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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *Sps^Wl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v2k@yxt(  
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, 2S-f5&o  
s"R5'W\U  
N5zx#g  
-F_c Bu81V  
  class filler `\GR Y @cg  
  { \,'4eV  
public : qiH)J- ~GZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J&&)%&h'I  
} ; }42Hhu7j  
u;+8Jg+xH/  
RAWzQE }  
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: i|m8#*Hd  
\i+Ad@)  
*Qyu QF  
M4(57b[`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (I/ iD.A  
]- _ ma  
#}l$<7Z U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _}F _Q5)  
}QBL{\E!  
Xk\IO0GF  
=J|jCK[r  
二. 战前分析 BS(jC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \Foo:jON  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &2S-scP  
k(o(:-+x  
31UxYBY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S|af?IW  
  /* --------------------------------------------- */ ;hF}"shJN  
vector < int *> vp( 10 ); +s^nT{B@\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a~?B/ g&_  
/* --------------------------------------------- */ _]-8gr-T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U ({N'y=  
/* --------------------------------------------- */ 8 Vf #t!t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i[I&m]N  
  /* --------------------------------------------- */ Ve${g`7&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a,(nf1@5  
/* --------------------------------------------- */ |=07n K2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bR,Es~n  
\iaZV.#f  
mE_%  
h=\1ZQKC)  
看了之后,我们可以思考一些问题: (:F]@vT  
1._1, _2是什么? ~f"3Wa*\B  
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。 kR3wbA  
2._1 = 1是在做什么? %a|Qw(4\  
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。 (E7"GJ  
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。 &nwS7n1eb  
pU'${Z~b  
M?DZShkV_  
三. 动工 EV-sEl8ki  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /nsBUM[;  
HDTA`h?t;  
hnH<m7  
}a#T\6rY  
template < typename T > J5n6K$ .d  
class assignment Hzj8o3  
  { 'IFA>}e7W  
T value; _`gkYu3R+  
public : )B+R|PZ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} fj/L)i  
template < typename T2 > @3$I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  JZ+6)R  
} ; T+aNX/c|>  
$gN\%X/n"1  
Z6rZAwy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [V qiF~o,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Wp+lI1t  
I?E+  
8)> T>-os  
EZ:? (|h  
  class holder x2a ?ugQ  
  { S=lCzL;j"  
public : [PB73q8  
template < typename T > IZm6.F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k=mLcP  
  { L)&^Pu  
  return assignment < T > (t); Z,/^lg c,  
} ~cyKPg6  
} ;  ^#C+l  
|&xaV-b9W  
1L+hI=\O  
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: }h1LH4  
+H?g9v40  
  static holder _1; VcXr!4 M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "" >Yw/'  
oV;sd5'LG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j`q>YPp  
而不用手动写一个函数对象。 \At~94  
.ahY 1CO  
$y,KDR7^  
QH4m7M@ni  
四. 问题分析 #pgD-0_  
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。 4M>pHz4  
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。 X lItg\R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1LSJy*yY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xb%Q[V_m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7w" !"W#  
B~k{f}  
五. 问题1:一致性 '3U,UD5EG  
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?| `?.6}*4@_A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yUD@oOVC0  
YgjW%q   
struct holder 7O k-T10  
  { 0TA8#c  
  // ky]^N)  
  template < typename T > $[ S 33Q  
T &   operator ()( const T & r) const tmoCy0qWz  
  { b;d7mh 4  
  return (T & )r; 7Hv 6>z#m  
} 2bLc57j{`9  
} ; `7y3C\zyQ  
re/u3\S  
这样的话assignment也必须相应改动: <9"@<[[,  
EPLHw  
template < typename Left, typename Right > {fDRVnI?  
