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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C 7e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Rx\.x? &  
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, v0|[w2Q2  
\ f6@B:?y  
9+!1jTGSkf  
"?r=n@Kv  
  class filler 45+w)Vf!  
  { @s[Vtw%f  
public : #Y9'n0 AL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qT}AY.O%^  
} ; g82_KUkB  
CR KuN  
iT;~0XU7F  
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: [@RJ2q$  
N~/D| ?P~2  
NrTK+6 z  
7=e!k-G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HXY,e$c#y  
[->uDbtzL  
%n7mN])  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3\~ RWoB0u  
h0v4!`PQ-  
XC NM  
]z{f)`;I  
二. 战前分析 AR}q<k6E  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |5(< Vk=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 RXZ}aX[h  
|#x]FNg  
\8 ~`NF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;uK">L[u'  
  /* --------------------------------------------- */ nGvWlx  
vector < int *> vp( 10 ); `EjPy>kM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _h2s(u >\  
/* --------------------------------------------- */ E,fG<X{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iR`c/  
/* --------------------------------------------- */ H7=[sL^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6gSo>F4=  
  /* --------------------------------------------- */ gr%!<2w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0 jszZ_  
/* --------------------------------------------- */ &1k2J   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X?Yp=%%  
NDt +m  
Q, 1TD 2)h  
.JG>/+  
看了之后,我们可以思考一些问题: y66V&#`,e0  
1._1, _2是什么? liuF;*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hj8S#  
2._1 = 1是在做什么? 5/m^9@A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k&kx%skz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uk\-"dS  
k OycS  
:vqfWK6mv  
三. 动工 N8s2v W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V6.w=6:`X  
w&F/P]1  
^71!.b%  
/1Q i9uit  
template < typename T > 4kZ9]5#.  
class assignment X9lh@`3  
  { fT&>L  
T value; RkW)B^#  
public : %#^)hX,+Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z6Owxqfht  
template < typename T2 > K:i{us`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b<N962 q$q  
} ; H+VKWGmfG  
N0:gY]o%  
B< `'h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :())%Xu3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qg(rG5kD@  
h)vRvfcmY  
 YjV-70'  
+Je(]b @  
  class holder &;D(VdSr9  
  { @n-[bN  
public : W)0y+H\% r  
template < typename T > =h#3D?b0n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bkZ~O=uv$-  
  { FK8G BkQ!  
  return assignment < T > (t); %S2^i3  
} /%fa_+,|-  
} ; 0%9Nf!j  
iyRB}[y  
_B5t)7I  
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: AxXFzMW  
2`-yzm  
  static holder _1; Xg](V.B6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RnA>oKc  
j\ dY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,s?7EHtC  
而不用手动写一个函数对象。 LHt{y3l]  
]Gm $0uS  
~sI$xX!  
]lKQ wpX3  
四. 问题分析 *TjolE~o  
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。 -\.'WZo`  
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。 A=v^`a03I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S;582H9D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k]vrqjn Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jmcb-=ts  
Or0eY#c  
五. 问题1:一致性 b :Knc$  
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?| 0NN{2"M$p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i&r56m<  
3E!#?N|v  
struct holder XYKWOrkQqa  
  { X>n\@rTo  
  // B"-gK20vY  
  template < typename T > :uAW  
T &   operator ()( const T & r) const 9Yh0' <Z  
  { 4)o_gm~6c4  
  return (T & )r; :?Xd&u0){  
} 5 W<\J  
} ; x<0-'EF/S  
G%a8'3d,  
这样的话assignment也必须相应改动: kH!I&4d&  
iaqhP7!  
