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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b+CJRB1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cN-$;Ent  
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, c;Gf$9?iC  
c`@";+|r  
PbnAY{J  
rS!M0Hq>t  
  class filler D&{CC  
  { T I|h  
public : v1rTl5H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v`@NwH<r  
} ; /Nkxb&  
*M ^ <oG  
yv|`A2@9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f_2(`T#  
K3iQ/j~aq  
bC /Ql  
8'"=y}]H~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tZG l^mA"g  
N%F4ug@i   
P1R5}i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2){O&8A  
PJ YUD5  
wF9L<<&B  
O 6ph_$nt.  
二. 战前分析 [MuZ^'dR  
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。 ?t5<S]'r$  
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 UqD ]@s`  
aaP6zJXi  
iB|htH'T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S Rk%BJ? ~  
  /* --------------------------------------------- */ Ci4; e  
vector < int *> vp( 10 ); U&ytZ7iB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #jh5%@  
/* --------------------------------------------- */ THlQifA!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =I aWf  
/* --------------------------------------------- */ .DI?-=p|_#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bi2 c5[3  
  /* --------------------------------------------- */ shR|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UwxszEHC  
/* --------------------------------------------- */ }<YU4EW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /,_m\ JkwL  
:dqZM#$d  
Gj?$HFa  
6?Kl L [~  
看了之后,我们可以思考一些问题:  !TivQB  
1._1, _2是什么? Sn0kJIb }  
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。  l5 ]  
2._1 = 1是在做什么? T%;V_iW-  
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。 `{|w*)mD  
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。 L6ap |u  
VEpcCK  
tY>Zy1hlI  
三. 动工 v[2&0&!K#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qX*xQA|ak,  
wTD}c1J(  
RRXp9{x`  
51u\am'T  
template < typename T > @dUN3,}  
class assignment ?5jLN&A3 G  
  { Se_]=>WI  
T value; ;?k<L\zaw  
public : 8ok=&Gq4  
assignment( const T & v) : value(v) {} g60k R7;\  
template < typename T2 > l2kGFgc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DJ DQH\&  
} ; #N"u 0  
lWe cxD$  
"%)g^Atp>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KIi:5Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "g)V&Lx#X  
\ @ fKKb|  
3@qv[yOE  
O5aXa_A_u  
  class holder WrSc@j&Ycv  
  { -pIz-*  
public : Gx8!AmeX  
template < typename T > /y$Fw9R;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Xl<iR]lda  
  { f@$W5*j  
  return assignment < T > (t); i%JJ+9N  
} .>eRX%  
} ; 8>t,n,k  
p20JU zy  
;Y[D#Ja-  
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: &92/qRh7  
I8YUq   
  static holder _1; TIxOMYy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *!ng)3#  
jLVG=rOn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W} i6{ Vh  
而不用手动写一个函数对象。 x};~8lGT>t  
!8[T*'LJ-  
;aV3j/  
*d3-[HwZCL  
四. 问题分析 CNefk$/cR  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DH yv^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uQKQC?w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;_vhKU)%J#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S )rr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v>#Njgo  
J?w_DQa  
五. 问题1:一致性 m~5 unB9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @k&6\1/U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T2MC`s|`  
n82tZpn  
struct holder < j:\;mi;  
  { e{@RBYX@+c  
  // v?OVhV  
  template < typename T > L@{'J  
T &   operator ()( const T & r) const pOXI*0_g.  
  { B{`adq?pW  
  return (T & )r; x*7A33@i  
} \jwG*a  
} ; l.o/H|  
%-blx)Pc  
这样的话assignment也必须相应改动: "00j]e.  
