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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Xg!|F[i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QzFv;  
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, &Xl_sDvt  
z[lRb]:i[  
m|ERf2-  
soqNzdTB2  
  class filler UB&S 2g  
  { rt@-Pw!B  
public : -4^@)~Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S)'q:`tZo  
} ; O 44IH`SI  
)(ZPSg$/F  
zy/tQGTr@  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #`vGg9  
L$TKO,T  
p\]LEP\z,  
DO-K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ji}IV  
(y+5d00  
li_pM!dWU_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [>J~M!yu:r  
{ZsWZJ!  
8F\Msx  
?;KJ (@Va  
二. 战前分析 3Ibt'$dK  
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。 _[OEE<(  
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 ZvnZ}t >?  
1M~:]}*<  
.{]c&Ef+f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 {4D|o#O  
  /* --------------------------------------------- */ $L#Z?76v  
vector < int *> vp( 10 ); w7t"&=pF7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A6x_!  
/* --------------------------------------------- */ ^`>Ysc(@&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zWmo OnK  
/* --------------------------------------------- */ w`#0 Y9O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m/F(h-?  
  /* --------------------------------------------- */ DHumBnQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !,JT91  
/* --------------------------------------------- */ /DG`Hg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U9p.Dh~)vG  
x{`<);CQ  
|7Xpb  
u FYQ^  
看了之后,我们可以思考一些问题: #<i> <EG  
1._1, _2是什么? .McoW7|Y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Lc:SqF  
2._1 = 1是在做什么? vzrD"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #&2N,M!Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sv{0XVn+^  
^Lv ^W  
q;a*gqt   
三. 动工 yE|} r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z.9FDQLp  
l[\,*C  
?nGf Wx^  
%:;[M|.  
template < typename T > K"6+X|yxE  
class assignment 6!Ji>h.Ak  
  { _:=OHURc  
T value; gK#fuQ$hH  
public : x< y[na  
assignment( const T & v) : value(v) {} - 2na::<K  
template < typename T2 > bZ22O"F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QGz3id6  
} ; , a_{ Y+  
H.mQbD`X  
xE-`Bb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6k=Wt7C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,;e-37^0l  
GoVPo'  
,N|R/Vk$+E  
9oxf)pjw  
  class holder rRG\:<a  
  { K#C56k q&  
public : E0B2>V  
template < typename T > rB&j"p}Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a~eLkWnh<k  
  { @?cXa: tX  
  return assignment < T > (t); b= ec?n #7  
} 6M vR R  
} ; 7 }MJK)  
*0@; kD=  
$No>-^ )  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Hkz~9p  
+xdFkc  
  static holder _1; ,, #rv-*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +?txGHQq  
H6\ x.J^,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ihY^~  
而不用手动写一个函数对象。 ecI 2]aKi  
{2*l :'  
+ET  
hsVJ&-#  
四. 问题分析 M*@ aA XM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 QDT{Xg* I  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rbZ6V :  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OO+#KyU   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v4a4*rBI"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u.4vp]eU  
X%1.mTU~K  
五. 问题1:一致性 FITaL@{c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~+iJpW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PEn^.v@  
R^kv!x;h  
struct holder {)gd|JV*  
  { l3#dfW{  
  // QT l._j@  
  template < typename T > #5:A?aj  
T &   operator ()( const T & r) const n*4X/K  
  { ;)pV[3[  
  return (T & )r; svRaU7<UDN  
} R$&&kmJ  
} ; |laKntv2  
XoiYtx53  
这样的话assignment也必须相应改动: /F}\V ^  
~ 2oP,  
template < typename Left, typename Right > : It W|  
class assignment 3[i !2iL.  
