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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m'4f'tbN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bJ^JK  
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, >ohH4:  
&w@]\7L,:  
DaQ"Df_X  
UKS5{"=T[  
  class filler v2T2/y%  
  { lCi{v.  
public : mU'<:gL+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RNg?o [S  
} ; %!aU{E|@_  
oA1_W).wJ  
TP }a9-9?  
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: ys_2?uv  
Nw;qJ58@  
7& M-^Ev  
| ,8z" g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |s8N  
e#Tv5O  
+pofN-*%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >{#JIG.  
Q*ITs!~Z  
\pmS*Dt  
wxN)d B  
二. 战前分析 (In{GA7 ;  
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。 f/Gx}x=  
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 ou,[0B3n0  
exRw, Nk4  
%mI0*YRma  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'yo@5*x7  
  /* --------------------------------------------- */ `e[S Zj\  
vector < int *> vp( 10 ); C]^Ep  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i'~-\F!  
/* --------------------------------------------- */ xR7ZqTcw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :]3X Ez  
/* --------------------------------------------- */ Vl^(K_`(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~!S3J2kG{  
  /* --------------------------------------------- */ spK8^sh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bcIae0LZ  
/* --------------------------------------------- */ iL/c^(1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hlVye&;b8  
st'T._  
U(&c@u%  
05UN <l]  
看了之后,我们可以思考一些问题: F^!D[:;jK  
1._1, _2是什么? 3m1g"  
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。 JWVV?~1  
2._1 = 1是在做什么? -D^I;[j_  
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。  hfB$4s9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V&Y`?Edc  
_]:b@gXUw  
_nGx[1G( 5  
三. 动工 qGk+4 yC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R2bqhSlF  
bM W|:rn  
F.s$Y+c!6  
]8G 'R-8}  
template < typename T > }\ _.Mg^y  
class assignment yOM/UdWq  
  { ,p2UshOmd  
T value; Q*M#e  
public : #^FM~5KK  
assignment( const T & v) : value(v) {} +qi& ?}  
template < typename T2 > \Ne`9k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JsaXI:%1  
} ; ':4cQ4Z  
?Y=aO(}=h  
1]xk:u4LA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bfb~<rs[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vu0Ql1  
zLJ>)v$81  
iFIGJS  
j cd<'\;  
  class holder j?T'N:Qd  
  { 7UTfafOGX  
public : uWS]l[Ga  
template < typename T > )Q2Ap&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t~2oEwTm  
  { ]:%DDlRb  
  return assignment < T > (t); ?G{0{ c2  
} jCd]ENl+_  
} ; ]3r}>/2(  
Upz)iOqLi  
y4\X~5kU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KQ~y;{h?b  
jaS<*_~#R  
  static holder _1; ammi4k/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fe .=Z&  
5SFr E`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); If'q8G3]-  
而不用手动写一个函数对象。 }:$cK(|  
?;~!C2Zs  
N2:Hdu :  
XJul~"  
四. 问题分析 T!/o^0w  
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。 "LlpZtw  
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。 NKY|Z\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n6Oz[7M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QO@86{u#Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g{&5a(W&`  
*qpFt Bg  
五. 问题1:一致性 Y7G sL7I  
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?| *%uzLW0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U~ X  
E}wT5t;u  
struct holder C-pR$WM:HN  
  { DJGafX^  
  // [^!SkQ  
  template < typename T > S5>s&  
T &   operator ()( const T & r) const !~ o%KQt  
  { [$3+5K#  
  return (T & )r; 2V~E <K-  
} pPL=(9d  
} ; $S>'0mL  
V|Bwle  
这样的话assignment也必须相应改动: b'wy{~l@  
. 0dGS  
template < typename Left, typename Right > Bzz|2/1y  
class assignment e'b*_Ps'  
  { lxd{T3LU  
Left l; m .++nF  
Right r; iEn:Hh)  
public : ]m_x;5s $  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ` wa;@p+j8  
template < typename T2 > MlTC?Rp#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XPhP1 ^>\  
} ; Dgz, Uad8f  
0 u*a=f=  
同时,holder的operator=也需要改动: Wvl~|Sx]  
Q{~g<G  
template < typename T > y&(#C:N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y;o - @]  
  { 2ZxhV4\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1zRYd`IPoq  
} l]G iz&  
628iN%[-  
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。 NV5qF/<M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #cQ5-R -1  
(iKJ~bJ  
return l(rhs) = r; stG +4w  
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。 Cm;cmPPl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: = #-zK:4  
>5O~SF.  
