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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G W@g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5'%nLW7;O  
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, 4mM?RGWv  
t,,W{M|E(  
6U(M HxY  
qC:QY6g$N  
  class filler jBLLx{  
  { gT0N\oU"  
public : efUa[XO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  {,Z-GJ  
} ; @{LD_>R  
$z \H*  
+ rN&@}Jt.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~Kiu " g  
2R=Fc@MXs  
Zog&:]P'F  
!E.CpfaC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t;/s^-}  
ic=tVs  
H9+[T3b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &|Cd1z#?  
LE]mguvs  
Sece#K2J|  
-F~"W@9r  
二. 战前分析 3Q:HzqG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 O;83A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hRaX!QcG3  
f3oGB*5>  
hj+iB,8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1a@b-V2 d&  
  /* --------------------------------------------- */ V*j1[d  
vector < int *> vp( 10 ); ttfCiP$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U@:h';.  
/* --------------------------------------------- */ Q4e+vBECkq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~9ynlVb7)r  
/* --------------------------------------------- */ :c}"a(|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u6MHdCJ0y  
  /* --------------------------------------------- */ O]VHX![Y$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pz0Q@n/X  
/* --------------------------------------------- */ UB2Ft=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a%XF"*^v  
6z2WN|78  
q .s'z}  
IlfH  
看了之后,我们可以思考一些问题: k^ Qd%;bdF  
1._1, _2是什么? Z3qr2/  
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。 Boj#r ,x  
2._1 = 1是在做什么? >hv8zHOO:  
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。 * &O4b3R  
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。 <s wfYT!N  
@O9wit.  
Qr9@e Q1Pp  
三. 动工 hq*"S -N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,*m{Q  
4`zK`bRcK#  
}CGA)yK~3  
PfjD!=yS=h  
template < typename T > 8{DW$Z tR  
class assignment f~ P~%  
  { %pj T?G7  
T value; zJH:`~GxE  
public : tb/`*Yl@  
assignment( const T & v) : value(v) {} dj2w_:&W  
template < typename T2 > (;cKv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j^6,V\;l  
} ; BK)3b6L=%  
AOv>O52F/Q  
5a%i%+;N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]QSQr *  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k< $(  
+N2R'Phv  
g+%Pg@[  
Nz;f| 2h  
  class holder L2> )HG  
  { ]=G  dAW  
public : w:h([q4X  
template < typename T > MHQM'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZfVw33z  
  { AYsiaSTRqW  
  return assignment < T > (t); u3C0!{v  
} /WMJ#IE  
} ; V\*J"ZP&  
PX >>h}%  
G]RFGwGt  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: -7u_\XFk  
yW@YW_2;4  
  static holder _1; @ S)p{T5G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4|h>.^  
yi:1cLq2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1k!$#1d<  
而不用手动写一个函数对象。 =;{8)m  
}iRRf_   
ge|Cv v  
=|V[^#V  
四. 问题分析 vRMGNz_P7[  
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。 Nn{/_QG  
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。 Fd/Ra]@\Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _#y=T20'3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (V<pz2\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g`I$U%a_2  
GsiT!OP]y  
五. 问题1:一致性 :RDQP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d;v<rw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .(Tf$V  
$D;-;5[-/r  
struct holder Gdv{SCV  
  { QRHM#v S  
  // cF}9ldc  
  template < typename T > T)mh  
T &   operator ()( const T & r) const |vY|jaV}  
  { :u|F>e  
  return (T & )r; 5"z~BE7  
} -?1ed|I8  
} ; Y@MFH>*  
"O<TNSbrC  
这样的话assignment也必须相应改动: !m?W+ z~J  
cv9-ZOxJ  
template < typename Left, typename Right > ;"]?&ri  
class assignment TlpQ9T  
  { @vPGkM#oW  
Left l; ] 69z-;  
Right r; 3Y=uBl  
public : I&>5b7Uf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N >k,"=N /  
template < typename T2 > MrhJk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hh'o:j(^  
} ; B&?xq)%*#  
zv~b-Tp  
同时,holder的operator=也需要改动: xPMX\aI|l  
@] 3`S  
template < typename T > LX7<+`aa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eb7~\|9l1i  
  { Hr/Q?7g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `q+Ug  
} 'J:xTp  
?<~P)aVVj  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wj9 Hh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vjd;*ORB  
[Y8ot-6  
return l(rhs) = r; )w0K2&)A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hSXZu?/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VE*& t>I  
^K[[:7Aem  
template < typename Tp > -9yWf8;  
class constant_t \= Wrh3  
  { w C-x'  
  const Tp t; T^H`$;\  
public : c1h?aP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z(hRwIOF  
template < typename T > :JCe,1!3@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]lA.?  