  { G$`4.,g  
Left l; 9Kx:^~}20o  
Right r; >N1]h'q>  
public : Y[]+C8"O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HV7(6VSJ+  
template < typename T2 > =(5GU<}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5Zm_^IS  
} ; >!F,y3"5S  
RGuHXf  
同时,holder的operator=也需要改动: j3-6WUO  
;fME4Sp  
template < typename T > GE+csnA2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K 0H!Ds9  
  { YaT+BRh?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ko>O ~@r  
} mKn357:  
LP6FSo~K  
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。 w>BFgb?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "g1;TT:1~  
+F&]BZ  
return l(rhs) = r; $#W6z:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y1My, ?"?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b!~%a  
Tv)y }  
template < typename Tp > g*.(! !  
class constant_t =/!S  
  { d;:&3r|X  
  const Tp t; -mw \?\2{  
public : q &6=oss!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &B0&183  
template < typename T > NG!Q< !Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OmbKx&>YGz  
  { "$cT*}br  
  return t; 5GL+j%7  
} G-?9;w'@  
} ; !:[n3.vm   
NRF%Qd8I/2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #LgoKiP!Y  
下面就可以修改holder的operator=了 FtDA k?  
wSF#;lqd  
template < typename T > j6(IF5MqP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wO)KQ~yX  
  { 8'Bl=C|0X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l:,UN07s  
} B{(l 5B6  
c7!`d.{90  
同时也要修改assignment的operator() iB`]Z@ZC  
?yeC j1X  
template < typename T2 > TN aff  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qnx92   
现在代码看起来就很一致了。 o xu9v/  
6WcbJ_"mq  
六. 问题2:链式操作 Qs X59d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;-^9j)31+F  
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。 >F_Ne)}qTQ  
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。 %GiO1:t  
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。 ua-|4@YO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yOzKux8kB  
Ao0PFY  
template < typename T > R3`W#`  
struct result_1 x#mk[SV  
  { IjAity.Xrq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _cN)q  
} ; (kOv  
Vn;] ''_  
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: *tPY  
eW,Pn'  
template < typename T > q#-H+7 5  
struct   ref )p9n|C  
  { Gn4b\y%%  
typedef T & reference; SJ+-H83x  
} ; ;#yz i2f  
template < typename T > j/|qge4  
struct   ref < T &> 'p]qN;`'O$  
  { 0\*<k`dY  
typedef T & reference; 9GaER+d|  
} ; ]%hI-  
/loN Outw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bd[Gsns  
gg_(%.>  
template < typename T > a Z, Wa-k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0EU4irMa  
  { @sO.g_yM  
  return l(t) = r(t); V@-GQP1  
} ~J:lC u  
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。 |XG7UH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P~Owvs/=  
kcUt!PL  
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 Te#[+B?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qrYeh`Mv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2F7R,rr  
最后的布局是: \Da$bJ  
                Add -~ Q3T9+  
              /   \ &H{>7q#r  
            Divide   5 1bs95Fh9Q  
            /   \ iO`f{?b  
          _1     3 -;z\BW5 y  
似乎一切都解决了?不。 k"zHrn"$  
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。 5L#M7E  
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。 x#j_}L!V;  
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 v6=|]cW  
Big-)7?  
template < typename Right > M!'tD!NWc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pl&GFf o  
Right & rt) const kk#d-! $[  
  { M - TK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;\.&FMi  
} =&GV\ju  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i+3b)xtW7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 S/jHyJ,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  sOmYQ{R  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 xw Qkk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~'iuh>O)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0AenDm@9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: XWV~6"  
&LYZQ?|  
template < class Action > t[~i})yS  
class picker : public Action / KM+PeO  
  { r; !us~  
public : 5S bSz!s`$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8~&v\GDkF  
  // all the operator overloaded Xw)+5+t"{  
} ; s]OXB {M  
#*@Yil=1  
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。 ppA8c6  
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: G>"[nXmcu  
a8TE  
template < typename Right > eO#)QoHj^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a3[aXe  
  { '/?&Gol-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u"ow?[E  
} 3kg+*]tLx  
&(0);I@fc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > akoILX~u  
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。 up6LO7drW/  
c\opPhJ! 0  
template < typename T >   struct picker_maker d1N&J`R\1  
  { 1>1!oml1E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lM]7@A  
} ; SZEr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?##GY;#  
  { k9 E ?5  
typedef picker < T > result; ruVm8 BO  
} ; K\PS$  
EBm\rM8  
下面总的结构就有了: xgVt0=q  
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。 U*t `hn-xs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f,*e?9@;s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y|ZJ-[qg  
至此链式操作完美实现。 ;Lx5r=<Hx  
;F5%X\ t-  
e^fjla5  
七. 问题3 )`a R?_  
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。 r&w>+KIt  
6O?O6Ub  
template < typename T1, typename T2 > ;2^=#7I?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _G42|lA$/  
  { UNJ|J$T]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <?eZ9eB  
} 4*]`s|fbu  
KT}}=st%  
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: X |as1Y$O+  
q4E{?  