template < typename Tp > aOvqk ^  
class constant_t GVhqNy   
  { KHx2$*E_  
  const Tp t; P'wo+Tn*  
public : 5mam WPw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L#S W!  
template < typename T > $WIE`P%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &~2m@X(o  
  { 3JC uM_y  
  return t; 4dixHpq'  
} :]:)c8!6  
} ; iw#~xel<ez  
!h1:AW_iz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Bq$IBAot  
下面就可以修改holder的operator=了 f?d5Ltg   
=]%,&Se  
template < typename T > /KvJjt'8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _Q:z -si  
  { OUWK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YPx+9^)  
} 4AN8Sx(  
)bM,>x  
同时也要修改assignment的operator() KBM*7raA  
N3$1f$`  
template < typename T2 > 3li$)S1z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CUJq [  
现在代码看起来就很一致了。 6y!U68L;B  
~!ooIwNNz  
六. 问题2:链式操作 Q u2 ~wp<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NsI.mTc2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gcnX^[`S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OxDq LX  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e6MBy\*n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .Wt3|?\=nd  
U 2-{p  
template < typename T > z&QfZs  
struct result_1 o/3.U=px~  
  { @<eKk.Y?+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )Xqjl  
} ;  g*a+$'  
O*v&C Hd3  
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: ~;9n6U  
1J0gjO)AZ  
template < typename T > /?r A|  
struct   ref l<XYDb~op  
  { ntLEk fK{  
typedef T & reference; 8\68NG6o  
} ; H?O5 "4a  
template < typename T > 6!>p<p"Ns  
struct   ref < T &> XfE0P(sE  
  { %SB4_ r*<  
typedef T & reference; /pjl6dJ t  
} ; "LTw;& y  
A:ts_*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =s!0EwDH3  
Mv%Qze,\V^  
template < typename T > 6HZtdRQF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FB wG3x  
  { -&D=4,#  
  return l(t) = r(t); .^*;hZ~4%  
} `bBkPH}M  
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。 \}4Y]xjV2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y Iwa =^  
0?$|F0U"J  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r'Wf4p^Xd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3" m]A/6C}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 WYb}SI(E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VxDIA_@y  
最后的布局是: kr+p&|.  
                Add Uk]jy>7;!  
              /   \ V<#KFm$>C  
            Divide   5 Hmr f\(x  
            /   \ t3<8n;'y:  
          _1     3 .iy>N/u  
似乎一切都解决了?不。 3v\P6  
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。 %JrZMs>  
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。 S>I` y]qlR  
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: K-:y  
EtzSaB*|  
template < typename Right > Xgd-^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const joskKik^  
Right & rt) const W]/J]O6  
  { ;*Vnwt A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qdI%v#'M  
} _!1LV[x!s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F}{%*EJ  
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。 QP.Lq }  
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。 -9FGFBm4]  
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。 ld ]*J}cw  
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。 :0:Tl/))  
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? ?'0!>EjY"  
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: eMnK@J  
mP\V.^  
template < class Action > .F8[;+  
class picker : public Action vY_[@y  
  { `2]0 X#R  
public : pk9Ics;y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KGM__ZO.  
  // all the operator overloaded N<i5X.X  
} ; oaqH@`  
m|W17LhW{  
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。 JWd[zJ[  
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: mq[=,,#  
0Q a 0  
template < typename Right > Y]L4,V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const avq$aq(3&  
  { `sqr>QD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0#OyT'~V%  
} <~5O-.G]  
F:q4cfL6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D%]S>g5k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 'Z~ZSu  
U4=l`{5on  
template < typename T >   struct picker_maker f2x!cL|Kx?  
