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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^e ii 4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x ,W+:l9~s  
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, ^p/mJ1/s7  
ZxQP,Ys_Y  
5$X{{j2  
t,_[nu(~8%  
  class filler J)o%83//  
  { rg\w!L(  
public : P9vROzXK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cALs;)z  
} ; rv:O|wZ  
75f.^4/%  
DP_\%(A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ix;8S=eP~{  
! ZEKvW  
,fn=%tiUk  
HFOp4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O/Vue  
5]E5V@C   
c/RG1w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vNIQc "\-  
ZUycJ-[  
|wx1 [xZ  
_[W=1bGJ  
二. 战前分析 O9Aooe4W=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {$^|^n5j  
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 >\ W" 3.  
N<x5:f#+  
K4"as9oFP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); novZ<?7 5;  
  /* --------------------------------------------- */ V|= 1<v  
vector < int *> vp( 10 ); 0U'r ia:$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ryN-d%t?  
/* --------------------------------------------- */ rk|6!kry  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )8;'fE[p}  
/* --------------------------------------------- */ N@}U;x}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tyh%s"  
  /* --------------------------------------------- */ `8I&(k<wLe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LHp s2,  
/* --------------------------------------------- */ 8'y|cF%U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~$`b{  
m N{$z<r  
{q^KlSjm  
V47 Fp  
看了之后,我们可以思考一些问题: ="`y<J P  
1._1, _2是什么? 1na[=Q2  
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。 ,Gfnf%H\8>  
2._1 = 1是在做什么? ;$Y?j8g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 HwHI$IB  
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。 &7 ,wdG  
gI]Vyg<{d  
#xmUND`@  
三. 动工 %UmE=V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {PU[MHZF  
gVGq  
.D :v0Zm}m  
-I -wdyDr  
template < typename T > t/3veDh@  
class assignment +"<f22cS1  
  { 2dC)%]aLme  
T value; J(Bn  n  
public : |A2.W8`o  
assignment( const T & v) : value(v) {} \ .:CL?m#  
template < typename T2 > q+K`+& @\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !%Ak15o  
} ; :A[ Gtc(_  
k=LY 6  
O&}07(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /( q*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cJt#8P  
Ss8`;>  
})J]D~!p  
-/h$Yb  
  class holder 0Vg8o @  
  { zR e0z2  
public : }%VHBkuc  
template < typename T > YXmLd'F^3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7QQnvoP  
  { m8FKr/Z-  
  return assignment < T > (t); ~WVrtYJu  
} 0hPm,H*Y]  
} ; +ux,cx.U"  
a+ ]@$8+  
n.XT-X^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f1Rm9``  
f5'+F-`N  
  static holder _1; jML}{>Gy8S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \wTW hr0  
HbCM{A9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S:Hg =|R  
而不用手动写一个函数对象。 r| YuHm  
P,,@&* :  
3uN;*f  
:g][99  
四. 问题分析 (;!&RZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 lx%<oC+M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 63ht|$G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XWK A0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9HWtdJ+^C=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s$mcIMqs  
>YD? pDPb/  
五. 问题1:一致性 e5MX5 T^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q4Q1Ib-<2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uQrD}%GI  
 E{h   
struct holder EFV'hMjS)  
  { o4tQ9X=}  
  // -$t#AYKz  
  template < typename T > IEHAPt'  
T &   operator ()( const T & r) const kAU[lPt*R  
  { *V5R[   
  return (T & )r; q0$}MB6  
} m\[r6t]V  
} ; OSxr@  
L= hPu#&/  
这样的话assignment也必须相应改动: &Zd! |u  
0zetOlFbO  
template < typename Left, typename Right > lkOugjI  
class assignment G|v{[>tr  
  { 5^*I]5t8  
Left l;  GVe[)R  
Right r; o[0Cv*  
public : eNpGa0 eG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fC52nK&T8  
template < typename T2 > b v~"_)C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =rGjOb3+  
} ; gm\P`~+o  
_|`S9Nms  
同时,holder的operator=也需要改动: i_Ab0vye  
rOEk%kJ  
template < typename T > b+9M? k"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `~F=  
  { N\BB8<F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :iP2e+j  
} h%9#~gJ})  
iG^o@*}a  
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。 = a$7OV.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7X*$Fu<  
{}y"JbXMj  
return l(rhs) = r; >/9f>d?w^  
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。 K1Snag  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vlY83mU.  
