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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !,^y!+,Qy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @#p6C  
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, 8B(=Y;w  
`6P2+wf1j~  
%L|xmx!c  
sU+8'&vBp  
  class filler !Ln 'Mi_B  
  { hD[r6c  
public : AHo}K\O?r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M>Q3;s  
} ; vGnFX0?h  
25Ro )5  
k. NJ+  
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: [4hi/6 0  
*10qP?0H  
Om*(dK]zHQ  
c*y*UG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O#k eoC4  
x_x_TEyyh  
w!pj);jy{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~z\a:+  
8Vjv #pm  
{r~=mQ  
?t<g|H/|6  
二. 战前分析 Na4O( d`  
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。 }H<Z`3_U%  
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 '1rGsfp6In  
E4'z  
(< >Lfn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jz~#K;3=,  
  /* --------------------------------------------- */ Zd'Yu{<_2N  
vector < int *> vp( 10 ); /:^nG+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O+|ipw*B%  
/* --------------------------------------------- */ V!(7=ku!`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 73B[|J*  
/* --------------------------------------------- */ '"+Gn52#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %JH/|mA&|  
  /* --------------------------------------------- */ lcLDCt ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L/E7xLz  
/* --------------------------------------------- */ t Davp:M1v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3:G$Y: #P  
m[%':^vSr  
?6\N&MTF  
mK/E1a)AG3  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?lfyC/  
1._1, _2是什么?  iDx(qdla  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 pN)x,<M)  
2._1 = 1是在做什么? <CB%e!~.9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &Nh zEl1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k ~Q 5Cs  
'7}2}KD  
q7r b3d  
三. 动工 Td|u-9OM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Rc3!u^?u  
4x}U+1B  
}30Sb &"  
+0)M1!gK  
template < typename T > 9Zj3"v+b  
class assignment }& W=  
  { eXD~L&s[  
T value; 7W*a+^   
public : XjCx`bX^<  
assignment( const T & v) : value(v) {} :?j=MV  
template < typename T2 > :nR80]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }K@m4`T  
} ; )-o jm$  
B'Jf&v  
4:S]n19nq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &ds+9A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xJAQ'ANr  
kI9I{ &J&  
}!{R;,5/n  
IU5T5p  
  class holder 0e+#{k  
  { G3`9'-2q@c  
public : .%)uCLZr$  
template < typename T > x/CM)!U)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P 4t@BwU$  
  { |/H?\]7  
  return assignment < T > (t); =4'V}p  
} 4`)r1D!U  
} ; N*hV/"joZ  
7G^Q2w  
*r[V[9+y-D  
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: kX+9U"` C  
:*&c'  
  static holder _1; `"[qb ?z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *l 4[`7|  
-)^vO*b 0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #R:&Irh  
而不用手动写一个函数对象。 m< )`@6a/  
cfilH"EK  
:hs~;vn)  
U]gUGD!5x  
四. 问题分析 7M4J{}9  
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。 9PA<g3z  
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。 akNqSZwj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r180vbN$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >qOG^{&x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z'j[N4%BK  
S<NK!89  
五. 问题1:一致性 akt7rnt?i  
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?| hrq% {!Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m7y[Y  
;5L^)Nyd  
struct holder GC7WRA  
  { Q.$Rhjb  
  // jc)7FE  
  template < typename T > W>i%sHH6  
T &   operator ()( const T & r) const zG<<MR/<  
  { tuIZYp8tIN  
  return (T & )r; lya},_WCq  
} p&x!m}!  
} ; /+J nEFf  
ha$1vi}b  
这样的话assignment也必须相应改动: 65dMv*{  
{&>rKCi  
template < typename Left, typename Right > 2b"DkJj'  
class assignment ,8Po _[  
  { .l_Nf9=  
Left l; p*,T~(A6  
Right r; RC[Sa wA  
public : 3: WEODV2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,lA @C2 c  
template < typename T2 > OqIXFX"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eK l; T  
} ; 3m!tb)  
7`;f<QNo  
同时,holder的operator=也需要改动: iLZY6?_^  
Ms,MXJtH  
template < typename T > ?R#$ c]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nOL.%  
  { r9&m^,U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _3@5@1[s  
} x1#>"z7  
Nz.X$zUmY  
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。 Rr %x;-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )Ln".Bu,  
O 1z0dHa  
return l(rhs) = r; 96<oX:#  
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。 t!3N|`x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u-,}ug|  
U< G2tn(  
template < typename Tp > D)ri_w!Q  
class constant_t U< Xdhgo?  