class assignment \p( 0H6  
  { BeQ'\#q,  
Left l; -zMvpe-am&  
Right r; $*$4DG1gaR  
public : "%+||IyW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VyN F)$'T  
template < typename T2 > }Hg\ tj}i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f/Y7@y  
} ; tDah@_  
2]Cn<zJ  
同时,holder的operator=也需要改动: x1`(Z|RJ  
o6|- :u5_/  
template < typename T > lH`c&LL-=!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l{.PyU5)  
  { *0@Z+'M?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j DEym&-  
} ZL0k  
^_3 $f  
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。 5wh(Qdib  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yx&}bu\  
EZ/_uj2&SN  
return l(rhs) = r; ) ?kbHm  
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。 B* 3_m _a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Sy9v  
".Q]FE@>  
template < typename Tp > #Dgu V  
class constant_t 0Bp0ScE|FA  
  { 7Dl^5q.|  
  const Tp t; ' Kkp!eZQ~  
public : ,wg(}y'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IcQpb F0  
template < typename T > s/~pr.>-l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .,(x7?  
  { i$3#/*Y7_L  
  return t; {yT<22Fl  
} 8KigGhY'ms  
} ; +/%4E %  
)v+&l9D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 []N&,2O  
下面就可以修改holder的operator=了 N;P/$  
y c<%f  
template < typename T > 0QquxYYw,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h82y9($cZ  
  { &WAU[{4W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +/n]9l]#h  
} \8a014  
!=;Evf  
同时也要修改assignment的operator() imwn)]LR  
kn HrMD;  
template < typename T2 > XAF]B,h=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H&F2[j$T  
现在代码看起来就很一致了。 xDekC~ Zq  
Bqa_l|  
六. 问题2:链式操作 @W(,|xES  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Sjw wc6_c  
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。 _}']h^@ Z  
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。 Gv8Z  
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。 /i Xl] <  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F$JA IL{W  
yJqDB$0  
template < typename T > :18}$  
struct result_1 hZUS#75M5  
  { wV$V X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P&5vVA6K7  
} ; #q0xlF@  
GO][`zZJ]  
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: XM?c*,=fu  
p((.(fx  
template < typename T > Cx(HsJ! ,  
struct   ref 4U)%JK.ta  
  { $1)NYsSH/H  
typedef T & reference; T?u*ey~Tv  
} ; /Z#AHfKF  
template < typename T > 93w$ck},?G  
struct   ref < T &> O f-gG~  
  { C`3fM05g  
typedef T & reference; ^( C,LVP<  
} ; 98<^!mwF  
c[OQo~m$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M5`m5qc3  
/n,a0U/  
template < typename T > *x 2u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3+U2oI:I  
  { X88I|Z'HIh  
  return l(t) = r(t); O,J,Q|` H&  
} 95D(0qv  
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。 x5U;i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d]=>U^K  
#&{)`+!"  
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 u6\W"LW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =5%}CbUU)4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s\3ZE11L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;lTgihW-  
最后的布局是: <_bGV  
                Add =*y{y)B^g  
              /   \ b%X}{/n  
            Divide   5 }_Sgor83n  
            /   \ i~HS"n  
          _1     3 mUb2U&6(  
似乎一切都解决了?不。 [vdC$9z,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 q>#P|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D{[i_K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Pc~)4>X<  
;]/cCi  
template < typename Right > JvW!w)$pY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8Waic&lX~  
Right & rt) const Z>@\!$Mc  
  { jJ_6_8#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SS,'mv  
} c/3]M>+M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @(tuE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <("P5@cExU  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3URrK[%x`  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?nR$>a`  
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。 }T=\hM  
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? ,}Ic($ To  
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: (jE[W:  
\ $9n `  
template < class Action > Y:'c<k  
class picker : public Action <jVk}gi)Jp  
  { k1FG$1.  
public : ~BI! l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3e^'mT  
  // all the operator overloaded -f(< 2i  
} ; gBd~:ZUa  
_NbhWv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |qibO \_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V3\} ]5  
FC8= ru  
template < typename Right > A)^A2xZQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?[O Sy.6  
  { l {\@+m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QlxlT$o}  
} FCYZ9L5uF  
gJ Z9XLPC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t4iV[xl3F  
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。 RveMz$Yy  
( e(<4-&  
template < typename T >   struct picker_maker }*0*8~Q'5  
  { =CO#Q$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "[ ]72PC  
} ; af7\2 g3*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TWQ{, B  
  { >E(IkpZ  
typedef picker < T > result; *W<g%j-a  
} ; tZY(r {  
UBy:W^\g  
下面总的结构就有了: 8c'E  
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。 SbpO<8}8  
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。 QGd"Z lQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '^M3g-C[Jg  
至此链式操作完美实现。 b*qC  
5fa_L'L#  
{R. @EFkZ  
七. 问题3 *,__\/U98  
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。 ~ +z'pK~c  
eTa[~esu.  