  { .1h1J  
  return t; rQ&F Gb  
} )P9&I.a8  
} ; +A<7:`sO  
p"Q V| `  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '/@i} digf  
下面就可以修改holder的operator=了 7F8>w 7Y]  
iQz c$y^,9  
template < typename T > L lVE5f?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6]Ri$V&"  
  { wu19Pg?F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nACKSsWqI  
} uEdeA'*^  
/^b=| +Do  
同时也要修改assignment的operator() qQe23,x@5  
@^^,VgW[  
template < typename T2 > E\XD~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |1UJKJwX  
现在代码看起来就很一致了。 92g&,Wb  
{ u1\M  
六. 问题2:链式操作 MJG)fFl] O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nj7\vIR7  
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。 5Cl;h^R|m  
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。 c'Zs2s7$  
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。 wsAijHjJI!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -4t!k Aw`  
O*PJr[Zou  
template < typename T > OB\jq!"  
struct result_1 JV;-P=o1B  
  { ~%u;lr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *"sDsXo- I  
} ; ="s>lI-1a  
~4u[\&Sh  
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: }+BbwBm&  
qh/}/Sl;  
template < typename T > H6i;MQ  
struct   ref CO"Nv  
  { <amdPo+2D  
typedef T & reference; t"FB}%G  
} ; 'L ]k \GO  
template < typename T > VB@M=ShKK  
struct   ref < T &> kUQdi%3yY;  
  { ~19&s~  
typedef T & reference; O"f|gc)GLz  
} ; _2nNCu (  
mY!&*nYn|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n]snD1?KX  
ZR@PqS+O/  
template < typename T > N.|uPq$R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DeGcS1_?  
  { ^:,I #]  
  return l(t) = r(t); "[wP1n!G  
} T |ZJ$E0  
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。 o7t#yw3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U$AV"F&!&}  
"78BApjWT6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 rWxQ;bb#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xQ@gh ( (  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d(;Qe}ok>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DT>Giic  
最后的布局是: m7NrS?7  
                Add R^tDL  
              /   \ VT5o#NR{R  
            Divide   5 TW~9<c  
            /   \ D|X@aUp 8}  
          _1     3 /|aD,JVN"  
似乎一切都解决了?不。 UeN+}`!l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <#No t1R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pXq5|,aC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,|Lf6k  
0j(/N  
template < typename Right > ;8> TD&]{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "CF{Mu|Q=  
Right & rt) const S_Ug=8r4  
  { ("ulL5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nm,9xq  
} F}{uY(hv"[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6@cT;=W;xj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w[?E oFI$Y  
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。 ahx*Ti/e  
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。 GHR,KB7 xM  
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。 D?}K|z LQ  
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? _Sn7z?  
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: br_D Orq|  
G5'HrV  
template < class Action > D+69U[P_A  
class picker : public Action 8^av&u$  
  { &/tGT3)  
public : E>3(ff&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} } 2P,Z6L  
  // all the operator overloaded 2]/[  
} ; !i*bb~  
OAd}#R\U  
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。 ( | X?  
