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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 17+2`@vJgM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .y>G/8_i  
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, Bb*P);#.K  
-}9>#<v  
~ }?*v}  
X^)v ZL?  
  class filler qORRpWyx&  
  { Mc<O ~  
public : ObSRd$M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aLO'.5 ~^  
} ; Gk]6WLi  
?(>fB2^  
eY8rm  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d< b,].  
*/y (~O6  
.a7!*I#g  
j S<."a/n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WbGN 5?9Q  
@q+X:K5b  
1[4 0\sM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PEPf=sm  
v-!^a_3Ui  
Og<nnq  
A_2oQ*  
二. 战前分析 L<Q>:U.@\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )GR4U8<>g  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TcOmBKps'  
@y(<4kLz  
CC,CKb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DgODTxiX  
  /* --------------------------------------------- */ N~+ e\K6  
vector < int *> vp( 10 ); < m/@_"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (X~JTH:e/  
/* --------------------------------------------- */ => X"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 69$gPY'3  
/* --------------------------------------------- */ =p>IP"HJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `} S; _g!  
  /* --------------------------------------------- */ H,0Io  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xsd+5="{N  
/* --------------------------------------------- */ u:M)JG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bL0>ul"  
^n9)rsb  
90UZ\{">  
.A apO}{  
看了之后,我们可以思考一些问题: +\U#:gmw  
1._1, _2是什么? R_2T"  
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。 J4#rOS  
2._1 = 1是在做什么? Qz`v0"'w  
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。 0YO/G1O&  
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。 Sd+bnq%  
^]X\boWlI  
'?uwUBi  
三. 动工 q.!<GqSgb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qaiR329fx  
,_z"3B)]  
]i Yp  
+jb<=ERV[  
template < typename T > A^vvw~!d  
class assignment T&+y~c[au  
  { 1fqJtP6  
T value; %![3?|8~  
public : T,/:5L9  
assignment( const T & v) : value(v) {} T7?cnK"  
template < typename T2 > 0[.T`tpN'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^0HgE;4  
} ;  ,$(a,`s)  
2`U+ !  
"wnN 0 p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^=[b]*V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0bl8J5Ar5  
nR8r$2B+t  
,vB~9^~  
x};sti R  
  class holder $3]]<oH  
  { SGP)A(,k9  
public : 9i+.iuE%Bu  
template < typename T > ndHUQ$/(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `l0"4 [?  
  { U?=-V8#M|  
  return assignment < T > (t); 1<;G oC"  
} +d=w%r)  
} ; [Zne19/  
k\Z7Dg$\D  
:%>TM/E N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: d8.A8<wUr  
cf,^7,-`"  
  static holder _1; A5go)~x\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dU&hM<.|  
98XlcI#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IsiBn(1Z  
而不用手动写一个函数对象。 kK/( [!  
Kp>fOe'KW  
K#LDmC  
FK~*X3'  
四. 问题分析 8 `}I]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ru@ { b`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w5;d/r<q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p|Qn?^C:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?H!QV;ku  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Igh=Z %  
Y3O/`-9i  
五. 问题1:一致性 rw.DKM'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _*++xF1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +%R{j|8#  
t6Nkv;)>@  
struct holder [Gc9 3PA7q  
  { z[WdJN{  
  // /kAbGjp0  
  template < typename T > 6[Wv g  
T &   operator ()( const T & r) const DLO2$d  
  { h^'+y1  
  return (T & )r; _b9>ZF~  
} rA /T>ZM  
} ; &]O^d4/  
X#Hl<d2  
这样的话assignment也必须相应改动: $S/EINc  
ZuT5}XxF  
template < typename Left, typename Right > 1F R  
class assignment #|K5ma  
  { |O{kv}Y Z  
Left l; @#"6_{!j_X  
Right r; 8*^*iEsR  
public : LoW}!,|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *g"X hk  
template < typename T2 > 4 {+47=n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Rw^X5ByJE  
} ; `t>:i!s/  
RG:_:%@%}  
同时,holder的operator=也需要改动: #6@4c5{2=4  
\G2PK&)F  
template < typename T > ]/7#[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const > 1=].  