template < typename T1, typename T2 > [5kaF"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <?iwi[S  
  { *YY:JLe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lV!@h}mG  
} +2]{% =  
w-MnJ(r  
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: ;-65~i0Iu  
J;BG/VI1  
template < typename T1, typename T2 > e c`3Qw  
struct result_2 G@QZmuj&KH  
  { <)(STo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xlaBOKa%  
} ; wXsA-H/`  
EGyQ hZ mO  
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? # S4{,  
这个差事就留给了holder自己。 21U,!  
    bKH8/*Yk  
F/w!4,'<?5  
template < int Order > .Su9fj y%  
class holder; 'rdg  
template <> 7nHlDPps)  
class holder < 1 > "VcG3.  
  { t1 .6+  
public : GVp2| \-L  
template < typename T > 8V3SZ17  
  struct result_1 < F Cr L  
  { O<h`[1eUjS  
  typedef T & result; a4! AvG  
} ; Em R#)c~(W  
template < typename T1, typename T2 > ? <slB>8  
  struct result_2 e&u HU8k*  
  { %+9Mr ami  
  typedef T1 & result; PF- sb&q  
} ; G}\E{VvWh  
template < typename T > !g~xn2m$R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |&TRN1  
  { l>M&S^/s j  
  return (T & )r; <H~  (iQ  
} ZUMzWK5Th  
template < typename T1, typename T2 > T{j&w%(z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _>*$%R  
  { A_@#V)D2  
  return (T1 & )r1; LE!3'^Zq  
} E-i rB/0  
} ; I=pT fkTT  
fF8g3|p:  
template <> :U<`iJwY  
class holder < 2 > 4jrY3gyBX  
  { ,.f GZ4  
public : cQUmcK/,  
template < typename T > O.*,e  
  struct result_1 8<6;X7<-  
  { */RtN`dh  
  typedef T & result; |k> _ jO  
} ; !T|X/B R  
template < typename T1, typename T2 > (a1s~  
  struct result_2 Z %MP:@z  
  { y)!K@  
  typedef T2 & result; 810u +%fu  
} ; BaTE59W  
template < typename T > NQ%lwE~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qMz0R\4  
  { Wel-a< e  
  return (T & )r; @QMMtfeLj  
} 0=&Hm).  
template < typename T1, typename T2 > q=E<y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [>4Ou^=1  
  { Xi1/wbC  
  return (T2 & )r2; WrL&$dEJ?M  
} U)+Yh  
} ; }} l04kN_  
-pc*$oe  
O6;7'  
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> >。 7WW@%4(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~FM5]<X)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4S@^ym  
X%S?o  
return l(i, j) = r(i, j); pNI=HHx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pVP CxP  
a! P?RbW  
  return ( int & )i; N/mTG2'<  
  return ( int & )j; C jsy1gA  
最后执行i = j; O%y.  