UHZ&7jfl  
template < typename Left, typename Right > ^)~Smj^d  
class assignment A7Ql%$v7^  
  { b^$`2m-?@f  
Left l; rJpr;QKf%  
Right r; 6}TunR  
public : K9#kdo1 2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?Ts]zO%%Z  
template < typename T2 > Gk*u^J(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IQPu%n{0v  
} ; R^.PKT2E  
&))d],tJX  
同时,holder的operator=也需要改动: YCD |lL#  
%]_: \!  
template < typename T > t2o{=!$WH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ojc Tu  
  { + +}!Gfc?s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $Y|OGZH8E  
} |reA`&<q  
!FL"L 9   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;#85 _/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9r].rzf9  
R'k `0  
return l(rhs) = r; >J7slDRo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FMVAXOO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /y G34) aB  
=HCEUB9Fs  
template < typename Tp > B-MS@ <2  
class constant_t ,a{85HLr]  
  { rkjnw@x\  
  const Tp t; Wk0E7Pr  
public : !i;6!w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;d6Dm)/(  
template < typename T > IE`3I#v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r%.k,FzGZY  
  { 0V1GX~2  
  return t; TmG);B}  
} 7%Y`j/  
} ; +-j-)WU?,  
[Arf!W-QG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &>zH.6%$  
下面就可以修改holder的operator=了 YCbvCw$Ob  
sG`x |%t  
template < typename T > \_`qon$9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \jiE :Qt  
  { |SkQe[t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OT 0c5x  
} INN}xZ  
Xf`e 4  
同时也要修改assignment的operator() u}iuf_  
lcdhOjz!N  
template < typename T2 > ,u `xneOs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^X96yj'?  
现在代码看起来就很一致了。 |(.\J`_e  
]I\GnDJ^  
六. 问题2:链式操作 =P(*j7=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f!x9%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZA(u"T~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z~J]I|R:  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s* (a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6$R9Y.s>Z  
= -2~>B  
template < typename T > S~Gse+*  
struct result_1 FH=2, "A  
  { 3ay},3MCV%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eN=jWUoCh  
} ; 9^}&PEl  
v$]B;;[A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: = QBvU)Ki  
!/}3/iU  
template < typename T > ^lHy)!&A  
struct   ref <o%T]  
  { t8*Jdd^3Z/  
typedef T & reference; UGO#o`.G}  
} ; e(t}$Q=  
template < typename T > 8FuxN2  
struct   ref < T &> ).71gp@&  
  { iww/s  
typedef T & reference; 'S_i6K  
} ; %hVR|K|J  
RNk|h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >jI.$%L$  
4qid+ [B  
template < typename T > Wlc&QOfF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <w9~T TS  
  { |oPRP1F-;e  
  return l(t) = r(t); N9w"Lb  
} w)EY j+L  
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。 +u$l]~St\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fu5L)P^T  
q/ljH_-  
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 -ZaeX]^&Q\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b}K,wAx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pl]|yIZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hP"2X"kz&  
最后的布局是: {:1j>4m 2  
                Add BP3Ha8/X  
              /   \  lbHgxZ  
            Divide   5 dbby.%  
            /   \ T-] {gc  
          _1     3 ? Lg(,-:  
似乎一切都解决了?不。 joe)b  
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。 d/; tq  
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。 cw<I L  
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: *z~,|DQ(A  
Cab.a)o  
template < typename Right > t7]j6>MK3q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F rc  kA  
Right & rt) const <X)\P}"L4  
  { /*#o1W?wQZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^FLs_=E  
} :{%[6lE^G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2^o7 ^S  
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。 es)^^kGj6f  
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。 tkj-.~@g0'  
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。  >. K  
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。 flmQNrC.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? \FsA-W\X  
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: JN wI{  
kvwnqaX  
template < class Action > iHPsRq!  
class picker : public Action dxX`\{E  
  { ]h S:0QE  
public : ! 6(3Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qZd*'ki<  
  // all the operator overloaded gc A:Q4  
} ; `]KX`xGK  
"9caoPI0~  
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。 AT&K>NG  
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: vG_R( ]d  
@62,.\F  
template < typename Right > G Aj%o]}u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'zYS:W  
  { MJGT|u8O&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wMVUTm  
} 91]|4k93  
n4{%M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +9Tc.3vQ  
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。 =dGp&9K,fw  
pCE GZV,d@  
template < typename T >   struct picker_maker KuP#i]Na  
  { \GL] I.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jpapl%7v  
} ; 6|eqQ+(A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a`' >VCg  
  { WGv47i  
typedef picker < T > result; |]< 3cW+  
} ; gy.UTAs N  
GQbr}xX. #  
下面总的结构就有了: On*I.~  
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。 t W UI?\  
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。 <wS J K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @vl$[Z|  
至此链式操作完美实现。 !8G)` '  
NVMn7H}>  
6m_mma_,&  
七. 问题3 j-K[]$  
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。 3'z$@ ;Ev+  
7ui<2(W@0  
template < typename T1, typename T2 > 7fR5V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HA0!>_I dC  
  { :Qge1/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FOG{dio  
} x$d[Ovw-  
h?xgOb!4  
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: p7|I>8ur.  