template < typename Left, typename Right > \LFRu  
class assignment q/o|uAq  
  { GP %83T  
Left l; nt/+?Sj  
Right r; f PoC yl  
public : 0/8rYBV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I 9yN TD  
template < typename T2 > h\ (z!7t*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v;E7UL .w  
} ; )C @W_cfMN  
}),tk?\  
同时,holder的operator=也需要改动: G;n'c7BV  
<&7KcvBn"4  
template < typename T > Xwg|fr+p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FkdG@7Xf  
  { @quNVx(y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 58H[sM4>  
} ^y?7B_%:B#  
?fog 34g  
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。 &CvNNDgrJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rf+'U9  
~RQ6DG^  
return l(rhs) = r; }w \["r  
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。 sOSol7n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x?J- {6k  
't$(Ruw  
template < typename Tp > IT,TSs/Y  
class constant_t /t-m/&>  
  { +$MNG   
  const Tp t; H61 ,pr>  
public : 8oSndfV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} or_x0Q  
template < typename T > 1cE3uA7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pV#~$e  
  { ?_e2)+q8YG  
  return t; Y[AL!h  
} Hno:"k?  
} ; 8K! l X  
>EFjyhVE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 / r#.BXP  
下面就可以修改holder的operator=了 sXzxEhp  
Q 'R@'W9  
template < typename T > 0`=#1u8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N[ %^0T$  
  { pYo]lO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l`L}*Q- 5  
} )5Ddvz>+  
A KO#$OJE  
同时也要修改assignment的operator() .*u, !1u  
k+>-?S,  
template < typename T2 > ^l#Z*0@><~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mie<jha  
现在代码看起来就很一致了。 tBgB>-h(  
:CO>g=`  
六. 问题2:链式操作 >]q{vKCAP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _ x&Y'X|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8(UUc>g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ylF%6!V}4V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ':8yp|A|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >Vr+\c  
zbdmz  
template < typename T > #C1u~db  
struct result_1 ^[}^+  
  { Vx@JP93|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SI=vA\e  
} ; sE$!MQb  
sQrP,:=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: x^kV;^ I  
5V&3m@d0aq  
template < typename T > <syMrXk)R(  
struct   ref SwV{t}I  
  { 'qS&7 W(  
typedef T & reference;  Hu|;cbK  
} ; DVxW2J  
template < typename T > (tV/.x*G  
struct   ref < T &> g$s"x r`:  
  { 5" <7  
typedef T & reference; u1F@VV{  
} ; Jg=[!j0(  
6q ._8%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ${^WM}N  
12;"=9e!  
template < typename T > Tj}H3/2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K'.aQ&2  
  { P.WEu<$  
  return l(t) = r(t); @K; 4'b~  
} &*\wr} a!  
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。 e&zZr]vs]l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V|3}~(5=  
5LU8QHj3  
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 H%`Ja('"p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;^nN!KDjR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 He att?(RR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M<oIo 036  
最后的布局是: ~G.'pyW  
                Add ohqi4Y!j/~  
              /   \ bcFG$},k  
            Divide   5 e[f}Lxln  
            /   \ Y.&nxT95=  
          _1     3 aMQfg51W:  
似乎一切都解决了?不。 t<5 $85Y~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hnag <=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d 6 t#4!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?yop#tjCbY  
!, Y1FC  
template < typename Right > '{+5+ J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P!@b:.$  
Right & rt) const Q@gmtAp  
  { 3B#qQ#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q[EpE,  
} c8!q_H~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zi l^^wT0J  
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。 $d 2mcwh\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1+|s   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 t'Zq>y;yg  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 lt\. )Y>4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? F]kn4zr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: z97RNT|Y7U  
`R@1Sc<*|  
template < class Action > %fB]N  
class picker : public Action ^$-ID6  
  { YCr:nYm<f  
public : I;xrw?=\L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c \cPmj@  
  // all the operator overloaded o NX-vN-  
} ; qyzmjV6J2  
|P!7T.  
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。 ,TL8`  
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: Q!7il<S  
A)"?GK{*  
template < typename Right > KwO;ICdJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jd]Om r!  
  { w1tWyKq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6U|An*  
} T%|{Qo<j  
IiW*'0H:/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OolYQU1_  
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。 SVKjhZK  
bzYj`t?  
template < typename T >   struct picker_maker LY Y3*d  
  { 9yla &XTD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; % NSb8@  
} ; <y4hK3wP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o~<ith$A*  
  { >@?!-Fy5  
typedef picker < T > result; ~jcdnm]  
} ; M&auA  
fCC^hB]'  
下面总的结构就有了: RLl*@SEi"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *K}h >b 1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Egy#_ RT{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FfEP@$  
至此链式操作完美实现。 CshYUr -  
9R$0[HbI3  
Lg6;FbY?  