  { Ht;Rz*}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5h/,*p6Nje  
} ; OUUV8K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "jyo'r  
  { D<69xT,  
typedef picker < T > result; _l9fNf!@  
} ; |\Jnr3)  
y@7fR9hp<  
下面总的结构就有了: I9 zs  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 A]!0Z:{h%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9oJM?&i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s0dP3tz>  
至此链式操作完美实现。 ,Tr&`2w  
3`yO&upk  
=KHb0d |.  
七. 问题3 @CzFzVmF"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]S4"JcM  
I :<,9.   
template < typename T1, typename T2 > xg/(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7*uN[g#p  
  { %urvX$r4K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \85%d0@3  
} }y6@YfV${  
'r7[9[  
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: 5(ZOm|3ix  
kVQm|frUz  
template < typename T1, typename T2 > Ztmh z_u7  
struct result_2 =!q]0#  
  { F2}Fuupb.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ybiTWM  
} ; 7JBs7LG  
pF8$83S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t$nJmfzm  
这个差事就留给了holder自己。 $B-/>Rz  
    0RA#Y(IR  
B{&W|z{$  
template < int Order > L@GICW~  
class holder; LHA^uuBN}  
template <> ij0I!ilG4  
class holder < 1 > g7]S  
  { pYQSn.`V~  
public : #aL.E(%  
template < typename T > @/kI;8  
  struct result_1 ]:Ep1DIMl  
  { K9EHT-  
  typedef T & result; VQpt1cK*  
} ; w>j5oz}  
template < typename T1, typename T2 > }d}gb`Du  
  struct result_2 QD,m`7(  
  { tcj "rV{G  
  typedef T1 & result; =h4u N,  
} ; IW!x!~e  
template < typename T > "<0!S~]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +h"i6`g  
  { "qq$i35x  
  return (T & )r; h@R n)D  
} %U{sn\V  
template < typename T1, typename T2 > P_3IFHe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VYb,Hmm>kC  
  { n~6$CQ5dF(  
  return (T1 & )r1; ^5]9B<i[Y  
} #6\m TL4vg  
} ; 3g!Z[SZ  
4A@HR  
template <> .5; JnJI  
class holder < 2 > Pr} l y  
  { [8za=B/  
public : kEq~M10  
template < typename T > 2?%*UxcO  
  struct result_1 &6CDIxH{  
  { A[m?^vk q  
  typedef T & result; YaS!YrpI  
} ; Q.$8>)  
template < typename T1, typename T2 > R?)Yh.vi=t  
  struct result_2 5/P. 4<c7  
  { X'$H'[8;C  
  typedef T2 & result; $O\m~r4  
} ; ThX3@o  
template < typename T > 9ad)=3A&L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1oO(;--u_  
  { ;U4O` pZ  
  return (T & )r; uxxk&+M  
} [,Rc&7p~R  
template < typename T1, typename T2 > 1sg:8AA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cZN<}n+q  
  { h!dij^bD  
  return (T2 & )r2; 17'd~-lE  
} IrYj#,xJ  
} ; &I-:=ir  
q0%QMut%  
Pxf>=kY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >6Pe~J5,:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EgG3XhfS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 00;SK!+$  
ef*Z;HI0  
return l(i, j) = r(i, j); Y`22DFO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r8YM#dF  
f`ibP6%  
  return ( int & )i; mxCneX  
  return ( int & )j; *^@b0f~vj  
最后执行i = j; >uZc#Zt  
可见,参数被正确的选择了。 k 76<CX  
CP9Q|'oJ  
u^SInanw  
C1f$^N  
W[I[Xg&  
八. 中期总结 Q3i\`-kbb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: R(0[bMr3Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *P\lzM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zq33R`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a:*N0  
yH:p*|%:  
ih)\P0wed  
v @M6D}  
}~LGq.H  
On O_7'4 t  
九. 简化 >.UEs 8QV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &zgliT!If  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TXYO{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =4+2y '  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y`m0/SOT  
  +-*/&|^等 ASEKP(]v  
2. 返回引用。 3>3t(M |  
  =,各种复合赋值等 rhOxy Y0  
3. 返回固定类型。 U= GJuixy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =W')jKe0  
4. 原样返回。 t|V5[n!  