buu~#m 1z  
template < typename Tp > HN]roSt~  
class constant_t Q30A aG}f  
  { O4dJ> O  
  const Tp t; _o`+c wc  
public : FCgr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Btp 9v<"  
template < typename T > XvETys@d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9`4M o+  
  { rozp  
  return t; PUZH[-:c  
} 7&;M"?m&  
} ; e:D8.h+ &}  
)7jjfD\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =bgzl=A`  
下面就可以修改holder的operator=了 &c>%E%!"  
%38HGjS  
template < typename T > N@6+DHt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .5*5S[  
  { |mvY=t %  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1k"<T7K  
} ]wb^5H  
A{X:p3$eN  
同时也要修改assignment的operator() 7vZtEwC)n  
[}:;B$,  
template < typename T2 > ?"04u*u3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?i'N 9 /(  
现在代码看起来就很一致了。 5argw+2s4$  
0])D)%B k  
六. 问题2:链式操作 c[VVCN8dA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0+S ;0  
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。 ~P!\;S  
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。 Hw29V //  
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。 u|(;SY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kcl~cIh77  
8_$[SV$q  
template < typename T > 9B3+$uP  
struct result_1 k0r93 xa  
  { YF8;s4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =)b!M^=X-a  
} ; y[`>,?ns5  
xu%_Zt2/?j  
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: ~dXiyU,y2  
A4{14Y;?  
template < typename T > ~}"5KX\=#  
struct   ref O}s Mqh  
  { 3ch<a0  
typedef T & reference; ~#MXhhqB  
} ; )x5t']w`K  
template < typename T >  ^t}1 $H  
struct   ref < T &> )&6ZgRq  
  { -kk0zg &|i  
typedef T & reference; H|)F-aL[  
} ; iV5S[uy72.  
v? Zo5uVoq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {nPiIPH  
prEI9/d"  
template < typename T > `O0bba=:=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J ?0P{{  
  { b($9gre>mI  
  return l(t) = r(t); !tzk7D  
} ~2;\)/E\  
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。 @?JFqwq!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QXu[<V  
 "F=ta  
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 Skg}/Ek  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2kcDJ{(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (u4'*[o\t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mt4*`CxtH;  
最后的布局是: a9u2Wlz  
                Add *C);IdhK%y  
              /   \ @_$Un&eo  
            Divide   5 */HW]x|?V~  
            /   \ ^z`d 2it  
          _1     3 V x{   
似乎一切都解决了?不。 7|xu)zYB  
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。 @'A0Lq+#  
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。 lc3N i<3v  
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: ejia4(Cd  
9k~%HN-[  
template < typename Right > j#Qnu0D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const naM~>N  
Right & rt) const ^T#jBqe  
  { gFd*\Dk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ob{Tn@  
} 4jc?9(y%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @+0dgkJ  
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。 )PkW,214#  
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。 jK".iqx2L  
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。 .C.b5x!  
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。 n.i 8?:  
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? dBwoAq`'  
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: \H9:%Tlp~4  
JVGTmS[3  
template < class Action > Dlpmm2  
class picker : public Action =XtQ\$Pax  
  { FQ> kTm`d  
public : :+ mULUi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1]9w9! j  
  // all the operator overloaded :T|9;2  
} ; 6$0<&')Yb  
5dhy80|g]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6#AEVRJKU@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _Hd|y  
B;S'l|-?  
template < typename Right > 4l{$dtKbI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lSBR(a<\y  
  { [Y~~C J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~ g-(  
} '9=b@SaAj  
m)LI| v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^^zj4 }On?  