d'';0[W)  
template < typename T1, typename T2 > X~r9yl>  
struct result_2 LACrg  
  { o ]*yI[\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x {NBhq(4  
} ; G J%^hr`P  
0Q{lyu  
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? }h^ fX  
这个差事就留给了holder自己。 1K9.3n   
    /GgID!8  
<O+GXJ2  
template < int Order > a}@b2Wc*  
class holder; <MS>7Fd2  
template <> tNY;wl:wp  
class holder < 1 > XY'=_5t  
  { 1?.CXq K  
public : O<$w-(  
template < typename T > d ~ M;  
  struct result_1 0T`Qoo>u  
  { 4FaO+Eo,8  
  typedef T & result; Z|_V ;*  
} ; 4V:W 8k 9D  
template < typename T1, typename T2 > x:)H Ii q/  
  struct result_2 +^BTh rB  
  { 1J!v;Y\\  
  typedef T1 & result; wH|%3 @eJ  
} ; cP?GRMX@}  
template < typename T > X;!*D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Dl/ C?Fll  
  { }uIQ@f`  
  return (T & )r; ?2"g*Bak  
} je mb/ :E  
template < typename T1, typename T2 > 5ngs1ZF@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iy_5k8 ]  
  { AZ!/{1Az  
  return (T1 & )r1; AW r2Bv  
} |5vJ:'`I  
} ; hrKeOwKHU  
_#K|g#p5  
template <> }n&nuaj  
class holder < 2 > "bej#'M#  
  { +<\LY(o  
public : 8[@,i|kgg0  
template < typename T > +'m9b7+v  
  struct result_1 zLl-{Kk  
  { ->I.D?p  
  typedef T & result; FsqH:I4O  
} ; 5X^\AW  
template < typename T1, typename T2 > X4o#kW  
  struct result_2 NV./p`k  
  { (A?>U_@  
  typedef T2 & result; Hdyl]q-(P  
} ; ;> 7~@ K  
template < typename T > HB )+.e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "[ S[vkI  
  { 7X( 2SI3m  
  return (T & )r; ;l%xjMcU  
} %i\rw*f  
template < typename T1, typename T2 > CNRSc 4Le  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XgxO:"B  
  { W<q<}RSn  
  return (T2 & )r2; % i?  
} Py*WHHO  
} ; ,It0brF  
j*QdD\)  
ZW;Ec+n_K  
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> >。 Qy9_tvq X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :0@0muo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |r+ x/,2-  
4]1/{</B|  
return l(i, j) = r(i, j); 6?,qysm06  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )y] Dmm  
_!2lnJ4+5  
  return ( int & )i; |4DN2P  
  return ( int & )j; N@PuC>  
最后执行i = j; ;\th.!'rn  
可见,参数被正确的选择了。 .J-k^+-  
1V`-D8-?  