  { o]<J&<WM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dlg9PyQ  
} jD ?*sd  
Hb\['VhzM  
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。 H3+P;2 {  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A`*Sx"~jdx  
:@~mN7O*  
return l(rhs) = r; q<Y#-Io%3  
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。 |%@pjJ`3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P52qtN<  
#9t3<H[  
template < typename Tp > ^1bM=9]F0  
class constant_t XA\wZV |{  
  { ?u>A2Vc!  
  const Tp t; U% OlYP$g  
public : Q-KBQc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h059DiH  
template < typename T > 4A)_D{(SH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Bw>)gSB5$k  
  { \f'=  
  return t; 7MIrrhk  
} 5% w08  
} ; x{S2   
Va^(cnwa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yC7lR#N8j0  
下面就可以修改holder的operator=了 u5tUm  
nnCz!:9p  
template < typename T > RO| }WD)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +|qw>1J(  
  { PV-B<Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6S^JmYq  
} :XB^IyO-A  
aX? tnDv  
同时也要修改assignment的operator() H__'K/nH+  
i4m P*RwC  
template < typename T2 > xn anca  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?N&s .  
现在代码看起来就很一致了。 1ezBn ZJg  
T3PwM2em_`  
六. 问题2:链式操作 cG{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tNljv >vI  
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。 ])?[9c  
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。 | CPyCM$  
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。 m}'!W`<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ppnl bL^*  
lS?#(}a1)  
template < typename T > `:W}yo<F  
struct result_1 8Fv4\dr  
  { 0a:@DOzT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wm/0Pi  
} ; XRi37|p  
XQZiJ %'  
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: c| X }[  
Q}#xfrprF  
template < typename T > fDAT#nlyp  
struct   ref 6ipQx/IQ  
  { ~-'-<-  
typedef T & reference; L&&AK`Ur3l  
} ; <GSp%r  
template < typename T > _+}f@&"  
struct   ref < T &> oo|Nu+  
  { K+`deH_d  
typedef T & reference; &}d5'IRT  
} ; f<>CSjQ4c  
fzUG1|$e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nb)Mh  
oG c9 6B%  
template < typename T > @>`qfy?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fYlqaO4[  
  { +@~e9ZG%a  
  return l(t) = r(t); dw%g9DT  
} o0TB>DX$`  
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。 0@RVM|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =b>e4I@  
Fi# 9L  
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 MJU*Sq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iyr<qtwK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U "v=XK)!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M|7][! <G!  
最后的布局是: U5[r&Y D  
                Add |{La@X  
              /   \ -`5L;cxwk4  
            Divide   5 FBa- gm<9  
            /   \ L$^)QxH7  
          _1     3 >J{e_C2ZS  
似乎一切都解决了?不。 zICrp  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zb.sh  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tv5N wM  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Lm+E?Ca  
kb!W|l"PN  
template < typename Right > %DKC/%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8F/zrPG  
Right & rt) const |][PbN D  
  { 3U*4E?g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0O(Vyy  
} (O/W`qo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oSl}A,aQ(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [d=BN ,?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |}@teN^J*U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bVr`a*EM  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 lU.aDmy<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |(uo@-U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V-18~+F~"a  
n!U1cB{  
template < class Action > 6n H'NNS:J  
class picker : public Action VUD9ZyPw  
  { % -.V6}V  
public : f7Gs1{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 57EL&V%j  
  // all the operator overloaded X$eR RSW  
} ; B[5<&  
Gz2\&rmN  
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。 QV -ZP'e^  
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: m?=J;r"Re  
P` y.3aK  
template < typename Right > (]-RL A>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ES)_X:\X?V  
  { eWXR #g!%>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wr+1e1[  
} RtEx WTc  
Q1!+wC   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L;=LAQ6[  
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。 f]2;s#cu  
|#Q0UM|'Q  
template < typename T >   struct picker_maker EmyE%$*T  
  { 1w+)ne_&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gFXz:!A  
} ; 31N5dIi,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fn8|@)J  
  { Q)5V3Q]@^  
typedef picker < T > result; TXqtE("BDl  
} ; 0|,Ij $  
CDT;AdRw7  
下面总的结构就有了: #<es>~0!  