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。 yj@k0TWT$  
BU4IN$d0Po  
template < typename T >   struct picker_maker wdAKU+tM  
  { Te[v+jgLY,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =36fS/Gb  
} ; AorY#oq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .k-6LR  
  { 3y+~l H :  
typedef picker < T > result; 8sU5MQ5  
} ; wP*3Hx;S  
C #iZAR  
下面总的结构就有了: M.6uWwzQR  
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。 %)r:!R~R  
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。 Z'>UR.g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lVQE}gd%m  
至此链式操作完美实现。 t0jE\6r  
;ne`ppz0  
h=,h Yz?]  
七. 问题3 4].o:d;`/  
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。 K#N9N@WjR  
/8Y8-&K0  
template < typename T1, typename T2 > mI!iSVqr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3cgq'ob  
  { z@,(^~C_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s+v9H10R  
} $~G5s<r  
<" nWGF4d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W^h,O+vk  
1;1;-4k7I  
template < typename T1, typename T2 > 8b.k*,r>  
struct result_2 #^r-D[/m  
  { ]Q ]y*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }~|`h1JF  
} ; Q-V8=.  
%hN>o)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? \1gAWUt('  
这个差事就留给了holder自己。 wW p7N  
    i+mU(/l2{  
pP1DR'  
template < int Order > wkGr}  
class holder; V\x'w*FP  
template <> 'g,_lF  
class holder < 1 > L=qhb;  
  { AV2Jl"1)z  
public : Ycm.qud ?  
template < typename T > %;ED} X  
  struct result_1 T@.+bD  
  { BHAFO E  
  typedef T & result; 8tR6.09'  
} ; y>0 @.  
template < typename T1, typename T2 > @}H'2V  
  struct result_2 PvV\b<Pe+  
  { ;"Qq/ knVL  
  typedef T1 & result; 1="]'!2Is  
} ; SF*mY=1  
template < typename T > :FC)+OmJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y\_mq d  
  { N*|EfI|X  
  return (T & )r; T88$sD.2 '  
} \mGb|aF8  
template < typename T1, typename T2 > Qx E%C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  2=;ZJ  
  { Lf ^ 7|  
  return (T1 & )r1; r+[g.`  
} *!y04'p`<  
} ; D9NRM;v  
d7b`X<=@s  
template <> <:/aiX8  
class holder < 2 > ag:<%\2c  
  { T+P{,,a/]  
public : ~h8k4eM  
template < typename T > GYIQ[#'d7  
  struct result_1 rjcH[U(  
  { 2N &B  
  typedef T & result; T<7}IH$6xE  
} ; 4IfkYM  
template < typename T1, typename T2 > $aTo9{M^  
  struct result_2 M_E$w$l2<  
  { &f'Lll  
  typedef T2 & result; B &Z0ZWx  
} ; L!33`xef'  
template < typename T > otjT ?R2g'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "N%W5[C{  
  { fy>3#`T-  
  return (T & )r; Y(rQ032s  
} Bt:M^b^   
template < typename T1, typename T2 > mL}Wan  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X%*BiI  
  { /P3Pv"r|8]  
  return (T2 & )r2; :X9;KoJl-V  
} : LX!T&  
} ; }o GMF~  
C&d,|e "\  
?=iy 6q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PB8U+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x51p'bNy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6S%KUFB+e  
p0Ij 4   
return l(i, j) = r(i, j); z9AX8k(B6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o~:({  
='eQh\T)  
  return ( int & )i; K nn<q=';G  
  return ( int & )j; G7-.d/8|^  
最后执行i = j; )J\ JAUj  
可见,参数被正确的选择了。 gY-}!9kW]  
S|RUc}(  
2rP!]  