mZU L}[xf  
5"h4XINZ  
vs8[352  
八. 中期总结 ubB1a_7  
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: 7B0`.E^~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ox SSEs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^X_ ;ZLg.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OX.5o lb  
yPmo1|'X>d  
3F, M{'q  
;jxX/c  
npeL1zO-$  
O$z"`'&j#  
九. 简化 -)%\$z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >yc),]1~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (w-"1(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K cex%.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *ssw`}yE'  
  +-*/&|^等 P_b5`e0O  
2. 返回引用。 uNy-r`vg  
  =,各种复合赋值等 ->qRGUW  
3. 返回固定类型。 JRBz/ j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) + _ehzo97  
4. 原样返回。 12i`82>;  
  operator, r7VBz_Q  
5. 返回解引用的类型。 Jb{g{a/  
  operator*(单目) VP< zOk7  
6. 返回地址。 ();Z,A  
  operator&(单目) ecm+33C  
7. 下表访问返回类型。 C2LG@iCIE  
  operator[] iOm&(2/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3T(ft^~  
  operator<<和operator>> !_Y%+Rkp0  
&=t~_ Dc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 MZV bOcSAd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bBINjs8C_  
~~Cd9Hzi  
template < typename Left > +Q"s!\5  
struct value_return &K!0yR  
  { _&(Wz0  
template < typename T > 8r}tf3xMCM  
  struct result_1 %^W(sB$b  
  { \aSc2Ml]3n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6!)hl"  
} ; $ ^)g,  
0R unex[  
template < typename T1, typename T2 > atZNX1LD[/  
  struct result_2 h_X'O3r  
  { ,6y.wNb:F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FXk*zXn6  
} ; v+E J $  
} ; -DGuaUU  
F+c8 O  
%Lx#7bR U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1$))@K-I  
Q~^v=ye  
下面我们来剥离functor中的operator() &hVf=We  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a@|`!<5  
tZ) ,Z<  
return l(t) op r(t) DFfh!KKR$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Dt5AG  
return op l(t) "@ZwDg`  
return op l(t1, t2) TH>uL;?=  
return l(t) op @6_w{6:b  
return l(t1, t2) op CZy!nR!  
return l(t)[r(t)] _7v4S/V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DM6(8df(  
u<"-S63+  
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: vzAY+EEx  
单目: return f(l(t), r(t)); 1OY 5tq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z xgDaT  
双目: return f(l(t)); E0i!|H  
return f(l(t1, t2)); (CDh,ZN;|  
下面就是f的实现,以operator/为例 =s AOWI,8!  
7F]oK0l_  
struct meta_divide r 'ioH"=  
  { 1=_?Wg:   
template < typename T1, typename T2 > 4 J9Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >]Mhkf/=)  
  { Ye^#]%m  
  return t1 / t2; Yh,,(V6  
} aEUEy:.  
} ; heES [  
=J-&usX  
这个工作可以让宏来做: % T$!I(L&  
*ax&}AHK[/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }uD*\.  
template < typename T1, typename T2 > \ ZDK+>^A)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +IGSOWL  
以后可以直接用 &mJm'Ks  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  1A]   
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 *Ta {  
(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。。。) tR=1.M96Y  
=?M{B1;H  
?YFSK  
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 o|KmKC n>  
Fyz1LOH[X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]7,0}q.  
class unary_op : public Rettype Q9X+H4`}y  
  { it j&L <e  
    Left l; nwJub$5  
public : &)Vuh=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T~lHm  
% y` tDR  
template < typename T > 74A&#ecb{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~!fOl)F  
      { skLr6Cs|  
      return FuncType::execute(l(t)); WD8F]+2O\  
    } jTsQsHq   
Urm(A9|N  
    template < typename T1, typename T2 > RLVz"=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hs)_h^P   
      { d ~CZ9h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :Mu]* N  
    } p?s[I)e  
} ; `cmzmQC  
s|Vbc@t  
;|vn;s/  
同样还可以申明一个binary_op GQ9H>Ssz  
)"bP]t^_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B%co`0$  
class binary_op : public Rettype r+k~%5Ff~  
  { qaBL  
    Left l; ,Igd<A=  
Right r; Gd2t^tc  
public : b9 l%5a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !5zj+N  
\S#![NC  
template < typename T > Q=498Y~x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ynq^ztBVe  
      { l5Q-M{w0x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d?GB#N|+g  
    } covK6SH  
y $>U[^G[  
    template < typename T1, typename T2 > 5F5)Bh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DvBRK}'  
      { dJ,,yA*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O=}jg0k  
    } C/z0/mk  
} ; KupQtT<  
{@67'jL  
PAjH*5I A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0e~4(2xK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q$S|LC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eBl B0P  