  { [Cv./hEQi  
  const Tp t; lP`BKc,  
public : \alV #>J5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]}N01yw|s  
template < typename T > )h]#:,pm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $~.YB\3  
  { KH;~VR8"/  
  return t; O6G'!h\F  
} 9;U?_   
} ; t kj  
H( i   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dREY m}1  
下面就可以修改holder的operator=了 B F<u3p??  
`"&Nw,C  
template < typename T > A_oZSUrR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WM ?a1j  
  { !Yb !Au[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {owuYVm  
} K-C,n~-  
WV$CZgL  
同时也要修改assignment的operator() {IV% _y?  
\6&Ml]1  
template < typename T2 > `9K5 ;]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h9ScN(|0y  
现在代码看起来就很一致了。 ":Tm6Nj  
0,t%us/q  
六. 问题2:链式操作 X>o9mW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PtbaC6"\  
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。 X n!mdR  
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。 O[ird`/  
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。 -  /\qGI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 70c]|5  
U*$P"sS`  
template < typename T > |cma7q}p  
struct result_1 dz9U.:C  
  { JyMk @Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8-nf4=ll  
} ; NAvR^"I~  
. |T=T0^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: wL?Up>fr  
TR0y4u[  
template < typename T > 4$&l`yWU+  
struct   ref /=/Ki%hh  
  { YK3>M"58  
typedef T & reference; w I_@  
} ; DQXUh#t\(]  
template < typename T > ?8V.iHJk  
struct   ref < T &> eTx9fx w  
  { ux&"TkEp  
typedef T & reference; [v"Z2F<.=  
} ; `3rwqcxA  
ljNwt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QPx5`{nN  
c}o 6Rm50  
template < typename T > "17)`Yf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f)/Z7*Z  
  { OT])t<TF6  
  return l(t) = r(t); |q77  
} +H2Jhgi  
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。 Y7}>yC/GY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :G1ddb&0+  
x"12$7 9=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :]-oo*xP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sW]^YT>?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -XV,r<''  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +'?Qph6o,7  
最后的布局是: {q0+PzgP  
                Add u< BU4c/p  
              /   \ -&8( MT*  
            Divide   5 &R72$H9C8i  
            /   \ S:_Ms{S  
          _1     3 &n  k)F<  
似乎一切都解决了?不。 Lj1l ]OD  
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。 ;?2)[a  
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。 hC:'L9Y  
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: 4qOzjEQ  
6$k#B ~~  
template < typename Right > X1| +9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7=6:ZSI  
Right & rt) const At(88(y-W  
  { )5Khl"6!z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K&L!O3#(  
} Uk?G1]$mL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uYUFxm  
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。 XQ]K,# i  
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。 h:%,>I%{  
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。 d/7fJ8y8  
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。 MgJ6{xzz  
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? QJ2]8K)+C  
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: i 9) G t  
3B&A)&pEO  
template < class Action > Xul`>8y|  
class picker : public Action }\"EI<$s  
  { *4cuWkQ,  
public : kt6x"'"1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }@r23g%   
  // all the operator overloaded (g##wa)L  
} ; Vm[Rp, "  
<|Td0|x _q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %6m/ve  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Mg2+H+C~:  
\<LCp;- K  
template < typename Right > w$}q`k'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nm*(?1  
  { :5t4KcQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -/Q5?0z  
} pHeG{<^  
= L!&Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I\@r ~]+y  
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。 *QC6zJ  
7~h3B<  
template < typename T >   struct picker_maker h[ .  