IU}g[O Cu  
m:;`mBOc3  
八. 中期总结 }`$({\^w  
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: [9CBTS r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :Ot5W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A sf]sU..  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !Cm9DzG  
Z +}# Ic  
~|wh/]{b9  
]mO7O+  
P'5Q}7  
:bp8S@  
九. 简化 <M3&\  
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。 &ujq6~#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 );z/ @Q  
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: 5=_))v<Tp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g9gyx/'*  
  +-*/&|^等 QfU{W@!h  
2. 返回引用。 RjR  
  =,各种复合赋值等 ( v=Z$#l  
3. 返回固定类型。 Mg^3Y'{o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -S}^b6WL  
4. 原样返回。 2I~a{:O  
  operator, V@ph.)z  
5. 返回解引用的类型。 a*@4W3;7  
  operator*(单目) ,?!4P+ob  
6. 返回地址。 /kd6Yq(y  
  operator&(单目) 3)py|W%X $  
7. 下表访问返回类型。 ,#=;V"~9  
  operator[] ZEU/6.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G?{uR6s>#  
  operator<<和operator>> mt3j$r{_  
dr7ry"5Zq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 uQg&A`4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DKf:0E8  
8 =<&9TmE  
template < typename Left > Jro%zZle  
struct value_return *[['X%f  
  { c3aF lxW  
template < typename T > 7(= 09z  
  struct result_1 UzmD2A sO"  
  { };;6706a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )h?Pz1-W1  
} ; W[tX%B  
|b:91l  
template < typename T1, typename T2 > .EoLJHL }  
  struct result_2 B mxBbg  
  { 3DO ^vV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /F6=iHK(l  
} ; d>NM4n[h8  
} ; [S!_ubP5  
dg]: JU  
G+xdh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P ".[=h  
eyGY8fF8$  
下面我们来剥离functor中的operator() g!`$bF=e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n$T'gX#5  
$>fMu   
return l(t) op r(t) kMLWF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Os-sYaW  
return op l(t) YAf`Fnmw  
return op l(t1, t2) S2 0L@e"U  
return l(t) op AR-&c 3o  
return l(t1, t2) op ("L&iu\`@  
return l(t)[r(t)] KDX34Fr1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0 ))W [  
ESl</"<J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !h0#es\  
单目: return f(l(t), r(t)); Yw\PmRL"p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5h2@n0  
双目: return f(l(t)); "NamP\hj  
return f(l(t1, t2)); gOA  
下面就是f的实现,以operator/为例 t:G67^<3  
~)JNevLZ  
struct meta_divide O:Fnxp5@  
  { Xn'{g  
template < typename T1, typename T2 > / b_C9'S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u!As?AD.  
  { OA_Bz"  
  return t1 / t2; Wm/0Y'$r&k  
}  Wb/q&o  
} ; Wa {>R2h\  
BQcrF{q  
这个工作可以让宏来做: !Rzw[~  
A@X&d y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0OndSa,  
template < typename T1, typename T2 > \ a;Q.R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2?9SM@nAY  
以后可以直接用 /^kZ}}9baU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w}<CH3cx  
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 %C!u/:.Kv  
(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。。。) h98_6Dw(]  
PyD'lsV  
"?Eh_Dw  
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 ,&;#$ b5  
~L G).  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Q&hhmOnz  
class unary_op : public Rettype ZLBv\VQ  
  { ]E1aIt  
    Left l; p#9.lFSX  
public : b{C3r3B8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  m/)Wn  
c5?;^a[  
template < typename T > ZqHh$QBD 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %C_RBd  
      { ,!BiB*  
      return FuncType::execute(l(t)); dF2 &{D"J  
    } d~](S<k  
X&1R6 O  
    template < typename T1, typename T2 > $d4^e&s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uUUj?%  
      { OTA@4~{C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \Gh]$s p  
    } E?o1&(2p  
} ; sjpcz4|K  
}[P1Va[!  
iV!o)WvG,F  
同样还可以申明一个binary_op }Z MbTsm  
`B{N3Kxbp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zPp?D_t  
class binary_op : public Rettype +$KUy>  
  { q<L>r?T[  
    Left l; nYJ)M AG@  
Right r; Y_3 {\g|x  
public : =.9L/74@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `+[e]dH  
LXr yv;H  
template < typename T > WQ/H8rOs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8=rD'*  
      { ;/$=!9^sZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1ID0'j$  
    } fD3}s#M*G  
c:0nOP  
    template < typename T1, typename T2 > '!*,JG5_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #9Z\jW6b  
      { lwEJ)Bv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |^K-m42  
    } 5mwtlC':l?  