七. 问题3 eO7 )LM4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8zhr;Srt  
w)xiiO[  
template < typename T1, typename T2 > L>xecep  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FFC"rG  
  { ~)ut"4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VINb9W}G[  
} 4Wsp PHj  
VY9o}J>,w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E}-Y!,v^  
H5MO3DJ  
template < typename T1, typename T2 > _m0B6?KJ  
struct result_2 y}5:CZ  
  { r@WfZ  Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y6#AL<W@=  
} ; +g.lLb*#  
:X+!W_xR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /Py1Q  
这个差事就留给了holder自己。 qnO>F^itF  
    W=-:<3XL  
cmcR @zv  
template < int Order > 5EX Ghc'  
class holder; d U}kimz  
template <> Sv#S_jh  
class holder < 1 > >U7{EfUJdx  
  { BmhIKXE{*  
public : Y[~Dj@Q<  
template < typename T > |#i|BVnoE  
  struct result_1 z%lLbKSe  
  { fVvB8[(;~  
  typedef T & result; :iEIo7B  
} ; OAiSE`  
template < typename T1, typename T2 > `z1E]{A  
  struct result_2 96#aG h>  
  { hVGK%HCz&  
  typedef T1 & result; Ljs4^vy <J  
} ; ~q,Wj!>Ob  
template < typename T > :ceT8-PBRx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GNX`~%3KYc  
  { o,yZ1"  
  return (T & )r; YZ(tjIgQ  
} 5sZqX.XVF  
template < typename T1, typename T2 > \Y$@$)   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4?',E ddo  
  { _t-e.2a v  
  return (T1 & )r1; spG3"Eodi  
} L|y 9T {s  
} ;  %G>  
2qDyb]9  
template <> =u<jxV9  
class holder < 2 > a0)]W%F  
  { Sau?Y  
public : DP6>fzsl  
template < typename T > *z }<eq  
  struct result_1 .vov ,J!Y  
  { J/>9w  
  typedef T & result; +@BjQ|UZ  
} ; \F8 :6-  
template < typename T1, typename T2 > \H {UJ  
  struct result_2 #v\o@ArX  
  { <d~IdK'\x  
  typedef T2 & result; a_(fqoW  
} ; B#, TdP]/  
template < typename T > \rSofn#c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i:n1Di1~E  
  { 8Y P7'Fz  
  return (T & )r; /7&WFCc)(  
} =y]F cxF  
template < typename T1, typename T2 > Xu%8Q?]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z+{Q(8'b]  
  { XGSgx  
  return (T2 & )r2; g93H l&  
} ;dqu ld+q  
} ; bF c %  
LPS]TG\  
LNOz.2fr>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 H:4? sR3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q 1~3T;Il  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &H:2TL!  
{O5(O oDa  
return l(i, j) = r(i, j); CH] +S>$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a]t| /Mq  
n}3fItSJ  
  return ( int & )i; |*JMCI@Mz  
  return ( int & )j; m:]60koz]o  
最后执行i = j; VskdC?yIp  
可见,参数被正确的选择了。 ';KZ.D  
O>/& -Wk=  
jPmp=qg"q  
}]+k  
sG:tyvln  
八. 中期总结 0xzS9  
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: mu@IcIb>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `c'R42S A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9k3RC}dEr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PGJkQsp0  
9IJc9Sv(  
r(p@{L185  
3u&)6C?YM  
8~:s$~&r  
ldRisL  
九. 简化 68nBc~iAm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 MOIMW+n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gF~#M1!!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: p(pL"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f1 Zj:3e  
  +-*/&|^等 905Lk>rB  
2. 返回引用。 F~zrg+VDjL  
  =,各种复合赋值等 A)641"[  
3. 返回固定类型。 n--w-1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !z |a+{  
4. 原样返回。 <a)L5<#  
  operator, Usf7 AS=  
5. 返回解引用的类型。 s#%P9A  
  operator*(单目) @%4tWE  
6. 返回地址。 |$sMzPCxOk  
  operator&(单目) /=~o|-n8@  
7. 下表访问返回类型。 cB|Rj}40v  
  operator[] 4=7h1qex  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5<mGG;F  
  operator<<和operator>> )=6o  ,  
EbMG9  
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。 t{o&$s93  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %G/j+Pf  
2; ~jKR[~  
template < typename Left > Bxs0m]  
struct value_return uH=^ILN.  