  { \((iR>^|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dfDjOZSL  
} ; I5Vn#_q+b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `0d 0T~  
  { jl,gqMn"V  
typedef picker < T > result; / ;`H )  
} ; E)v~kC}7.  
voa)V 1A/]  
下面总的结构就有了: O=0p}{3l  
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。 5GsmBf$RUb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 TDh)}Ms  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +IdM|4$\1  
至此链式操作完美实现。 q)q 3p  
d<m;Q}/l&h  
CNB weM  
七. 问题3 I,?NYIG"(  
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。 %_!/4^smE  
C;BO6$*_e  
template < typename T1, typename T2 > a"#t'\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;d?BVe?  
  { Xb _ V\b0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S:xXD^n#H  
} L!Jx`zM^  
c1H.v^Y5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 2q?/aw ;Z  
[OC( ~b  
template < typename T1, typename T2 > f1'ByV'2  
struct result_2 uyj!$}4  
  { K9<8FSn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )UR$VL  
} ; VUP|j/qD  
mb\T)rj  
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? v{" nyW6#  
这个差事就留给了holder自己。 SoIK<*J  
    $fb%?n{  
!wYN",R-  
template < int Order > ?JuJu1  
class holder; CsR[@&n'  
template <> mF6-f#t>H+  
class holder < 1 > 6uRE9h|  
  { xdSMYH{2A  
public : z g7Q`  
template < typename T > YD4I2'E  
  struct result_1 $Itmm/M  
  { "*lx9bvV_  
  typedef T & result; ZU\$x<,  
} ; JsY,Q,D q  
template < typename T1, typename T2 > Ws2q/[\oz  
  struct result_2 v^9eTeFO  
  { 7 [Us.V@  
  typedef T1 & result; 6i/unwe!`)  
} ; t>[QW`EeP  
template < typename T > RXXHg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dDcQSshL  
  { &8VH m?h  
  return (T & )r; !)M}(I}  
} pMU\f  
template < typename T1, typename T2 > frcAXh9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gwaSgV$z  
  { 4M C]s~n  
  return (T1 & )r1; 6~dAK3v5  
} O"\4[HE^  
} ; S^s-md>  
Ar%*NxX  
template <> qnP4wRpr  
class holder < 2 > MWwqon|  
  { X}#vt?mu  
public : 8:Hh;nl  
template < typename T > > ?+Rtg|${  
  struct result_1 !.h{/37]  
  { ruaZ(R[  
  typedef T & result; b:(+d"S  
} ; ^B.Z3Y  
template < typename T1, typename T2 > -^NW:L$|  
  struct result_2 RE!WuLs0"  
  { +*.*bo  
  typedef T2 & result; )Kx.v'  
} ; 8GkWo8rPk  
template < typename T > k}LIMkEa4a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /K H85/s  
  { b^R:q7ea  
  return (T & )r; fRNj *bIV  
} a`Bp^(f}  
template < typename T1, typename T2 > aZf/WiR2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *)[fGxz \  
  { 60{G 4b)  
  return (T2 & )r2; m{>1# 1;$t  
} =p|IWn{P  
} ; 1c,#`\Iikd  
#19O5  
q}i#XQU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7sVM[lr<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _;}$/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kR+}7G+  
!>(uhuTBF  
return l(i, j) = r(i, j); >V.?XZ nt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .BxI~d^  
<.`i,|?MHS  
  return ( int & )i; 9@1n:X  
  return ( int & )j; J_F\cM   
最后执行i = j; E+y_te^+b  
可见,参数被正确的选择了。 p;4FZ$  
|X{j^JP 5  
C.4(8~Y=~  
EG4~[5[YgI  
`n,RC2yo  
八. 中期总结 5kqI  
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: &._"rhz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ee5YW/9]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 / 0$ !.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '&Ur(axs  
(bm> )U=  
Dp ['U  
Pjq'c+4.yL  
3ZT3I1/D  
N+~ MS3  
九. 简化 [( xPX  
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。 cvw17j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t<Sa ;[+  
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: 0SD'&   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Xf ^_y(?  
