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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (0jr;jv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I/p]DT  
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, ixw(c&gL  
% vS8?nG  
8tQ|-l *  
F2>%KuM  
  class filler "mZ.V  
  { ?R6`qe_F  
public : 9 5 H?{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,Y!zORv<7  
} ; @ajM^L!O  
9]$`)wZ  
((MLM3zJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: PXEKV0y  
xncwYOz  
ybvI?#  
B\_[R'Pf&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FH\CK  
OFy,B-`A{  
+1@AGJU3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =A n`D  
b5 Q NEi  
\Ph7(ik  
C\Ayv)S #2  
二. 战前分析 W_<4WG  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 iBvOJs  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ty- r&  
y/R+$h(%  
j Z'&0x"U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); - L~Uu^o  
  /* --------------------------------------------- */ l3J$md|f  
vector < int *> vp( 10 ); ;~/4d-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JR1 *|u  
/* --------------------------------------------- */ H/jm f5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l$XA5#k  
/* --------------------------------------------- */ :p-Y7CSSu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iJP{|-h  
  /* --------------------------------------------- */ 6k9LxC:M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UqtHxEI%R~  
/* --------------------------------------------- */ /`+7_=-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *K)0UKBr  
4e9E' "8%  
\A(5;ZnuD  
3k{ @.V ?]  
看了之后,我们可以思考一些问题: .#!mDlY;  
1._1, _2是什么? ,- HIFbXx@  
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。 9X]f[^  
2._1 = 1是在做什么? Q!$IQJ]|Y  
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。 D'L{wm  
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。  ;Qa;@  
-P#nT 2  
;.s: X  
三. 动工 Kbas-</Si  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "DjU:*'  
=Ahw%`/&}]  
v*r9j8  
Z[} $n-V  
template < typename T > "$8w.C  
class assignment p>p'.#M  
  { gpAHC   
T value; OCW+?B;  
public : Qp!J:YV  
assignment( const T & v) : value(v) {} SDc" 4g`  
template < typename T2 > &=zU611,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p@tp]u`7  
} ; mo9$NGM&}  
0w3b~RJ  
<SQ(~xYi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8^X]z|2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kF-TG3  
r}EM4\r  
3;y_mg  
E@pFTvo  
  class holder 1nB@zBQu -  
  { sqG`"O4W  
public : xF8 :^'  
template < typename T > DHzkRCM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kfCKhx   
  { !$r9C/k  
  return assignment < T > (t); l* Y[^'  
} |<Bpv{]P  
} ; 7@P656{  
RpN <=  
Qa?aL  
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: e\.HWV]I  
};p~A-E=  
  static holder _1; $ !5f"<FCB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K:w]> a  
(1 yGg==W.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,n5a])Dg  
而不用手动写一个函数对象。 h,]+>`b  
xjrlc9  
)E`+BH  
oKiD8':  
四. 问题分析 P)IjL&[  
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。 b~as64  
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。 .e$%[ )D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'w6hW7"L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5_aw. s>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u]*5Ex(?  
ysVi3eq  
五. 问题1:一致性 %MuaW(I o  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| oCA(FQ6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f0FP9t3k  
!a[$)c  
struct holder w\DspF  
  { 7TdQRB  
  // 0||F`24  
  template < typename T > b,Lw7MY}[  
T &   operator ()( const T & r) const p`p?li  
  { k<O y%+C  
  return (T & )r; %M6 c0d[9-  
} Y)OBTX  
} ; M5u_2;3  
_ n_sfT6)B  
这样的话assignment也必须相应改动: |."G?*  
h0XH`v  
template < typename Left, typename Right > LE| <O  
class assignment f9F2U )  
  { ,D8&q?a  
Left l; GLcd9|H  
Right r;  ~me\  
public : * gHCy4u{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MCHOK=G  
template < typename T2 > 4cB&Hk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dyl 0]Z  
} ; LYNZP4(R  
cz>mhD  
同时,holder的operator=也需要改动: J {!'f| J  
|h D~6a  
template < typename T > 9m~t j_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mQ=sNZ-d]  
  { #%WCL'6B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [DhEh@  
} mR,O0O}&  
]|y}\7Aa  
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。 k- vA#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K=o:V&  
AZBC P  
return l(rhs) = r; QES^^PQe:  
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。 req-Q |  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (GNEYf|  
\-d '9b?  
template < typename Tp > 7@@<5&mN  
class constant_t LU G9 #.  
