6~8X/ -02  
  { Z9I ?j1K|!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; % ELf 7~  
} ; ozG!OiRW  
q9m-d-!)  
template < typename T1, typename T2 > [iG4qI  
  struct result_2 N07FU\<9  
  { Si[xyG6=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +JBYGYN&K  
} ; BIEeHN4  
ulY<4MN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _s NJU  
~VO?PfxZ  
template < typename T > -*"Q-GO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h<f]hJ`ep  
  { 3l''   
  return fn(pk(t)); mwqe@7  
} vEb_z[gd  
template < typename T1, typename T2 > Vbpt?1:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bp(X\:zAy  
  { h*X u/aOg  
  return fn(pk(t1, t2)); 75#&hi/~  
} Ft$tL;  
} ; w^aI1M50  
]^@!ID$c  
"': u#UdS  
一目了然不是么? &o*f*(C2  
最后实现bind G~Mxh,aD$>  
M8' GbF=1  
xs3t~o3y  
template < typename Func, typename aPicker > !8i[.EAT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M%Dv-D{  
  { +zLh<q0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h"+|)'*n  
} 75t5:>"[  
ZAcW@xfb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "~zQN(sR"P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ")ZsY9-P  
00)=3@D  
十一. phoenix 7IH^5r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P~"`Og+  
34\:1z+s M  
for_each(v.begin(), v.end(), jI9Kn41  
( kdHP v=/U  
do_ ?sBbe@OC?  
[ v"dj%75O?e  
  cout << _1 <<   " , " 89{@2TXR  
] cfEi]  
.while_( -- _1), "Gh?hU,WWZ  
cout << var( " \n " ) .U:DuyT  
) *q.qO )X}3  
); ]B"YW_.x2  
=8F]cW'1`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 406.6jmv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor WhHnF*I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gM<*(=x'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V=,VOw4  
dkRG4 )~g  
<U ?_-0  
template < typename Cond, typename Actor > i; 3^vhbQ  
class do_while g :me:M  
  { -gpF%g`H  
Cond cd; 1$g]&'  
Actor act; aI6fPQe  
public : bQ" w%!  
template < typename T > aT %A<'O!  
  struct result_1 !?7c2QRN  
  { noBGP/Av=:  
  typedef int result_type; hK t c  
} ; clZ jb  
p v2u.qg5z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3d2|vQx,K  
2Rp5 E^s  
template < typename T > |lijnfp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lit@ m2{\  
  { ;n Pjyu'g  
  do CR-6}T   
    { + W ? / A]  
  act(t); JZ5N Q)sX  
  } _[,oP s:+  
  while (cd(t)); xsq+RBJi  
  return   0 ; /OpVr15  
} 2<*DL 6  
} ; B!=JRf T  
1R1DK$^c  
Vn`-w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F;mK)Q-  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?=%Q$|]-  
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。 /\S1p3EW*  
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。 .CClc(bO_/  
下面就是产生这个functor的类: (1r.AG`g  
CV~\xYY  
EPQ~V  
template < typename Actor > BTwLx-p9t  
class do_while_actor t$sL6|Ww}o  
  { |Go?A/'  
Actor act; Xi]WDH \  
public : :RsO $@0G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W?a2P6mAh  
y;+5cn C  
template < typename Cond > 'Jb6CR n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *uAsKU  
} ; Kp +Lk  
^rI<}cfR  
. mDh9V5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s }]qlg  
最后,是那个do_ k\T,CZ<  
{ jnQoxN  
[Yx)`e  
class do_while_invoker oJ cR)H  
  { 6t0!a@t  
public : cSYW)c|t  
template < typename Actor > (o/HLmr@Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y"G U"n~  
  { =v4;t'_^  
  return do_while_actor < Actor > (act); IR(6  
} j +j2_\  
} do_; 78v4c Q Y  
_c=[P@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SMr ]Gf.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %[:\ZwT,-  
最后来说说怎么处理break和continue Lw 7,[?,Z  
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。 VJ` c/EVIt  
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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