  +-*/&|^等 t tr`  
2. 返回引用。 UR'v;V&Cb\  
  =,各种复合赋值等 koB'Zp/FaY  
3. 返回固定类型。 9T;>gm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dLqBu~*  
4. 原样返回。 +M.BMS2A<l  
  operator, m +A4aQ9  
5. 返回解引用的类型。 )E9c6'd  
  operator*(单目) O<fy^[r:`  
6. 返回地址。 ]9_tto!/  
  operator&(单目) K1YxF  
7. 下表访问返回类型。 jNbVp{%/S}  
  operator[] h5P ]`r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vo E t\H  
  operator<<和operator>> yIiVhI?X  
= 1veO0  
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。 iB99.,o-&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zw'%n+5m  
uPho|hDp  
template < typename Left > Y'1 KH}sH  
struct value_return L5UZ@R,  
  { !Th5x2  
template < typename T > XFTqt]  
  struct result_1 XX-(>B0L  
  { (k+*0.T&?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1q=Q/L4P  
} ; [PXq<ST  
#P!<u Lc%  
template < typename T1, typename T2 > Sg%s\p]N_#  
  struct result_2 ~jJ.E_i  
  { /0>'ZzjV,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _KloX{a  
} ; KKQT?/ {b  
} ; oFp1QrI3k8  
+hKU]DP2;  
"Plo[E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ] 0L=+=w  
ZweAY.]e  
下面我们来剥离functor中的operator() IjOBY  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  &I-T  
VZ IY=Q>g  
return l(t) op r(t) =x?WZMO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .[eC w  
return op l(t) ,^n&Q'p3  
return op l(t1, t2) 6? lAbW  
return l(t) op -vm1xp$  
return l(t1, t2) op M_+W5Gz<  
return l(t)[r(t)] DXj>u9*%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z[&FIG% tV  
P )oNNY6}  
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: Y(aUB$"  
单目: return f(l(t), r(t)); PN99 R]K0g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P3!@}!r8  
双目: return f(l(t)); CN` ~DD{  
return f(l(t1, t2)); 22ySMtxn  
下面就是f的实现,以operator/为例 PI$i_3N  
yX*$PNL5w  
struct meta_divide #c' B2Jn  
  { 6.tA$#6HP  
template < typename T1, typename T2 > gT=pO`a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )sQ/$gJ  
  { RIUJX{?  
  return t1 / t2; NKEmY-f;  
} wWx{#!W  
} ; iEI#J!~  
P9:5kiP H  
这个工作可以让宏来做: THy?Y  
t@R n#(~"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %hmRh~/&  
template < typename T1, typename T2 > \ &=S:I!9;;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &'zc2  
以后可以直接用 ab9ecZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y|wjt\M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LRWM}'.s  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  /s^42  
&:ZR% f  
YH+(N  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Uu*iL< `  
&Qv HjjQ?u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }'}n~cA.{  
class unary_op : public Rettype %${$P+a`D  
  { /Q)I5sL@E  
    Left l; `<~=6H  
public : ~}{_/8'5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PP\ bDEPy  
-Op^3WWyY  
template < typename T > jPo,mz&^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zp:QcL"  
      { `#W+pO  
      return FuncType::execute(l(t)); I YtiX  
    } F#L1~\7  
%2b^t*CQ  
    template < typename T1, typename T2 > )l! /7WKY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x8C\&ivn  
      { LibQlNW\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x%k@&d;z  
    } P RUl-v  
} ; rqp]{?33  
p-\->_9)y`  
6&;GC<].(y  
同样还可以申明一个binary_op 5|r*,! CF  
21Dc.t{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >r\GB#\5  
class binary_op : public Rettype C+M]"{Y+  
  { Xm|~1 k_3  
    Left l; ){)-}M  
Right r; =Yl ea,S  
public : dR_6j}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (_@]-   
cK\ u  
template < typename T > 5_](N$$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d^M*%az  
      { !x ~s`z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "P|n'Mx  
    } WvArppANo  
#Ff8_xhP2  
    template < typename T1, typename T2 > _x""-X~OL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sG_/E-%5'  
      { EN[T3 Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); } LC  
    } EAXl.Y. $  
} ; ZCZ@ZN  
^ Lc\{,m  
_[E+D0A  
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 1|w@f&W"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k]$oir  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O9>$(`@I  
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。 G{4s~Pco[Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0,m]W)  