} ; gPO,Z  
.4c*  _$  
t|Cp<k]B  
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 3n;UXYJ%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CV%AqJN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J0 BA@jH5  
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。 USLG G}R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T `x:80  
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。。。 { -*+G]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }eUeADbC  
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) Mg? ^5`*  
下面是修改过的unary_op Z?k4Kb  
N|[P%WM3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J;|r00M  
class unary_op Jh2eo+/%  
  { KI~BjP\e  
Left l; H)&6I33`  
  gqR?hZD  
public : 7=yC*]BH-=  
?4%'6R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bF:]MB^VK  
<rd7<@>5D  
template < typename T > c,%9Fh?(  
  struct result_1 EgO=7?(pW  
  { <fq?{z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c e`3&  
} ; `6:;*#jO,  
%/KN-*  
template < typename T1, typename T2 > ft oz0Vb  
  struct result_2 jj^{^,z\  
  { F3*]3,&L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "Sp+Q&2U  
} ; U 2k^X=yl  
RUHQ]@d#T  
template < typename T1, typename T2 > P?%kV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '"C$E922  
  { vJ9 6qX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T_ ifDQX;  
} k$`~,LJp  
o~7~S  
template < typename T > q]F2bo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 49b#$Xq  
  { rZ<n0w  
  return OpClass::execute(lt(t)); 90OSe{  
} \tf \fa  
*:r@-=M3=  
} ; ,-7w\%*  
r )8[LN-  
JjarMJr| D  
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 ;ru=z@  
好啦,现在才真正完美了。 J6Uo+0S  
现在在picker里面就可以这么添加了: vto^[a6?  
] h3~>8<  
template < typename Right > +92/0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^Glmg}>q  
  { K=x>%6W7b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pg[XIfBva  
} *FoH '\=  
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。 PveY8[i  
_[ml<HW]  
TR:V7 d  
d?dZ=]~C  
PCzC8~t  
十. bind A&%vog]O  
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。 WW33ZJ  
先来分析一下一段例子 ]AoRK=aH  
HGqT"N Jr  
0k"n;:KM8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,B|~V 3)(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9 ?"]dEM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Fj? Q4_  
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。 ^ NZq1c  
我们来写个简单的。 ,PH;j_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ? &ie;t<7  
对于函数对象类的版本: &'{6_-kh  
@=CN#D12  
template < typename Func > $ M?VJ\8  
struct functor_trait ;.$AhjqiP  
  { o6LeC*  
typedef typename Func::result_type result_type; ykFm$ 0m+I  
} ; chw6_ctR>  
对于无参数函数的版本: *?sdWRbu}l  
T,z 7U2O  
template < typename Ret > lu~<pfg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z$qLY<aV  
  { ?N*m2rv  
typedef Ret result_type; Nl~'W  
} ; J1P jMb}  
对于单参数函数的版本: X>}-UHKV+  
VX+:k.}  
template < typename Ret, typename V1 > $oF0[}S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YN.[KQ(!  
  { klkshlk d  
typedef Ret result_type; PVfky@wl"  
} ; S\$=b_.  
对于双参数函数的版本: %UGXgYDz  
v6uXik  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p'SclH[   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > < cNJrer  
  { bH 6i1c8  
typedef Ret result_type; D==C"}J  
} ; Y.>F fL  
等等。。。 #)A.yK`u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy . W ~&d_n  
jP(|pz  
template < typename Func > [S Jx\Os  
struct func_return o03Y w)*  
  { -jXO9Q  
template < typename T > _x+)Tv  
  struct result_1 L_@P fI  
  { "rHcsuSEw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a] =k-Xh  
} ; 4%refqWK  
SM? rss.=  
template < typename T1, typename T2 > _ tba:a(  
  struct result_2 92F 9)S{"  
  { $U*b;'o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H\r- ;,&  
} ; Vt4KG+zm  
} ; 3UR'*5|'  
B>]4NF\)H9  
3Gk\3iU!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !xD$U/%c  
k-CW?=  
template < typename Func, typename aPicker > 8'<RPU}M  
class binder_1 f;{K+\T  
  { ]a=n(`l?  