template < typename T1, typename T2 > 3D3K:K!FK  
struct result_2 <GC:aG  
  { #cA}B L!3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4Y'qo M;  
} ; @: NrC76  
_IGQ<U<z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? aG!!z>  
这个差事就留给了holder自己。 ^?,/_3  
    \AG ,dMS  
~![R\gps  
template < int Order > f;*\y!|lg~  
class holder; /<5/gV 1Q  
template <> tfsG P]9$  
class holder < 1 > DvGtO)5._  
  { 3j2}n o8O  
public : H$ v4N8D8I  
template < typename T > SU1, +7"  
  struct result_1 6YN4]  
  { /3fo=7G6  
  typedef T & result; *E>YLkg]  
} ; ,PnEDQ|l  
template < typename T1, typename T2 > zOcMc{w0   
  struct result_2 h`)r :a7  
  { 7dLPy[8";t  
  typedef T1 & result; NWf!c-':  
} ; p?%G|Q  
template < typename T > @|M10r9E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G$q=WM!%#s  
  { tG6 o^  
  return (T & )r; @$aCUJ/mE  
} x;N?'"GP  
template < typename T1, typename T2 > mu(S 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jtA Yp3M-$  
  { @0aUWG!k  
  return (T1 & )r1; $0WAhq  
} ^+pmZw9 0  
} ; mZORV3bN  
,ihTEw,t(  
template <> a/_ `1  
class holder < 2 > 3Z`oI#-x  
  { 4Hu.o7  
public : ^0VI J)y  
template < typename T > 6(wpf^br2  
  struct result_1 1iz\8R:0  
  { sI`Lsd'V  
  typedef T & result; ^<< Wqmx  
} ; ^LZU><{';  
template < typename T1, typename T2 > " jy'Dpy0m  
  struct result_2 atY m.qb  
  { K@h v[4  
  typedef T2 & result; ")TI,a`  
} ; |*!I(wm2i  
template < typename T > z\v\T|C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5}1cNp6@  
  { i~4:]r22  
  return (T & )r; ,cS|fG  
} >XA#/K  
template < typename T1, typename T2 > gB?#T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const . a~J.0co  
  { sLCL\dWT  
  return (T2 & )r2; XI pXP,Yy  
} #T+%$q [:  
} ; iNha<iS+  
<^M`U>   
1Azigd0%  
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> >。 l( "_JI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h!$W^Tm2g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :?&N/ 7  
x3]es"4Q  
return l(i, j) = r(i, j); aRR*<dY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zK33.HY  
#b:8-Lt:M  
  return ( int & )i; kz+P?mopm  
  return ( int & )j; TfMuQi'>  
最后执行i = j; op[5]tjL  
可见,参数被正确的选择了。 KyDQ<Dq&  
=6/0=a[  
poeKY[].  
0,,x|g$TpT  
C:W}hA!  