  { p2^)2v  
  const Tp t; j%u8=  
public : $^IjFdD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,P~QS  
template < typename T > 94YA2_f;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 369Zu4|u  
  { FH[#yq.Pr  
  return t; L?Tu)<Mn  
} kz_M;h>  
} ; kkL(;H:%  
<K,[sy&Qy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B6uRJcD4  
下面就可以修改holder的operator=了 !^-OfqIHfV  
 RY9. n  
template < typename T > Z:TFOnJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lfRH`u  
  { gtMw3D`FL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cTy'JT7  
} =G*z 5 3  
u9,=po=+7f  
同时也要修改assignment的operator() aC}p^Nkr"k  
18rp; l{  
template < typename T2 > G1TANy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LGXZx}4@;  
现在代码看起来就很一致了。 PMY~^S4O  
c~37 +^B:  
六. 问题2:链式操作 df yrn%^Ia  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3jS7 uU  
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。 &rcdr+'  
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。 ~9bv Wd1D  
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。 2=O ))^8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {F/q{c~]  
E;$$+rA  
template < typename T > <ipWMZae0F  
struct result_1 9LHa&""  
  { d&?F#$>7|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \D ^7Z97  
} ; eq{ [?/  
N|o> %)R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;)P5#S!n-  
"5 y<G:$+~  
template < typename T > JC/d:.  
struct   ref !L/tLHk+  
  { }]`}Ja  
typedef T & reference; N?zV*ngBS  
} ; @??u})^EL  
template < typename T > Z|}H^0~7S  
struct   ref < T &> $8=(I2&TW  
  { my]P_mE  
typedef T & reference; hj+p`e S  
} ; q{[1fE"[K4  
HMhLTl{;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !@A|L#*  
y1nP F&_  
template < typename T > _E&U?>g+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X&/(x  
  { zWJKYFqK  
  return l(t) = r(t); Ls(&HOK[p  
} JOPTc]  
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。 !#C)99L"F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o16d`}/<  
yX`J7O{=  
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 eXc[3ceUr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5R)[Ou.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f^~2^p 1te  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~6] )*y  
最后的布局是: $G)&J2zL  
                Add ,Io0ZE>`V  
              /   \ NWeV>;lh9  
            Divide   5 5%'o%`?i  
            /   \ t&3 8@p  
          _1     3 $4sA nu]  
似乎一切都解决了?不。 @kS|Jz$iY  
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。 w~ijD ^ g  
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。 $f9 ,##/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <Nvlk\LQ  
W%=Zdm rv  
template < typename Right > % /~os2R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *u58l(&`8  
Right & rt) const S3nB:$_-;  
  { ]!q }|bP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /\nJ  
} .x]'eq}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BF>T*Z-Ki  
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。 1xq3RD  
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。 av"Dljc  
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。 dP?nP(l  
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。 * q+oeAYX  
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? Sb^add0dT  
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: {n pOlV  
hZ%2?v`  
template < class Action > JATS6-Lz`  
class picker : public Action .V7Y2!4TE  
  { <1TlW ~q<  
public : 9fCiLlI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZBPd(;"x+  
  // all the operator overloaded LAj}kW~  
} ; =CWc`  
bN]\K/  
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。 tWcizj;?wK  
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: ^ sS>Mts  
N|bPhssFw  
template < typename Right > r4;^c}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o7m99(  
  { 6Wf*>G*h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7k.d|<mRv  
} ]6jHIk|  
/j`i/Ha1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N'htcC  
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。 f34_?F<h  
6s> sj7  
template < typename T >   struct picker_maker ~JIywzcf8  
  { bXa %EMF  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tq2-.]Y@U  
} ; >hHJ:5y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b5lk0jA  
  { lpIteZw:  
typedef picker < T > result; )e @01l  
} ; Z|V"8jE  
MA~|y_V  
下面总的结构就有了: H(  
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。 =1%zI%  
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。 iK$Vd+Lgc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f6keWqv<GW  
至此链式操作完美实现。  JsZAP  
%@M00~-  
AGw1Pl8]K  
七. 问题3  EGp~Vo-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 WZfk}To1#  
}|w=7^1z  
template < typename T1, typename T2 > p ~,a=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |#Yu.c*  
  { eD>-`'7<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }S'I DHla  
} Km|9Too  
Zm"!E6`69  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h;cB_6vt  
G1`mn$`kq  
template < typename T1, typename T2 > w`H.ey  
struct result_2 [Q2S3szbt6  
  { 7j9D;_(.^$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o=mq$Z:}  
} ; 0X ] ekq  
T4%i`<i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? WZ-4^WM=!  