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。。。 XKws_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6@8t>"}  
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) &wY$G! P  
下面是修改过的unary_op >w7KOVbN3  
*{+{h;p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6i+,/vr  
class unary_op BK=w'1U  
  { _iq62[i3^  
Left l;  3TCRCz  
  %c\k LSe  
public : ihwJBN>(  
3Ji$igL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $F# 5/gDVQ  
M+VWAh#uD  
template < typename T > hchG\ i  
  struct result_1 TbNH{w|p  
  { x,U_x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9-{=m+|b  
} ; < ]1,L%  
J=$\-  
template < typename T1, typename T2 > njX$?V   
  struct result_2 :yD>Tn;1  
  { : (X3?%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /qIl)+M  
} ; `a MU2  
9!uiQ  
template < typename T1, typename T2 > kq5X<'MM9N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P* `*^r3  
  { ?hkOL$v<9}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u>:(MARsR  
} /o m++DxV  
RhHm[aN  
template < typename T > &LAXNk2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =8?Kn@nMN  
  { zX&SnT1~  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?BfE*I$\h  
} (V jU,'h  
`2@.%s1o=  
} ; R'tKJ_VI  
r niM[7K  
[DM0'4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,oA<xP-*  
好啦,现在才真正完美了。 esnq/  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6ABK)m-y  
:+PE1=v  
template < typename Right > 8;DDCop 8L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MHK|\Z&e7  
  { 0Z8"f_GK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E(PBV  
} tWIJ,_8l  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 yzhNl' Rz  
DpgTm&}-  
_&#{cCo:  
R03 Te gwA  
DaQl ip  
十. bind R);Hd1G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~bhS$*t64  
先来分析一下一段例子 LjBIRV7  
be,Rj,-  
3J+2#ML  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  @;bBc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]oB~8d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (6S'wb  
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。 +1y$#~dl  
我们来写个简单的。 ]A3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t+8e?="  
对于函数对象类的版本: \c:$ eF  
'*b]$5*p  
template < typename Func > m|aK_  
struct functor_trait 'f-r 6'_ZX  
  { FzJ7 OE |  
typedef typename Func::result_type result_type; !,m  
} ; (jc& Fk  
对于无参数函数的版本: (h3L=  
jb.H[n,\  
template < typename Ret > qcj {rG18  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -d\sKc  
  { "r-P[EKpL  
typedef Ret result_type; C 1k< P  
} ; =:^aBN#  
对于单参数函数的版本: ?q:|vt  
3=YpZ\l}  
template < typename Ret, typename V1 > __g k:a>oQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pd|KIs%jl  
  { Jay"  
typedef Ret result_type;  yfZNL?2x  
} ; "o&8\KSs  
对于双参数函数的版本: cs+3&T: ,*  
eThaH0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $eYL|?P50h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KC6Cg?y^  
  { V\;Xa0  
typedef Ret result_type; _B0(1(M<2  
} ; \wK&wRn)  
等等。。。 f"ndLX:'}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q!ZM Wg  
|58HPW9  
template < typename Func > !ZYPz}&N_  
struct func_return `x[Is$  
  { 6O7s^d&K  
template < typename T > Wo 1x ZZ  
  struct result_1 zt(lV  
  { X7},|cmD_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _=Gj J~2n  
} ; $4nAb^/  
: {p'U2  
template < typename T1, typename T2 > d y HC8  
  struct result_2 "b} mVrFh  
  { 8s1nE_3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vYed_'_  
} ; !D#"+&&G8  
} ; hmu>s'  
7Y5r3a}%  
&lQ%;)'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'ToE Y3  
0gd`W{YP  
template < typename Func, typename aPicker > 4S<M9A}  
class binder_1 v675C#l(  
  { ?QOU9"@+B  
Func fn;  `q?3ux  
aPicker pk; } oPO`  
public : K^u,B3  
V`Cy x^P  
template < typename T > tbFAVGcAM  
  struct result_1 iW5cEI%tb  
  { q/#e6;x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4q}+8F`0F  
} ; @J[@Pu O  
,;$OaJFT  
template < typename T1, typename T2 > p F-Lz<V  
  struct result_2 1q6)R/P  
  { vK',!1]y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H;/do-W[  
} ; Mog >W&U  
[,o:nry'a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;c!> =  
=;Gq:mHi  
template < typename T > A)f-r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g#5R|| r  
  { }"D;?$R!  