可见,参数被正确的选择了。 hIC$4lR~  
X5527`?e  
*^Wx=#w$V  
2RidI&?c<  
+^!&-g@(  
八. 中期总结 =x9zy]  
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: e&E""ye  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n_hV;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 u-At k-2M  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gz-}nCSi  
,Rk;*MEMJ  
">lu8F  
;2-,Xzz8  
'$PiyM|V  
Qhsh{muw(  
九. 简化 Y: oL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 CbA!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :}v&TQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  ">*PH}b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vz*QzVk1  
  +-*/&|^等 iXMs*G cK  
2. 返回引用。 ,l#Ev{  
  =,各种复合赋值等 Je[wGF:%:$  
3. 返回固定类型。 cWP34;NNM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m49GCo k+  
4. 原样返回。 <|~X,g;f  
  operator, u!];RHOp|  
5. 返回解引用的类型。 1p<m>s=D=e  
  operator*(单目) Tz]t.]!&E  
6. 返回地址。 e-ILUzT  
  operator&(单目) 3@*J=LGhKc  
7. 下表访问返回类型。 ^i2W=A'P  
  operator[] tpO%)*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DDyeN uK  
  operator<<和operator>> V.6h6B!vB  
p@y?xZS  
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。 %:sQ[^0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oEd+  
?`,<l#sj  
template < typename Left > >fPa>[_1  
struct value_return 9"K EHf!  
  { +ZEj(fd9  
template < typename T > #TM+Vd$  
  struct result_1 Lf{9=;  
  { /mX/ "~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _$]3&P  
} ; ] hGU.C"(  
Fx*iAH\e  
template < typename T1, typename T2 > V<Q''%k  
  struct result_2 LWuciHfd+  
  { *Fb]lM7D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qI"Xh" c?  
} ; @k>}h\w  
} ; %{WS7(si  
9}p?h1NrY  
J wL}|o6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GSIRZJl  
oW3j|V  
下面我们来剥离functor中的operator() I{U7BZy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gE]6]L  
kHygif !I4  
return l(t) op r(t) FCnOvF65  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $8vZiB!"  
return op l(t) ZgK[,<2  
return op l(t1, t2) xr}3vJ7  
return l(t) op ?zGx]?1P1<  
return l(t1, t2) op dE~]%fUFy-  
return l(t)[r(t)] VPoA,;Y"-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mD<- <]SYp  
#$2 {l,>  
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: >7i&(6L  
单目: return f(l(t), r(t)); $ (/=Wn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _GS_R%b  
双目: return f(l(t)); +e}v) N  
return f(l(t1, t2)); 7yM=$"'d  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~(OG3`W!  
{Z0(V"Q  
struct meta_divide #d2XVpO[0  
  { Is1P,`*!  
template < typename T1, typename T2 > ^)oBa=jL4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) viB'ul7o  
  { A?i ~*#wE  
  return t1 / t2; Wu3or"lcw*  
} g<pr(7jO  
} ; yNCd} 4Ym5  
[qbZp1s|(  
这个工作可以让宏来做: 4&%0%  
'/8{Mx+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C{( &Yy"  
template < typename T1, typename T2 > \ pURtk-Fr2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WxLbf +0o  
以后可以直接用 M3 MB{cA2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Iv])s  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 g>` k9`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6 G.(o  
* -uA\  
uH*moVw@5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gySCK-(y  
IAyyRl\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #&0G$~  
class unary_op : public Rettype 3v\69s  
  { dRj2% Q f  
    Left l; ?='2@@8;  
public : <@:RS$" i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FQY{[QvF~  
4JQd/;  
template < typename T > 0V;9v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XhEZTg;  
      { Ckd j|  
      return FuncType::execute(l(t)); \Lu aI  
    } /LwS|c6}}  
\f~m6j$D_  
    template < typename T1, typename T2 > `CpfQP&^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XZ%3PMq  
      { nA owFdCD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6g*?(Y][  
    } <pA%|]  
} ; "&Q sv-9t  
2{U5*\FhVX  
co^bS;r  
同样还可以申明一个binary_op `qoRnG  
F8xz^UQO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^mH:8_=(.  
class binary_op : public Rettype ^wass_8  
  { `JQw]\f4>  
    Left l; R+sv?4k  
Right r; }%75 Wety  
public : z)%Ke~)<\@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S\76`Ot  
]{Y7mpdB  
template < typename T > <JUumrEo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~8JOPzK  
      { '=AqC,\#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {CH5`&  
    } %CoO-1@C  
)FQxVT,.  