  { m1,yf*U  
template < typename T > }4wIfI83K,  
  struct result_1 >%Nqgn$V  
  { ~-K<gT/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Nc[[o>/Cb  
} ; &N\4/'wV  
U!Eo*?LU$  
template < typename T1, typename T2 > )R5=GHmL  
  struct result_2 iK=SK3)vR  
  { Yb=Z `)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2kV{|`1  
} ; U7le> d;L  
} ; *$EcP`K$  
^:64(7  
ddG5g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ct\n1T }  
4Up \_  
下面我们来剥离functor中的operator()  <6[P5>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8V(-S,  
|"o/GUI~  
return l(t) op r(t) J~(M%] &k^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZZ@1l  
return op l(t) Mr u  
return op l(t1, t2) U1~6o"1H  
return l(t) op HVkq{W|w  
return l(t1, t2) op l>iE1`iL<  
return l(t)[r(t)] XTPf~Te,=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G'0]m-)dw  
N\Li/  
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: @>4=}z_e  
单目: return f(l(t), r(t)); VT~jgsY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %X>P+6<=  
双目: return f(l(t)); /%9CR'%*c  
return f(l(t1, t2)); +tSfx  
下面就是f的实现,以operator/为例 jo ^+  
ds|L'7  
struct meta_divide _7qGo7bpN  
  { ,)](h+zl_6  
template < typename T1, typename T2 > |\iJ6m;a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?)i`)mu'  
  { +Oa+G.;)o4  
  return t1 / t2; WEVV2BJ  
} 5U5)$K'OA  
} ; B`1"4[{  
/+{]?y,  
这个工作可以让宏来做: @ - _lw  
8 DE%ot  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cJ#|mzup  
template < typename T1, typename T2 > \ |ZBHXv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bX*c-r:  
以后可以直接用 *&A/0]w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m#kJ((~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 lhRo+X#G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /UAcN1K!B  
Sx|)GTJJ|-  
#HF;yAc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  01;  
lIDGL05f'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '<eeCe-  
class unary_op : public Rettype k6mC_  
  { ^KO=8m( )J  
    Left l; ,OilGTQ#  
public : %A ^qm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UI}df<Ge  
nL]-]n;  
template < typename T > {u4=*> ?G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X \GB:#:X  
      { e6JT|>9A7  
      return FuncType::execute(l(t)); _J+p[=[L  
    } %e,X7W`'2  
? pkg1F7  
    template < typename T1, typename T2 > @cz\'v6E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "spAYk\  
      { nC;2wQ6aO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p[Yja y+  
    } qh<h|C]V  
} ; 0-!K@#$>=  
?!$uMKyt  
a&*fk?o  
同样还可以申明一个binary_op +>,4d  
gfW8s+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > },@1i<Bb  
class binary_op : public Rettype Spt]<~  
  { ?-g/hXx;  
    Left l; tnCGa%M  
Right r; aOr'OeG(=e  
public : 3TS(il9A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P$=BmBq18`  
OE4hG xG  
template < typename T > <,S5(pZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $<[Q8V-  
      { qek[p_7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }%;o#!<N(@  
    } ;>z.wol  
:"pA0oB  
    template < typename T1, typename T2 > b?~%u+'3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 37S  bF,G  
      { 1oSrhUTy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *b@YoQe3!  
    } e[(XR_EY  
} ; e/p2| 4;  
2{sx"/k\A  
o JLpFL  
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 ("7rjQjRz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i#lnSJ08  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0E5"}8  
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。 #Oeb3U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8?> #  
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。。。 ]hPu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :U}.  