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。 me90|GOx+  
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。 oVd7ucnK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iKv"200h(  
至此链式操作完美实现。 I")mg~f  
J 2k4k  
28j/K=0(  
七. 问题3 vZPBjloT!.  
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。 WsT   
W)L*zVj~  
template < typename T1, typename T2 > pz"}o#R"x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - x;xQ  
  { n^<J@uC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fM"&=X  
} :g{ybTSEe  
>b8-v~o{  
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: ]$U A5/a  
K*M1$@5  
template < typename T1, typename T2 > UD Pn4q  
struct result_2 h r6?9RJY  
  { (UZ].+)s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sx1OY0)s  
} ; EIF  
\/-4jF:  
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? *]c~[&x5&  
这个差事就留给了holder自己。 SQ<{X/5  
    27MwZz  
F:AVik  
template < int Order > z Ece>=C  
class holder; }taG/kE62  
template <> 7@&kPh}PG  
class holder < 1 > ^_BjO(b'e  
  { 4h T!DS  
public : RQ4+EW 1G  
template < typename T > |gU)6}V@  
  struct result_1 CD4@0Z+  
  { Z_mQpt|y  
  typedef T & result; I/u>Gt  
} ; B?4Iu)bCxI  
template < typename T1, typename T2 > 5>hXqNjP2  
  struct result_2 @QE&D+NS  
  { VFKFO9  
  typedef T1 & result; D58RHgY[  
} ; 6_K7!?YG7  
template < typename T > \5j#ad  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v`U;.W  
  { -1w^z`;2h  
  return (T & )r; ? U =Mdw  
} >?.jN|  
template < typename T1, typename T2 > Lz!H@)-mr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )"_&CYnd  
  { fr}.#~{5Y  
  return (T1 & )r1; szXqJG8|  
} V5gr-^E  
} ; _>_ "cKS  
6NQ`IC  
template <> @h(Z;  
class holder < 2 > U|8?$/*\  
  { |o@U L  
public : #k,.xMJ~  
template < typename T > \y+^r|IL  
  struct result_1 ZuKOscVS#T  
  { &#OF,_6"m  
  typedef T & result; [MD"JW?4B  
} ; AqH GBH0  
template < typename T1, typename T2 > w*X(bua@  
  struct result_2 6q,CEm  
  { (px3o'lsh  
  typedef T2 & result; ^2i$AM1t  
} ; H|/"'t OZ  
template < typename T > "BIhd*K[~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]`|;ZQiD  
  { bD?gwhAKA  
  return (T & )r; 8t |?b  
} !vuun |  
template < typename T1, typename T2 > ft~QVe!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ""IPaNHQ  
  { X.ZG-TC  
  return (T2 & )r2; 2iC BF-,  
} T "#DhEM  
} ; ?QtM|e  
]C{N4Ni^Z  
.N7&Jy  
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> >。 E+ /XKF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |nU%H=Rs/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t{`uN  
Jgy6!qUn_  
return l(i, j) = r(i, j); B]  Koi1B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) % .8(R &  
t| B<F t^  
  return ( int & )i; "V5_B^Gzb]  
  return ( int & )j; m8INgzVTC  
最后执行i = j; ] #7baZ  
可见,参数被正确的选择了。 w:](F^<s,  
v~0lZe  
=w<iYO  
,V''?@  
E!`/XB/nA  
八. 中期总结 -V P_Aw$  
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: \w-3Spk*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lB7/oa1]>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z{2QDjAI;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,+x\NY2d  
hl2|Ec  
@KJmNM1]V  
&a6-+r  
X5= Ki $+  
G]dHYxG  
九. 简化 e~nh95  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D'Uc?2X,&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lq?N>~PG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9l,8:%X_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :u2tu60&MJ  
  +-*/&|^等 [a.(0YLr'w  
2. 返回引用。 YVk +zt~S  
  =,各种复合赋值等 sosIu  
3. 返回固定类型。 .!'rI7Kz'i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )&-n-m@E  
4. 原样返回。 3%u: c]-wF  
  operator, VeH%E.:  
5. 返回解引用的类型。 .5tXwxad"  
  operator*(单目) W k"_lJ  
6. 返回地址。 P<9T.l  
  operator&(单目) )=5*iWe  
7. 下表访问返回类型。 }ee3'LUPX  
  operator[] j`_Z`eG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e.(RhajB  
  operator<<和operator>> ~8'HX*B]z  
>n1UK5QD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -*2b/=$u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3Qp6$m  
{@s6ly].  