    template < typename T1, typename T2 > z}BuR*WSY{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K<wg-JgA  
      { &/m0N\n?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "+XF'ZO  
    } kz0pX- @b  
} ; #,[z}fq  
m@Hg:DY  
O0l1AX"  
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 Kz~E"?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C6"{-{H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d9iVuw0u<  
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。 / jLb{Ky  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]hMs:$}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 JUXo3D~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~"J7=u1o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) kxQ al  
下面是修改过的unary_op mX2X.ww(4  
jXPf}{^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -,186ZVZ  
class unary_op cqYMzS t  
  { ^O.` P  
Left l; 4V<.:.k  
  9y'To JZ6  
public : ppuJC ' GW  
Y sDai<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %y)]Q|  
A&N$=9.N1  
template < typename T > GvzaLEo  
  struct result_1 5Vc~yMz  
  { 0VnRtLnqI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Skl:~'W.&|  
} ; b{BiC&3  
V= g u'~  
template < typename T1, typename T2 > ;.66phe  
  struct result_2 dvE~EZcS  
  { aH7@:=B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G>edJPfQ  
} ; QsX`IYk  
:jAsm[  
template < typename T1, typename T2 > :FUxe kz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z? Iu;X  
  { s .@Szq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qXprD.; }  
} lFp:F5  
XL/V>`E@  
template < typename T > FwE<_hq//  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v4qpE!W27~  
  { #/"Tb ^c9  
  return OpClass::execute(lt(t)); C>Q|"Vf2  
} %H[~V f?d  
V~_6t{L  
} ; Alv"D  
c!kzwc(  
%x./>-[t  
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 00LL&ot  
好啦,现在才真正完美了。 tUksIUYD\  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cp?6vu|RA  
>u\'k +=  
template < typename Right > \WqC^Di  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >Qqxn*O  
  { !'C8sNs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n5 <B*  
} ]k$:sX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4d_Az'7`4  
W!+eJ!Da  
R2==<"gq  
dy~M5,zn  
q>s`G  
十. bind >}bkX 6c5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |['SiO$)  
先来分析一下一段例子 4Wu(Tps  
DoNN;^H  
A4*D3\>%u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D;hJK-Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _}gfec4o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e#vGrLs.  
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。 eNK6=D|  
我们来写个简单的。 y(*5qa<>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {`Z= LLL  
对于函数对象类的版本: ^jXKM!}-E  
"!Nu A  
template < typename Func > _&N:%;9uD  
struct functor_trait ^?: Az  
  { 24po}nrO  
typedef typename Func::result_type result_type; sDvy(5  
} ; cJ>^@pd{  
对于无参数函数的版本: o4^#W;%w  
BC85#sbl  
template < typename Ret > I-Q(kWc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L<G6)'5W  
  { VVEJE$  
typedef Ret result_type; \'X-><1  
} ; M<x><U#]A  
对于单参数函数的版本: UhXVeGO  
<'j ygZ(  
template < typename Ret, typename V1 > #sv:)p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uF{l`|b'  
  { <vzU}JA\  
typedef Ret result_type; [fJxbr"  
} ; W6)XMl}n  
对于双参数函数的版本: Bnz}:te}  
gF]IAZCi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?IDkDv!na~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DG=_E\"#  
  { KfSbm?  
typedef Ret result_type; qL$\[(  
} ; !95Q4WH-@  
等等。。。 { )4@rM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +3pfBE|  
#%]?e N  
template < typename Func > Pk8(2fAYk  
struct func_return CX7eCo  
  { -5\.\L3y)  
template < typename T > ()fYhk|W  
  struct result_1  ?QcS$i  
  { T2to!*T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _AiGD  
} ; >p3S,2SM  
orEb+  
template < typename T1, typename T2 > o{7w&Pgs2  
  struct result_2 vX*kvEG  
  { j[=P3Z0q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F3nPQw{;  
} ; ZV!*ZpTe~  
} ; 9x14I2  
#b1/2=PA  
ai)?RF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lC^?Jk[N  
ZO\bCrk  
template < typename Func, typename aPicker > (DM8PtZg  
class binder_1 2~)q080jh  
  { _2<k,Dl;RY  
Func fn;  P!/:yWd  
aPicker pk; Iy2AJ|d.  
public : I^QB`%v5  
&qV_|f;  
template < typename T > ++}#pl8e  
  struct result_1 pS!N<;OWr  
  { b~+\\,q}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2!a~YT  
} ; ([hd  
|H8UT S X+  
template < typename T1, typename T2 > qjRp5  
  struct result_2 =V^8RlBi  
  { 0[s<!k9=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D|8h^*Ya  
} ; z.:IUm{z  
U}W7[f lc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sv*xO7D.  