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) ^4\h Z  
下面是修改过的unary_op B3j   
C`Oc%~UkC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S{qc1qj  
class unary_op !\DlX |  
  { sr=~U q{g  
Left l; ~q.a<B`,t  
  ;9+[t8Y)D  
public : 3Dd"qON!  
=Z3{6y}3p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DaN=NURDV  
&RzkM4"  
template < typename T > 'K L" i  
  struct result_1 u?J!3ZEtb  
  { UcHe"mn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k`5jy~;  
} ; oV(|51(f  
)dv w.X  
template < typename T1, typename T2 > (SEE(G35  
  struct result_2 sUCI+)cM3  
  { Hz*5ZIw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,u:J"epM  
} ; BkP'b{z|  
3?do|>  
template < typename T1, typename T2 > xksd&X:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !R;NV|.eI6  
  { Z4^O`yS9+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;V=Y#|o  
} 8zMt&5jD  
\-]zXKl2k  
template < typename T > b-d{)-G{(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1[; 7Ay  
  { o4%H/|Oq.  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0bR)]"K  
} T uk:: .jD  
wNk 0F7Ck  
} ; R">-h;#  
_+OnH!G0  
a7]wPXKq  
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 DFk0"+Ky  
好啦,现在才真正完美了。 am'11a@*  
现在在picker里面就可以这么添加了: r+0<A.''a  
.+@;gVZx1  
template < typename Right > ag_RKlM3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zF)&o}  
  { o4^|n1vN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i-<1M|f  
} XY_zF F  
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。 sU|\? pJ  
k%|Sl>{Ir  
Xxz_h*  
ep$C nBwE  
**D3.-0u&  
十. bind DL t"cAW  
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。 8JFns-5  
先来分析一下一段例子 As y&X  
E .'v,GYe  
MMQ^&!H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fx3CY W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c)b/"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MR?5p8S#g  
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。 o#^(mGj_.  
我们来写个简单的。 v7h!'U[/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :pp@x*uNP  
对于函数对象类的版本: 0E<xzYo  
SyB2A\A  
template < typename Func > ~fht [S?@M  
struct functor_trait _,ki/7{  
  { nB &[R  
typedef typename Func::result_type result_type; -PG81F&K  
} ; y37c&XYq  
对于无参数函数的版本: ;!C~_{/t  
O 7Z?y*  
template < typename Ret > e2dg{n$6"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > , S }  
  { eXYf"hU,  
typedef Ret result_type; p9(|p Z  
} ; UyUz_6J  
对于单参数函数的版本: }Z,xF`  
Fcz}Gs4  
template < typename Ret, typename V1 > BKV,V/*p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nj (\+l5  
  { "8-;Dq'+  
typedef Ret result_type; na4^>:r~  
} ; QyEGK  
对于双参数函数的版本: r3BQo[ 't  
7;i [  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gic!yhsS_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "G[yV>pxv  
  { Q`B K R]/  
typedef Ret result_type; 6SqS\ 8  
} ; _X6@.sM/2  
等等。。。 XZ&cTjNB&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y[64O x  
k0(_0o  
template < typename Func > {@7xOOAw  
struct func_return I)AbH<G{  
  { G(fS__z  
template < typename T > !LX)  
  struct result_1 E|K|AdL  
  { )L0NX^jW;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1KMSBLx  
} ; f =MP1q[  
b$JrLZs$_  
template < typename T1, typename T2 > B'D\l\w  
  struct result_2 8-u #<D.  