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。 tb'O:/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z-'xJq  
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。。。 "&TN}SBW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wn>?r ?KIB  
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) lDtl6r/  
下面是修改过的unary_op Ix+\oq,O  
KZsJ_t++!W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ei\tn`I&  
class unary_op ^s3SzB@  
  { |("zW7g  
Left l; &_<!zJ;Hn  
  ^14a[ta/'  
public : Z'\{hL S  
m^YYdyn]M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cq%1j[  
$tca: b}Mk  
template < typename T > _Dg|Iz,Uh  
  struct result_1 Pu0O6@Rg  
  { I(0 *cWO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5tu 4uYp;  
} ; Ov~>* [  
)tR@\G>%  
template < typename T1, typename T2 > 9d >AnTf&H  
  struct result_2 :LMLY<8>9  
  { 6+_qGV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \oV g(J&o  
} ; GPU,.s"&(  
R(cM4T.a  
template < typename T1, typename T2 > CoQ<Ky}*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .hytn`+9  
  { F */J`l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =bl6:  
} &6#Ft]6~  
!:<n]-U  
template < typename T > 8\_YP3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {);<2]o| 6  
  { ~e<h2/Xc  
  return OpClass::execute(lt(t)); }>~]q)]  
} LRmH@-qP  
20k@!BNq  
} ; S,2{^X  
ycSC'R  
g/e2t=qP  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]='zY3  
好啦,现在才真正完美了。 D eM/B5qw  
现在在picker里面就可以这么添加了: xe!6Pgcb  
=S}SZYw l  
template < typename Right > )i*-j =  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4lpkq  
  { s&~i S[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Tn 3<cO7v  
} u|D|pRM-LT  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;*409 P  
8k -l`O~  
^Jdji:  
vSG$ 2g=  
)l"py9STF  
十. bind o[E|xw  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6,UW5389  
先来分析一下一段例子 UU" '  
d{G*1l(X  
M*lCoJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zTvGku[3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7c aV-8:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ntt:>j$  
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。 gj-MkeI)  
我们来写个简单的。 Dt\rMSjZ9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GYK&QYi,  
对于函数对象类的版本: !JWZ}u M6  
UbSAyf  
template < typename Func > ftwn<B  
struct functor_trait ,f?+QV\T.  
  { 5Cjh%rj(jl  
typedef typename Func::result_type result_type; >7I"_#x1:  
} ; A/w7 (  
对于无参数函数的版本: y ZR\(\?<  
;f+bIYQz  
template < typename Ret > Y5?OJO{h"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > LyWgaf#/d  
  { 2qxede  
typedef Ret result_type; {m7>9{`  
} ; "`&1"*  
对于单参数函数的版本: 9s@$P7N5B  
.sR=Mf7T  
template < typename Ret, typename V1 > Tkf JC|6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k@/s-^ry3  
  { |w w@V<'/#  
typedef Ret result_type; 1a>TJdoa  
} ; Q% LQP!Kg  
对于双参数函数的版本: #Qnl,lf  
uKE?VNC]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #Z>EX?VS:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5x/LHsr=m  
  { WXX)_L$2  
typedef Ret result_type; /7[X_)OG  
} ; c#YW>(  
等等。。。 qxW^\u!<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "0]s|ys6<  
\:@yfI@  
template < typename Func > 8JbN&C  
struct func_return T99\R%  
  { .`Rju|l  
template < typename T > nYbI =_-  
  struct result_1 A4`3yy{0-  
  { \GEf,%U<K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bfl%yGkd/|  
} ; IMtfi(Y%F  
"D1u2>(  
template < typename T1, typename T2 > i]M:ntB"  
  struct result_2 0;  BX  
  { X[r\ Qa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '|^<|S_+K  
} ; nht?58  
} ; 2~(\d\k  
E[2>je  
$++SF)G1]_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uA~T.b\  
HyKv5S$  
template < typename Func, typename aPicker > [) S&PK  
class binder_1 lZf=#  
  { . \:{6_  
Func fn; t],5{UF  
aPicker pk; jNu`umS  
public : yON";|*\m  
T>qI,BEY  
template < typename T > +o[- ED  
  struct result_1 ?f'iS#XL  
  {  mX&!/U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vS'l@`Eg]  
} ; t`oH7)nut  
q@0g KC&U  
template < typename T1, typename T2 > *j"u~ N F  
  struct result_2 FQW{c3%qZ  
  { |fhYft  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }{S f*  
} ; yirQ  
9w:9XziT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bj$VYS"kY  
1Q>D^yPI[  
template < typename T > z(g6$Y{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "s.]amC  
  { tX@G`Mr(  
  return fn(pk(t)); R7Z7o4jg  
} "B3&v%b  
template < typename T1, typename T2 > \~~y1.,U.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S&Szc0-|k  
  { Bt[Wh@  
  return fn(pk(t1, t2)); lJIcU RI4  
} !Pf6UNN'  
} ; `y0u(m5  
z8-dntkf  
NL} Q3Vv1.  