template < typename Left > $>Gf;k  
struct value_return tq*{Hil>P`  
  { ;cb='s  
template < typename T > BJqb'H jd  
  struct result_1 }}wSns  
  { [mF=<G"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }( WUZ^L  
} ; 5UQ[vHMqI  
OQDx82E  
template < typename T1, typename T2 > fL gHQ  
  struct result_2 YT@N$kOg_  
  { ]ij:>O@{$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Eb8z`@p  
} ; 5KssfI a  
} ; luz,z( v  
(unJwh{7Q  
YLV$#a3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }~#qDrK  
NNRKYdp,  
下面我们来剥离functor中的operator() ])WIw'L!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: RC!T1o~L  
6X$\:>  
return l(t) op r(t) XLm@, A[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) " j:15m5  
return op l(t) _$v$v$74^  
return op l(t1, t2) [U7r>&  
return l(t) op DyQvk  
return l(t1, t2) op 1z3I^gI*i  
return l(t)[r(t)] l_(4CimOZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ],wzZhA  
O^R ^Aw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8)J,jh9q  
单目: return f(l(t), r(t)); "||G`%aO+t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z3iX^  
双目: return f(l(t)); ;;LiZlf  
return f(l(t1, t2)); X<H+Z2d  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~>}7+p ?;  
Ll^9,G"Tt  
struct meta_divide <a2Kc '  
  { PU\@^)$  
template < typename T1, typename T2 > Ki3 wqY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 92*Y( >  
  { <%oT}K\;  
  return t1 / t2; TJs@V>,  
} @2 SL$0!QA  
} ; utw@5  
]8opI\  
这个工作可以让宏来做: -} +PE 4fh  
lpefOnO[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D&8*4>  
template < typename T1, typename T2 > \ >Wj8[9zf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2K2jko9'a  
以后可以直接用 l" H/PB<.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }iR!uhi#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 H3S u'3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *Rj*%S  
hhOrO<(  
e#4 iue7U  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !|#1z}(  
H, O_l%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kC+dQ&@g{  
class unary_op : public Rettype .PJ_1  
  { &E!-~'|z  
    Left l; B 6,X)  
public : DVRbTz3V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7me1 :}4  
R<1[hH9"o  
template < typename T > /?:]f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6z+*H7Qz  
      { ;#?+i`9'q  
      return FuncType::execute(l(t)); BP@Lhii  
    } GSg/I.)S  
N~ M-|^L  
    template < typename T1, typename T2 > VW9BQs2w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LtBm }0  
      { f.u[!T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K 7d]p0d'  
    } e+O0l  
} ; Jm G)=$,  
u|E9X[%  
5,W DmhJ  
同样还可以申明一个binary_op e@{8G^o>D  
{\-IAuM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ehls:)F  
class binary_op : public Rettype -o0~xspF  
  { KP!ctlP~  
    Left l; _6Fj&mw(u  
Right r; }U7 ><I  
public : .;9I:YB$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M7n|Z{?(  
V9kL\Ys  
template < typename T > dg42K`E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,LJX  
      { _p=O*$b.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $+ ?A[{JG  
    } }\!38{&  
6 {tW$q  
    template < typename T1, typename T2 > 8'Ph/L,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rgg3{bU/  
      { 'm+)n08[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); > 9wEx[  
    } fdTyY ;  
} ; t5pf4M7  
cLe659&  
kVe_2oQ_>  
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 ^ $t7p 1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `;!v<@:i2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QK%6Ncv  
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。 <CUe"WbE)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #x|h@(y|  
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。。。 ~ugK&0i[2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 co!#.  