八. 中期总结 2 rne=L  
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: m7fmQUk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ze]2-B4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 P#6y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B;L~ hM  
Qb6s]QZEV  
,xNuc$8Jd  
p1CY?K  
&c0U\G|j  
ZY=x$($f  
九. 简化 UT+B*?,h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  z>hA1*Ti  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  |G{TA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: kE=}.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^b'|`R+~}  
  +-*/&|^等 we!}"'E;  
2. 返回引用。 R9~%ORI#;  
  =,各种复合赋值等 ?HttqK)  
3. 返回固定类型。 JZ'`.yK:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <1>\?$)D  
4. 原样返回。 yX?& K}JI  
  operator, )9,9yd~SI  
5. 返回解引用的类型。 GRS[r@W[1  
  operator*(单目) 36e !je  
6. 返回地址。 Ar N*9  
  operator&(单目) a6fMx~  
7. 下表访问返回类型。 _da>=^hFJ  
  operator[] 9PIm/10pP^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t(}\D]mj  
  operator<<和operator>> #O* ytZ  
3w#kvtDVm  
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。 +-1t]`9k4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (@>X!]{$  
x<4-Q6'{S  
template < typename Left > nJNdq`y2  
struct value_return T dlF~ca|  
  { Oe5=2~4O  
template < typename T > 1@im+R?a  
  struct result_1 ?dY}xE  
  { 9U^jsb<St>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aj85vON1`  
} ; e}D#vPaSY  
.-Ggvw  
template < typename T1, typename T2 > H[BY(a@c  
  struct result_2 cK"b0K/M?B  
  { TeSF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |/5j0  
} ; f =B)jYI  
} ; s8Xort&   
FE,&_J"  
$_%yr ~2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xQT`sK+  
*2Il{KO A^  
下面我们来剥离functor中的operator() |MY6vRJ(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .n'z\] -/Q  
ppP7jiGo  
return l(t) op r(t) "X=l7{c/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IDyf9Zra?  
return op l(t) K\v1o  
return op l(t1, t2) 3XjM@D  
return l(t) op hlWTsi4N  
return l(t1, t2) op Xkk m~sM6  
return l(t)[r(t)] :)_Ap{9J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X!Xl  
?KDI'>"-v  
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: R-+k>_96|  
单目: return f(l(t), r(t)); X!KjRP\\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sluR @[l  
双目: return f(l(t)); -Zh`h8gX  
return f(l(t1, t2)); GcmN40  
下面就是f的实现,以operator/为例 `}Ssc-A  
' !>t( Sa  
struct meta_divide BrcT`MM[(=  
  { n$i}r\ so  
template < typename T1, typename T2 > zc%#7"FM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,#@B3~giC  
  { : z*OAl"  
  return t1 / t2; t>:2F,0K9  
} c4E=qgP  
} ; cD{I*t$  
Y5M>&}N  
这个工作可以让宏来做:  BR;f!  
OsAH!e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1A^~gYr  
template < typename T1, typename T2 > \ |}P4Gr}6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; </(bwc~2  
以后可以直接用 $$_aHkI j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  K6d9[;F  
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&~PJH  
(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。。。) -*t4(wT|j  
794V(;sW,  
Uax[Zh[Cg  
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 ~vgm; O  
zBg>I=hiG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R`sU5:n  
class unary_op : public Rettype >jMq-#*4  
  { i'aV=E5  
    Left l; aVcQ  
public : \W Kly  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y).5(t7zaR  
!c,=%4Pb  
template < typename T > z'OY6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G41 gil6k  
      { [9| 8p$  
      return FuncType::execute(l(t)); {eo4J&as  
    } N'[bA  
jp?;8rS3  
    template < typename T1, typename T2 > `&]<_Jc1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'S]7:/CI  
      { mv_N ns  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,*ZdM w!  
    } #/!fLU@  
} ; <J" 7ufHSQ  
XG2&_u&  
frV *+  
同样还可以申明一个binary_op GZXBzZ}  
b/65Q&g'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s}yJkQb  
class binary_op : public Rettype ~H"Q5Hr   
  { m!{Xuy  
    Left l; M5DQ{d<r  
Right r;  mkH {%7n  
public : O/b~TVA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} } m5AO4:  
v%N/mL+5L  
template < typename T > )*< =:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $h"Ht2/ J  
      { 1|/P[!u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); evOy Tvc  
    } qOOF]L9r%u  
{hYH4a&Hb  
    template < typename T1, typename T2 > 4pNIsjl}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1UG5Q-  
      { p4mlS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -XNjyXm2  
    } {KkP"j'7h  
} ; V}<Hx3!  