这个差事就留给了holder自己。 D#vn {^c8O  
    S!`4Bl  
@d8&3@{R^  
template < int Order > -D.B J(  
class holder; EM>c%BH<N  
template <> eONeWY9  
class holder < 1 > .y/NudD  
  { V0SW 5 m  
public : =)"NE>  
template < typename T > PCV58n3  
  struct result_1 8GF[)z&|P:  
  { 3Hb .Z LE#  
  typedef T & result; pIU#c&%<9  
} ; Zztt)/6*  
template < typename T1, typename T2 > r'mnkg2,  
  struct result_2 _qO;{%r  
  { 1C5kS[!  
  typedef T1 & result; qaCi)f!Dl  
} ; r| 6S  
template < typename T > ?{ 8sT-Z-L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /iuUUCk  
  { 3iwoMrp  
  return (T & )r; "w:\@Jwu(  
} u8{@PlS  
template < typename T1, typename T2 > `Yo -5h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AAlmG9l&7  
  { ~PU1vbv9T  
  return (T1 & )r1; h%C Eb<  
} Knw'h;,[  
} ; _D7HQ  
H3UX{|[  
template <> o2 T/IJP  
class holder < 2 > 7Ap~7)z[  
  { XNkQk0i;g&  
public : vV:M S O'r  
template < typename T > WwCK  K  
  struct result_1 LX(iuf+l  
  { 4z-,M7iP  
  typedef T & result; @'F8|I 6  
} ; Oo3qiw  
template < typename T1, typename T2 > _.Z&<.lJ  
  struct result_2 1drqWI~  
  { web8QzLLB  
  typedef T2 & result; 1 o  
} ; MQbNWUi  
template < typename T > LS2ek*FJO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ ^XkU(m  
  { R&x7Iq:=D  
  return (T & )r; ]P}K3tN%]  
} 4}r\E,`*X  
template < typename T1, typename T2 > AK*mcTr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j]ln :?\  
  { (to/9OrG  
  return (T2 & )r2; 0$F _hZU  
} =Nv= Q mO  
} ; :xAe<Pq  
Z+`{JE#  
5b{yA~ty  
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> >。 >2/wzsW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I 1VEm?CQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SG+i\yu$h0  
2=!3[> B  
return l(i, j) = r(i, j); @3expC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5.C[)`_  
P98X[0&  
  return ( int & )i; -UD~>s  
  return ( int & )j; NZ%~n:/V#  
最后执行i = j; ?V\9,BTb)  
可见,参数被正确的选择了。 KHc/x8^9  
"[".3V  
}G,SqpcG  
@6i8RmOu}  
eN2k8=  
八. 中期总结 5>4A}hSe  
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: 3 q.[-.q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .olP m3MC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1$3XKw'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor faL^=CAe  
gQk#l\w _  
 Z,8+@  
 8H%I|fm  
g_Dt} !A\B  
thZ@Br O#  
九. 简化 d'x<F[`O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "e7$q&R |  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F)<G]i8n~  
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: h2/1S{/n]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0P%|)Ae  
  +-*/&|^等 bh;b` 5  
2. 返回引用。 xn x1`|1u  
  =,各种复合赋值等 ]\9B?W(#  
3. 返回固定类型。 OL ]T+6X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )zL"r8si  
4. 原样返回。 XB!`*vZ/<  
  operator, }r<@o3t  
5. 返回解引用的类型。 \Q?|gfJH  
  operator*(单目) M\.T 0M_  
6. 返回地址。 [nPzh Xs  
  operator&(单目) FOUs= E[  
7. 下表访问返回类型。 <*(UvOQuX  
  operator[] oN6*WN tJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BqEubP(si  
  operator<<和operator>> <cfH '~  
J!K/7u S  
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。 W1vAK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XpAq=p0;  
e=F( Zf+1^  
template < typename Left > 9snyX7/!L  
struct value_return '__3[D  
  { ZNH*[[Pf  
template < typename T > GT\s!D;<  
  struct result_1 { d2f)ra.  