一目了然不是么? }ofx?s}  
最后实现bind L-z9n@=8\  
Gw1Rp  
tS:/:0HnA)  
template < typename Func, typename aPicker > w+W! dM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pg\!\5  
  { fv+t%,++:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {#C)S&o)6  
} uZhY)o*]@  
cf`g.9pjlx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WkUV)/j  
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。 R+b~m!5 8  
yi&6HNb  
十一. phoenix c]1\88  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YQ$EN>.eO  
8K@>BFk1.  
for_each(v.begin(), v.end(), =%Z5"];  
( A\:u5(  
do_ |zCT~#  
[ 4157!w'\y  
  cout << _1 <<   " , " U *K6FWqiB  
] VAnP3:  
.while_( -- _1), -~=?g9fGm6  
cout << var( " \n " ) (T 8In  
) _-c1" Kl  
); 6haw\ *  
Ygs:Ox"[-G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  JcJc&cG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  up==g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PL|zm5923  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &@[pJ2  
nBkzNb{"AZ  
LTlbrB  
template < typename Cond, typename Actor > r<9G}9  
class do_while 8_:j.(n  
  {  Jk>!I\  
Cond cd; G<:gNWXd\  
Actor act; `)WC|=w2  
public : M7gb3gw6  
template < typename T > *F;W 1TF  
  struct result_1 Gr8%%]1!0  
  { ,`,1s 9\&t  
  typedef int result_type; NE5H\  
} ; Z66h  
cyTBp58  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Xc8 XgZk  
p>9|JMk  
template < typename T > 20Z=_},  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d\-v+'d*+  
  { E/@  
  do ?DgeKA"A  
    { V:<Z   
  act(t); >QSlH]M  
  } >1  %|T  
  while (cd(t)); twP%+/g]<  
  return   0 ; }Yargj_Gn  
} 0`KR8# A@  
} ; )o`[wq  
~i UG24v  
UZRN4tru6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z2~\ b3G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?<efKs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 V~MyX&`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gN; E}AQt  
下面就是产生这个functor的类: tUT:v K`  
(i;,D-  
;Z.sK-NJ4  
template < typename Actor > p)Fi{%bc  
class do_while_actor 'y&DOy/|  
  { ~c`%k>$  
Actor act; eZ8DW6l*  
public : ^TEFKx}PX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} szUJh9-  
*-X`^R  
template < typename Cond > ;pt.)5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hV}C.- 6h  
} ; zK>}x=  
 h@CP  
aIo%~w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +FH@|~^O  
最后,是那个do_ !:c_i,N  
>ud u~  
. L9n  
class do_while_invoker &$yDnSt\  
  { W4q |55  
public : QB"+B]rV  
template < typename Actor > ~A_1he~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a"m-&mN  
  { ]jSRO30H3<  
  return do_while_actor < Actor > (act); j~Mx^ivwj  
}  %m##i  
} do_; $6]1T>  
_0o65?F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I{i6e'.jP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }poLH S/  
最后来说说怎么处理break和continue 1vinO!  
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。 GG %*d]  
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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