P>q"P1&{  
`\!oY;jk  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R&Mv|R   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .<ux Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z +%Uwj  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \z'A6@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! []B9Me  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1HOYp*{#wP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R1$O)A}k  
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) ;e~Z:;AR  
下面是修改过的unary_op i=67  
UykOQ-2-n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2ZHeOKJ-  
class unary_op 3u]#Ra~5  
  { fu3~W  
Left l; ,=o)R,[  
  AL*P 2\8  
public : %J)n#\  
d#~^)r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oa7x(wS  
Ut"~I)S{LT  
template < typename T > R1.No_`PHq  
  struct result_1 n27df9L  
  { =R+z\`2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dMkDNaH,  
} ; MZ" yjQA  
2BTFK"=U  
template < typename T1, typename T2 > %{GYTc \'X  
  struct result_2 |M&i#g<A;  
  { Vy*&po[   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % H"A%  
} ; 1O" Mo  
<?|v-(E  
template < typename T1, typename T2 > -"*UICd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YbS$D  
  { r0 %WGMk2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A4!IbJD,0  
} nsO!   
~3p :jEM.[  
template < typename T > ^(,qkq'u D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `<R;^qCt  
  { p4} ,xQzB  
  return OpClass::execute(lt(t)); eK]g FXk  
} `LD#fg*  
8S;]]*cD~  
} ; ;O8Uc&:P  
m e\S:  
G)qNu}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :=J~t@  
好啦,现在才真正完美了。 w[g(8 #*  
现在在picker里面就可以这么添加了: yO@KjCv"  
m~KGB"  
template < typename Right > wPhN_XV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,SEC~)L  
  { G/Ll4 :  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B+e$S%HV  
} u$T`Bn  
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。 3&*_5<t\X  
"YIrqk  
vfb~S~|U6g  
B(}u:[ b^S  
i1ph{;C  
十. bind KIt:ytFx  
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。 dQhh,}  
先来分析一下一段例子 DK2m(9/`3  
+(>!nsf  
$i# 1<Qj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %;5AF8#c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8)(<U/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vN=bd7^?=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rL+K Sb  
我们来写个简单的。 "BN-Jvb7q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P(z#Wk  
对于函数对象类的版本: 8;'fWV? U  
Z<j(ZVO  
template < typename Func > gO C5  
struct functor_trait li>`9qCmI  
  { O0`k6$=6r  
typedef typename Func::result_type result_type; o+U]=q*|)$  
} ; 1PwqW g-\\  
对于无参数函数的版本: ]<3$Sx_{y  
qEd!g,Sx  
template < typename Ret > AEjkqG4qv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ts2;?`~  
  { &r0b~RwUv  
typedef Ret result_type; ~N</;{}fL4  
} ; L%D:gy9o  
对于单参数函数的版本: eBZ^YY<*g  
hdFIriE3  
template < typename Ret, typename V1 > L2v j)(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d,"?tip/SX  
  { \Qp #utC0s  
typedef Ret result_type; &<{=  
} ; YuO-a$BP  
对于双参数函数的版本: JXR_klx  
g.CUo:c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $`J'Y>`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L\@SX?j  
  { E1,Sr?'  