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: )|CF)T-  
kSH|+K\M4  
template < typename Right > ?(P3ZTk?.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LFT)_DG7(  
  { 1"P^!N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H3qM8_GUA  
} Hv.n O-c  
Gs)2HR@>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `]3A#y)v  
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。 mQy!*0y  
Y> f 6  
template < typename T >   struct picker_maker ={gfx;  
  { L>1i~c&V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B|(M xR6m  
} ; |*-&x:p7O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kitx%P`i  
  { #JIh-h@  
typedef picker < T > result; Zm~oV?6  
} ; ?5MOp  
IW-lC{hK  
下面总的结构就有了: +-+%6O<C  
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。 =&xN dc  
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。 #gd`X|<Ch  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KG8Km  
至此链式操作完美实现。 >)p8^jX   
P<{N)H 2r  
BA t0YE`-,  
七. 问题3 O0Sk?uJ <  
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。 ^P !} "  
/R% Xkb  
template < typename T1, typename T2 > u?+i5=N9{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5$.e5y<&(  
  { i $:QOMA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;R8pVj!1f  
} "de3S bj@?  
ofIw7D*h  
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: wtpz ef=  
jizp\%W+  
template < typename T1, typename T2 > }Uc)iNU  
struct result_2 >p|tIST  
  { mcFJ__3MAV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; % A8dO+W  
} ; /3ty*LQT  
}4A $j{\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pwG"_|h  
这个差事就留给了holder自己。 vRn"0Mzl8  
    ,U^V]jC  
2J5RZg9jL  
template < int Order > m0zbG1OE  
class holder; `rLy7\@;  
template <> -U#e  
class holder < 1 > TaI72"8  
  { 8) 1+j>OQ  
public : xpjv @P  
template < typename T > aHdXlmL  
  struct result_1 D?:AHj%gW  
  { ?<"H Io  
  typedef T & result; c.;}e:)s  
} ; wz{]CQ7"  
template < typename T1, typename T2 > mxQPOu  
  struct result_2 >^5U XQr  
  { r[ }5<S Q  
  typedef T1 & result; ,8^QV3  
} ; y m~  
template < typename T > o+j~~P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <+\ w.!  
  { |}Wm,J  
  return (T & )r; B(TE?[ #  
} "g=g' W#  
template < typename T1, typename T2 > ,q|;`?R;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CV )v6f  
  { SZ'2/#R>  
  return (T1 & )r1; [@LA<Z_  
} N=[# "4I  
} ; }2nmfm!  
mOQN$d[  
template <> e[)oT  
class holder < 2 > yRF %SWO  
  { {InD/l'v6n  
public : Zj]jE%AT  
template < typename T > :t8?!9g  
  struct result_1 zm7IkYF  
  { zF-R$_]av  
  typedef T & result; Y)oF;ko:  
} ; ^vA"3Ixb!  
template < typename T1, typename T2 > $>csm  
  struct result_2 -mur` tC  
  {  ^D.u   
  typedef T2 & result; ft" t  
} ; Z\9DtvV  
template < typename T > gfY1:0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (m3 <)  
  { PZjK6]N\  
  return (T & )r; `1fNB1c  
} ZS\~GQbG  
template < typename T1, typename T2 > V^[B=|56  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q]v><  
  { 8,DY0PGP  
  return (T2 & )r2; 9J $"Qt5;6  
} Q6lC:cB<  
} ; aHR&6zj4  
Pv#>j\OR&  
(+w>hCI  
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> >。 h .%)RW?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^^FqN;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I"5VkeIx  
ZqK1|/\ rh  
return l(i, j) = r(i, j); 6hX[5?}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {/E_l  
CqkY_z  
  return ( int & )i; @7j$$  
  return ( int & )j; sJ !<qb5!  
最后执行i = j; .WV5Gf)  
可见,参数被正确的选择了。 %c"t`  
bnYd19>  
LZ 3PQL  
![l`@NH[U  
alV{| Vf[6  
八. 中期总结 Wn kIi,<  
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: \]y /EOT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KW 78J~u+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u4QBD5T"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dum(T  
I #8TY/XP  
?[z@R4at  
%m5&Y01  
r 1x2)  
7~2c"WE  
九. 简化 E-?@9!2 &  
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。 ~qu}<u)P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /ho7O/aAa  
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: ;T,`m^@zf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A/A; '9  
  +-*/&|^等 +{dJGPoY]p  
2. 返回引用。 T_NN.Ol   
  =,各种复合赋值等 qvN`46c  
3. 返回固定类型。 H b}(.`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T}r}uw`  
4. 原样返回。 7LrWS83  
  operator, )r|Pm-:A{  
5. 返回解引用的类型。 cf{rK`Ff^  
  operator*(单目) IQNvhl.{  
6. 返回地址。 cI/Puh^3  
  operator&(单目) r' E|6_0  
7. 下表访问返回类型。 8^2E77s4U  
  operator[] dZIruZ)x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X*QQVj  
  operator<<和operator>> 2Cgq&\wS  
NS3qNj  
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。 1kdQh&~G  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1h,m  
t*dd/a  
template < typename Left > dm`:']?  