  { 6g-Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |\<L7|hb9  
} ; )#Le"&D  
} ; H 2JKQm_  
N!~5S`  
'o]kOp@q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AeR*79x  
s J{J@/5  
template < typename Func, typename aPicker > /_[?i"GW  
class binder_1 0Lx,qZ'  
  { rT"3^,,  
Func fn; $V\Dl]a1  
aPicker pk; xS+!/pBf"Y  
public : WI6h G  
% 4Gt^:J"  
template < typename T > Qv}TUX4  
  struct result_1 Kn*LwWne  
  { ]RxJ^'a63  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TFG0~"4Cz  
} ; wA2^ I70-  
 Eyq4w  
template < typename T1, typename T2 > ^u:bgwP  
  struct result_2 9U4 D$M  
  { U62Z ?nge%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `>Ms7G9S~e  
} ; @gnLY  
BIXbdo5F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .G-L/*&%  
EYRg,U&'  
template < typename T > -)Hc^'.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]YrgkC35  
  { &)izh) FA  
  return fn(pk(t));  Pm"nwm  
} jct'B}@X(  
template < typename T1, typename T2 > L0;XzZ S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Dx@rW\  
  { &fW'_,-  
  return fn(pk(t1, t2)); NXMZTZpB7  
} nyL$z-I)  
} ; W1JvLU5L*r  
AAF']z<4_"  
+GEdVB  
一目了然不是么? YQ>O6:%  
最后实现bind 5fy{!  
>eWORf>7  
i1 c[Gk.o  
template < typename Func, typename aPicker > ^"iJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x^Zm:Jrw~  
  { D `av9I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XZ<8M}Lg  
} X]_9g[V  
)4RSo&9p`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '=(D7F;  
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。 $ I J^  
u%5 ,U-  
十一. phoenix !p Q*m`Xo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OQVo4yl"  
y!T8(  
for_each(v.begin(), v.end(), X/ Ii}X/p  
( 0J6* U[  
do_ o$#q/L  
[ P('bnDU  
  cout << _1 <<   " , " U, 8mYv2|  
] 4KR$sKq$q  
.while_( -- _1), ';m;K (g  
cout << var( " \n " ) 3 bT?4  
) F_&H*kL L3  
); Z4g<Ys*  
}}l jVUpC%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2t?Vl%<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %pLqX61t=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ts; ^,|h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NZ?dJ"eq7  
2Z?l,M~  
jhkX U+4  
template < typename Cond, typename Actor > nUK;M[  
class do_while wRZS+^hx  
  { )x35  
Cond cd; q3`~uTzk  
Actor act; !$#5E1:\  
public : U;M !jj  
template < typename T > LP/SblE  
  struct result_1 4%4Yqx )  
  { Q n.3 B  
  typedef int result_type; ND/oKM+?  
} ; >DN^',FEm  
Oc-ia)v1G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cC]]H&'Hg+  
P<;Puww/  
template < typename T > -J0OtrZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +11 oVW  
  { /B|"<`-H  
  do &*oljGt8  
    { ":qS9vW  
  act(t); V{ ~~8b1E  
  } b`ksTO`}x  
  while (cd(t)); BU7QK_zT:  
  return   0 ; ,1]VY/  
} =dmxE*C  
} ; V;Q@' <w  
DiZ;FHnaG?  
[^XD @  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ e.Bz `  
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。 F%4N/e'L  
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。 L">m2/ HG  
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。 C =B a|Z  
下面就是产生这个functor的类: eR/X9<  
T5}5uk9  
q^7=/d8  
template < typename Actor > 6/vMK<Fz9  
class do_while_actor a&dP@)  
  { = )4bf"~8  
Actor act; qD /h/  
public : Ns#L9T#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :9(w~bB9$  
R/ x-$VJ  
template < typename Cond > QUg<~q)Oq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]7RK/Zu i  
} ; "{d[V(lE"  
&)|f|\yh"  
Z=< D`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SRU#Y8Xv|  
最后,是那个do_ XhN?E-WywQ  
,mKUCG  
- s2Yhf  
class do_while_invoker Q8]S6,pt  
  { " Lh XR  
public : pK'D(t  
template < typename Actor > I*mBU^<9V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9WHarv2@  
  { y5Fgf3P@ju  
  return do_while_actor < Actor > (act); A2Iqn5  
} E/D@;Ym18  
} do_; w;J#+ik  
Eh[NKgYL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RER93:(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @[n%q.|VB  
最后来说说怎么处理break和continue Tc|+:Usy  
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。 `qZ@eGZ z  
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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