  { |>o0d~s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6L6~IXL>  
} ; -JQg ~1  
}A'<?d8   
template < typename T1, typename T2 > Hb AMoow!  
  struct result_2 MCrO]N($b  
  { l^eNZ3:H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i>if93mpj  
} ; I.\f0I'.  
} ; 2}#wd J`  
[|;Zxb:  
: $52Ds!i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I9G*iu=U   
/&!d  
下面我们来剥离functor中的operator() ZEyGqCf3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R#Nd|f<  
7%"\DLA  
return l(t) op r(t) uSQ>oi]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :mtw}H 'F8  
return op l(t) t>h i$NX{p  
return op l(t1, t2) =|JIY  
return l(t) op ]{6yS9_tuI  
return l(t1, t2) op Q}f}Jf3P  
return l(t)[r(t)] N5an9r&z(1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (7jB_ p%  
n\ ',F  
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: J)yy}[Fx  
单目: return f(l(t), r(t)); acju!,G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Py25k 0j!  
双目: return f(l(t)); c'Tu,-  
return f(l(t1, t2)); 7D~O/#dcc  
下面就是f的实现,以operator/为例 =5=Vm[  
y>cmKE  
struct meta_divide w3bH|VnU8;  
  { 5NvyK[w]  
template < typename T1, typename T2 > ${?exnb$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v7OV;e a$  
  { llG#nDe  
  return t1 / t2; >=W#z  
} JO^ [@  
} ; ^Er`{|o6u  
oY6|h3T=Q$  
这个工作可以让宏来做: >dm._*M  
'%RK KA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <VxpMF  
template < typename T1, typename T2 > \ MJ/%$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _NqT8C4C  
以后可以直接用 *_K-T#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F#bo4'&>@  
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 68GGS`&  
(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。。。) dUtIAh-j  
-Tkd@  
XQY&4tK  
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 @] "9EW 0  
lgqL)^8A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j}.J$RtW1f  
class unary_op : public Rettype `8.32@rUB.  
  { 42LXL*-4  
    Left l; utl=O  
public : GGL4<P7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wfTv<WG,.E  
?uX6X'-  
template < typename T > U9[A(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ec[[OIO  
      { Fx:en|g  
      return FuncType::execute(l(t)); tKsM}+fq  
    } SF7b1jr  
g2>u]3&W  
    template < typename T1, typename T2 > YB1DL ^ :  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ * s  
      { qe"6#@b *|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <07W&`Dw  
    } sr@XumT  
} ; K/d &c]  
^W[`##,{Od  
4-rI4A<  
同样还可以申明一个binary_op L{,7(C=  
x&/Syb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $,zM99  
class binary_op : public Rettype O8N0]Mz  
  { -xgmc-LGo  
    Left l; $#JVI:  
Right r; *]{I\rX  
public : gH// TbS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RYJc>  
SVWSO  
template < typename T > L=w Fo^N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G/3lX^Z>  
      { =}GyI_br;8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H1qw1[%0y  
    } {ZEXlNPww  
Dlf=N$BL7d  
    template < typename T1, typename T2 > 5 ^J8<s@_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZV4' |q  
      { 9l_?n@   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (C|V-}/*m  
    } "<$vU_  
} ; t}+c/ C%b=  
!,!tNs1 K  
M &EJFpc*  
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 HF[%/Tu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "57G@NC{n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n >PM_W  
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。 poFjhq /#(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'wlP`7&Tn  
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。。。 7.rZ%1N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J3S+| x h~  
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) -?`l<y(  
下面是修改过的unary_op N_[ Q.HD"  
$v@$oPmMj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =V]i?31[  
class unary_op Q09~vFBg  
  { 58'y~Ou  
Left l; 2#M:J gWV  
  }gRLW2&mR>  
public : f8jz49C  
u N0fWj]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  VgoKi  
"hY^[@7 W  
template < typename T > [m[~A|S  
  struct result_1 <U`Nb) &  
  { tS|zf,7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^l9 *h  
} ; 1V$B^/_  
']e4 !  