struct value_return U0fr\kM  
  { z5q(  
template < typename T > c)B <d#  
  struct result_1 9JBVG~m+  
  { 25wvB@0&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -?Kd[Ma  
} ; ;/s##7qf  
&wea]./B  
template < typename T1, typename T2 > Q35jJQ$<`  
  struct result_2 #y>q)Ph  
  { $dkkgsw 7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^w6~?'}  
} ; GEbm$\  
} ; m&{%6  
A=bBI>GEYP  
Qt(4N!j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =Eb4Iyz  
& T&>4I!'M  
下面我们来剥离functor中的operator() g), t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PGNH<E)  
|:)ARH6l#  
return l(t) op r(t) {T'M4y=)i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _<m yM2z  
return op l(t) yDmx)^En  
return op l(t1, t2) ''3b[<  
return l(t) op dk[MT'DV  
return l(t1, t2) op aYrbB#  
return l(t)[r(t)] 6)j/"9oY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qfS ]vc_N  
*)xjMTJ%  
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: ;tG@ 6  
单目: return f(l(t), r(t)); lSK<LytB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r$<4_*  
双目: return f(l(t)); rfH Az  
return f(l(t1, t2)); 1|/-Ff"1@  
下面就是f的实现,以operator/为例 F|! ib5  
F7lzc)  
struct meta_divide 0*F<tg,+]  
  { k@Mt8Ln  
template < typename T1, typename T2 > \I+#M-V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =PAsyj  
  { q:vc ;y  
  return t1 / t2; W`gzMx  
} -v &  
} ; |@Sj:^cJD  
l0nm>ps'D  
这个工作可以让宏来做: _,bDv`>Ra  
C<yjGt VD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G^&P'*  
template < typename T1, typename T2 > \ ?CSv;:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zn2Qp  
以后可以直接用 wq = Ef  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V8}jFib  
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 ? uu,w  
(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。。。) Q~zs]{\  
`FHKQS5  
?my2dd,|  
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 )=5 ,S~IT  
rPUk%S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J e.%-7f  
class unary_op : public Rettype DtglPo_(  
  { -a`P W  
    Left l; &[qJ=HMm I  
public : tr@)zM GB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4"d'iY  
j:P(,M[  
template < typename T > @G?R (  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9*;OHoDh  
      { <Oihwr@5<  
      return FuncType::execute(l(t)); I'e`?H t  
    } %shCqS  
4o ,G[Cf_  
    template < typename T1, typename T2 > vTq [Xe"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  kAnK1W>  
      { .~7:o.BE`n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rg\D-F6:  
    } |}D5q| d@n  
} ; v]c+|nRs  
6)[gF 1  
u}eLf'^ZCe  
同样还可以申明一个binary_op #j4jZBOTM  
G^2%F5@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ RIWW0  
class binary_op : public Rettype h)pYV>!d  
  { qt`HP3J&  
    Left l; |<!xD iB  
Right r; iCNJ%AZ H  
public : I~) A!vp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nl+8C}=u  
,KFF[z  
template < typename T > fX{Xw0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e_3($pj  
      { 5#B M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Zr|z!S?aSC  
    } W,bu=2K6  
bTc^ huP  
    template < typename T1, typename T2 > MwTouEGGgA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P]<15l  
      { DT[WO_=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o|Kd\<rY  
    } bA02)?L  
} ; "] [u  
pz ~REsx  
Hd89./v`:  
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 Mt\.?V:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `9mc+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3_N1y  
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。 k~IRds@G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [Y-3C47  
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。。。 Z}yd` 7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1BOv|xPjZ  
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) EFz Pt?l  
下面是修改过的unary_op 8)XAdAr  
,)PpE&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;uN&yj<}a  
class unary_op Zy=DY  
  { ]/{iIS_  
Left l; wj 15Og?  