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) ByPzA\;e  
下面是修改过的unary_op &U8W(NxN  
W.AN0N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g&"__~dS-F  
class unary_op ~;0J 4hR  
  { p V^hZ.  
Left l; `7zNVYur8  
  /xRPQ|  
public : ?Y#0Je  
,-*oc>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZKa.MBde  
ef=LPCi?  
template < typename T > VZ8HnNAbX  
  struct result_1 )/F1,&/N`e  
  { =<,AzuV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k;pTOj  
} ; SD^6ib/]b  
bqAv)2  
template < typename T1, typename T2 > $=GZ"%ED  
  struct result_2 6uf+,F  
  { e&(Di,%:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ue <Y ~A  
} ; ~h{v^ }  
3N,!y  
template < typename T1, typename T2 > IU`&h2KZ.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ApYri|^r  
  { =?f\o*J)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ',yY  
} tc'` 4O]c8  
L{\au5-4  
template < typename T > jnuovM!x~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fN TPW]  
  { :8bz+3p  
  return OpClass::execute(lt(t)); sCFqz[I  
} {uRnZ/m  
YRYAQj/7  
} ; Y&k6Xhuao  
\$Nx`d aFi  
<Vk^fV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug T&=1IoOg  
好啦,现在才真正完美了。 #eT{?_wM  
现在在picker里面就可以这么添加了: %K_[Bx{B  
8ctUK|  
template < typename Right > Yl+r>+^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W|@/<K$V  
  { Z`5v6"Na  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;m3SlP{F  
} Y.qlY3iBp  
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。 +_ HPZo  
3cNF^?\=  
}Z ws e%;  
o5\nqw^  
$gN1&K  
十. bind ^t=Hl  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 mT8($KQ  
先来分析一下一段例子 fRe$}KX  
0k5;Qf6A  
Kd _tjWS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {<a(1#{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W,i SN}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &LO<!WKQ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a(Bo.T<2@  
我们来写个简单的。 mB.kV Ve0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tdn[]|=  
对于函数对象类的版本: QUp()B1  
'~3a(1@8  
template < typename Func > `}KK@(Y  
struct functor_trait z F'{{7o  
  { /s>ZT8vaAs  
typedef typename Func::result_type result_type; Eoug/we  
} ; ;K[`o/#4"  
对于无参数函数的版本: Q9N=yz  
1\q2;5  
template < typename Ret > 1q*85 [Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xQa[bvW  
  { +!6C^G  
typedef Ret result_type; a3L]'E'*#  
} ; O&=?,zLO[  
对于单参数函数的版本: sAIL+O  
&>Q_  
template < typename Ret, typename V1 > nKJJ7'$'3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^IuHc_  
  { MEbx{XC  
typedef Ret result_type; (u-i{<   
} ; AA9OElCa  
对于双参数函数的版本: &%`IPhbT  
9)Y]05us  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }> k9]Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3_2(L"S2  
  { |,j6cFNw  
typedef Ret result_type; .!Kdi|a)  
} ; W$@q ~/E  
等等。。。 *usfJ-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P@:#NU[  
+I#5?  