template < typename T1, typename T2 > 'z!#E!i  
  struct result_2 f|1FqL+T]  
  { <f{`}drp/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cy'W!qH  
} ; <%uZwk>#  
rWKLxK4oU  
template < typename T1, typename T2 > \1 D,Kx;Cb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S%#Mu|  
  { h,?Yw+#o"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;QD;5 <1  
} sn`?Foh  
1+c(G?Ava  
template < typename T > *]?YvY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }mZ*f y0t  
  { 5{aQ4H>~tx  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4GA-dtyV&  
} )?y"NVc*  
8Kkr1}!wd  
} ; [N+ruc?)  
* xXc$T  
2;r^~:  
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 vz5 RS  
好啦,现在才真正完美了。 m|FONQ,@D  
现在在picker里面就可以这么添加了: LOkDx2@g  
LgKEg90w(  
template < typename Right > R! xc $`N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4>`w9   
  { o;C)!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qnh1s u5  
} HV(*6b@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4zbV' ]  
io_64K+K  
b?L43t,  
9 NSYrIQ"  
gipRVd*TA  
十. bind SYLkC [0 k  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 w*@Z-'(j  
先来分析一下一段例子 Z9bPj8d  
S]@iS[|?  
K%_JQ0`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,{t!->K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4HmRsOl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1&E&8In]$r  
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。 P"<ad kr  
我们来写个简单的。 H8k| >4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~,1X>N"  
对于函数对象类的版本: <rxem(PPu  
1H@F>}DP  
template < typename Func > $R36`wk  
struct functor_trait `o'sp9_3  
  { nwH|Hs riU  
typedef typename Func::result_type result_type; [/]3:|  
} ; !XceiQu  
对于无参数函数的版本: J1MnkxJmpQ  
#R| 4(HlL  
template < typename Ret > b~echOj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +Q&@2 oY"  
  { 1h{_v!X  
typedef Ret result_type; X)5O@"4 ?  
} ; mz '8  
对于单参数函数的版本: n&&y\?n  
g;@PEZk1  
template < typename Ret, typename V1 > ]TN}` ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q&{5.}L  
  { {'C74s  
typedef Ret result_type; cn{l %6K  
} ; JDlIf  
对于双参数函数的版本: `r LMMYD=  
e#{L ~3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {.W%m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N?:S?p9R@  
  { $% t  
typedef Ret result_type; ] UTP~2N  
} ; /m:}rD  
等等。。。 8yl /!O,v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tJ3s#q6  
2Z |kf9  
template < typename Func > |3@]5f&  
struct func_return [r'M_foga*  
  { B9\o:eY  
template < typename T > $R4\jIew V  
  struct result_1 ,pepr9Yd  
  { 4f5$^uN$qA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t trp| (  
} ; I`1=VC]^8  
O[5ti=W  
template < typename T1, typename T2 > @^@-A\7[KO  
  struct result_2 ['j,S<Bu~  
  { oQO3:2a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I}x*AM 7+  
} ; `dhK$jYD  
} ; c:5BQr '  
G<DUy^$i  
7ac3N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /8R1$7  
E u   
template < typename Func, typename aPicker > (reD  
class binder_1 u:|5jF  
  { z /=v@@tj  
Func fn; !h\3cs`QU  
aPicker pk; hBw~l?G  
public : kPe9G  
hz|$3*q  
template < typename T > uOx$@1v,  
  struct result_1 !j@ 8:j0WY  
  { ap!<8N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !)]3 @$#  
} ; DJ.Ct4  
g(Nf.hko  
template < typename T1, typename T2 > ^4:= b  
  struct result_2 usi p>y  
  { Ws(>} qjy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R_ }(p2  
} ; @ ri. r1  
Fk:(% ci  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ] $*cmk(Y  
&0`L;1R  
template < typename T > /k,p]/e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2ou?:5i  
  { ?{'Q}%  
  return fn(pk(t)); CpXv?uU   
} mB\|<2  
template < typename T1, typename T2 > .O(UK4Mb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o2L/8q.  