  operator, j8Q_s/n  
5. 返回解引用的类型。 Heqr1btK  
  operator*(单目) PSAEW.L  
6. 返回地址。 .I|b9$V  
  operator&(单目) Rm n|!C%%K  
7. 下表访问返回类型。 y)|d`qC\  
  operator[] N:64Gko"K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >P(.yQ8&kL  
  operator<<和operator>> /Cwwz  
f8K0/z  
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。 =@O&$&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %Qj$@.*:  
8[@Y`j8  
template < typename Left > ~a  V5  
struct value_return zE8_3UC  
  { 3s]o~I2x  
template < typename T > ]srL>29_b  
  struct result_1 t^B s3;E^  
  { Q& d;UVp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HqqMX`Rof  
} ; ,b^jAzow  
30w(uF  
template < typename T1, typename T2 > -h|[8UG^b  
  struct result_2 |4BD  
  { oJ5n*[qUI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %! Sjbh  
} ; lhE]KdE3  
} ; "}0QxogYE  
l(QntP  
(i{ZxWW&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #Q_Scxf  
!j  #8zN  
下面我们来剥离functor中的operator() u*\QVOF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dw}ge,bBic  
Tl"r#  
return l(t) op r(t) vfT @;`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iX2exJto  
return op l(t) V?T&>s  
return op l(t1, t2) ^Q0=Ggh  
return l(t) op `:ZaT('h  
return l(t1, t2) op mV}8s]29  
return l(t)[r(t)] ;x_T*} CH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] to_dNJbv  
FN26f*/  
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: p;zT #%  
单目: return f(l(t), r(t)); w=nS*Qy 2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]GHw~s?  
双目: return f(l(t)); H_8PK$c;  
return f(l(t1, t2)); WuWOC6^  
下面就是f的实现,以operator/为例 xG4 C 6s  
2GigeN|1N  
struct meta_divide :Eg4^,QX  
  { T|$tQgY^  
template < typename T1, typename T2 > l9%ckC*q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZZ}HgPZ  
  { =mwAbh)[7n  
  return t1 / t2; NP\/9 8|1  
} 4%yeEc ;z  
} ; R Ee~\n+P^  
/55 3v;l<  
这个工作可以让宏来做: =yJc pj  
k'"R;^~xg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W>CG;x{  
template < typename T1, typename T2 > \ o<s~455m/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NeEV=+<-G  
以后可以直接用 z6qx9x|Ij  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k^q~ 2  
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 J8@bPS27q  
(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。。。) -idbR[1{?  
T-s[na(/L  
`P|V&;}K  
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 4e[ 0.2?  
_w <6o<@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w2!5TKZ`  
class unary_op : public Rettype <gvgr4@^yR  
  { 8v^AVg  
    Left l; N#Nc{WU 'B  
public : ?$\sMkn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PEtr8J$uB  
5}9rpN{y  
template < typename T > <pT1p4T<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `ST;";7!  
      { N4yQ,tG>aa  
      return FuncType::execute(l(t)); LmROG-9  
    } C91'dM  
R6o07.]  