  return fn(pk(t)); ?I}RX~Tgg  
} \|HEe{nA  
template < typename T1, typename T2 > p*;!5;OUR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `i.BB jx`  
  { p='j/=  
  return fn(pk(t1, t2)); c1#0o) q*7  
} m5K?oV@n  
} ; d?zSwLsl  
J p'^!  
,aP6ct  
一目了然不是么? O$*lPA[  
最后实现bind :zY4phR  
#])"1fk  
^O07GYF  
template < typename Func, typename aPicker > k@4N7}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @8L5 UT  
  { n7[nl43  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IMf|/a9-  
} qM\ 2f<)  
'S`l[L:.8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IZZAR  
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。 tOIqX0dWd  
 r h*F  
十一. phoenix m<CrkKfpG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )U&9d  
j~q 7v `":  
for_each(v.begin(), v.end(), -CvmZ:n  
( @6;OF5VsQ  
do_ z !K2UTX  
[ OSBR2Z;=  
  cout << _1 <<   " , " zMSwU]4I!  
] cYSn   
.while_( -- _1), , $7-SN  
cout << var( " \n " ) f_~T  
) Zbczbnj  
); WtOjPW  
lC5zqyG  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "~4V(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &^`Wtd~g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cv'8_3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OyO<A3  
Ao K9=F}  
?_eLrz4>L^  
template < typename Cond, typename Actor > \K$\-]N+  
class do_while LUQ.=:mBR  
  { ![z2]L+TB  
Cond cd; T+Yv5l  
Actor act; Gu$/rb?  
public :  a*p|Ij  
template < typename T > t0 e6iof^o  
  struct result_1 [UwQi!^-O  
  { f ,e]jw@  
  typedef int result_type; Uu7]`Ul  
} ; RP~nLh3=\  
t|U5]$5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u`v&URM  
By1T um+I1  
template < typename T > ilL%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bF _]j/  
  { ^Gk)aX  
  do &eMd^l}:#  
    { tl dK@!E3  
  act(t); ,!Wo6{'  
  } %{ BV+&  
  while (cd(t)); h1~h& F?  
  return   0 ; a en%  
} Ta[2uv>  
} ; It3k#A0  
k]ZE j/y~  
;1&"]N%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Do4hg $:40  
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。 kn:hxdZ  
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。 NfDS6i.Fqp  
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。 Zj[m  
下面就是产生这个functor的类: |X@s {?  
vA6`};|  
;Z*rY?v  
template < typename Actor > eg;r38   
class do_while_actor z}-CU GS  
  { gdIk%m4  
Actor act; q 4Pv\YO  
public : .]E(P   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .u mqyU~  
`R0~mx&6G  
template < typename Cond > k<*v6 sNs;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JWHsTnB  
} ; #`y[75<n  
K~#?Y,}O  
e6p3!)@P1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sqhMnDn[  
最后,是那个do_ M"*NV(".g  
d'(n/9K  
WWSycH ?[  
class do_while_invoker 4}C \N  
  { L9)gN.#  
public : y],op G6  
template < typename Actor > "6C a{n1hk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q:kGJ xfaW  
  { 5& %M L  
  return do_while_actor < Actor > (act); d5-Q}D,P  
} }"+"nf5h  
} do_; e/hCYoS1n  
yr'-;-u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xc[ym  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IhzY7U)}T  
最后来说说怎么处理break和continue ou0TKE9 _  
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。 <Y6Vfee,&  
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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