*L5L.: Ze  
template < typename T > l 4cTN @E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 wD  
  { Eqh&<]q  
  return fn(pk(t)); f q*V76F  
} 68!=`49r>  
template < typename T1, typename T2 > Z15b'^)?9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &&n-$WEl  
  { M5B?`mTl  
  return fn(pk(t1, t2)); i^/D_L.  
} zQx7qx  
} ; WtbOm  
g@S?5S.Av  
cs)z!  
一目了然不是么? pB79#4  
最后实现bind I\VC2U  
<V*M%YWs  
Oc^bbC  
template < typename Func, typename aPicker > o(5 ( ]bJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mvBUm-X  
  { H{*R(S<I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;gW?Fnry;  
} nB , &m&  
b .v^:M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9,Ug  
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。 (2%z9W  
?;Ge/~QU5  
十一. phoenix b%I2ig  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .sbV<ulbc  
M{~KT3c  
for_each(v.begin(), v.end(), a.g:yWL\  
( -\fn\n  
do_ }MV=t7x9+  
[ rxAb]~MMp  
  cout << _1 <<   " , " n5 jzVv  
] y :8Oc?  
.while_( -- _1), z,=k F I  
cout << var( " \n " ) mdIa`OZr  
) `@i! 'h  
); @&]%%o+  
Qtn%h:i S~  
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: 2aO.t  
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 Hh.l,Z7i7D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V s1Z$HS`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 54, (;  
NpYzN|W:  
[ f`V_1d3  
template < typename Cond, typename Actor > "npLl]XM  
class do_while . xdSUe  
  { Tg.}rNA4  
Cond cd; v/WvT!6V`  
Actor act; nc.X+dx:  
public : 8_F5c@7  
template < typename T > ?)B\0` %*'  
  struct result_1 >~k"C,6  
  { 4&([<gyR<  
  typedef int result_type; o@KK/f  
} ; -:o4|&g<*  
{z/Y~rf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *R6Ed  
\`M8Mu9~w  
template < typename T > Th)Z?\8zk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d% :   
  { m|w-}s,  
  do Cl5l+I\1  
    { mxJ& IV  
  act(t); /2e&fxxD  
  } h+7THMI  
  while (cd(t)); g",htYoEnj  
  return   0 ; Xn 1V1sr  
} 3B5GsI  
} ; ]hL `HP  
>3a<#s{%  
6eh\-+=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hc;8Vsa  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x2bKFJ>e@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0qj:v"~Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R6A{u(  
下面就是产生这个functor的类: S3iXG @  
VNcxST15a  
LzW8)<N  
template < typename Actor > =x/Ap1  
class do_while_actor y7quKv7L}  
  { zMf .  
Actor act; uoM;p'  
public : #ONad0T;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <n)J~B^  
Az}.Z'LJ  
template < typename Cond > 5mxYzu;#]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u._B7R&>  
} ; `EUufTYi  
&]'{N69@d?  
oWu2}#~z_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W/3,vf1  
最后,是那个do_ 7 )`U%}R  
ke sg]K  
:QGd/JX$n`  
class do_while_invoker 2|KgRk|!  
  { V kA$T8  
public : G98P<cyD  
template < typename Actor > wsnR$FhQ`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aeQvIob@  
  { h2SVDKj  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y%FQ]Q=+  
} 78}QaE  
} do_; ZPieL&uV`  
zF9SZ#{a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4' ym vR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L"|~,SVF  
最后来说说怎么处理break和continue  jIMT&5k  
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。 K/,y"DUN&  
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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