    template < typename T1, typename T2 > &oVZ2.O#(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k^UrFl  
      { V22Br#+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f0{ tBD!%  
    } up?S (.*B  
} ; FSZ :}Q  
y>J6)F =  
pug;1UZ  
同样还可以申明一个binary_op !r*JGv=  
L_zB/(h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .,p@ee$q  
class binary_op : public Rettype eg"!.ol  
  { J<iiA:&J  
    Left l; gyMy;}a  
Right r; i~DLo3  
public : Ao9=TC'v$'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} riglEA[^  
|JUAR{  
template < typename T > $L]E< gWrP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1[Jv9S*f/  
      { tF!C']  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *U,W4>(B  
    } 6,p;8I  
?+{qmqN  
    template < typename T1, typename T2 > Pz'Z n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @7Nc*-SM  
      { u&Xn#f h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^12}#I  
    } LtDGu})1  
} ; !?{%9  
AT^MQvn  
kqS_2[=]  
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 TGG-rA6@Lx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bp=BRl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y]}>he1/5  
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。 M ~6k[ew  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ot!*,%sjQ  
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。。。 <;E>1*K}8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z#_VxA>]v  
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) $olITe"$g  
下面是修改过的unary_op G9c2kX.Bf  
+,0 :L :a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r}XsJ$  
class unary_op +&)&Ny$W  
  { Et"B8@'P  
Left l; vo'{phtF)M  
  ")GrQv a  
public : 4d @ (>  
upF^k%<y:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dj{t[z]$k  
S6|L !pO  
template < typename T > Ha!]*wg#  
  struct result_1 X;p4/ *U  
  { :P\RiaZAT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BxXP]od  
} ; _s NJU  
kD4J{\  
template < typename T1, typename T2 > rWzO> v  
  struct result_2 X7fJ+C n  
  { 2Rs-!G< ]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [- x]%  
} ; x;>~;vmi  
E{Y)=tW[  
template < typename T1, typename T2 > *}NJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]`n6H[6O  
  { m"8Gh `Fo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GH6ozWA  
} DWar3+u&0  
0%hOB :  
template < typename T > !PY.F nZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bp(X\:zAy  
  { "+ 8Y{T  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?Kf?Z`9 *Y  
} "0A !fRI~  
L+$9 ,<'[  
} ; T! fF1cpF\  
wfF0+T+IA  
!T8h+3 I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9^1.nE(R&  
好啦,现在才真正完美了。 j.y8H  
现在在picker里面就可以这么添加了: E6y ?DXW H  
}Dc?Emb  
template < typename Right > ;AK@Kb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }c0EGoU}?  
  { zJa,kN|m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dWAKIBe  
} 1Igo9rv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =L?(mNHT  
d<^o@  
qx3`5)ef  
OBmmOswg~  
+zLh<q0  
十. bind h4dT N}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WscNjWQ^TD  
先来分析一下一段例子 `}9jvR5  
h\qM5Qx+Q  
SPK% ' s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W"L;8u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,~,{$\p   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (#;<iu}  
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。 $j!VJGVG  
我们来写个简单的。 N=P+b%%:Z  
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`\7&'I  
对于函数对象类的版本: ZI'Mr:z4  
A#B6]j)  
template < typename Func > 34\:1z+s M  
struct functor_trait MX{p)(HW  
  { 9&uWj'%ia  
typedef typename Func::result_type result_type; }28,fb /  
} ; ROB/#Td  
对于无参数函数的版本: 4chSo.= 4V  
d;10[8:5=  
template < typename Ret > R@)L@M)u;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Vr=c06a2  
  { U[ $A=e?\Y  
typedef Ret result_type; <MH| <hP  
} ; m!-,K8  
对于单参数函数的版本: H7"m/Bia  
<_"^eF+fZ  
template < typename Ret, typename V1 > _U`_;=(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1"Z61gXrz  
  { gM<*(=x'  
typedef Ret result_type; aZMMcd   
} ; J~[A8o  
对于双参数函数的版本: dkRG4 )~g  
:b_R1ZV|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KvrcO#-sL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^SouA[  
  { 1Goju ey  
typedef Ret result_type; y-iuOzq4  
} ; \y G//  
等等。。。 HFL(t]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w Kq-|yf,  
_XqD3?yH4  
template < typename Func > )Ekp <2B:0  
struct func_return &91U(Go  
  { k*8 ld-O  
template < typename T > HjO-6F#s  
  struct result_1 u~9gR@e2{  
  { S>oQm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; noBGP/Av=:  
} ; 7EKQE>xj  
? }2]G'7?  