  m_h$fT8 _  
public : Wiere0 2*  
}S 6h1X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )*nZ6Cg'  
{-1N@*K  
template < typename T > 'H-hp   
  struct result_1 YYF.0G}  
  { 0S&C[I o6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K96N{"{iI%  
} ; g>;"Fymc'  
Mk8k,"RG&Z  
template < typename T1, typename T2 > 9\!=i  
  struct result_2 Rh%C$d(  
  { Sv t%*j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n*rXj{Kt  
} ; VYnB&3 %DF  
x{9$4d  
template < typename T1, typename T2 > ,jdTe?[*^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 52.%f+Oa  
  {  I|. <  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J6gn!  
} b]g#mQ  
ccwz:7r  
template < typename T > hp$1c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SS!b`  
  { ?\_vqW  
  return OpClass::execute(lt(t)); lY[\eQ 1:  
} Qb8Z+7  
o]@'R<F(u  
} ; ?G 'sb}.  
K)GpQ|4:<  
?^WX] SAl  
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 5V8`-yO9  
好啦,现在才真正完美了。 cp2a @  
现在在picker里面就可以这么添加了: *0x!C8*`Xe  
=55V<VI  
template < typename Right > 2hY"bpGW   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k_`YVsEYP  
  { lw _@(E]E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aj]pN,g@N  
} z?WkHQ9  
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。 \|6Q]3l  
K6s tkDhb  
h>ZU67-   
=\)76xC20  
!*PX -  
十. bind N5 mhs#  
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。 >OKc\m2%Q  
先来分析一下一段例子 <.:mp1,8V  
<vd}oiB@  
85BB{ T;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }c=YiH,o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ??z&w`Yy,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]0=THq\H  
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。 sN ZOm$  
我们来写个简单的。 R0e!b+MZ.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C:z7R" yj  
对于函数对象类的版本: IwR=@Ne8  
B$MHn?  
template < typename Func > UaBNoD  
struct functor_trait z`sW5K(A  
  { f('##pND@  
typedef typename Func::result_type result_type; BO0Y#fs  
} ;  K0Lc~n/  
对于无参数函数的版本: `d4;T|f+=  
2XyC;RWJ%  
template < typename Ret > DI[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !eP0b~$/^J  
  { HpS1(%d"  
typedef Ret result_type; ,15$$3z/E  
} ; j43i:c;F  
对于单参数函数的版本: ]CX^!n  
7%W@Hr,%F  
template < typename Ret, typename V1 > ?ZYj5[op,H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j-v/;7s/B  
  { $]MOAj"LH  
typedef Ret result_type; vy5I#q(k  
} ; :3D[~-/S  
对于双参数函数的版本: cd] X5)$h  
dTqL[?wH?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xP &@|Ag  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3 <Zo{;  
  { -Fc 9mv(H  
typedef Ret result_type; kfq<M7y  
} ; 06I(01M1   
等等。。。 USH>`3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +1Pu29B0  
VM+l9 z>  
template < typename Func > FYH^axpp  
struct func_return ;Bat--K7+  
  { [Vj|fy4  
template < typename T > SDO~g~NTp  
  struct result_1 +'a G{/J  
  { :|Bzbn=N2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t![972.&  
} ; 1pT/`x  
5;A=8bryU  
template < typename T1, typename T2 > ;0}C2Cz'  
  struct result_2 vqo ~?9z[e  
  { :-~x~ah-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KJ_L>$ ]*  
} ; 9g7Ok9dF  
} ; 8KWhXF  
>Sm#-4B-  
Ca0t}`<S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y^gIvX  
q,]57s  
template < typename Func, typename aPicker > MT<3OKo?:  
class binder_1 0p=  
  { X:W}S/  
Func fn; r]&&*:  
aPicker pk; <n0j'P>1  
public : :KsBJ>2ck  
s "l ^v5  
template < typename T > F>at^6^  
  struct result_1 ]CgZt' h{  
  { :U-yO 9!j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uN6xOq/  
} ; uR82},r$m  
to)Pl}9QkK  
template < typename T1, typename T2 > &sGLm~m#  