typedef Ret result_type; .gPE Qc+D  
} ; #N`~. 96  
等等。。。 zP\n<L5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy idL6*%M  
~b}@*fq  
template < typename Func > 8FY.u{93  
struct func_return XqD/~_z;  
  { }*+?1kv  
template < typename T > 'BE &lW  
  struct result_1 {Vz.| a[T  
  { I?sA)!8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2{t i])  
} ; U1&pcwP  
J \iyc,M<M  
template < typename T1, typename T2 > eT??F  
  struct result_2 vB0O3]  
  { 'qRK6}"T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >UTAk  
} ; zh2gU@"  
} ; R(dVE\u  
sS$"6  
AF5$U8jf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !f~ =p  
]fH U/%  
template < typename Func, typename aPicker > "*o54z5"  
class binder_1 y( M-   
  { _I;+p eq  
Func fn; L,Jl# S  
aPicker pk; /I2RU2|B  
public : ~.4-\M6[  
esCm`?qCP  
template < typename T > ;lqtw]4v  
  struct result_1 ?2ZggV  
  { b-}nv`9C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >h3r\r\n3  
} ; +dWx?$n  
K\5'pp1  
template < typename T1, typename T2 > S4RvWTtQV  
  struct result_2 m&)5QX  
  { L(tA~Z"k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _= RA-qZ"  
} ; _is<.&f6  
74*1|S <  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} & [)1LRt_  
e|:#Y^  
template < typename T > _%G)Uz{3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # 4E@y<l$  
  { "bFt+N  
  return fn(pk(t)); HJl$v#]#+  
} T( @y#09  
template < typename T1, typename T2 > (P;z* "q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =ogzq.+|  
  { .k5 TQt  
  return fn(pk(t1, t2)); }V.Wp6"S   
} et|P5%G  
} ; YxH"*)N  
dI!x Ai  
@=o1q=5@8  
一目了然不是么? Q9X7- \n  
最后实现bind bSmF"H0cP  
FY%v \`@1*  
i3I'n*  
template < typename Func, typename aPicker > XGE:ZVpW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tqLn  A  
  { j?Ki<MD1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [;M31b3  
} [u[`!L=  
f$a%&X6"-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k)D:lpxv  
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。 uLV@D r   
~@ZdO+n?  
十一. phoenix 'Z LGt#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uG1 1~uAt  
+pU\;x  
for_each(v.begin(), v.end(), wCiDvHF5+C  
( srfFJX7*  
do_ .5+*,+-  
[ b9uo6u4s  
  cout << _1 <<   " , " l1^/Q~u  
] t59" [kQ  
.while_( -- _1), @ mm*S:Gt#  
cout << var( " \n " ) loVUB'OSv  
) [Af&K22M(X  
); &wRdUIc  
G1MuH%4  
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: Z&W|O>QTl  
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 z)Xf6&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 usiv`.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sGIY\%  
:A35 ?9E?  
zHi+I 7  
template < typename Cond, typename Actor > d=%:rLm$  
class do_while ;=X6pK  
  { e:H7ht:  
Cond cd; gd'#K~?  
Actor act; BCB"& :}  
public : zAEq)9Y"l'  
template < typename T > SdhdXVZ  
  struct result_1 <1[WNj2[  
  { Q g=k@  
  typedef int result_type; z'a#lA.$}  
} ; G)\s{qk  
c;_GZ}8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :+ksmyW  
g|*2O}<  
template < typename T > QjETu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iMRb` \KH  
  { K 1>.%m  
  do %]%.{W\j3  
    { \&\_[y8U  
  act(t); BQVpp,]  
  } Mw!?2G[|  
  while (cd(t)); [ P\3XSR  
  return   0 ; Eq zS={Olj  
} J{' u  
} ; 5VIpA  
|D)NP N&  
9 v)p0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ul~>eZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PT4Xr=z =  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lJ@2N$w  
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。 L%`~`3%n-  
下面就是产生这个functor的类: jI@0jxF  
-e#YWMo(  
B e+'&+  
template < typename Actor > {\22C `9t  
class do_while_actor B]dHMLzl  
  { \7Hzj0hSi  
Actor act; ey<u  
public : v'*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "!<Kmh5  
) Ph.  
template < typename Cond > k$kq|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NGB%fJ  
} ; %Qc#v$;+J  
KquHc-fzqr  
^7v}wpwX\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z"#ysC  
最后,是那个do_ :~loy'  
*v3/8enf  
kRNr`yfN  
class do_while_invoker [dFxW6n  
  { XOzPi*V**  
public : P8!Vcy938  
template < typename Actor > +]H9:ARI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jPYed@[+  
  { E^L  
  return do_while_actor < Actor > (act); |Hg)!5EJ  
} 9,Zg'4",d  
} do_; #6'oor X  
Vnuz! 6.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {'Nvs_{6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x{<WJ|'B  
最后来说说怎么处理break和continue $7gzu4f  
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。 I z~#G6]M  
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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