template < typename T1, typename T2 > ;*Cu >f7  
  struct result_2 0{P Rv./`  
  { p/a)vN+*x'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B>CG/]  
} ; <d\Lvo[  
} ; \666{.a  
j<LDJi>O  
|\OG9{q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6^ ]Y])  
]~SOGAFW  
template < typename Func, typename aPicker > JPX5Jm()  
class binder_1 *@|EaH/  
  { :Sx!jx>W  
Func fn; P2S$Dk_<\X  
aPicker pk; #UcqKq  
public : K 0i[D"  
D4x~Vk%H  
template < typename T > x*A_1_A  
  struct result_1 Ifm|_  
  { 'ju{j`b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0!c^pOq6  
} ; qe!\ oh  
S 'jH  
template < typename T1, typename T2 > 0"~`U.k~M  
  struct result_2 fBptjt_  
  { TqM(I[J7\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R~$W  
} ; fJ3*'(  
:n:Gr?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <MlRy%3Z  
|d* K'+  
template < typename T > IQFt4{aK3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HrUQ X4  
  { D|u! KH  
  return fn(pk(t)); 0{/P1  
} |(E.Sb  
template < typename T1, typename T2 > g9fS|T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `JGV3nN  
  { 2\xv Yf-  
  return fn(pk(t1, t2)); 3%<Uq%pJ  
} L,&R0gxi  
} ; 5V5E,2+ 0  
,haCZH {  
tH_e?6]  
一目了然不是么? ^ $M@yWX6  
最后实现bind HeagT(rN'  
K; 7o+Xr  
(LW4z8e#  
template < typename Func, typename aPicker > GUJaeFe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qYHAXc}$  
  { ^rI<}cfR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .:KZ8'g3}  
} :&#HrD[KT  
v(v Lk\K7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *TpzX 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。 P< +5So0  
vV.TK_ y  
十一. phoenix [Yx)`e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fI2/v<[  
0W|}5(C  
for_each(v.begin(), v.end(), &j\<UPn  
( =#@eDm%  
do_ #Y3:~dmJ-  
[ ,"PKGd]^  
  cout << _1 <<   " , " 47R4gs#W  
] OC|9~B1  
.while_( -- _1), /YbyMj*  
cout << var( " \n " ) oaI|A^v  
) aI$D qnF4  
); lF]cUp#<  
U2*g9Es  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?*}^xXI/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /P*mF^Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #"^F:: b-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VZ?"yUZ Id  
i2ap]  
4WV'\R+m  
template < typename Cond, typename Actor > )P:r;a'  
class do_while VJ` c/EVIt  
  { z z@;UbD"  
Cond cd; 1]HEwTT/1_  
Actor act; [C PgfVz  
public : H[ 6L!  
template < typename T > tn-_3C  
  struct result_1 m_Owe/BC#m  
  { IL?mt2IQ>  
  typedef int result_type; @V/Lqia  
} ; P@ewr}  
@add'>)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} huTa Ei  
j)K[A%(  
template < typename T > \ltA&}!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [|ghq  
  { 2IgTB|2  
  do mE3^5}[>  
    { gA)!1V+:  
  act(t); *u$MqN  
  } G.2ij%Zz  
  while (cd(t)); <}~`YU>=v  
  return   0 ; !`8WNY?K  
} #}50oWE  
} ; K1rF;7Y6  
TqbDj|7`R  
\\80c65-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jd9GueV*(  
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。 -LF0%G  
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。 +u1meh3u  
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。 h_K(8{1  
下面就是产生这个functor的类: D8a[zXWnc  
5BvCP   
P q\m8iS,w  
template < typename Actor > Mp:/[%9Fi  
class do_while_actor ?Z-(SC  
  { / ,3,l^kZ  
Actor act; G=lcKtMdg  
public : Hl"qLrb4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dmHpF\P5f  
r<]Db&k   
template < typename Cond > M)Iu'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aRBTuLa)fo  
} ; }`g:) g J  
?{s!.U[T@  
7 jq?zS|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5Xn+cw*  
最后,是那个do_ 'p=5hsG  
"mbcZ5 _  
G% wVQ|1  
class do_while_invoker 7XKPC+)1ya  
  { Vv=/{31  
public : sY4sq5'!  
template < typename Actor > %T]NM3|U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IwC4fcZX6  
  { 0be1aY;m&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8spoDb.S  
} G}aw{Vbg_  
} do_; IUco 8  
l4+!H\2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NET?Ep  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JcsJfTI  
最后来说说怎么处理break和continue (lwrk(  
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。 <rUH\z5cP  
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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