  struct result_2 Zk0?=f?j  
  { 8TO5j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Job&qW9W`  
} ; EiWd =jDm  
v[>8<z8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %Z(lTvqG  
!De U8.%  
template < typename T > nG"Ae8r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @fd{5 >\  
  { F=yE>[! LB  
  return fn(pk(t)); LsNJ3oy  
} /7C %m:  
template < typename T1, typename T2 > cQ/T:E7$`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s=n_(}{ q  
  { <@=w4\5j9  
  return fn(pk(t1, t2)); x2+M0 }g  
} -ha[xM05  
} ; ;^P0+d^5C  
%xt\|Lt  
#K/#-S  
一目了然不是么? LY!.u?D`P  
最后实现bind zxvowM  
(rSBzM]H  
6dYUMqQ  
template < typename Func, typename aPicker > =Lr# *ep[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >{juw&Uu  
  { J+*n}He,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fi"TY^-E;  
} .vXe}%  
 Fr9_!f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FBrJVaF  
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。 )F:UkS  
eXMl3Lxf  
十一. phoenix )> a^%V9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9wv 7 HD|  
; J8 25CE  
for_each(v.begin(), v.end(), 3<HPZWc  
( r;8$ 7C.  
do_ P87qUC  
[ 6Q9S~YYq  
  cout << _1 <<   " , " V$ac}A,!  
] |HK/*B  
.while_( -- _1), l # F.S5i  
cout << var( " \n " ) GK:pt8=  
) U`ELd:  
); NGb\e5?  
_xU2C<)1&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WG3 .qLH%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor PWs=0.Wj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R~(_m#6`:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >]WQ1E[=  
5K?%Eo72!=  
!,>9?(  
template < typename Cond, typename Actor > I`EgR?5 `  
class do_while PiwI.c  
  { !:Clzlg   
Cond cd; <2 S?QgR,  
Actor act; 8BwJWxBQ  
public : h-[FUPfuw  
template < typename T > Mhze !!  
  struct result_1 b `.h+=3  
  { Hsz).u  
  typedef int result_type; '} LAZQ"  
} ; !Ql&Ls  
z c, Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lDhuL;9e  
/h73'"SpDy  
template < typename T > Iw) 'Yyg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qluaop  
  { HCKj8-*  
  do 1]Gp \P}  
    { uSK<{UT~3  
  act(t); |#-GH$.v  
  } ~gvw6e*[  
  while (cd(t)); {F+iL&e)  
  return   0 ; n:[GK_  
} >vY5%%}  
} ; j /=4f�  
uPtS.j=  
"+:IA|1wD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Se-n#  
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。 ;p'Ej'E  
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。 6H}8^'/u  
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。 Qape DU;  
下面就是产生这个functor的类: G[5z3  
4I^8f||b_  
C!}9[X!7@:  
template < typename Actor > u|]`gsFZ\  
class do_while_actor %t\ ~3pw=  
  { p8Wik<'^  
Actor act; |v%xOl  
public : o>Jr6: D(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r b@{ir  
#q%V|Ajq  
template < typename Cond > ",qJG]_ <  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uKocEWB=/F  
} ; H '(Ky  
;nB.f.e`  
1Qz1 Ehz>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CERT`W%o  
最后,是那个do_ 1ti4 ZM  
3fWL}]{<a  
h\i>4^]X.  
class do_while_invoker ^w|apI~HSE  
  { c/G]r|k  
public : Y^@Nvt$<K  
template < typename Actor > 1WW`%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |SF5'\d'  
  { ]DO"2r  
  return do_while_actor < Actor > (act); sAz]8(Fi0  
} ]#VNZ#("  
} do_; "~&d= f0m  
kX^Y{73  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >'X[*:Cx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >?Ps5n]b  
最后来说说怎么处理break和continue L4L[@tMPmY  
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。 tX#8 G09G+  
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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