  { *V/SI E*8  
  return fn(pk(t1, t2)); X}Lp!.i9o  
} w_ m  
} ; Jor?;qo3  
0IK']C  
+?p ;,Z%5  
一目了然不是么? ZO~N|s6B^  
最后实现bind {*m?t 7  
~zx-'sc?  
d?>sy\{2  
template < typename Func, typename aPicker > 4ET P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =Ev } v  
  { i || /=ai  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &uM?DQ`o8  
} dxA=gL2  
wU3Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q. >"@c[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J=sQ].EK  
4 _ 3\4  
十一. phoenix G2rvi=8=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: = FQH  
k"6^gup(U  
for_each(v.begin(), v.end(), R[z6 c )  
( l"Css~^  
do_ cX2b:  
[ g8C+j6uR0  
  cout << _1 <<   " , " 0|cQx VJb  
] 83h6>D b  
.while_( -- _1), 3yQ(,k#  
cout << var( " \n " ) t|/ /oEY  
) ~b+>o  
); ~_q\?pw<$L  
{5*5tCIt  
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: n\QG-?%Pi  
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 CA3.fu3(p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1\BECP+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rpd3Rp  
22GtTENd1h  
gaJS6*P#  
template < typename Cond, typename Actor > h )w<{/p(  
class do_while _Nd\Cm  
  { 7 9Iz,_  
Cond cd; Eb*DP_  
Actor act; R_lNC]b0  
public : -V\33cA  
template < typename T > FKaY w  
  struct result_1 ]}9EBf  
  { iU &V}p  
  typedef int result_type; K3jno+U&  
} ; PW}Yts7p  
,}NG@JID  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V!oyC$eV  
7BC9cS(0w9  
template < typename T > i"-j:b:c<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Iq#h)Q*  
  { twJck~l~n  
  do Ys\l[$_`*  
    { ,[A} 86  
  act(t); JO _a+Yl  
  } 5~qr+la  
  while (cd(t)); `/"z.~8  
  return   0 ; $T1c{T6n}  
} )%Y$F LB  
} ; XOxm<3gXn  
UZ y  
0^;{b^!(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fUa`Y ryQ  
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。 XVY^m}pMe  
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。 8gZ5D  
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。 zFOX%q  
下面就是产生这个functor的类: ?&?y-&.5-  
]^s4NXf+  
p 0-\G6  
template < typename Actor > qoEOM%dAqV  
class do_while_actor (A1!)c  
  { <{'':/tXI  
Actor act; BYu|loc  
public : e Q0bx&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?L_#AdK  
%bddR;c  
template < typename Cond > &vLZj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Jg7IGU(dct  
} ; B-o"Y'iXs  
xe 6x!  
^E5Xpza  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k%hif8y  
最后,是那个do_ /H\ZCIu/7  
 ;v.l<AOE  
$?0<rvGJ  
class do_while_invoker keX0br7u_  
  { \&SP7~-eq  
public : M5D,YC3<  
template < typename Actor > *@n%K,$v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K~[/n<ks  
  { Qg3 -%i/@  
  return do_while_actor < Actor > (act); <n0-zCf  
} }Za[<t BWS  
} do_; 3wD6,x-e   
c!s{QWd%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .sCo,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 64[j:t=N  
最后来说说怎么处理break和continue 7pkc*@t  
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。 n`CmbM@@  
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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