Func fn; 3*8m!gq7s  
aPicker pk; 4tA`,}ywPq  
public : ?1afW)`a.v  
$cSmubZK  
template < typename T > 8T523VI  
  struct result_1 ka c-@  
  { dy"7Wl]hi7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5K#<VU*:  
} ; tO}Y=kZa{  
mb GL)NI  
template < typename T1, typename T2 > qsG}A  
  struct result_2 z km#w  
  { <^n@q f}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z(dDX%k@  
} ; uY;7&Lw y1  
7X{@$>+S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1lLXu  
$z,rN\[  
template < typename T > =38c}(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XjFaP {  
  { O*lMIWx  
  return fn(pk(t)); ],|;  
} F 9J9zs*,  
template < typename T1, typename T2 > nd)`G$gL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -~NjZ=vPh  
  { 'GF<_3I2l  
  return fn(pk(t1, t2)); Iy;bzHXs  
} undH{w=  
} ; Hd ${I",  
_]Y9Eoz  
0RF<:9@x2  
一目了然不是么? QD*\zB  
最后实现bind $_+.D`vx`  
i*6 1i0  
Q`HG_n@?  
template < typename Func, typename aPicker > 1Q!^%{Y;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z)fg>?AGr  
  { k/m-jm_h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RD6`b_]o  
} Gj- *D7X5  
f-5}`)`.+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }&Ul(HR  
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。 C<E;f]d  
*n*po.Xr  
十一. phoenix umI6# Vd`=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ' p!\[* e  
EMw biGV  
for_each(v.begin(), v.end(), iu+rg(*%  
( %Hpz^<`  
do_ v"V?  
[ +8 }p-<a  
  cout << _1 <<   " , " ~PA6e+gmL  
] 87OX:6  
.while_( -- _1), wh#x`Nc  
cout << var( " \n " ) 7b hJt_`Q  
) @YI- @  
); )(DX]Tr`  
p77  
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: +7$zL;ph=n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oF=UjA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (I ~r~5^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T`K4nU#  
(E<QA  
5tcJT z  
template < typename Cond, typename Actor > y R_x:,|g  
class do_while r=:o$e  
  { #2Z\K>L  
Cond cd; hC2_Yr>N%  
Actor act; mVEHVz $  
public : }NF7"tOL  
template < typename T > dH+oV`  
  struct result_1 Sj9NhtF]f  
  { rRd8W}B  
  typedef int result_type; =(]||1 .  
} ; mqKr+  
+HfZs"x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Nh+ZSV4WJ:  
Z >F5rkJ  
template < typename T > A"no!AN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D",~?  
  { XZ1WY(  
  do zR6^rq*  
    { 8~eYN- #W&  
  act(t); \ 0aa0=  
  } MP%pEUomev  
  while (cd(t)); i~;Yrc%AEX  
  return   0 ; [y1 x`WOk9  
} 4KT-U6zNx  
} ; N Uq'96 {Y  
M$+2f.(>k)  
# `b5kqQm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E@D}Sqt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X)k+BJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e= w.7DSE  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]q|^?C  
下面就是产生这个functor的类: ey! {  
ZX03FJL7u  
EE[JXoke  
template < typename Actor > G,JK$j>*l  
class do_while_actor UJ1Ecob  
  { )kuw&SH,  
Actor act; k{d)'\FM  
public : /8tF7Mmr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aIW W[xZ  
/;\{zA$uC=  
template < typename Cond > (&ABfm/t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eE-c40Bae  
} ; SVc5mS|up  
:c^9\8S  
KMZEUmY1R1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PTFe>~vr*  
最后,是那个do_ +\@WOs  
 cnwpd%]o  
+/Q ?<*[  
class do_while_invoker ;^Y]nsd  
  { )OgQ&,#  
public : 2E d  
template < typename Actor > c<n <!!vi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !mLD`62.  
  { t:<dirw,o  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'AjDB:Mt$  
} 4_B1qN  
} do_; ("$ ,FRTQ:  
ZQQ0}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H^\2,x Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lm}J& ^>  
最后来说说怎么处理break和continue _]~= Kjp  
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。 G,6Zy-Y9  
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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