template < typename Func > KP7bU9odJ  
struct func_return 2As 4}  
  { W|3XD-v@  
template < typename T > qtTys gv  
  struct result_1 '8~7Ru\KyX  
  { NjVuwIm+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3uCC_Am  
} ; ZGa>^k[:  
-<a~kVv  
template < typename T1, typename T2 > ?'p`Qv  
  struct result_2 eMVfv=&L<3  
  { b&A+`d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xvm.Un< N  
} ; 1`2n<qo  
} ; S5E mLgnRs  
i)P.Omr  
Deq~"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A?q[C4-BO,  
A0yRA+  
template < typename Func, typename aPicker > }%[TJ@R;  
class binder_1 B5u0 6O  
  { m1=3@>  
Func fn; L 4'@f  
aPicker pk; <0vQHND,3  
public : `f}c 1  
9ulJZ\cQ  
template < typename T > >fI<g8N D  
  struct result_1 * I`, L/  
  { %up ]"L&i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cu]2`DF  
} ; eb2~$ ,$  
*@l NL=%R  
template < typename T1, typename T2 > oJR0sbikP  
  struct result_2 fQlR;4QX]  
  { RyC]4 QyC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kg7oH.0E  
} ; ;_M .(8L  
m;lwMrY\7>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?UoA'~=  
Ec[=~>;n{l  
template < typename T > g1JD8~a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +?[TH?2c+  
  { xaX3<V@S  
  return fn(pk(t));  $.(%7[  
} }]N7CWy  
template < typename T1, typename T2 > 7qV_QZ!.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bqN({p&  
  { xIf,1g@Cq9  
  return fn(pk(t1, t2)); 1[C,*\X8v  
} K!"[,=u_  
} ; li8l+5d q  
1j# ~:=I  
Lg[*P8wE  
一目了然不是么? ..3TB=Z#  
最后实现bind >5#`j+8=q  
Il%LI   
NwoBM6 #  
template < typename Func, typename aPicker > ++F #Z(p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EE#4,d`J  
  { gfw,S;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dY68wW>d|  
} "3LOL/7f  
kdman nM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v2G_p |+O  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Pon 2!$  
IrjKI.PR  
十一. phoenix Aga2 I#1r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QK<sibDI  
;&37mO/T  
for_each(v.begin(), v.end(), 'ADt<m_$  
( jn>3(GRGC$  
do_ E< "aUnI  
[ k'&BAC.K,  
  cout << _1 <<   " , " `QXO+'j4  
] t8\F7F P  
.while_( -- _1), )\l}i%L:  
cout << var( " \n " ) $SRpFz5y$  
) Yvs)H'n=  
); *oL?R2#7  
vXLiYWo  
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: 63QMv[`,  
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 v#@"Evh7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y/h~oGxy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z*>"I  
SN(:\|f 2  
kq8:h  
template < typename Cond, typename Actor > [94A?pn[z  
class do_while 2HoTj|  
  { 9TBkVbqV  
Cond cd; S=~[6;G  
Actor act; Bab`wfUve  
public : Mg W0 ).  
template < typename T > (BEGt '7  
  struct result_1 O&V}T#8n  
  { O;9u1,%w  
  typedef int result_type; *?Nrx=O*  
} ; MzL^u8  
|)* K#%j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f)l:^/WP+  
w&hgJ  
template < typename T >  msM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "6 |j 0?Q  
  { d }=fJ  
  do *%7[{Loz  
    { tisSj?+  
  act(t); No>XRG+  
  } X xcY  
  while (cd(t)); !qS~YA  
  return   0 ; pYa8iQ`6U;  
} [^ $nt  
} ; B\r2M`N5  
J:Ea|tXK^  
t>N~PXr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +w[vYKSZm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 L3GA]TIf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E^rKS&P  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d&4 ve Lu  
下面就是产生这个functor的类: M(KsLu1   
fz\C$[+u  
=,$*-<p=3  
template < typename Actor > R8I%Cyc  
class do_while_actor SE.r 'J0  
  { dKTyh:_{  
Actor act; :m]~o3KRy  
public : f6vhW66:?x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} njtz,qt_;G  
W@`2+}  
template < typename Cond > [Ul"I-K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H C(Vu  
} ; C-E~z{  
)' +" y~  
83K)j"!<X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [Gop-Vi/~  
最后,是那个do_ bc=,$  
_8A  
z`$jxSLm  
class do_while_invoker y iO!ZT  
  { dv -L!C  
public : M<^]Ywq*p  
template < typename Actor > 7aRtw:PQn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fqrQ1{%UH  
  { ?g^42IYG  
  return do_while_actor < Actor > (act); =!)Ye:\Q  
} )UbPG`x8  
} do_; TwlX'iI_;  
vT~ey  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i)y8MlC{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G%^jgr)  
最后来说说怎么处理break和continue *o.f<OwOz  
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。 SQ8xfD*  
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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